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汽车行业正走向智能化,未来车规级芯片的供给情况如何
发布时间: 2023-10-08,194次浏览

汽车行业正走向智能化,未来车规级芯片的供给情况如何,尤其是针对英飞凌、恩智浦、Microchip、瑞萨、ST和TI六大原厂的汽车料供给情况,本文将作进一步探讨。


1. ChatGPT在电动汽车领域掀起科技革命


ChatGPT技术是当前的热门话题,本次车展不少厂商展示了ChatGPT在车端的解决方案。科技企业让ChatGPT上车,车企则试图为汽车装上“大脑”。


百度“文言一心”搭载智能车型


百度旗下ChatGPT技术“文言一心”将搭载在岚图FREE等车型。


毫末智行发布大模型DriveGPT


毫末智行发布的自动驾驶生成式大模型DriveGPT,首搭魏牌新摩卡智能汽车DHT-PHEV,后续还有魏牌蓝山。其CEO表示,ChatGPT运用在车端的技术可以在城市NOH、捷径推荐、智能陪练、场景脱困四个场景实现突破,最终实现无人驾驶的革新。


商汤科技发布大模型体系


商汤科技首次展示其语言大模型“商量SenseChat”,并发布“日日新SenseNova”大模型体系。其绝影智能车舱副总裁许亮表示“日日新SenseNova”可为车舱提供智能化的多模态人车交互体验。


上汽智己与Momenta发布人工智能模型


上汽智己发布AI4M战略,并联合智能算法公司Momenta发布D.L.P.人工智能模型,将数据驱动的规划算法应用于量产项目,从而实现“车控+算法”的联合。


Unity中国提供智能座舱沉浸式体验


游戏引擎公司Unity中国发布“Unity汽车智能座舱解决方案3.0”。在驾驶状态下,Unity汽车可根据周边路况实时生成超写实风格3D地图导航画面;用户还可以通过屏幕上与真车实时同步的3D模型,可视化地操控包括空调、车窗、音响等车内设备。      


中国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树表示,Unity中国这类企业押宝未来汽车市场。随着智能化升级,车辆将成为移动出行的重要载体,当完全自动驾驶普及后,驾驶员完全解放双手,这时能提供多元化服务的企业将脱颖而出,而智能座舱提供的沉浸式体验就更加重要。


华为高阶智能驾驶系统搭载智能汽车


华为提出高阶智能驾驶系统HUAWEI ADS 2.0(Advanced Driving System),以及智能座舱、智能车载光、智能汽车数字平台等一系列智能汽车解决方案。该系统在AITO汽车问界M5华为高阶智能驾驶版上首次搭载。


智能化不仅在私家车领域实现技术突破,更为共享出行市场提供相关解决方案


滴滴展出滴滴自动驾驶概念车DiDi Neuron。相关人士透露,Neuron没有单独的驾驶舱,乘客可以在车内一键躺平。在功能方面,Neuron拥有车内机械臂,可为用户提供提行李、递水、叫醒等服务。


西井科技推出智能网新能源重卡


无人驾驶商用车人工智能公司西井科技,本次推出全球首款“可升级自动驾驶”的智能网联新能源重卡Qomolo E-Truck。在西井自研的PowerOnair智能能源服务支持下,E-Truck仅需5分钟即可换电补能,仅1.5小时完成高效快充,提升续航能力。该车型可实现有人和无人的无缝切换,为全球首款“可升级自动驾驶的重卡”。


2. 智能汽车芯片迎来算力之争


在汽车逐渐成为“第三空间”的背景下,高算力芯片是为各种场景与服务提供强大技术保障与算力支持的关键。由于系统做出决策前需要处理大量传感器数据,自动驾驶算法给处理器带来新的计算负荷,提升算力成为决胜智能汽车下半场竞赛的重要因素。


英伟达DRIVE Hyperion计算平台


据了解,有十余家国内外品牌于车展上展出了在英伟达DRIVE Hyperion计算平台上运行的车型,包括上汽飞凡、广汽埃安、小鹏、德赛西威、智己、华人运通、蔚来、百度Apollo等国内品牌,也包括沃尔沃、路特斯、Momenta等国际品牌。均由可提供每秒254万亿次运算(TOPS)的超大算力车规级系统级芯片(SoC)英伟达DRIVE Orin SoC驱动。


