汽車主機廠自研芯片
全球汽車行業(yè)缺芯

自去年底以來，全球制造業(yè)如今面臨的最重要問題之一，就是“缺芯”。從汽車到智能手機，再到游戲機生產(chǎn)商，大家叫苦不迭，這有可能是史上最嚴重的一次芯片短缺危機。其中，叫苦最多的莫過于汽車制造業(yè)。
　　最近，豐田、本田等日企，大眾汽車，福特和通用汽車等汽車制造商都宣布已經(jīng)減產(chǎn)。汽車企業(yè)如果拿不到芯片，就沒法完成汽車生產(chǎn)。有業(yè)內(nèi)人士擔憂，如果汽車企業(yè)繼續(xù)這樣下去，甚至整個行業(yè)都可能陷入困境。
　　作為國內(nèi)造車新勢力“電動三杰”的“蔚小理”（蔚來、小鵬、和理想汽車）情況如何呢？
　　

本文參考文獻
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2021年3月2日，蔚來發(fā)布了2020年第四季度及全年未經(jīng)審計財務(wù)報告。2020年，蔚來汽車凈虧損為53.04億元。在交付量方面，蔚來全年交付43728輛，同比增長112.63%。2021年計劃新建20家蔚來中心和120家蔚來空間，門店總數(shù)達366家。蔚來2021年開始部署二代換電站，全國換電站總量將超500座；蔚來2021年計劃累計建成600座超充站和15000根目的地充電樁。
　　對于芯片短缺問題，李斌在財報電話會中強調(diào)，芯片對供應(yīng)鏈的影響非常大，對蔚來Q2確實也有一些影響，但是目前來看基本上還是能夠滿足正常的計劃，現(xiàn)在每天的變化都很大。雖然能滿足需求，但風險是很高的。
　　彭博分析師也有同樣的看法，認為蔚來汽車的汽車交付量在2020年飆升113%之后，今年可能會翻一番，汽車毛利率有望達到20%。今年第四季度，蔚來汽車的利潤率從第三季度的14.5%攀升至17.2%，但電池和芯片短缺可能會阻礙蔚來汽車的產(chǎn)量提升和工廠利用率，使其利潤率增長面臨風險。
　　有國內(nèi)媒體報道，蔚來汽車董事長兼CEO李斌正在規(guī)劃自主研發(fā)自動駕駛計算芯片，但該計劃尚處于早期。據(jù)爆料，蔚來已成立獨立的硬件研發(fā)團隊，內(nèi)部叫做“Smart HW（Hardware）”。李斌從幾個月前就開始物色具有硅基背景的技術(shù)負責人，這為蔚來汽車的芯片自研打下了一定的基礎(chǔ)。同時，由于自研自動駕駛計算芯片計劃涉及資金較大，因此可能會進入下一年度預(yù)算，而且推測該計劃在公司內(nèi)部通過的可能性較大。

2021年3月8日，小鵬汽車公布了2020財年第四季度以及2020財年未經(jīng)審計的財務(wù)數(shù)據(jù)。小鵬汽車全年總營收為58.44億元，同比增長151.8%；凈虧損27.32億元，相比前一年36.92億元的凈虧損幅度收窄26%。2020財年總交付量達27,041臺，較2019年的12,728臺增長112.5%。
　　關(guān)于芯片短缺形勢下，會不會影響銷量時，小鵬汽車總裁顧宏地表示，芯片供應(yīng)可以維持兩到三個月。長期的話，也在密切關(guān)注芯片的供應(yīng)，以隨時了解芯片供應(yīng)對供應(yīng)鏈的整體影響。但是在短期內(nèi)，芯片短缺不會造成影響。但小鵬汽車也會密切關(guān)注芯片產(chǎn)業(yè)。其他大型的OEM可能面臨的問題比較嚴重，但小鵬汽車的產(chǎn)量相對較小，所以解決芯片短缺問題的辦法也更為靈活。

