汽车主机厂自研芯片

全球汽车行业缺芯

 自2020年底以来，全球制造业如今面临的最重要问题之一，就是“缺芯”。从汽车到智能手机，再到游戏机生产商，大家叫苦不迭，这有可能是史上最严重的一次芯片短缺危机。其中，叫苦最多的莫过于汽车制造业。

　　最近，丰田、本田等日企，大众汽车，福特和通用汽车等汽车制造商都宣布已经减产。汽车企业如果拿不到芯片，就没法完成汽车生产。有业内人士担忧，如果汽车企业继续这样下去，甚至整个行业都可能陷入困境。
　　作为国内造车新势力“电动三杰”的“蔚小理”（蔚来、小鹏、和理想汽车）情况如何呢？

 

 本文参考文献

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 　　2021年3月2日，蔚来发布了2020年第四季度及全年未经审计财务报告。2020年，蔚来汽车净亏损为53.04亿元。在交付量方面，蔚来全年交付43728辆，同比增长112.63%。2021年计划新建20家蔚来中心和120家蔚来空间，门店总数达366家。蔚来2021年开始部署二代换电站，全国换电站总量将超500座；蔚来2021年计划累计建成600座超充站和15000根目的地充电桩。

　　对于芯片短缺问题，李斌在财报电话会中强调，芯片对供应链的影响非常大，对蔚来Q2确实也有一些影响，但是目前来看基本上还是能够满足正常的计划，现在每天的变化都很大。虽然能满足需求，但风险是很高的。
　　彭博分析师也有同样的看法，认为蔚来汽车的汽车交付量在2020年飙升113%之后，今年可能会翻一番，汽车毛利率有望达到20%。今年第四季度，蔚来汽车的利润率从第三季度的14.5%攀升至17.2%，但电池和芯片短缺可能会阻碍蔚来汽车的产量提升和工厂利用率，使其利润率增长面临风险。
　　有国内媒体报道，蔚来汽车董事长兼CEO李斌正在规划自主研发自动驾驶计算芯片，但该计划尚处于早期。据爆料，蔚来已成立独立的硬件研发团队，内部叫做“Smart HW（Hardware）”。李斌从几个月前就开始物色具有硅基背景的技术负责人，这为蔚来汽车的芯片自研打下了一定的基础。同时，由于自研自动驾驶计算芯片计划涉及资金较大，因此可能会进入下一年度预算，而且推测该计划在公司内部通过的可能性较大。

 

 

 　　2021年3月8日，小鹏汽车公布了2020财年第四季度以及2020财年未经审计的财务数据。小鹏汽车全年总营收为58.44亿元，同比增长151.8%；净亏损27.32亿元，相比前一年36.92亿元的净亏损幅度收窄26%。2020财年总交付量达27,041台，较2019年的12,728台增长112.5%。

　　关于芯片短缺形势下，会不会影响销量时，小鹏汽车总裁顾宏地表示，芯片供应可以维持两到三个月。长期的话，也在密切关注芯片的供应，以随时了解芯片供应对供应链的整体影响。但是在短期内，芯片短缺不会造成影响。但小鹏汽车也会密切关注芯片产业。其他大型的OEM可能面临的问题比较严重，但小鹏汽车的产量相对较小，所以解决芯片短缺问题的办法也更为灵活。

 

 

 　理想汽车于2021年2月25日发布2020年第四季度及全年未经审计财务报告，理想汽车2020年净亏损为1.517亿元人民币，2020年全年交付量为32,624辆。截至2020年底，理想汽车在全国41个城市拥有52家零售中心；售后维修中心及授权钣喷中心114家，覆盖83个城市。

　　有媒体报道，理想汽车创始人、董事长兼CEO李想在公司内部信里表示，理想汽车2030年要成为全球第一的智能电动车企业，2025年要成为中国第一的智能电动车企业，市场份额要达到20%。
　　理想汽车2020年开设60家销售店面，在2021年J计划扩张到200家以上。2023年交付纯电动车型，2021年需要投入超级充电站的建设准备工作，因为从选址到建设，前后需要一年时间。理想汽车还宣布在上海设立研发中心，招募2000名研发人员。
　　在是否自研芯问题上，理想汽车首席技术官（CTO）王凯曾对媒体表示：一般（汽车）芯片设计开发需要三年时间，然后有三年的使用时间，之后就需要对架构进行调整，加起来就是 6 年，对于主机厂来说，这是一个巨大的风险，甚至有可能什么都搞不出来。
　　据悉，理想汽车已经预定了英伟达最新一代自动驾驶芯片，该芯片采用7nm的制程，预计将在2022年正式投产。　
　　面对芯片短缺的大环境，汽车厂商与芯片厂商应建立更深度的合作关系，参与到芯片设计研发的流程之中，通过下游整车企业对上游汽车半导体企业持股、投资等模式打造产业共生体系，才能确保芯片供应稳定。
　　乘联会：汽车芯片的断供风险逐步化解
　　据金融界网3月9日消息，乘联会表示，随着工信部装备司和国内电子企业全面推动芯片问题的缓解对策，作为技术极其成熟的汽车芯片，在这个难得的机会下，供给的新产能会逐步释放，加之国内受阻的芯片产能逐步恢复，车市销量受到芯片短缺的影响不应太大。随着国内企业逐步加大芯片的生产，相信汽车芯片的短缺在目前不会造成行业太大缺货影响，未来的影响也会逐步化解。

