《電子技術(shù)應(yīng)用》
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海思鮑海森:車載半導(dǎo)體趨勢洞察——大行業(yè),小市場,寡頭格局,深度定制

2021-07-06
來源:蓋世汽車

  6月29日—30日,由蓋世汽車主辦的“2021中國汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大會(huì)” 隆重召開。本次會(huì)議主要圍繞中國車企缺芯現(xiàn)狀、供應(yīng)鏈國產(chǎn)化安全建設(shè)、車載芯片平臺的搭建設(shè)計(jì)、自動(dòng)駕駛、智能座艙領(lǐng)域的芯片需求和應(yīng)用案例、功率半導(dǎo)體在三電中的應(yīng)用以及芯片測試和功能安全等話題展開討論,共謀產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展之路。下面是上海海思戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展部(車載領(lǐng)域)部長鮑海森在本次大會(huì)上的發(fā)言。

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  現(xiàn)場各位朋友,上午好。今天主要是簡單分享一下我們在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)洞察。今天簡單介紹三部分:車載半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)洞察;半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn);產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)及建議。

  現(xiàn)在我們的消費(fèi)電子領(lǐng)域已經(jīng)處在智能時(shí)代,但是汽車行業(yè)才剛剛經(jīng)過信息時(shí)代,因?yàn)槠嚶?lián)網(wǎng)已經(jīng)成基礎(chǔ)能力,汽車行業(yè)即將進(jìn)入新的的智能化時(shí)代。汽車的智能化有幾個(gè)特點(diǎn):面向未來的萬物互聯(lián),萬物感知,萬物智能。汽車作為智能化終端,進(jìn)入新的智能時(shí)代必須具備四類基礎(chǔ)能力。從物理世界的感知到物理世界的表達(dá),中間要經(jīng)過基礎(chǔ)連接和基礎(chǔ)的計(jì)算。中國半導(dǎo)體行業(yè)整體無論是感知、連接、還是表達(dá),每一個(gè)領(lǐng)域都有很多路要走,因?yàn)檫@里面涉及大量的芯片能力,包括傳感、數(shù)字、模擬。

  從半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展歷程看,總結(jié)過去幾十年半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展看,半導(dǎo)體一直是由核心的關(guān)鍵應(yīng)用場景帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在2000年以前半導(dǎo)體是以專用領(lǐng)域、航天軍軍工和家電集成電路需求帶動(dòng),2000年以后是計(jì)算機(jī)筆記本帶動(dòng)的新需求,過去十年是以手機(jī)、平板電腦和云計(jì)算帶動(dòng)的,現(xiàn)在我們面臨新的十年,半導(dǎo)體迎來新的發(fā)展機(jī)遇,也面臨新的挑戰(zhàn),殺手級應(yīng)用是什么呢?有可能是邊緣計(jì)算,也有可能是AI,甚至可能是汽車。尤其中國的汽車智能化已經(jīng)在國際上處于半領(lǐng)先地位,所以有可能我們的汽車將成為引領(lǐng)下一代半導(dǎo)體發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。我們現(xiàn)在到底是否為新的半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)動(dòng)能做好準(zhǔn)備?實(shí)際上這是打問號的,這也需要業(yè)界一起持續(xù)來發(fā)力。

  根據(jù)去年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),中國大陸占全球60%以上半導(dǎo)體的采購,同時(shí)又消耗了3成,有一半成了來料加工。整體看來,中國自主化率還比較低,基本維持在10%以下,更多的芯片領(lǐng)域接近于0,同時(shí)也看到像移動(dòng)處理芯片、分立器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了突破。很多中國企業(yè)在努力朝各個(gè)方向發(fā)力,五年之后相信這個(gè)比例會(huì)有大幅度的改觀。

  汽車半導(dǎo)體是全球五大行業(yè)當(dāng)中第四大應(yīng)用領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、工業(yè)電子,汽車半導(dǎo)體占整體市場大概12%,汽車半導(dǎo)體應(yīng)用仍然集中在五大領(lǐng)域,包括發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、底盤、影音娛樂。中國最領(lǐng)先的是影音娛樂,但是我們在基礎(chǔ)的車身動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域是比較落后的,基礎(chǔ)半導(dǎo)體能力也有待提升。

