中國質(zhì)量新聞網(wǎng)訊 （余昶）進(jìn)入2021年短短幾個月，缺芯就已經(jīng)從人人關(guān)注的焦點(diǎn)變成日常新聞，激不起太多的水花?？粗刻煲蛉毙径鴮?dǎo)致停產(chǎn)或減產(chǎn)的車企不斷增加，以及車企紛紛發(fā)布缺芯應(yīng)對方案以安撫投資人和消費(fèi)者，筆者心中已經(jīng)沒有波瀾。
確實(shí)，汽車行業(yè)缺芯已經(jīng)常態(tài)化，盡管越來越多的人意識到芯片的存在，開始思考應(yīng)對方案。然而實(shí)際上短期內(nèi)缺芯的狀況卻沒有那么容易消失。
（圖片來源：地平線官方）
因?yàn)槠囆袠I(yè)如今已經(jīng)成為芯片市場中的消費(fèi)大戶。根據(jù)IHS調(diào)研，自2015年起，全球汽車芯片市場規(guī)模逐年增加，市場規(guī)模368億美元增長到465億美元。并且隨著全球汽車銷量增加、自動駕駛技術(shù)和集成技術(shù)提升，還將進(jìn)一步擴(kuò)大需求。
為什么汽車對于芯片的需求越來越大？芯片焦慮又是從何而來？為什么各項(xiàng)方案我都有，卻仍然難以逃脫芯片短缺？
芯片是如何融入汽車的？
在汽車歷史上，20世紀(jì)五十年代以前汽車都與芯片無緣。那時候汽車沒有電氣系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)以及相關(guān)機(jī)械功能的工作都是純機(jī)械驅(qū)動，沒有空調(diào)、沒有燈。車輛發(fā)動機(jī)也沒有連接皮帶帶動發(fā)電機(jī)或壓縮機(jī)。
以奧托四沖程原理為基礎(chǔ)的“帶有熱管點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)”（圖片來源：梅賽德斯-奔馳官方）
所有的一切都是通過機(jī)械控制。早期車輛使用化油器，將汽油霧化，并與空氣按照一定比例混合成油氣混合物，每個氣缸在吸氣沖程時把油氣混合物吸入缸內(nèi)，再將其點(diǎn)燃形成動力來源。但是化油器也存在弱點(diǎn)，比如在冷車啟動、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)以及急加速或者低氣壓環(huán)境時，固定的配比無法全面滿足引擎的運(yùn)轉(zhuǎn)需求，甚至可能產(chǎn)生黑煙、燃燒不全和動力不足的情況。
后來隨著電氣化技術(shù)發(fā)展，汽車開始重新被定義，由純機(jī)械產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)交叉產(chǎn)物。
（圖片來源：保時捷官方）
1967年最早的電噴發(fā)動機(jī)技術(shù)出現(xiàn)，由德國保時捷公司研制D型電子噴射裝置，隨后，不斷改進(jìn)又推出了L型電子控制汽油噴射裝置，它以進(jìn)氣管內(nèi)的空氣流量做參數(shù)，可以直接按照進(jìn)氣流量與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定進(jìn)氣量，據(jù)此噴射出相應(yīng)的油氣混合物量。這種裝置奠定了當(dāng)代電子控制燃油噴射裝置的雛形。
由此帶動起電氣化與汽車交融的發(fā)展方向，后續(xù)還有為了改善車輛部分性能，對車輛進(jìn)行改造，如在車上加裝晶體管收音機(jī)。
電氣化進(jìn)入汽車領(lǐng)域可以說是劃時代的舉措，對車輛性能、行駛安全、環(huán)境污染等等都有著顯著的改善，也被越來越多的人認(rèn)可。但汽車上更多的是側(cè)重于獨(dú)立的控制系統(tǒng)，如發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、ABS控制系統(tǒng)、安全氣囊、巡航控制系統(tǒng)等，并且現(xiàn)階段單獨(dú)系統(tǒng)的控制技術(shù)更加成熟。
發(fā)展至今，汽車上已經(jīng)擁有包含操作系統(tǒng)、域控制器、存儲以及車載娛樂等系統(tǒng)等涉及芯片控制的電氣化組成。根據(jù)用途不同，汽車芯片又可分為MCU、功率半導(dǎo)體（IGBT、MOSFET等）、傳感器及其他，這也意味著一輛當(dāng)代普通汽車所需芯片數(shù)量超過600個，芯片在每輛汽車中的價值超過2000元。
（圖片來源：地平線官方）
