汽车“新四化”发展趋势下,车载芯片的重要性越来越凸显,成为核心技术争夺的新战场。在目前车用半导体市场被欧美日企业垄断的情况下,中国企业已经开始持续发力,并在这一高技术的新战场上取得一席之地。
车载芯片高速发展
早在上个世纪70年代,汽车发动机控制系统就开始使用芯片。如今,燃油车的动力控制、安全控制、行驶控制、信息娱乐等系统功能的实现全都需要芯片参与。
近年来,随着新能源汽车的不断普及,以及智能化、网联化等技术在汽车领域的快速拓展,对车载芯片的数量和质量又提出了更高要求。特别是在新能源汽车中,电池管理、行驶控制、主动安全、自动驾驶等系统都需要芯片。而且,在新能源汽车电气化、智能化程度越来越高的情况下,其对于芯片的算力、功耗、体积等方面的要求也更高。
分析机构预测,到2030年,一辆智能电动汽车的电子元器件成本将会占到整车成本的50%。与之相对应,2019年汽车半导体市场约为400亿美元,2040年将有望达到2000亿美元,年均复合增长率高达7.7%。有专家预计,2025年汽车半导体市场规模有望超过1000亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到15%。
亚太地区将有望继续引领半导体市场,并且有望成为增长最快的地区。预计到2025年,中国汽车半导体市场将达到1200亿元,如果加上自动驾驶相关的需求,市场空间将达到1700亿元。
据介绍,目前一辆高端汽车的自动驾驶系统代码已经超过1亿行,自动驾驶软件计算量也已经达到每秒10万亿次操作的量级,已经远超飞机、手机、互联网软件等,并且伴随着未来自动驾驶渗透率与级别的提升,代码行数将会呈现指数级增长,对于芯片算力的要求将继续提高。
正因为如此,车规级芯片对比消费电子芯片来说,其工作环境更加苛刻,对于安全性可靠性的要求更加严苛,这也导致新能源汽车芯片拥有极高的技术壁垒。而高壁垒带来的就是高溢价能力,目前有部分汽车芯片的毛利率可以达到50%。
近年来,全球汽车市场销量进入下行区间,但汽车芯片市场规模仍在快速增长,2019年全球汽车芯片市场规模同比增长11%。
数据显示,2019年全球乘用车产量6714.92万辆,其中中国乘用车产销分别完成2136万辆和2144.4万辆,占全球产销量的32%。中国已经成为全球最大的汽车半导体需求市场,并且,随着新能源汽车、智能化技术等在中国汽车产业的高速发展,中国汽车市场对于汽车半导体的需求还在不断增加。
垄断格局正被打破
2019年,毕马威的一项调查显示,全球半导体巨头的高管认为,汽车将是未来几年企业增长的重要应用领域,领先于无线通信应用。汽车市场已经成为半导体行业领导者的首选。
几十年来,汽车芯片市场一直被恩智浦、德州仪器等巨头所垄断。随着汽车行业加速进入智能化时代,尘封数十年的汽车芯片市场格局正在被打破,一场围绕高级别自动驾驶的商业大战已经打响。比如高通正在积极兼并收购,进军自动驾驶专用芯片。英伟达以GPU垄断优势发展智能座舱,并同数百家厂商开展自动驾驶相关合作。除此之外,恩智浦、英飞凌、瑞萨、德州仪器、意法半导体等公司也在猛烈冲击汽车芯片市场。2019年,恩智浦占全球汽车芯片市场的比重最大,达14%,英飞凌仅次于恩智浦,占比达11%。
与此同时,众多整车企业也加入到这一竞争行列中。如宝马公司在2018年投资了英国人工智能芯片硬件设计初创公司Graphcore。奥迪汽车与三星电子达成合作协议,从2018年开始,三星电子向奥迪供应无人驾驶所需的Exynos处理器。特斯拉早在2016年就着手组建芯片研发团队,并于三年后推出自研芯片。此外,包括谷歌、亚马逊、苹果等为代表的互联网科技公司也在大举进军自动驾驶领域,涉及芯片、算法、架构等技术。