  過去做汽車行業(yè)拓展以及產(chǎn)業(yè)宣傳的時(shí)候,就一直嘗試推動(dòng)國內(nèi)自主可控,多給國內(nèi)廠家機(jī)會(huì)。媒體也在積極推動(dòng)呼吁,實(shí)際上國內(nèi)自主可控獲得機(jī)會(huì)比較少,投資機(jī)會(huì)比較大,導(dǎo)致過去發(fā)展一直是比較緩慢的。

  以新能源汽車為例,目前涉及到的半導(dǎo)體仍然是國外十大廠家占絕對份額,中國占比是相對比較低的,而且國內(nèi)廠家主要聚焦在低端的電源、分立器件、邏輯器件等領(lǐng)域,產(chǎn)業(yè)鏈完全自主可控還有比較長的路要走。

  從2017年開始,自動(dòng)駕駛成為一個(gè)非常熱點(diǎn)的話題,但是從2019年開始自動(dòng)駕駛也開始逐漸的引起反思,根據(jù)現(xiàn)在推測看,未來十年仍然是以人工駕駛為主,自動(dòng)駕駛可能在少量特種場景,比如說礦場、園區(qū)等有所應(yīng)用,主流仍然是L4以及L4以下以人工駕駛為主,但是這同時(shí)也會(huì)帶來很多新機(jī)會(huì),比如說對ADAS的需求,還帶來了模擬器件、DSP、SOC領(lǐng)域增長比較快速。原來我們估計(jì)13-15%,現(xiàn)在看下來應(yīng)該超過20%,這個(gè)增長還是比較快。

  我們簡單統(tǒng)計(jì)了一下近年來智能汽車行業(yè)的發(fā)展,持續(xù)火熱,甚至超過了中國經(jīng)濟(jì)增長的火熱程度。同時(shí)由于智能汽車火熱帶動(dòng)芯片需求旺盛,去年爆發(fā)的汽車芯片荒在國際上開始受到重視。過去汽車半導(dǎo)體屬于小眾市場,但是由于汽車行業(yè)對GDP影響非常大,芯片荒導(dǎo)致汽車生產(chǎn)受限,所以國際上開始重視起來。

  傳統(tǒng)車企也在逐步啟動(dòng)自主可控計(jì)劃,這里簡單梳理了一下媒體的公開報(bào)道,還有互聯(lián)網(wǎng)新勢力開始進(jìn)入汽車行業(yè),有的是造車,有的是做零部件,有的是做相關(guān)核心部件。說明從汽車智能化以來,關(guān)注的廠家多了,也對這個(gè)行業(yè)帶來了新的活力。

  從前景來看,汽車電子在整車上的成本占比會(huì)持續(xù)上升,前景還是持續(xù)看好。目前來看,2020年汽車電子占汽車零部件比例達(dá)到了1/3以上,在2030年甚至有可能會(huì)超過50%,所以未來汽車80%以上的創(chuàng)新是汽車電子。

  另外受國際政治影響,自主替代需求越來越強(qiáng)烈,同時(shí)一些傳統(tǒng)的消費(fèi)類芯片廠家也開始切入到汽車電子領(lǐng)域。一直以來老牌汽車芯片廠家占了絕對的份額,導(dǎo)致國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)在汽車電子領(lǐng)域是沒有話語權(quán)的,自主化可控規(guī)模極低,去年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是1%以下,今年可能會(huì)上升,但是規(guī)模不會(huì)太大。同時(shí)由于傳統(tǒng)消費(fèi)類或工業(yè)類芯片廠家也在切入汽車領(lǐng)域,為行業(yè)引來新的競爭,包括計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的,通信領(lǐng)域的等。