未來，隨著ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）向L3、L4階段升級過程中，車輛需要更多CMOS傳感器、MEMS傳感器，同時新能源汽車的不斷發(fā)展，電池?zé)峁芾淼刃碌碾娍叵到y(tǒng)出現(xiàn)，也為汽車芯片帶來更多的發(fā)展空間。
芯片比重越高越焦慮？
誠然，高比例的電氣化為我們的車輛使用帶來無數(shù)好處，如更加合理的燃油排放，更加舒適的行車體驗(yàn)，更加安全的駕駛。但現(xiàn)實(shí)沒有那么簡單，芯片的大規(guī)模應(yīng)用也帶來讓人措手不及的麻煩。
隨著電氣化革命對各行各業(yè)的席卷，半導(dǎo)體已經(jīng)成為許多行業(yè)的命脈，按進(jìn)出口額計(jì)算，半導(dǎo)體是世界上第四大貿(mào)易產(chǎn)品，僅次于原油、成品油和汽車，而缺芯癥狀最早出現(xiàn)在手機(jī)、電腦以及顯卡等快消電子產(chǎn)品上。
2020年全球性新冠肺炎疫情導(dǎo)致在家辦公人數(shù)上漲，導(dǎo)致各種電子產(chǎn)品需求增加；同時5G爆發(fā)迅速，對芯片需求增加。以5G手機(jī)為例，正常一部4G手機(jī)的PMIC顆數(shù)僅需1顆即可，但5G手機(jī)最少需要3顆，才可以保證運(yùn)行，這就等于5G的出現(xiàn)，芯片產(chǎn)能需求一下子增加2倍。
（圖片來源：華為官方）
再一個就是5G手機(jī)的芯片幾乎都是5nm芯片，而5nm工藝作為現(xiàn)在較為先進(jìn)的工藝，代工廠的良品率是遠(yuǎn)不及7nm。
由于需求和高利潤的驅(qū)使，大型芯片制造商都將工廠產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至生產(chǎn)5G和快消電子產(chǎn)品所需的芯片。而汽車產(chǎn)業(yè)所需的老式、中低端的芯片則在此期間沒有囤積。
于是隨著2020年底疫情得到緩解，全球汽車產(chǎn)業(yè)也快速復(fù)蘇，“缺芯”癥狀也暴露出來：整車廠發(fā)現(xiàn)汽車中很多比較初級的元件，包括電源管理芯片和微控制器芯片等供不應(yīng)求。
“沒有哪個電子設(shè)備不需要微控制器。”格羅方德的嘉菲爾德（Thomas Caulfield）說：“這一部分是普遍都缺的?！?/p>
（圖片來源：AutoForecast Solutions）
2021年5月24日，全球汽車咨詢機(jī)構(gòu)AutoForecast Solutions發(fā)布了一份北美各車企和車型減產(chǎn)評估報告。根據(jù)該報告，截至5月18日，13家汽車制造商在北美共減產(chǎn)1,074,397輛汽車；其中，底特律三巨頭通用、福特和Stellantis（包括菲亞特克萊斯勒）“穩(wěn)”居前三，受到重創(chuàng)。
福特F-150（圖片來源：福特官方）
其中，福特?fù)p失最為嚴(yán)重，截至5月18日在北美的減產(chǎn)量為近32.5萬輛汽車，該公司甚至正在部分芯片缺失的情況下生產(chǎn)F-150。通用和Stellantis緊跟其后，分別減產(chǎn)約278,000輛和252,000輛。
同時現(xiàn)代起亞等韓國車企也因“缺芯”遭遇新一輪停產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于芯片短缺，第一季度已經(jīng)有大約200萬輛汽車受到影響，約占全球汽車季度產(chǎn)量的10%。其中，福特或許是受影響最大的那一個，他們曾公開預(yù)警，如果問題得不到解決，第二季度，受到影響的車輛將上升到50%。
至于國內(nèi)似乎情況看起來稍微比海外車企體面一些，但事實(shí)上，缺芯已經(jīng)影響到國內(nèi)消費(fèi)者訂車正常交付。
首先是中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長李邵華表示：“2020年11月底，中國汽車工業(yè)協(xié)會從部分國內(nèi)汽車整車、零部件企業(yè)了解到汽車芯片供應(yīng)不足的情況，就協(xié)會主要的會員企業(yè)進(jìn)行了摸底，2021年1-2月，因芯片短缺問題，造成國內(nèi)整車生產(chǎn)企業(yè)減產(chǎn)5%~8%?！?/p>
進(jìn)口車型自然是已經(jīng)開始缺貨，隨后蔚來汽車、長城汽車、北京汽車等國內(nèi)車企都陸續(xù)由于芯片短缺影響了生產(chǎn)計(jì)劃，從而延遲交付新車。
該東風(fēng)日產(chǎn)門店僅剩一輛全新一代軒逸試駕車（圖片來源：中國質(zhì)量新聞網(wǎng)汽車資訊）