专家表示,当前正在进入一个新的汽车时代,汽车将因半导体和电子产品所提供的功能而有所不同。随着汽车电子技术日益成熟,汽车正在朝着电气化、自动驾驶、车联网以及移动即服务的方向迈进,由此导致未来整个汽车半导体行业将会形成多元竞争格局,包括传统汽车半导体厂商、新兴科技公司以及整机厂商纷纷进军汽车半导体领域,行业未来将会形成多头竞争的格局。
自主芯片加速赶上
虽然中国汽车市场占全球比例超过三分之一,但国产汽车半导体的市场份额却明显偏低。数据显示,2019年全球汽车半导体销售额超过400亿美元,欧洲、美国和日本企业占了90%以上的营收。目前国内大多数车载芯片市场,尤其是高端高功率汽车半导体依然主要被英飞凌、三菱、仙童、东芝、富士、ST等欧美日企业占据。
在汽车电动化和智能化加快为全球汽车芯片市场带来快速发展的同时,也给国产芯片企业带来难得的发展机遇。国内众多的科技企业和整车企业都在加速推进自主芯片的研发和生产。
今年5月,北汽集团旗下的北汽产投公司与Imagination集团合资成立北京核芯达科技有限公司。这也是第一家由中国国有整车企业与国际芯片巨头合资成立的汽车芯片设计公司,将专注于面向自动驾驶的应用处理器和面向智能座舱的语音交互芯片研发,为以北汽集团为代表的国内车企在汽车芯片领域提供先进解决方案。
与此同时,华为也下大力气进入汽车半导体领域。2019年,华为成立了智能汽车解决方案BU,将业务分为智能电动、智能车云、智能座舱、智能网联和智能驾驶五大板块。近期不仅通过旗下哈勃科技投资了专注于VCSEL芯片的纵慧芯光,还宣布与包括一汽、东风、北汽在内的18家汽车企业联合成立“5G汽车生态圈”,搭载华为MH5000芯片的北汽新能源全新智能化SUV车型ARCFOX α-T已经正式开启预售。这也是全球第一台搭载华为5G芯片的量产汽车。作为全球首个基于5G技术IMC智能模块标准架构而打造的汽车产品,ARCFOX α-T搭载的华为5G MH5000芯片,最高上行峰值速率为230Mbps,芯片最高下行峰值速率达2Gbps。通过该架构可以有效集成智能驾驶、智能交互、智能电驱动系统,从而能够满足车与车通讯,车辆数据互通、车路协同以及未来的自动驾驶辅助功能。
除此之外,上汽、长安、比亚迪、吉利汽车等汽车企业,以及地平线、寒武纪、芯驰科技等高科技企业都在发力车载芯片领域。
今年2月,在发改委等11部委联合印发的智能汽车创新发展战略中,明确提出建设包括车规级芯片、智能操作系统和智能计算平台等智能汽车关键零部件产业集群。工信部也连续发文持续推进工业半导体材料、芯片、器件等产业发展。
在市场和政策的双重推进下,国内汽车芯片行业正迎来高速发展的机遇期,但我国车载芯片企业起步晚,整体发展较慢,特别是车载芯片所需要的开发周期较长、进入门槛更高、回报周期更长等问题,也成为抑制产业发展的重要因素。
对此,众多专家表示,面对强大的外资芯片供应商和国内芯片产业能力较弱的现实,自主芯片产业急需找到自己的立足点和生存之道,特别需要重视长期规划,避免短期利益驱动。同时,推进芯片企业、整车企业、零部件供应商等加大合作力度,加速国产车规级芯片进入供应链体系,寻找智能座舱、ADAS等汽车半导体新兴领域加速切入,并且加大在质量管控、交付能力、产品全生命周期管理以及行业声誉等方面的投入力度,缩短与世界一流企业的差距。