自研芯片、800V SiC高壓平臺……新能源車的半導(dǎo)體革命？
汽車行業(yè)的“自研芯片派”正在持續(xù)擴大。
5月30日，吉利汽車正式發(fā)布了聯(lián)合星紀魅族共同打造的“銀河Flyme Auto”智能座艙系統(tǒng)。據(jù)悉，銀河Flyme Auto采用的是吉利自研并量產(chǎn)了的7nm車規(guī)級座艙芯片“龍鷹一號”，其內(nèi)置了8核CPU、14核GPU，支持2.5K高清視頻播放，同時具備更高階的AI應(yīng)用持續(xù)拓展實力。
而就在不久前，本田汽車也宣布，將與IBM簽訂諒解備忘錄，計劃共同研發(fā)軟件定義汽車（SDV）的下一代半導(dǎo)體和軟件技術(shù)。這一合作旨在加速智能/人工智能技術(shù)在2030年及以后的應(yīng)用，特別是在自動駕駛和先進駕駛輔助系統(tǒng)領(lǐng)域。
近年在車用芯片技術(shù)研發(fā)上有所布局的并不止吉利及本田。據(jù)不完全統(tǒng)計，上汽、一汽、北汽、廣汽、東風(fēng)、吉利、比亞迪、長城、理想、小鵬、蔚來等一系列車企品牌均已對汽車芯片進行布局。
當(dāng)下，幾乎所有的科技產(chǎn)品，都離不開芯片的加持。隨著電動化和智能化成為全球汽車行業(yè)的重要風(fēng)向，車企入局汽車芯片自研領(lǐng)域也已經(jīng)成為一種趨勢。
誰在自研芯片？
過去，車企所需的半導(dǎo)體主要依賴一級供應(yīng)商。而兩三年前的“缺芯”潮使得車企在減產(chǎn)、漲價、延遲交付，甚至工廠停產(chǎn)的情況下，更加重視零部件自給自足。
以在自研技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)深耕，涉足的芯片類別也較多的比亞迪為例，早在2005年，其旗下的比亞迪半導(dǎo)體便開啟了IGBT自研之路，從事功率半導(dǎo)體、智能控制MCU、智能傳感器及光電半導(dǎo)體的研發(fā)生產(chǎn)，現(xiàn)已成為國內(nèi)知名的IGBT制造商。
自研芯片方面，比亞迪半導(dǎo)體還涉足多款車規(guī)級芯片，2020年，其為發(fā)布的漢EV高性能四驅(qū)版提供了SiC芯片。此前36氪報道，比亞迪的智能駕駛芯片自研計劃由比亞迪半導(dǎo)體團隊牽頭。今年一月，比亞迪官方其“夢想日”活動上表示，比亞迪全棧自研的智能駕駛，以及全產(chǎn)業(yè)鏈自研自造的實力，可以大幅度降低智駕體驗的門檻。
這些自研技術(shù)的競爭優(yōu)勢，使得比亞迪在整個汽車行業(yè)受“缺芯”困擾的三年疫情期間，依然能夠保證供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性，并實現(xiàn)了銷量突破。
參考比亞迪的做法，直接投入自主研發(fā)，以保證零部件的穩(wěn)定供應(yīng)，已經(jīng)成為多家車企的共識。
以“蔚小理”為代表的造車新勢力車企就在加碼自研芯片，力圖追趕龍頭車企比亞迪及特斯拉，并在激烈的新勢力車企競爭中占據(jù)一席之地。
其中，新勢力車企中投入力度相對較大、步伐較為快速的蔚來，在去年年底，公布了其自研的第一款芯片產(chǎn)品——激光雷達主控芯片“楊戩”。該自研芯片將為激光雷達降低50%的功耗，延遲降低30%，同時還實現(xiàn)了降本。同時，還與圖達通獵鷹LiDAR配合，替代原有的FPGA和ADC等價值不菲的第三方芯片，宣稱將為蔚來每輛車節(jié)省幾百元的BoM成本。
理想汽車方面，近段時間以來，自研芯片的布局動態(tài)可謂緊鑼密鼓：2023年年初已開始布局自動駕駛芯片及自研車規(guī)級MCU芯片，功率半導(dǎo)體產(chǎn)線也已經(jīng)動工；同年11月更是曾有消息稱其在新加坡組建團隊，從事SiC功率芯片的研發(fā)。而安森美也于今年1月正式宣布與理想汽車續(xù)簽長期供貨協(xié)議。
如今車企關(guān)注自研技術(shù)的原因，還源自對關(guān)鍵技術(shù)的控制和提升競爭力的需求。
在當(dāng)下“沒有最低只有更低”、技術(shù)及價格持續(xù)內(nèi)卷的汽車行業(yè)，不少車企盈利下滑，陷入“降價會死、不降價死得更快”的兩難境地。
面對日趨激烈的行業(yè)競爭，想要在一輪又一輪的行業(yè)洗牌中活下來，車企必須在成本端留出足夠生存的空間。與此同時，還要提升技術(shù)壁壘，建造自身的“護城河”。
而在自研技術(shù)中，自研芯片不但需要投入更多研發(fā)成本、門檻更高，還允許車企按照自身產(chǎn)品的特定需求來設(shè)計芯片，可以在建立更難以“攻破”的技術(shù)門檻的同時，更好地控制成本、優(yōu)化性能和實現(xiàn)產(chǎn)品差異化。例如，特斯拉自研的FSD芯片就專門為自動駕駛功能設(shè)計，通過優(yōu)化處理速度和能效，提升了整車的自動駕駛性能，其FSD技術(shù)也成為了特斯拉核心競爭力之一。
車企爭奪領(lǐng)域—碳化硅“上車量”
從功率半導(dǎo)體到MCU芯片，從傳感器芯片到座艙SoC，從存儲芯片到通信芯片，從小算力ECU到大算力AI芯片……隨著新能源智能汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車的“含芯量”無疑被推到了一個新的高度。車載芯片已經(jīng)成為車企的新競爭賽道。