中國質(zhì)量新聞網(wǎng)汽車資訊走訪北京各品牌經(jīng)銷商發(fā)現(xiàn)：不少經(jīng)銷商都出現(xiàn)熱銷車型無貨可賣的情況。“全新一代軒逸車型我們店里沒有貨，連展車都賣了，只有外面的一輛試駕車，都是受到缺芯的影響。如果要買需要預(yù)訂，然后等1-2個月。”東風(fēng)日產(chǎn)相關(guān)銷售人員的答復(fù)代表了大多品牌的難點(diǎn)。
在芯片供應(yīng)緊張的情況下，許多車企不得不調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，優(yōu)先供應(yīng)暢銷車型，根據(jù)終端銷售情況進(jìn)行排產(chǎn)。據(jù)車企內(nèi)部人士表示：“國內(nèi)各大車企幾乎都成立了專門的芯片應(yīng)對小組，以此來進(jìn)行車企內(nèi)部芯片內(nèi)部調(diào)度。”
汽車芯片何時能自由？
暫時的應(yīng)對方案只能暫緩缺芯所帶來的影響，但不是長遠(yuǎn)之計(jì)，只有將芯片生產(chǎn)掌控在自己手中能獲得真正的“芯片自由”。
從芯片產(chǎn)業(yè)鏈來看，國產(chǎn)芯片供給比較乏力，國內(nèi)企業(yè)主要集中在技術(shù)門檻較低的封測環(huán)節(jié)。根據(jù)中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2019年中國汽車用芯片進(jìn)口率超90%，自主汽車芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅占全球的4.5%，國內(nèi)汽車芯片市場基本被國外企業(yè)壟斷。
其中上游材料設(shè)備、中游設(shè)計(jì)，都由國外主導(dǎo)；制造環(huán)節(jié)則集中在中國臺灣。據(jù)TrendForce數(shù)據(jù)，2020年臺積電在全球晶圓代工市場中市占率超60%。聚焦到汽車領(lǐng)域，國內(nèi)汽車芯片目前過度依賴國外，進(jìn)口率超90%。
自從全球缺芯開始時，不少中國企業(yè)都加大了芯片研發(fā)的力度。其中包括比亞迪、長城汽車、東風(fēng)汽車和吉利汽車等傳統(tǒng)車企，還包含互聯(lián)網(wǎng)巨頭，如華為、小米等。
地平線部分合作企業(yè)（圖片來源：地平線官方）
其中，長城汽車、比亞迪、長安汽車、長江汽車電子等整車企業(yè)戰(zhàn)略投資地平線，并在研發(fā)層面展開合作。而地平線是國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)車規(guī)級AI芯片量產(chǎn)的科技企業(yè)，目前已經(jīng)形成了L2-L3級的“智能駕駛+智能座艙”芯片方案的完整產(chǎn)品布局。
面對行業(yè)普遍存在的芯片短缺問題，東風(fēng)乘用車公司管理層高度重視，從2020年11月開始，連續(xù)啟動了3輪芯片、電子物料風(fēng)險調(diào)查，識別電子物料風(fēng)險供應(yīng)商58家，并成立了集研發(fā)、工藝、制造、采購、質(zhì)量、營銷等部門的CFT（多部門合作）團(tuán)隊(duì)，以尋求對策應(yīng)對芯片短缺帶來的停產(chǎn)、減產(chǎn)風(fēng)險。
但芯片作為一種復(fù)雜技術(shù)，研發(fā)、試驗(yàn)和量產(chǎn)所需時間，盡管全產(chǎn)業(yè)鏈都在努力，我國也明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。十四五規(guī)劃提出將重點(diǎn)支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各個關(guān)鍵“卡脖子”環(huán)節(jié)，主要包括先進(jìn)制程、關(guān)鍵的半導(dǎo)體設(shè)備和材料等領(lǐng)域。
顯然在短期內(nèi)，芯片短缺的問題依舊無法得到根本性解決，甚至?xí)永m(xù)更久。但隨著汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性再一次出現(xiàn)變化，汽車智能化、電動化時代的到來，芯片終將成為中國車企又一次彎道超車的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。