理想汽車于2021年2月25日發(fā)布2020年第四季度及全年未經(jīng)審計財務(wù)報告，理想汽車2020年凈虧損為1.517億元人民幣，2020年全年交付量為32,624輛。截至2020年底，理想汽車在全國41個城市擁有52家零售中心；售后維修中心及授權(quán)鈑噴中心114家，覆蓋83個城市。
　　有媒體報道，理想汽車創(chuàng)始人、董事長兼CEO李想在公司內(nèi)部信里表示，理想汽車2030年要成為全球第一的智能電動車企業(yè)，2025年要成為中國第一的智能電動車企業(yè)，市場份額要達到20%。
　　理想汽車2020年開設(shè)60家銷售店面，在2021年J計劃擴張到200家以上。2023年交付純電動車型，2021年需要投入超級充電站的建設(shè)準備工作，因為從選址到建設(shè)，前后需要一年時間。理想汽車還宣布在上海設(shè)立研發(fā)中心，招募2000名研發(fā)人員。
　　在是否自研芯問題上，理想汽車首席技術(shù)官（CTO）王凱曾對媒體表示：一般（汽車）芯片設(shè)計開發(fā)需要三年時間，然后有三年的使用時間，之后就需要對架構(gòu)進行調(diào)整，加起來就是 6 年，對于主機廠來說，這是一個巨大的風險，甚至有可能什么都搞不出來。
　　據(jù)悉，理想汽車已經(jīng)預(yù)定了英偉達最新一代自動駕駛芯片，該芯片采用7nm的制程，預(yù)計將在2022年正式投產(chǎn)。　
　　面對芯片短缺的大環(huán)境，汽車廠商與芯片廠商應(yīng)建立更深度的合作關(guān)系，參與到芯片設(shè)計研發(fā)的流程之中，通過下游整車企業(yè)對上游汽車半導(dǎo)體企業(yè)持股、投資等模式打造產(chǎn)業(yè)共生體系，才能確保芯片供應(yīng)穩(wěn)定。
　　乘聯(lián)會：汽車芯片的斷供風險逐步化解
　　據(jù)金融界網(wǎng)3月9日消息，乘聯(lián)會表示，隨著工信部裝備司和國內(nèi)電子企業(yè)全面推動芯片問題的緩解對策，作為技術(shù)極其成熟的汽車芯片，在這個難得的機會下，供給的新產(chǎn)能會逐步釋放，加之國內(nèi)受阻的芯片產(chǎn)能逐步恢復(fù)，車市銷量受到芯片短缺的影響不應(yīng)太大。隨著國內(nèi)企業(yè)逐步加大芯片的生產(chǎn)，相信汽車芯片的短缺在目前不會造成行業(yè)太大缺貨影響，未來的影響也會逐步化解。

“蔚小理”的汽車芯片布局
最近這幾年新能源汽車發(fā)展迅速，以“蔚小理”為代表的中國造車新勢力在“缺芯、限電、補貼退坡”等多重困難影響下，2021年各家新能源車的銷量仍實現(xiàn)高速發(fā)展。其中小鵬交付98,155臺，勁增2.6倍，穩(wěn)居“蔚小理”銷量冠軍；蔚來全年交付91,429臺，同比增109.1%，連續(xù)兩年翻番；理想交付90,491輛，增177.4%。
在經(jīng)歷了缺芯，以及如特斯拉等巨頭自研芯片、新能源車對半導(dǎo)體的新需求等的影響，頭部的車企開始覺得有必要設(shè)計芯片或者參與到芯片設(shè)計當中去。最近，也陸續(xù)窺見“蔚小理”在汽車芯片上的布局。
自研ISP成新一輪焦點
近兩年，在產(chǎn)業(yè)界，ISP芯片的存在感愈發(fā)提升。尤其是國內(nèi)的手機廠商OPPO、vivo等開始自研ISP，隨著自動駕駛汽車攝像頭的增多，ISP處理器在自動駕駛領(lǐng)域開始扮演重要角色。整車自研ISP正在成為新一輪“造芯”運動的焦點之一。
首先，什么是ISP？ISP 的全稱是Image Signal Processor（圖像信號處理器），其目的是對光學(xué)傳感器輸出的Raw圖數(shù)據(jù)進行信號處理，使之成為符合人眼真實生理感受的信號，并加以輸出。如下圖所示，ISP接收原始圖像信號以重建適合人類觀看的主要成分（紅色、綠色和藍色）的全彩色圖像。如果 ISP 芯片能夠以每秒或超過 30 幀/秒的速度處理圖像，則可以用于視頻應(yīng)用。

