远川科技评论 






2023年的中国汽车芯片市场，一棵白菜真的可能换到一颗进口芯片。



德州仪器明星产品TPS51200DRCR在两年前的缺芯潮中一度暴涨至70元，目前已经跌到了1元。意法半导体的L9369-TR，是用于电子稳定车身系统（ESP/ESC）的关键芯片，从巅峰期的1500元跌到了13元。



两年前车企排队抢芯片的光景恍如隔世，海外芯片大厂破防之余，体验了一把中国震撼。



2020年芯片供应短缺至今，中国汽车芯片的自给率从5%翻倍至10%[1]，蜂拥而至的本土厂商，颠覆了供应端被六大国际巨头把持的局面，价格也在顷刻间失控。



去年5月，德州仪器一度全面下调中国市场芯片价格，且“没有幅度和底线限制”。然而，当TPS51200DRCR的国产替代芯片成交价来到7毛，六大汽车芯片巨头集体破了大防。



按照《日本经济新闻》的报道，过去三年，国内汽车芯片的自给率从5%迅速提高到了10%。虽然看上去不高，但其重要性在于：这可能只是个开始。





洗牌：5%艰难上车

汽车芯片自给率提升的5%中，主要角色是三类芯片：功率半导体、MCU、传感器。



功率半导体主要用于汽车的电能转换和电路控制，例如交流电转直流电、高压转低压、频率转换等等。这类芯片在电动车中尤为重要，是电流运转的中枢，也一直是国产替代程度最高的领域[3]。



比较耳熟能详的功率半导体即IGBT，是国产突破的主要方向之一，比亚迪半导体、中车时代的等国产IGBT都已陆续上车。



MCU即微控制单元，俗称单片机，可以理解为简易版CPU，在车内执行单一的任务或功能，比如智能雨刷、自动落锁。



传感器则是汽车的“眼睛”，被汽车用于感知环境和自身状态。除了传统的图像传感器、车载摄像头外，高端产品还包括毫米波雷达、激光雷达等。国内公司的突破主要围绕着CMOS图像传感器，即数码圈俗称的“底”。



这三种芯片最显著共同特点是，技术门槛不高，也不需要先进制程。



纯电动汽车的芯片搭载量往往超过1000个，与燃油车的近500个相比成倍增加。其中最重要的是自动驾驶芯片和座舱芯片，也是Mobileye和英伟达力大砖飞的主场；剩下几百颗大大小小的芯片，就是大量MCU和功率半导体，市场份额长期由瑞萨、恩智浦、德州仪器等六大巨头主导。



两者研发上的难度在于，前者更像高考数学最后一道大题，不会做光写个解也没用。后者类似高考语文作文，憋够了800字，多少都能拿点分。



高通的座舱芯片SA8295P，已经用上了5nm工艺；相比之下，MCU最先进的产品尚在16/28nm的成熟制程序列，大量产品位于90nm以上，制造门槛不高。



按照麦肯锡的测算，70%以上的汽车芯片都在用90nm以上的成熟制程，14nm以下的先进工艺占比只有6%。



车用MCU使用90nm以下工艺的供应商屈指可数


难度不大，但自给进度缓慢，主要还有几个问题：



一是验证周期太长，认证关难过。



汽车芯片把产品做出来只是第一步，要进入车企供应链需要动辄两三年的验证周期。一旦验证通过上车，车企就不会轻易更换供应商。海外巨头入局早，就掌握了先发优势，国内厂商作为后来者难以突破。



二是对综合能力要求高。



一辆汽车所需芯片多达几十种类型，每种类型多的几十颗，少的一两颗。因此，车企更倾向于一次性采购全家桶，降低供应链管理难度。海外大厂通过多次并购建立起了丰富的产品矩阵，国内厂商布局较晚，品类较少，相对吃亏。



三是市场吸引力太小。



与其他汽车零部件一样，大部分汽车芯片走的是薄利多销路线，而这个多销也很大概率比不过手机等消费电子。毕竟换车周期相比于后者更长，燃油车对芯片整体用量相对也更小。



门槛不高，但跨过了也没赚多少，自然缺乏动力。直到一场史无前例的芯片短缺，将机会拱手奉上。





机遇：史无前例的缺芯




2020年疫情期间，市场对汽车销量预估低迷，车企也因为销量下滑减少了芯片订单，大量代工厂就把产线安排给了其他芯片。汽车芯片由于利润率较低，自建产能的芯片大厂也不愿扩产，芯片库存逐步逼近红线。



但谁也没想到，新能源车却在疫情期间迎来爆发，消失的订单又回来了。



电动车的芯片用量本身就高，自动驾驶级别达到L4的甚至高达3000颗/辆[4]，长期缺货又让车企对零库存产生怀疑，开始疯狂备货，造成了史无前例的产能挤兑。作为新能源车最大生产国和消费国，中国顺理成章成为汽车芯片紧缺的重灾区。



这个上车的机会，国内汽车芯片公司抓住了，就没打算放手。



长期以来，困扰国内汽车芯片的最大问题不是海外芯片太贵，而是太便宜。



汽车芯片大多采用IDM垂直整合模式，设计制造封测一把抓，只有少数外溢订单会交由台积电这类代工厂。MCU的前六大玩家均为IDM模式；IGBT前十大厂家，除了麦格纳转型成fabless外，其他厂商均为IDM模式。



在IDM模式下，假设A和B两家公司都生产同类芯片，A的产能是100万颗，B的产能是30万颗，那么B的利润非但不会有A的30%，很可能还会亏损。



芯片必须要通过大规模的生产摊薄研发成本和厂房建设的资本开支，产能和销量就直接决定了芯片的成本。因此在存储、面板、汽车芯片这类标准化程度高的领域，率先发动价格战的往往不是新入局玩家，反而是富可敌国的老牌霸主。