百度Apollo City Driving Max搭载英伟达Orin X


百度带来旗舰级城市智驾Apollo City Driving Max,搭载两颗英伟达Orin X,算力达508TOPS。


蔚来新车ES6搭载4颗Orin X芯片     


蔚来新车ES6基于量产自动驾驶系统NT2.0平台打造,标配4颗Orin X芯片,算力达1016TOPS。


地平线新一代BPU智能计算架构


汽车智能芯片公司地平线带来了新一代BPU(Brain Processing Unit)智能计算架构,一种基于AI芯片的边缘计算平台。地平线方面表示,基于BPU第三代贝叶斯架构打造的高等级智能驾驶芯片征程5,也是全球唯二实现量产的大算力智能驾驶芯片。


华为ADS 2.0单颗算力达到400TOPS


HUAWEI ADS 2.0单颗稠密算力达到400TOPS,超过主流L4级智能驾驶算力所需的近100TOPS算力。与1.0版本不同的是,2.0不再依赖高精地图。业内人士认为,这意味着智能化汽车制造成本可能会进一步下探。


德赛西威基于芯驰科技新一代12核高性能座舱处理器X9SP


德赛西威基于芯驰科技新一代12核高性能座舱处理器X9SP,推出了国产化智能座舱域控平台。该平台集成高性能CPU、GPU、NPU,以及USB3.0、千兆以太网、CAN-FD等多种主流技术,满足未来智能汽车座舱高算力、高速数据传输等需求。


芯驰科技推出高性能智能座舱芯片X9SP与行泊一体智能驾驶芯片V9P


芯驰发布了全新行泊一体智能驾驶芯片V9P与高性能智能座舱芯片X9SP。X9SP芯片专为"一芯多屏"场景设计,拥有8TOPS算力。V9P是针对行泊一体域控制器设计的新一代车规处理器,单芯片拥有20TOPS算力并可实现算力扩展。


辉羲智能“数据闭环定义芯片”可支撑超百亿级参数大模型的车端部署


上海本土初创企业辉羲智能“数据闭环定义芯片”可支撑超百亿级参数大模型的车端部署,并为自动驾驶领域大模型的发展注入动能。据介绍,目前公司已获多家知名机构投资,并在北京、上海、合肥、杭州、宜宾多地设有研发中心。辉羲首款面向下一代城区NOA解决方案的SoC计划于2024年量产落地。


3. 智能驾驶解决方案,选择自主研发还是选择供应商?


实现智能驾驶解决方案,车企们逐步分化为坚持自研和选择供应商这两大阵营。两种模式皆有利弊。


主机厂自研芯片可以让车企完全掌握主动权及核心技术的话语权,不会担心被供应商“卡脖子”,实现快速响应企业的战略决策,产品迭代也相对灵活。但自研模式的前期资金和人力投入成本高、技术难度大、研发周期长,对整车厂来说是比较明显的限制因素。


而向供应商直接采购成熟的自动驾驶解决方案成为大部分车企的战略选择。既能够实现成本可控,又能快速规模化落地。


目前市场上能够提供智能驾驶解决方案的供应商主要有汽车零部件巨头、科技巨头、和提供智驾方案的初创公司。汽车零部件巨头有博世、安波福等,它们能够保证汽车软硬件的车规级标准。但由于技术方案不够灵活,对于仍在烧钱阶段的造车新势力而言,采购门槛较高。


因此,华为、百度等科技巨头异军突起,近几年成为自动驾驶领域的主流供应商。


4. 汽车还缺“芯”吗?


当前在汽车电动化、智能化和网联化三大趋势的驱动下,汽车芯片的含量大幅提升,整车芯片的价值量也将随之上升。根据中国汽车工业协会数据显示,传统燃油车所需汽车芯片数量为600~700颗/辆,电动车所需的汽车芯片数量将提升到1600颗/辆,智能汽车对芯片的需求量将提升到3000颗/辆。对于汽车芯片的含量,海思曾在2021中国汽车半导体产业大会发布的数据指出,2030年汽车电子在汽车总成本中的占比将达到50%。


然而,过去汽车芯片的需求狂飙,车企们一度“求芯不得”而含泪减产。根据汽车行业调研公司AutoForecast Solutions的数据显示, 2022年全球汽车产业由于芯片短缺减产至450万辆。


目前汽车产业缺“芯”困局是否改善?