在汽車中的行車記錄儀、電子鏡、后視攝像頭和環(huán)視攝像頭中，每個設(shè)備都需要一個ISP來處理圖像信號。作為車載攝像頭的重要構(gòu)成組件，能夠幫助車輛清晰的“看”到外界環(huán)境圖像。
據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察獲悉，蔚小理都在背后默默自研ISP。可以從一些招聘網(wǎng)站上看到一些蛛絲馬跡。據(jù)“Boss直聘”、“獵聘”等各大招聘網(wǎng)站的歷史數(shù)據(jù)顯示，去年這三家均在為自研ISP處理器而招聘人才。其中蔚來招募的是【ISP芯片驗證工程師（J6C52）】以及【ISP 3A圖像算法工程師】，小鵬在招聘【自動駕駛ISP開發(fā)及影像評價工程師】，理想在招聘【ISP算法工程師】。
在此值得一提的是，特斯拉堅持的是“純視覺路線”，不適用激光雷達和ISP等。2021年第一季度財報電話會議上，馬斯克表示不需要雷達，因為人類就是只使用視覺來駕駛。2021年5月，特斯拉宣布從當月起交付的所有 Model 3和 Model Y車輛將不再配備雷達。相反，這些車輛將利用特斯拉的“Pure Vision”方法，該方法僅使用八個外部攝像頭來執(zhí)行半自動駕駛功能。在去年的AI Day上表示，HW 4.0將“干掉ISP”的計劃。

馬斯克反對使用激光雷達和ISP的論點是兩方面的：

一方面，馬斯克認為目前的交通和道路系統(tǒng)是為純視覺系統(tǒng)設(shè)計的——這意味著道路是為駕駛員設(shè)計的，可以用眼睛導(dǎo)航。任何人工智能系統(tǒng)要想顯著優(yōu)于人類駕駛員，首先需要解決純視覺駕駛問題。其次，為什么特斯拉不選用激光雷達和ISP傳感器等，馬斯克的回答，一是成本；第二，復(fù)雜性。添加冗余傳感器將增加數(shù)千美元的車輛成本，這將使特斯拉整車的成本更高。
另一方面，這些傳感器生成數(shù)據(jù)流，然后必須對其進行處理，從而增加了人工智能系統(tǒng)的復(fù)雜性。這將需要更多的處理能力、更多的能量，使車輛效率更低、成本更高。
“當機器視覺正常工作時，比最優(yōu)秀的人類工作得更好，因為就像有八個攝像頭，就像在后腦勺，頭旁邊有眼睛，并且有三只不同焦距的眼睛向前看，并且以超人的速度處理。毫無疑問，通過純視覺解決方案，可以制造出比普通人更安全的汽車，”馬斯克說。
根據(jù)特斯拉的說法，轉(zhuǎn)向純視覺系統(tǒng)是該公司向更廣泛的公眾發(fā)布全自動駕駛汽車之前的最后一道障礙。
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），馬斯克表示，雖然 HW3.0 可能比人類駕駛員安全 300%，但 HW4.0 可能會安全 1000%。“相信 HW 3.0 或 FSD Computer 1 將能夠在比人類高得多的安全水平下實現(xiàn)完全自動駕駛，可能至少比人類好 200-300%。
特斯拉Hardware 4計算機將由三星電子公司生產(chǎn)，使用7nm制程，至于為何沒采用更先進的5nm工藝，主要是由于汽車不像手機那么小，為了長壽和穩(wěn)定運行，可以犧牲一點空間。
關(guān)于汽車是走“純視覺派”還是“激光雷達派”，業(yè)界也是各抒己見，有人認為如果特斯拉此舉走通了，勢必也會引起其他廠商跟進。但也有業(yè)內(nèi)人士指出，去掉ISP，這樣算法的開發(fā)難度會很大，周期也會長。至于結(jié)果如何，還需要時間和市場的考驗。
不可不爭的SiC
這幾年新能源車不斷發(fā)展和普及。在汽車從內(nèi)燃機向電動化轉(zhuǎn)變的過程中，也迎來Si向SiC的轉(zhuǎn)變，SiC迎來了絕佳的發(fā)展風口。與傳統(tǒng)電動汽車采用的硅 (Si) 技術(shù)相比，SiC (SiC) 可提高電池續(xù)航里程、改善其性能并縮短充電時間。在經(jīng)歷巨大變革的同時，所有主要廠商都在努力將SiC (SiC) 進一步集成到自身技術(shù)之中。
去年6月份，蔚來ET7的首臺SiC電驅(qū)系統(tǒng)C樣件已下線，蔚來ET7將在明年上市。去年11月的廣州車展上，小鵬汽車的SUV新車型小鵬G9，是國內(nèi)第二款采用SiC的量產(chǎn)車型，也是國內(nèi)基于首款SiC800V平臺的量產(chǎn)車型。由于采用了800V高壓SiC平臺，相比400V平臺續(xù)航提升了5%，還能實現(xiàn)快速充電。
不少車廠已經(jīng)相繼開始了SiC的布局，如豐田和電裝、富士、三菱合作開發(fā)SiC基MOSFET。國內(nèi)方面，比亞迪已在進行SiC基功率半導(dǎo)體相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。理想和小鵬最近也開始了對SiC的布局。
今年2月16日，小鵬投資了SiC功率半導(dǎo)體和芯片解決方案提供商上海瞻芯電子。據(jù)瞻芯電子官微消息，目前公司已成為中國第一家自主開發(fā)并掌握6英寸SiC MOSFET產(chǎn)品以及工藝平臺的公司。瞻芯這幾年陸續(xù)在車規(guī)級高電壓、低電阻SiC MOSFET器件上的突破，圍繞以SiC應(yīng)用為核心的Turn-key芯片方案供應(yīng)商戰(zhàn)略，穩(wěn)步推進SiCIDM的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，即將打通從設(shè)計到生產(chǎn)的閉環(huán)。
小鵬汽車副總裁張曉楓、投資總監(jiān)張小奇表示：SiC功率器件憑借其在轉(zhuǎn)換效率、體積和散熱等方面的優(yōu)勢，已經(jīng)在工業(yè)和光伏等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；產(chǎn)品良率的不斷提升以及供應(yīng)鏈的完善也顯著地降低了SiC的成本；隨著新能源車銷量的快速提升，SiC在電驅(qū)動、OBC和充電樁等部件中的應(yīng)用也將為SiC打開更加廣闊的市場。
3月23日，理想汽車與三安光電投資成立了蘇州斯科半導(dǎo)體公司。企查查股權(quán)穿透顯示，該公司由理想汽車關(guān)聯(lián)公司北京車和家汽車科技有限公司、三安光電全資子公司湖南三安半導(dǎo)體有限責任公司共同持股。經(jīng)營范圍含電力電子元器件、半導(dǎo)體分立器件制造銷售；電子元器件制造等。