  一方面,我們面臨著國際新巨頭的進(jìn)入,對于中國自主替代也帶來了新的挑戰(zhàn)。第二方面,這兩年雖然芯片研發(fā)、制造仍然是熱點(diǎn)話題,雖然媒體一直講摩爾定律即將達(dá)到極限,但是看下來到2030年摩爾定律還是有效的,2030年之前電子發(fā)展還是按照摩爾定律前進(jìn)。同時(shí)新的神經(jīng)元計(jì)算、量子計(jì)算、光子技術(shù)有可能得到新的應(yīng)用,這也對半導(dǎo)體行業(yè)帶來新的機(jī)會(huì),同時(shí)微型化芯片工藝會(huì)帶來一些可穿戴設(shè)備的應(yīng)用。過去十年是我們口袋設(shè)備的機(jī)遇,未來十年可能是可穿戴設(shè)備的機(jī)遇,當(dāng)然給汽車領(lǐng)域也會(huì)帶來啟示。

  簡單做了一個(gè)總結(jié),整個(gè)芯片行業(yè)用四個(gè)詞:大行業(yè),小市場,寡頭格局,深度定制。大行業(yè)是指整個(gè)芯片行業(yè)看上去雖然有將近4萬億美元的規(guī)模(全球),光中國就占了一半多的市場規(guī)模,行業(yè)很大,但是市場很小,因?yàn)樾酒泻芏喾诸?,它覆蓋著千行百業(yè),每一個(gè)垂直行業(yè)的空間又非常小,未來看市場空間比較大的是SOC,現(xiàn)在主要份額是MCU等為主,但MCU也就160億美金左右。這里面還劃分了工業(yè)、汽車等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用,產(chǎn)品分類是成千上萬。甚至像很多接口類芯片的細(xì)分市場,全球市場規(guī)模只有5個(gè)億美金,所以這叫大行業(yè)小市場,每一個(gè)行業(yè)產(chǎn)品都很小。

  從寡頭格局來說,全球TOP10廠家基本上占據(jù)了全球90%市場。另外在汽車半導(dǎo)體行業(yè)還有深度定制,現(xiàn)在看到很多汽車廠家介入芯片設(shè)計(jì),實(shí)際上并不是每個(gè)車企都要投資到半導(dǎo)體制造和設(shè)計(jì),它更多是參與深度的定制化工作。

  做半導(dǎo)體做久了之后看到的都是問題,但是也有機(jī)會(huì),當(dāng)然新的機(jī)會(huì)同時(shí)也面臨一些挑戰(zhàn)。就汽車半導(dǎo)體行業(yè)來講我們叫“高富帥”(貶義詞),首先是高投資,投資規(guī)模比較大。富就是技術(shù)人員密集,技術(shù)含量相對比較高。帥就是規(guī)格優(yōu)勢,如果產(chǎn)品規(guī)格不具備優(yōu)勢,在市場上根本站不住腳。

  像使用環(huán)境,汽車芯片比傳統(tǒng)工業(yè)類和消費(fèi)類芯片更加嚴(yán)苛,設(shè)計(jì)壽命差別大,消費(fèi)類芯片只考慮三年生命周期就可以了,三年之后可能就換代了。但是汽車芯片必須維持十年以上的生命周期,還有20萬公里的壽命要求,溫濕度要求都跟傳統(tǒng)的消費(fèi)類電子不一樣,產(chǎn)品良率還要高。為什么過去中國的企業(yè)不愿意投入汽車半導(dǎo)體?因?yàn)殚L周期低回報(bào)。我們過去講汽車電子行業(yè)大概要8年回報(bào)周期,實(shí)際上汽車半導(dǎo)體回報(bào)周期也基本上在七八年。從研發(fā)投入到流片到最終驗(yàn)證,驗(yàn)證之后還有產(chǎn)品的試驗(yàn)上車,最后到下線,這個(gè)周期很長,基本上芯片回報(bào)8年之后是比較樂觀的。因?yàn)楹芏郤OC芯片投資回報(bào)基本上是1000萬片以上,但是汽車上到1000萬片是非常難的。事實(shí)上由于高配和低配設(shè)置問題,芯片規(guī)模上量沒有那么快。

  另外認(rèn)證嚴(yán)格,導(dǎo)致大部分汽車半導(dǎo)體廠家是以消費(fèi)類芯片養(yǎng)汽車芯片,這算是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)狀。

  汽車領(lǐng)域質(zhì)量體系要求特別嚴(yán)格,因?yàn)槠囶I(lǐng)域要求汽車零部件進(jìn)行車規(guī)級認(rèn)證,導(dǎo)致半導(dǎo)體的要求會(huì)進(jìn)一步嚴(yán)格。我們簡單梳理了一下國際上,包括中國、美國、歐洲的質(zhì)量要求,看下來對芯片要求是最嚴(yán)格的,所以汽車半導(dǎo)體行業(yè)其實(shí)做得是比較辛苦。