此外，800V碳化硅（SiC）高壓平臺、自主研發(fā)電機技術(shù)和電池技術(shù)，也與芯片技術(shù)緊密相關(guān)，尤其是在電動汽車的系統(tǒng)控制和能源效率管理方面。
其中，隨著800V高壓超充開始成為中高端車型的標配，碳化硅的“上車量”，也成為車企們爭奪的技術(shù)領(lǐng)域：自2018年特斯拉率先將意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的第二代SiC應(yīng)用于Model 3以來，碳化硅提高效率、支持高壓快充技術(shù)、耐高溫性能、減輕重量和體積等優(yōu)勢被業(yè)界所熟知并接受。如今，汽車產(chǎn)品采用碳化硅功率器件，就如同為其貼上了高性能、高端的專屬標簽，其定價也就水漲船高。
業(yè)界普遍認為，單純將IGBT替換為碳化硅，主驅(qū)逆變器的效率能提升5%-10%。
從成本效益來看，雖然碳化硅的初始成本可能高于傳統(tǒng)硅基器件，但其在提高效率和性能方面的長期收益使得這一投資變得劃算，特別是對于追求高性能和高效率的中高端車型。
理想汽車就曾在去年的一次電話會議中提到，800V+SiC可以將效率提升15%。以2021年電池成本132美元/kWh來算，假設(shè)采用碳化硅將效率提升10%，那么一輛100kWh的電動汽車，在同樣的續(xù)航里程情況下，電池成本可以節(jié)省1320美元。
自籌備以來就受全網(wǎng)關(guān)注的小米汽車，就因“全系全域碳化硅”而引發(fā)熱議。小米汽車方面表示，小米SU7 Max采用小米自研800V碳化硅高壓平臺，最高電壓達到871V。小米汽車產(chǎn)品經(jīng)理潘曉雯更是發(fā)文稱：“小米SU7全系全域碳化硅，不僅前后電驅(qū)都是碳化硅，就連車載充電機（OBC）和熱管理系統(tǒng)的壓縮機都用了碳化硅?！?/p>
據(jù)不完全統(tǒng)計，上汽、廣汽、吉利、長安、蔚來、小鵬、理想等主流車企均推出了800V高壓車型。市面上已經(jīng)發(fā)布的800V高壓車型已超過50款，其中部分車型為自研的800V高壓平臺。而華為主導(dǎo)合作的車型中，阿維塔11和12、北汽阿爾法S·HI版、智界S7、問界M9等車型均支持800V高壓快充。
第三代半導(dǎo)體材料如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN），相比傳統(tǒng)的硅（Si）材料，具有更高的電子遷移率、更好的熱穩(wěn)定性和更高的耐電壓特性。這些特性使第三代半導(dǎo)體在高頻、高功率和高溫環(huán)境下表現(xiàn)出色，非常適合用于電動車和通信設(shè)備等高要求應(yīng)用。
通過整合自研芯片和第三代半導(dǎo)體技術(shù)，車企能夠在技術(shù)和成本上獲得更大的優(yōu)勢，從而在未來的市場中占據(jù)更有利的位置。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢的數(shù)據(jù)，SiC功率元件的前兩大應(yīng)用為電動汽車與再生能源領(lǐng)域，2022年市場產(chǎn)值分別達到10.9億美元和2.1億美元，占整體SiC功率元件市場產(chǎn)值的67.4%和13.1%。
TrendForce集邦咨詢預(yù)期，至2026年SiC功率元件市場產(chǎn)值可望達到53.3億美元。主流應(yīng)用仍將依靠電動汽車和再生能源，電動汽車的市場產(chǎn)值預(yù)計可達39.8億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）約38%；再生能源則達4.1億美元，年復(fù)合增長率約19%。
結(jié) 語
回到最初的問題：為何車企要自研芯片？
在車企的競爭日益激烈的今天，掌握自主研發(fā)芯片技術(shù)，不但能減少對外部供應(yīng)鏈的依賴、增強市場適應(yīng)性、在成本控制和技術(shù)創(chuàng)新上擁有更大的主動權(quán)，也已經(jīng)成為了市場評判一個車企競爭力的重要標準。
此前一概被業(yè)界認為是“重制造、輕智能”的比亞迪無疑也意識到了這點——今年4月24日，比亞迪董事長王傳福在地平線2024智駕科技產(chǎn)品發(fā)布會上表示：“新能源車上半場看電池，下半場看芯片?！毙履茉窜嚨陌雽?dǎo)體革命正在持續(xù)。
在電動化與智能化大勢下，全球汽車市場也在急速前行，推動第三代半導(dǎo)體高歌猛進發(fā)展：碳化硅簽單不斷，8英寸碳化硅晶圓持續(xù)放量；氮化鎵應(yīng)用市場逐步擴展，正向數(shù)據(jù)中心、可再生能源以及新能源汽車市場持續(xù)推進，未來前景廣闊。
6月19日（周三），TrendForce集邦咨詢將在深圳福田隆重舉辦“2024集邦咨詢半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高層論壇（TrendForce Semiconductor Seminar 2024）”。
屆時，集邦咨詢資深分析師龔瑞驕將發(fā)表《SiC/GaN功率半導(dǎo)體市場格局與應(yīng)用分析》的主題演講，敬請期待?。▉碓矗喝虬雽?dǎo)體觀察）
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