据半导体行业协会(SIA)发布的数据显示,全球芯片平均交货周期已连续9个月缩短。调研机构Susquehanna的数据显示,2023年3月全球芯片平均交货周期比2022年5月的历史峰值低4周以上,累计缩短交期超过1个月。


结合DIGITIMES Research此前的数据,汽车产业缺芯困局自2022年Q4起逐渐改善,除硅基功率器件IGBT和MCU仍紧缺(相关阅读:IGBT 近期缺货,电动车企如何解决,国产化IGBT的前景如何?),电源管理芯片、CMOS影像传感器、嵌入式多媒体卡、显示驱动IC交期陆续松动,随着整车厂积压订单逐渐去化,预估2023年多数汽车芯片交期将持续缩短。


IGBT和MCU持续紧缺


IGBT产能有限,太阳能电厂疯狂投建,其逆变器对IGBT需求巨大,加之电动汽车的高度需求,在疯狂抢货下,IGBT价格翻倍上涨,有价无货。IGBT已超越汽车MCU,成为影响汽车扩产的最大掣肘。


MCU也持续短缺。据半导体制造商估计,一辆汽车需要20~30颗MCU,而未来的豪华车型可能需要100颗MCU,高于此前预计的70颗。由此引发了更庞大的汽车MCU市场需求。全球车用MCU大厂英飞凌在2022财年Q4的财报会议上表示,由于成熟制程的供应增加有限,公司汽车MCU业务有望在未来几年将增长2.5倍。


部分芯片原厂车用芯片交货周期


车用MCU市场份额的九成集中在英飞凌、恩智浦、Microchip、瑞萨、ST和TI这六大厂中,国产化率低于5%。今年Q1,各大巨头纷纷表示车用MCU供应持续紧张。


TI


MSP-xxx、TMS320-xxx MCU和DSP短缺。PS和UCD系列的交货时间有所增加,从28周增加到32周。预计大部分常规物料会在今年Q3回归至2020年的现货价格,而且缺货暴涨的汽车物料个数也会越来越少。


NXP


S912xxx、FS32K14xxx、MCFxxx和MKxxx的供应紧张。汽车MCU系列FSx、MCFx的交货时间52周起步,Freescale的MK系列交期维持45~50周,16位MCU中S9x系列供应紧张,现货价格水位非常高。32位MCU之中,除老Freescale的MK系列,其他系列像LPC系列等交交期都有所改善。


ST


VNHxxx、VNNxxx、VNQxxx和VNDxxx系列的需求增加,L9369、L9680等难以替换的汽车料依旧热门,交货时间目前52周起步。据了解,ST已把消费类产能转移至汽车类,有望在今年Q3看到交期好转。ST32F4、ST32F7和 ST32FH7的交货时间约为45周。


ADI


汽车类物料依然缺货。LTM系列电源管理芯片热度增加,如LTM4633MPY#、LTM4700IY#等供应一直紧张,预计今年Q4逐渐恢复。Maxim在交货时间几乎没有改善,价格仍不稳定。普通零件的交货时间在30 周以上;电源管理部件,包括工业控制和电池材料,交货时间在40~50周。此外,传闻ADI 原厂在5 月会进行价格调整,具体有待确认。


Microchip


ATSAMA5D系列正在经历需求增长,导致交货时间已经达到100周,预计订单周期进一步延长。EEPROM需求量大,订单周期已经延长至52周。2023年3月1日起,Microchip已提高多条产品线的价格,调涨幅度约5%。


瑞萨


MCU系列R5和R7的需求仍然很高,交货时间约为40~50周,而且很难提前交货。R8Axxxx也很短缺,很难保证供应,交货时间不稳定。


安森美


汽车料,图像传感器、MOSEFT和晶体管仍然有很大的短缺,交货时间均在50周以上。今年2月份,安森美正式接管格芯位于美国纽约州的12英寸晶圆厂,发展电动汽车、电动汽车充电和能源基础设施的芯片。


英飞凌


英飞凌IGBT相当火热,高端汽车MCU (以SAK开头) 因无法替换一直比较紧俏,如SAK-TC277TP-64F200N、SAK-TC222S-16F133F AC较常态价均是高价。


5. 汽车缺“芯”,何以破“芯荒”?