  另外汽車需求也會(huì)帶來新的變化,我們都在講汽車進(jìn)入新的電子電氣架構(gòu),過去分布式架構(gòu)向域控制器集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變,這就帶來挑戰(zhàn),對半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造都會(huì)有新的需求。比如說軟件定義汽車,過去汽車是一個(gè)獨(dú)立的部件,未來的汽車都要聯(lián)網(wǎng),都需要云端服務(wù),還要實(shí)時(shí)的OTA更新。商業(yè)模式也會(huì)帶來變化,我們的芯片設(shè)計(jì)也需要跟著這個(gè)變化進(jìn)行新的設(shè)計(jì)。同時(shí)新的實(shí)時(shí)連接又要求汽車跟手機(jī)還不一樣,手機(jī)可以24小時(shí)開機(jī),但是汽車每天平均開車時(shí)間(轎車2.8小時(shí)),在短時(shí)間內(nèi)又要聯(lián)網(wǎng),又要碎片化的適應(yīng)汽車的需求,導(dǎo)致新的連接肯定會(huì)帶來新的設(shè)計(jì)變化。

  另外就是成本和效率,因?yàn)槲磥硗ㄓ嵐?jié)點(diǎn)越來越多,數(shù)據(jù)量越來越大,導(dǎo)致從成本和效率角度考慮,還要設(shè)計(jì)多域共用的器件,那設(shè)計(jì)上就要考慮多場景多應(yīng)用,同時(shí)也會(huì)帶來開發(fā)周期的延長,由于未來多域控制,軟件還要復(fù)用,開發(fā)周期要考慮到模塊化、定制化。

  最關(guān)鍵一點(diǎn)是安全的挑戰(zhàn),汽車網(wǎng)聯(lián)化帶來最嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)就是安全挑戰(zhàn),它跟手機(jī)安全還不一樣,手機(jī)安全頂多是財(cái)務(wù)損失,但是汽車安全可能就是生命損失,所以未來汽車安全應(yīng)該是提到一級重要程度。高性能和低功耗,我看大家關(guān)注比較多的是AI人工智能,汽車又要智能,但是國家又提倡碳中和,那么汽車要求就是高性能低功耗,這些對芯片設(shè)計(jì)都是挑戰(zhàn)。

  看完挑戰(zhàn)還是有些機(jī)會(huì),汽車半導(dǎo)體的業(yè)務(wù)穩(wěn)定,一旦進(jìn)入這個(gè)行業(yè),整個(gè)市場是穩(wěn)定的、快速增長的。而且格局壟斷,過去可能是傳統(tǒng)國際大廠壟斷,未來中國企業(yè)有沒有可能進(jìn)入市場,我們的服務(wù)優(yōu)勢、產(chǎn)品優(yōu)勢有可能在一些細(xì)分市場得到體現(xiàn)。

  汽車市場今年增長還是比較快的,尤其中國是最明顯的,所以汽車產(chǎn)業(yè)恢復(fù)增長,汽車零部件和半導(dǎo)體同步快速的恢復(fù)增長。在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域,有可能在2027年之前就超過了1000億美金。像ADAS、通信、電動(dòng)車領(lǐng)域新需求對半導(dǎo)體提升都是非??斓摹?/p>

  就汽車半導(dǎo)體細(xì)分市場來看,隨著數(shù)字化、智能化、電動(dòng)化加速,半導(dǎo)體年復(fù)合增長率超過12%,到2025年會(huì)翻一番。因?yàn)槠嚢雽?dǎo)體還有一個(gè)優(yōu)勢,對工藝要求并不嚴(yán)苛,除了在域控制器和AI計(jì)算之外,絕大部分的處理器、屏顯、MCU、通信類基本上都是28納米以上的成熟工藝,相對來說還是有很多切入的機(jī)會(huì)。

