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NG体育娱乐解读中国汽车芯片的线C;与世界顶级差距几何_车家号_发现车生活_汽车之家

发布时间:2024-07-15 13:50浏览次数: 来源于:网络

  NG体育官网app下载新冠疫情对各行各业的影响仍在持续。聚焦汽车行业,全球范围的芯片短缺,已经影响不少车企的汽车生产作业,甚至威胁到了全球汽车产业供应链安全。

  其实,从去年下半年开始,芯片短缺就成了让车企们头疼的问题,但直至日前,大众汽车因芯片短缺而停产的消息传出后,才引起了广泛的关注。

  2020年12月6日,大众汽车公开表示,因半导体芯片供应短缺的问题,大众将调整中国、北美、欧洲的汽车产量。

  在大众扛不住芯片短缺带来的压力一个月之后,越来越多车企包括奥迪、福特、丰田、本田、FCA、日产、戴姆勒、斯巴鲁等,也相继因为芯片短缺而宣布减产停产NG体育娱乐。

  关于晶圆尺寸的演变,在业内比较公认的一种说法是:1980年代是4英寸硅片占主流,1990年代是6英寸占主流,2000年代是8英寸占主流,2008年后则是12英寸占主流。

  从上表可以看到,8英寸晶圆早在1992年就已经推出市场;发展到2007年,全球8英寸晶圆产线万片/月的历史高点。

  2007年为啥是历史高点?因为2008年全球遭遇金融危机,各行各业包括半导体业遭受了重创,所以自2008年起,在金融危机和12英寸晶圆崛起的双重夹击下,8英寸晶圆厂数及产能快速收缩,到2015年仅剩178条产线。

  如果按照摩尔定律,一切都朝着推陈出新的方向走,晶圆往12英寸以上的方向发展,那8英寸晶圆需求越来越少,也是合情合理历史所趋。

  不过,由于8英寸晶圆芯片的应用领域非常广泛,涵盖了消费类电子、通信、计算、工业、汽车等各个细分市场,随着物联网进入成熟阶段,8英寸晶圆的需求并没有越来越少,反而有增无减。

  ▲这里不得不提一下8英寸和12英寸晶圆的差异,12英寸主要应用在存储器、制造CPU等高性能芯片上,比如各种PC、平板、手机等。8英寸主要应用于特色技术或差异化技术上,如各种电源芯片、摄影/指纹识别传感器、无线通信芯片、智能卡等,覆盖了几乎所有市场。

  一方面是8英寸晶圆代工厂数量减少,另一方面是需求的持续增加,这些都额外的加重了8英寸产能的负担,于是到2017年,8英寸硅片的需求开始超过产能,供给紧张程度愈演愈烈。

  说了这么多,相信大家对8英寸晶圆已有了大致的了解,重新回到汽车领域,本次汽车芯片危机中紧缺的芯片,正是应用得相当普遍的8英寸晶圆。

  综上所述,8英寸晶圆并非什么高端芯片,对于芯片代工商来说,只不过是薄利多销的过时玩意儿,盈利能力远不如12英寸晶圆。

  且生产8英寸晶圆的设备或早已停产、或过于老旧难以修复等,我们便不难理解,为何很多芯片代工商都停止了8英寸晶圆的生产销售,转为生产12英寸的晶圆。

  一直以来,在上游芯片供应商与下游汽车生产商之间,芯片长期处于供求紧平衡局面,但新冠肺炎的发生又骤然改写了这种产业链的分布常态。

  从供给端来看,2020上半年受疫情影响,原本全球车企对2020年汽车销量的预估都不乐观,一定程度抑制了汽车芯片的排产计划。

  从需求端来看,2020下半年中国汽车销量激增,表现超预期,助力全球汽车全年销量约达7650万辆,强势的复苏姿态让车企和上游产业链都措手不及。

  当汽车制造商希望上游芯片代工商恢复汽车芯片的产能时,代工商已经将产能分配给了同样芯片供货紧张的消费电子领域,根本来不及全口径地实现供给对接与推送。

  总的来说,8英寸晶圆芯片产量不足叠加疫情影响,共同点燃了芯片危机爆发的引线。由此也不难判断,全球汽车行业的芯片短缺周期,极有可能贯穿2021年大半个时段。

  不得不承认的是,芯片行业的资源错配以及市场供求的错位,是导致汽车芯片短缺的更深层原因。

  目前,全球从事芯片设计的厂商越来越多,但慑于成本与技术的高门槛,从事芯片制造的厂商却越来越少,使得设计出来的芯片无厂商接单制造,产能因此受到抑制。

  为了拿到一点产能NG体育娱乐,业内还出现过“芯片设计公司老总给代工厂高管下跪”的尴尬局面。

  更长远地观察,即便汽车芯片的供给缺口在一年内得以补平,整个市场供求紧平衡格局也不会被轻易打破,背后的根本原因就是汽车的电动化、智能化与网联化。在这样的趋势下,汽车行业对于芯片的需求口径只会成倍放大。

  第一类是负责算力的ESP(电子稳定控制系统)与ECU(电子控制单元),分布于处理器和控制器系统,如中控系统、自动驾驶与辅助系统,以及发动机、底盘和车身控制等;

  第二类是负责功率转换的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)与MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管),分布于电源和接口;