TI、德州仪器、恩智浦、安森美、瑞萨、英飞凌、Rapidus等汽车芯片大厂纷纷投入扩产战略。今年2月,英飞凌计划向德累斯顿新工厂投资总计约 50 亿欧元(53.5 亿美元),预计该工厂将于 2026 年秋季开始生产模拟/混合信号芯片和功率半导体。TI计划在美国犹他州李海( Lehi)建造其下一个300 mm半导体晶圆制造厂。瑞萨也宣布进行900 亿日元规模投资,重启日本甲府工厂的半导体产线,目标2024年恢复其300mm功率半导体生产线。


国产车规级MCU前景


对于车规级MCU,终端用户期望建立更稳定的芯片供应链体系。


由于国内整车厂与海外供应商的合作话语权较弱,很难拿到最新的芯片产品,新车型开发也落后于国外头部品牌。国外供应商不会为国内整车厂提供芯片定制开发,产品定义受限。此外在供应链紧张情况下国外供应商会优先保证国外战略客户,供应短缺风险较高,因此国内整车厂具有强烈的国产化诉求以获取产能与技术支撑,培养国内战略合作伙伴。


其中上汽集团明确了大算力芯片和MCU 芯片的国产化策略,其他主机厂也加入采用本土车规级MCU的行列,这增强了本土MCU企业进军高端市场的信心。


目前中国品牌乘用车市占率稳步提升,出口势头强劲,受益于国产车行业发展,车规 MCU 厂商长期增长可期。


国产车规级IGBT前景


在IGBT方面,随着国家对第三代半导体材料的重视,国家政策、资金的倾斜,中国IGBT行业的发展将获得前所未有的动能,国产IGBT份额有望提升。 


斯达半导第六代IGBT模块新增多个车型的定点,第七代IGBT也开始批量供货;士兰微12寸的IGBT也达到了1.5万片的产能,车规级IGBT产能持续爬坡;时代电气在2022年国内新能源乘用车IGBT功率模块搭载量约63.28万套(占比12.4%),位列全国第四。此外,华润微、东微半导、宏微科技、晶能微的IGBT产品也实现了突破,新洁能、扬杰科技、闻泰科技等厂商也正积极布局。


国内晶圆代工厂情况


市场研究机构IDTechEx的数据指出,2023~2033年,车用芯片需求预估将倍增。随着CASE(Connected联网、Autonomous自动驾驶、Shared&Services共享&服务和Electric电动化)普及,预估自2023年起的10年间,车载MCU需求将以年平均成长率9.4%的速度呈现增长,特别是先进驾驶辅助系统(ADAS) 和自动驾驶用芯片的年平均成长率预估将高达29%。


国内晶圆代工行业快速增长,根据 IC Insight 统计,2016~2021 年,国内晶圆代工市场规模 CAGR 为 15.12%,高于全球增长水平。与海外晶圆厂定位不同,中芯国际、华虹半导体等晶圆厂扩产主要聚焦于 28nm 以上成熟制程。


未来 3~5 年,中芯国际将增加 28nm 以上产能 34 万片/月,总投入超过 260 亿美元,将有效缓解车载 MCU 所需制程晶圆产能供需短缺情况。根据麦肯锡数据,2026 年国内 40~55nm 制程晶圆自给自足需求比例将超过 70%,国内车规 MCU 厂商拿到晶原制造产能支持难度降低,供应链风险减弱。


6. 汽车“芯荒”还会持续吗?


结合前文提到的ChatGPT等前沿技术推出其在车端方面的解决方案,尖端芯片占比增加,汽车“芯荒”会继续发酵吗?


在亚太地区,汽车半导体市场增长的主要驱动力来自汽车制造商不断扩大的影响力和越来越多地采用尖端解决方案。其中,中国地区消费者的可支配收入增加,这提高了对配备尖端汽车零部件的乘用车的需求。


在自动驾驶和AI等增长领域,尖端半导体的占比正在增加,从自动驾驶尖端半导体制造来看,台积电和荷兰的ASML几乎处于垄断地位。例如,苹果智能手机,只有ASML拥有能制造属于心脏部位的EUV(极紫外)光刻设备,而能利用这种EUV设备形成较高成品率的企业目前几乎只有台积电1家,全球份额为92%。而台积电最先进的制程几乎被苹果垄断,车厂想要获得额外的产能相当困难。


日本精密加工研究所所长汤之上隆此前曾撰文称,汽车产业的未来,车载半导体将出现几个极端的“短缺”,即传统的功率和模拟半导体。


未来,汽车芯片荒是否会持续蔓延还是未知。


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