汽车芯片需求持续增长,中国汽车芯片短缺可能会持续长达10年之久!
汽车芯片
在这一轮芯片短缺危机中,中国作为全球最大新车产销量市场,暴露出长期以来汽车芯片对外依赖严重,“卡脖子”问题进一步凸显。危机之下,国内芯片制造商及车企已意识到自研芯片的重要性,亟须发展高精尖芯片技术。
根据iHS统计数据,目前全球汽车半导体市场规模约为410亿美元,明年或将达650亿美元。但市场份额上,欧洲、美国和日本公司分别占据37%、30%和25%,中国公司仅为3%。此外,中国汽车芯片产业创新战略联盟数据显示,2019年中国自主汽车芯片产业规模仅占全球的4.5%,国内汽车行业中车用芯片自研率仅占10%,而中国汽车用芯片进口率超90%,国内汽车芯片市场基本被国外企业垄断。
“芯片问题不可能一蹴而就地得到解决。”中国新能源汽车技术创新中心总经理原诚寅表示,中国汽车芯片短缺可能会持续长达10年之久。
目前拥有汽车芯片设计能力的公司都是一些行业巨头,如英特尔、高通、英伟达等。而有能力同时设计和制造处理器芯片的大厂只有英特尔和三星。
而我国集成电路(IC芯片)产品由于技术、品质等方面还存在诸多不足,总体水平与国际巨头存在2-5代的差距,同时还存在“供不应求”的问题,自给率不到10%,因此长期高度依赖进口。
尽管目前芯片大约占新能源汽车制造成本的10%,但随着汽车智能化、网联化的到来,芯片所占的成本将持续提升。预计2020年每辆车将使用1000颗芯片,因此汽车芯片也是汽车产业转型升级的关键。
目前我国汽车芯片需求持续增长,汽车产量和汽车半导体成分是两个主要因素:
汽车产量方面,中国汽车工业协会数据显示2016年我国汽车产量超2900万辆,全球占比稳步升高;
汽车半导体成分方面,IHS数据显示,我国2016年每辆汽车半导体成分约为 235 美元,远低于日本、美国、欧洲水平。
眼下,我国作为全球最大的单一汽车市场,集成电路(IC芯片)已经连续5年进口额超过2000亿美元,尤其是2017年我国半导体芯片进口花费已经接近原油进口的两倍。
国际上主流的芯片诞生场景是:在中国品牌的服务器上用着美国的eda软件设计芯片,芯片中可能还用到了来自英国ARM公司的IP,然后到新加坡进行芯片加工制造,在香港交货以后,送到江苏封装测试。我国的大部分芯片也在类似的流程里诞生。这次危机告诉我们,这样的流程有多脆弱。上述环节,除了封装尚能自足外,最顶尖的技术能力全部都被卡脖子。
我们具体看一下当前我国在集成电路各个环节的情况:
IC设计:大陆地区在这个领域主要有以下企业:紫光集团、华为海思、中兴微电、汇顶科技、国科微、士兰微、上海贝岭和中电华大等。近几年我国IC设计的成长还是有目共睹的,受益于本土市场的催动,2015 年我国 IC 设计业实现了26.5%高速增长,规模达到1325亿元,且占我国集成电路产业的比重由2012年的28.8%提升至2015年的36.7%。2016年,我国IC设计业继续保持了24.10%的高速增长,规模达到了1644.30亿元。根据2017年的调研数据显示,我国大陆地区IC设计业规模仅次于美国和我国台湾地区。
封装测试:这个领域大陆地区主要的企业有太极实业、华天科技、通富微电、晶方科技、苏州固得这几家,看着虽然企业数量不多,但是我国大陆地区在半导体封测上还是具有很强的实力的。在封装领域,我国企业技术水平和世界一流水平已经不存在代差,体量已经进入世界前三位,且发展速度显著高于其他竞争对手。2012年,中国大陆地区集成电路封装测试业的收入仅为805.68亿元,2016年变为1523.2亿元,是2012年的1.89倍。
晶圆制造:集成电路的三大环节,大陆地区在制造领域最弱小。在晶圆制造方面,大陆地区有中芯国际、华虹半导体、福建晋华和晶合科技等潜力股。虽然当前大陆地区晶圆制造不强,但近年发展势头很猛。据SEMI统计,2017到2020年全球计划兴建晶圆厂62座,其中26座将落户中国,占比达到40%。
纵观整个半导体产业链,还有一个领域我们不得不重视,那就是半导体设备,晶圆制造产业落后和设备落后有很大的关系。
中国真的没有芯片技术吗?答案是否定的。单纯的计算速度,我们没有问题。毕竟在上一届全球超算大赛中,自研申威处理器夺得第一也算出尽风头。上个月,中科院旗下的寒武纪科技公司发布了我国自主研发的Cambricon MLU100云端智能芯片,理论峰值速度达每秒128万亿次定点运算,达到世界先进水平。
问题的关键在于,即便你有了芯片,即便你的芯片计算速度在实验室中比别人的还快。但是:
这个CPU在应用场景中的算力如何?是不是大打折扣?你有了芯片,有系统吗?有应用吗?有生态吗?
主要原因如下:
一是,我国芯片产业起步较晚,缺少技术储备,国内难以找到相关的高端技术人才来支持研发。根据中国工业和信息化部软件与集成电路促进中心发布的数据显示,2017年中国集成电路从业人员总数不足30万人,缺口40万人。
二是,摩尔定律表明,芯片产业更新换代速度快,投资较高,回报较慢。一般企业很难有雄厚的资金和资源能力。
三是,技术门槛高。相比其他消费类电子芯片,汽车芯片对可靠性要求更高。一般消费类电子芯片工作温度在零下20摄氏度——70摄氏度,而车载芯片的工作温度必须满足零下40摄氏度——85摄氏度,还要能经受住冷热冲击、电磁兼容、抗干扰等压力。这对汽车芯片供应商形成了一定的技术门槛。
四是,行业协同机制的缺失。随着高级汽车驾驶辅助系统(ADAS)、自动驾驶、车联网(V2X)、新能源汽车等新产品和新功能层出不穷,算法芯片、毫米波雷达、激光雷达、新型MEMS传感器等技术飞速发展。此背景下,全球芯片企业整合并购动作频繁,半导体产业重心向中国转移。