  我們根據(jù)國內(nèi)車企半導(dǎo)體采購規(guī)模做了一個(gè)簡單的統(tǒng)計(jì),把車拆分出來做了一個(gè)分析。目前看下來,里面60%主要是SOC和MCU構(gòu)成。目前中國自主企業(yè)切入比較多的是功率器件和電源,其他像收發(fā)、驅(qū)動(dòng)、存儲,MCU和SOC剛剛開始介入,中國企業(yè)可能還有比較長的路要走。尤其是SOC,因?yàn)橛⑻貭柡蛡鹘y(tǒng)的芯片大廠直接是通過工業(yè)類器件切入到汽車領(lǐng)域,所以還會(huì)面臨與芯片巨頭的競爭。

  簡單看一下分類的市場空間,汽車器件分類非常多,第一個(gè)是座艙類,全球2025年可以達(dá)到29億美金規(guī)模,客戶要求的是高性能、車規(guī)級、零門檻,直接是交鑰匙工程。ADAS,這個(gè)增長也比較快,2025年接近70%的滲透率,目前滲透率還比較低,所以它的增長還是比較快的。MCU市場空間大,這是現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)不太關(guān)注的領(lǐng)域,因?yàn)樗潜容^成熟的工藝,由于去年MCU供貨緊張,直接影響汽車大規(guī)模制造,導(dǎo)致短時(shí)間停產(chǎn),所以開始引起關(guān)注。從MCU市場格局劃分和銷售規(guī)模來看,汽車領(lǐng)域占了37%的規(guī)模,所以車載MCU單價(jià)還是比較高的。

  汽車MCU主要廠家目前還是以國外幾個(gè)大的老牌廠家為主。同時(shí)看到還有一個(gè)新的發(fā)展趨勢,就是RISC-V架構(gòu),它的最大優(yōu)勢是自主可控,它有可能成為未來MCU三分天下有其一,甚至有可能近兩年就開始逐步切入到汽車領(lǐng)域。

  去年美國發(fā)布了半導(dǎo)體行業(yè)新十年計(jì)劃,我們可以作為借鑒,但是不一定完全照搬,就是借鑒它的超前思路,積極開展半導(dǎo)體新技術(shù)開發(fā)。他這個(gè)計(jì)劃里面有幾個(gè)點(diǎn),第一類是全新的計(jì)算芯片,因?yàn)楝F(xiàn)在的計(jì)算方式、計(jì)算模式,根據(jù)模型測算到2040年發(fā)電廠供的電都不夠未來計(jì)算芯片耗電,所以新型計(jì)算芯片一定要有新的模式出現(xiàn),有可能在五年之后或者十年之后開始嘗試,比如說神經(jīng)元、量子等的計(jì)算方式。

  第二個(gè)是新的內(nèi)存器件。根據(jù)現(xiàn)在的存儲需求,存儲技術(shù)發(fā)展到2040年,現(xiàn)在生產(chǎn)的硅片都不夠存儲的,因?yàn)楝F(xiàn)在信息增長太快了,所以存儲技術(shù)也要發(fā)生新的變革。

  第三個(gè)是信息安全挑戰(zhàn),萬物互聯(lián)、萬物感知之后,信息安全絕對是第一優(yōu)先級的,因?yàn)樾畔⒌倪B接最大的挑戰(zhàn)就是數(shù)據(jù)的安全。

  第四個(gè)是模擬器件,過去聲光電相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展很快了,實(shí)際上對于全新的模擬還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。到了智能化社會(huì),汽車可能就是未來的機(jī)器人狀態(tài),大量的傳感器一定需要很多模擬器件。

  第五個(gè),新型通訊技術(shù),現(xiàn)在產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是海量的,但是即使用5G技術(shù)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能傳輸實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量。

  所以這幾個(gè)領(lǐng)域會(huì)成為未來半導(dǎo)體的發(fā)展新機(jī)會(huì),當(dāng)然對汽車領(lǐng)域影響最深的,一個(gè)是計(jì)算,一個(gè)是安全。

  大概分享這點(diǎn)內(nèi)容,如果現(xiàn)場專家有什么疑問或者建議可以隨時(shí)溝通,因?yàn)槲覀儗τ谡麄€(gè)行業(yè)的推動(dòng)方式還是開放的,謝謝。

  來源:蓋世汽車




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