 

 

 “蔚小理”的汽车芯片布局

最近这几年新能源汽车发展迅速，以“蔚小理”为代表的中国造车新势力在“缺芯、限电、补贴退坡”等多重困难影响下，2021年各家新能源车的销量仍实现高速发展。其中小鹏交付98,155台，劲增2.6倍，稳居“蔚小理”销量冠军；蔚来全年交付91,429台，同比增109.1%，连续两年翻番；理想交付90,491辆，增177.4%。
在经历了缺芯，以及如特斯拉等巨头自研芯片、新能源车对半导体的新需求等的影响，头部的车企开始觉得有必要设计芯片或者参与到芯片设计当中去。最近，也陆续窥见“蔚小理”在汽车芯片上的布局。

自研ISP成新一轮焦点
近两年，在产业界，ISP芯片的存在感愈发提升。尤其是国内的手机厂商OPPO、vivo等开始自研ISP，随着自动驾驶汽车摄像头的增多，ISP处理器在自动驾驶领域开始扮演重要角色。整车自研ISP正在成为新一轮“造芯”运动的焦点之一。
首先，什么是ISP？ISP 的全称是Image Signal Processor（图像信号处理器），其目的是对光学传感器输出的Raw图数据进行信号处理，使之成为符合人眼真实生理感受的信号，并加以输出。如下图所示，ISP接收原始图像信号以重建适合人类观看的主要成分（红色、绿色和蓝色）的全彩色图像。如果 ISP 芯片能够以每秒或超过 30 帧/秒的速度处理图像，则可以用于视频应用。

 

 在汽车中的行车记录仪、电子镜、后视摄像头和环视摄像头中，每个设备都需要一个ISP来处理图像信号。作为车载摄像头的重要构成组件，能够帮助车辆清晰的“看”到外界环境图像。

据半导体行业观察获悉，蔚小理都在背后默默自研ISP。可以从一些招聘网站上看到一些蛛丝马迹。据“Boss直聘”、“猎聘”等各大招聘网站的历史数据显示，去年这三家均在为自研ISP处理器而招聘人才。其中蔚来招募的是【ISP芯片验证工程师（J6C52）】以及【ISP 3A图像算法工程师】，小鹏在招聘【自动驾驶ISP开发及影像评价工程师】，理想在招聘【ISP算法工程师】。
在此值得一提的是，特斯拉坚持的是“纯视觉路线”，不适用激光雷达和ISP等。2021年第一季度财报电话会议上，马斯克表示不需要雷达，因为人类就是只使用视觉来驾驶。2021年5月，特斯拉宣布从当月起交付的所有 Model 3和 Model Y车辆将不再配备雷达。相反，这些车辆将利用特斯拉的“Pure Vision”方法，该方法仅使用八个外部摄像头来执行半自动驾驶功能。在去年的AI Day上表示，HW 4.0将“干掉ISP”的计划。

 

 马斯克反对使用激光雷达和ISP的论点是两方面的：

一方面，马斯克认为目前的交通和道路系统是为纯视觉系统设计的——这意味着道路是为驾驶员设计的，可以用眼睛导航。任何人工智能系统要想显著优于人类驾驶员，首先需要解决纯视觉驾驶问题。其次，为什么特斯拉不选用激光雷达和ISP传感器等，马斯克的回答，一是成本；第二，复杂性。添加冗余传感器将增加数千美元的车辆成本，这将使特斯拉整车的成本更高。

另一方面，这些传感器生成数据流，然后必须对其进行处理，从而增加了人工智能系统的复杂性。这将需要更多的处理能力、更多的能量，使车辆效率更低、成本更高。
“当机器视觉正常工作时，比最优秀的人类工作得更好，因为就像有八个摄像头，就像在后脑勺，头旁边有眼睛，并且有三只不同焦距的眼睛向前看，并且以超人的速度处理。毫无疑问，通过纯视觉解决方案，可以制造出比普通人更安全的汽车，”马斯克说。
根据特斯拉的说法，转向纯视觉系统是该公司向更广泛的公众发布全自动驾驶汽车之前的最后一道障碍。
所以在去年的Tesla AI Day上，特斯拉宣布了HW 4.0方案（或 FSD Computer 2），马斯克表示，虽然 HW3.0 可能比人类驾驶员安全 300%，但 HW4.0 可能会安全 1000%。“相信 HW 3.0 或 FSD Computer 1 将能够在比人类高得多的安全水平下实现完全自动驾驶，可能至少比人类好 200-300%。
特斯拉Hardware 4计算机将由三星电子公司生产，使用7nm制程，至于为何没采用更先进的5nm工艺，主要是由于汽车不像手机那么小，为了长寿和稳定运行，可以牺牲一点空间。
关于汽车是走“纯视觉派”还是“激光雷达派”，业界也是各抒己见，有人认为如果特斯拉此举走通了，势必也会引起其他厂商跟进。但也有业内人士指出，去掉ISP，这样算法的开发难度会很大，周期也会长。至于结果如何，还需要时间和市场的考验。