没有一定的市场份额，连打价格战的资格都没有。



因此，相比高通和英伟达在12寸硅片上挑战物理学极限的艺术，汽车芯片的竞争格局相当朴实无华：控产。



芯片的产能建设时间非常长，这个过程中市场供需会发生很大变化，规划产能过多，就会供过于求；规划产能太少，又把市场让给了同行。



缺芯潮前，汽车芯片格局稳定，六大巨头各自有多少产能大致有数，就算芯片跌价也在预测范围内。即使供过于求超过预期，车企可供选择的供应商也有限。再不济厂房莫名失火，也不是不可以。






这个过程中，六大巨头还会通过大量并购，扩充自己的产品组合，巩固份额优势。过去十年，日本汽车芯片大厂瑞萨接连收购美国公司英特矽尔（Intersil）、IDT，英国公司Dialog，补齐了电源管理芯片、无线网络和数据存储用芯片、无线通讯上的短板。



在这样的竞争格局中，就能理解缺芯潮对中国汽车芯片公司的意义。由于此前市场对汽车销量的悲观预期，车企纷纷削减订单，恰逢德州仪器、英飞凌等厂商开始从8寸产线向12寸产线升级，关闭了老产线。结果新能源车市场爆发，芯片价格直接涨到了天上。



只要有点产能，都成了稀缺标的，业绩一飞冲天。瑞萨净利润、营收接连创下历史新高，德州仪器连续七个季度营收两位数增长，IGBT大佬安森美营收破纪录。



但“六大”可能也没想道，2020年到2023年短短三年内，中国汽车芯片供应商从几十家暴增到300多家[6]，大量新增产能被释放，价格战接踵而至。





洗牌：置死地而后生




对车企来说，在库存红线和高涨的芯片价格面前，车规验证、产品矩阵都是优先级靠后的小问题。为了保证汽车出货，车企不得不为国内汽车芯片大开绿灯，替代迟迟供不上货的海外产品。



另一方面，国内新势力大多工程经验足，对自身电子电气架构相对熟悉，也更倾向于使用国产芯片。



开头提到的意法半导体拳头产品L9369-TR，其客户大多是博世、采埃孚这类Tier 1供应商，Tier 1则将芯片装进整个ESP系统交给车企，车企实际上并不了解具体的架构。曾掌舵大众电动化转型的赫伯特·迪斯就曾表态，大众汽车“几乎没有一行软件代码是我们自己写的。”



在这种情况下，研发团队的草台指数，多多少少决定了更换芯片供应商的心理负担。国内车企研发投入高，同时车型相对少，上车意愿就更强。



2023年，刚刚上车的国产汽车芯片再度迎来硬仗。这一年的中国车市，“降价”贯穿始终，国内外老牌车企、新势力纷纷下场肉搏：



大众ID.3打出12.59万元的历史最低价，特斯拉开年祭出降价大礼包，小鹏、蔚来、理想不敢落后，随即跟上。近三年在中国市场首发的车型超过170台，几乎两天发一台新车。



惨烈的价格战背后，是中国作为全球最大汽车市场，竞争白热化的现实。甲方带头割肉，作为乙方的汽车芯片，自然无法置身事外。



德州仪器去年在中国启动的全面降价，就是依靠更低的生产成本，从中国厂商手里夺回失地。同样的市场价，老牌厂商还在赚钱，国内厂商却已经在亏钱了。但老玩家们显然低估了国内市场的内卷程度。



2023年，德州仪器销售额下降13%，创造十年以来最大降幅，其中中国区收入锐减32%，拖了最大的后腿。






国内公司破釜沉舟的决心，自然来源于上车的不易，毕竟史无前例的缺芯潮，很可能不会有第二次了。10%的国产化率看上去不高，但很可能只是国产汽车芯片的冰山一角。



海面以下，众多国产汽车芯片距离上车只差最后一公里——车规级验证。



与手机等消费级芯片不同，汽车芯片需要考虑更极端的工作环境。比如工作温度范围，前者要求在0℃到+70℃，汽车芯片则要求在-40℃到+86℃。车企供应链的验证周期通常有两三年时间，不少产品可能已经走到了最后的测试和验证环节。



因此，虽然国产化率刚刚达到10%，但《日本经济新闻》还是展露出了浓重的焦虑[8]：即使是技术难度极高的芯片，中国也有望在5到10年内实现国产化的替代。



作为日本汽车半导体的独苗，让瑞萨去抢Mobileye和英伟达的地盘，纯属强人所难；放下身段和中国公司比谁的东亚性更强，多少也有些超纲。高端望洋兴叹，中低端遭遇阻击，也许是六大巨头共同的烦恼。



而对国内汽车芯片公司来说，击穿底线的价格战固然残酷，但半导体产业的竞争一向烽烟遍地。惨烈的战争过后，芯片公司尚且只是“坐上了牌桌”。一个产业的进步，时间总是比我们想象的漫长，成本总是比我们预期的高昂。








参考资料

[1] 徐尔曼：2030年中国汽车芯片市场规模将达290亿美元，中国经济网

[2] 不缺芯了，TI德州仪器急了，芯世相

[3] 有关汽车芯片自主化和国产化，分销商巨头大联大是这么看的，EET-China

[4] 智车“芯”时代：汽车芯片的现状与展望，和高资本

[5] 2023国产汽车芯片关键词：过车规、落地、降价，电子发烧友网

[6] 原诚寅：汽车芯片的“新生”与“淘汰”，智库君

[7] 芯片内卷现状，破防了，芯世相

[8] 中国车载芯片9成靠进口，10年实现国产替代，日经中文网