  通常一辆传统燃油车上最基本的驾驶辅助系统和导航系统,就需要50~150个芯片和传感器来控制,一辆普通的新能源汽车所搭载的芯片价值更是前者一倍之多。

  其中,我们所熟知的ECU(电子控制单元)和ESP(车身电子稳定系统)分布最广,正是用目前最为紧缺的8英寸晶圆打造。大众汽车就是因ECU和ESP的短缺才导致停产停工,这两者仅仅是众多汽车芯片中的两种而已。

  据Strategy Analytics数据,2019年全球车载MCU(微控制单元,汽车最主要的功能芯片)安装量超过25亿。全球车载MCU的前5大供应商是英飞凌、恩智浦、瑞萨电子NG体育娱乐、德州仪器、意法半导体。这些国外半导体企业占据中国市场份额主导地位,我国汽车芯片自给率不足10%。

  如此背景下,车企们用停产的方式来应对芯片危机,显然是一个无可奈何的办法,但除此之外,汽车厂家真的无法破局芯片短缺的危机吗?

  日前,比亚迪针对汽车缺芯“卡脖子”的问题进行了回应,官方表示公司生产的IGBT芯片已运用在各产品线,除品牌自用外,已经有外销,没有“卡脖子”的问题。

  比亚迪之所以能够在如此艰难的时期不受影响,离不开其强大的自研核心技术。要知道比亚迪不单单是一个汽车厂商,更类似于华为那样,是横跨多个产业领域的多面手。

  在2005年,比亚迪就组建团队进入MCU领域,2009年推出第一代IGBT技术。IGBT属于汽车功率半导体的一种,其芯片与动力电池电芯并称为电动车的 “双芯”,是影响电动车性能的关键技术,占整车成本的5%左右。

  随着新能源汽车以及轨道交通等市场的崛起,IGBT市场规模与日俱增。不过在国内,中高端IGBT产能严重不足,长期依赖英飞凌、三菱等国际巨头,导致“一芯难求”。

  比亚迪早就瞄准这块市场,在芯片危机爆发之前,默默布局好了IGBT全产业链,成为我国唯一掌握了材料研发、芯片设计、晶圆制造、模块设计与制造以及整车应用的IGBT全产业链的车企。

  如今比亚迪不但拥有工业级通用MCU芯片、车规级8位、32位MCU芯片以及电池管理MCU芯片等系列产品,车规级MCU装车量也突破500万颗。

  据统计,2019年期间,英飞凌为国内电动乘用车市场供应62.8万套IGBT模块,市占率达到58%。而比亚迪供应了19.4万套,市占率达到18%,排名第二。

  毫无疑问,这标志着比亚迪一举打破了国外半导体厂商在IGBT领域的垄断。可以说,如果没有比亚迪,中国车规级IGBT市场国内企业一直被“卡脖子”的局面可能无法缓解,这确实是实情。

  与此同时,经过10余年的积淀,比亚迪IGBT技术实力也取得了很大的进步,发展到了IGBT 4.0,即相当于国际第5代。

  相较于友商,IGBT 4.0的损耗降低了20%,温度循环寿命延长了10倍,电流输出能力提升了15%,极大程度提升了电动汽车的综合性能。

  仔细回想,比亚迪旗下的新能源车型能有那么夸张的性能表现和续航表现NG体育娱乐,IGBT 4.0可谓功不可没。

  不过,从全球顶尖水平看,IGBT技术目前已发展到7.5代,第7代由三菱电机在2012年推出。而比亚迪2018年底才发布IGBT 4.0,也就是国际上第5代技术,从技术来说,比亚迪还有很长的路要追赶。

  当然,相对国内其他汽车厂家,比亚迪在国内自主品牌中还是取得了一定的先发优势,面对汽车行业百年未有之变局,技术驱动将重新构建行业格局,总是没错的。

  现今,比亚迪IGBT芯片晶圆的产能达到5万片/月,预计2021年可达到10万片/月,一年可供应120万辆新能源车,也就是相当于2020年新能源乘用车销售的数量。

  专利方面,2007年比亚迪提出其首个IGBT专利申请NG体育娱乐。截至2020年5月8日,德温特世界专利数据库里一共有比亚迪公开的130个IGBT专利族,包括231条专利记录,其中70%的专利布局于中国大陆。

  写在最后:在这场波及全球的芯片危机中,比亚迪的“淡定”给了业内不少的启示。

  车企要想在市场竞争日趋白热化的环境中站稳脚跟,光是造出好车还不够,必须创造属于自己的技术优势,在核心领域获得一定的话语权,才能和国际巨头掰一掰手腕。

  值得注意的是,此次汽车芯片危机的根源,与其说是因为8英寸晶圆产能的紧缺,不如说是汽车底层芯片与时代的脱节——即使所有芯片代工厂更换为8英寸晶圆来应对危机,也只是治标不治本的无奈之举。

  从严格意义来说,8英寸晶圆本身不算是真正的“卡脖子”技术,毕竟8英寸晶圆已经有着30岁的“高龄”,老旧的底层技术终会被新技术所替代。

  在滚滚向前的时代大潮下,汽车全产业链如何跟随时代的脚步,保持与时俱进,或许才是解决芯片危机真正的难点。

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