不可不争的SiC

这几年新能源车不断发展和普及。在汽车从内燃机向电动化转变的过程中，也迎来Si向SiC的转变，SiC迎来了绝佳的发展风口。与传统电动汽车采用的硅 (Si) 技术相比，SiC (SiC) 可提高电池续航里程、改善其性能并缩短充电时间。在经历巨大变革的同时，所有主要厂商都在努力将SiC (SiC) 进一步集成到自身技术之中。
去年6月份，蔚来ET7的首台SiC电驱系统C样件已下线，蔚来ET7将在明年上市。去年11月的广州车展上，小鹏汽车的SUV新车型小鹏G9，是国内第二款采用SiC的量产车型，也是国内基于首款SiC800V平台的量产车型。由于采用了800V高压SiC平台，相比400V平台续航提升了5%，还能实现快速充电。
不少车厂已经相继开始了SiC的布局，如丰田和电装、富士、三菱合作开发SiC基MOSFET。国内方面，比亚迪已在进行SiC基功率半导体相关技术的研发。理想和小鹏最近也开始了对SiC的布局。
今年2月16日，小鹏投资了SiC功率半导体和芯片解决方案提供商上海瞻芯电子。据瞻芯电子官微消息，目前公司已成为中国第一家自主开发并掌握6英寸SiC MOSFET产品以及工艺平台的公司。瞻芯这几年陆续在车规级高电压、低电阻SiC MOSFET器件上的突破，围绕以SiC应用为核心的Turn-key芯片方案供应商战略，稳步推进SiCIDM的战略转型，即将打通从设计到生产的闭环。
小鹏汽车副总裁张晓枫、投资总监张小奇表示：SiC功率器件凭借其在转换效率、体积和散热等方面的优势，已经在工业和光伏等领域广泛应用；产品良率的不断提升以及供应链的完善也显著地降低了SiC的成本；随着新能源车销量的快速提升，SiC在电驱动、OBC和充电桩等部件中的应用也将为SiC打开更加广阔的市场。
3月23日，理想汽车与三安光电投资成立了苏州斯科半导体公司。企查查股权穿透显示，该公司由理想汽车关联公司北京车和家汽车科技有限公司、三安光电全资子公司湖南三安半导体有限责任公司共同持股。经营范围含电力电子元器件、半导体分立器件制造销售；电子元器件制造等。

 

 此举也被业界推测为是理想与三安半导体共同布局车用SiC芯片的一个重大举措。理想汽车CEO李想去年明确提出到2025年要取得20%的新能源汽车市场份额，成为中国排名第一的智能电动车企业。在这个目标的背后，自然离不开SiC的支持。

近几年，三安光电加大了对SiC的投资布局，去年6月，湖南三安半导体总投资160亿元的基地一期项目已正式投产，据称这是国内首条、全球第三条SiC垂直整合生产线。近日制造的SiC二极管首批入选《汽车芯片推广应用推荐目录》，标志着三安半导体车规级功率器件正式“上车”。理想与三安合作，一方面可以利用其在SiC领域的技术积累，另一方面，产能还有保障。
另一边蔚来汽车暂时没有传出在SiC芯片上的布局。不过其此前据报道，先是成立独立硬件团队“Smart HW（Hardware）”，用来研发自动驾驶芯片。后又挖来了一位芯片专家，去年10月29日，拥有丰富芯片前端设计经验的胡成臣宣布加入蔚来汽车。2003 年，胡成臣本科毕业于西北工业大学自动化专业，2008 年博士毕业于清华大学计算机科学与技术专业。他曾任西安交通大学计算机系教授、系主任，加入蔚来汽车之前，曾担任赛灵思亚太区实验室首席工程师、实验室主任。
特斯拉也是将前AMD首席架构师Jim Keller挖来，担任Autopilot硬件工程副总裁，后来特斯拉也开始自研自动驾驶芯片。业界推测，随着胡成臣的加入，蔚来的自研芯片计划或将快速上马。

小结

随着电动汽车和下一代汽车技术开始投放市场，未来汽车半导体需求将不断增加，国内电动车势必走上自研之路。整车厂自研已在这两年全面开花，这条路是特斯拉趟过，且成功了的。相信上述这些也只是“蔚小理”等新能源汽车厂造芯布局的冰山一角，期待能看到国产新能源车更多在芯片上的成就。

 

 

参考链接

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