此舉也被業(yè)界推測為是理想與三安半導(dǎo)體共同布局車用SiC芯片的一個重大舉措。理想汽車CEO李想去年明確提出到2025年要取得20%的新能源汽車市場份額，成為中國排名第一的智能電動車企業(yè)。在這個目標的背后，自然離不開SiC的支持。
近幾年，三安光電加大了對SiC的投資布局，去年6月，湖南三安半導(dǎo)體總投資160億元的基地一期項目已正式投產(chǎn)，據(jù)稱這是國內(nèi)首條、全球第三條SiC垂直整合生產(chǎn)線。近日制造的SiC二極管首批入選《汽車芯片推廣應(yīng)用推薦目錄》，標志著三安半導(dǎo)體車規(guī)級功率器件正式“上車”。理想與三安合作，一方面可以利用其在SiC領(lǐng)域的技術(shù)積累，另一方面，產(chǎn)能還有保障。
另一邊蔚來汽車暫時沒有傳出在SiC芯片上的布局。不過其此前據(jù)報道，先是成立獨立硬件團隊“Smart HW（Hardware）”，用來研發(fā)自動駕駛芯片。后又挖來了一位芯片專家，去年10月29日，擁有豐富芯片前端設(shè)計經(jīng)驗的胡成臣宣布加入蔚來汽車。2003 年，胡成臣本科畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)自動化專業(yè)，2008 年博士畢業(yè)于清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。他曾任西安交通大學(xué)計算機系教授、系主任，加入蔚來汽車之前，曾擔任賽靈思亞太區(qū)實驗室首席工程師、實驗室主任。
特斯拉也是將前AMD首席架構(gòu)師Jim Keller挖來，擔任Autopilot硬件工程副總裁，后來特斯拉也開始自研自動駕駛芯片。業(yè)界推測，隨著胡成臣的加入，蔚來的自研芯片計劃或?qū)⒖焖偕像R。

小結(jié)

隨著電動汽車和下一代汽車技術(shù)開始投放市場，未來汽車半導(dǎo)體需求將不斷增加，國內(nèi)電動車勢必走上自研之路。整車廠自研已在這兩年全面開花，這條路是特斯拉趟過，且成功了的。相信上述這些也只是“蔚小理”等新能源汽車廠造芯布局的冰山一角，期待能看到國產(chǎn)新能源車更多在芯片上的成就。

參考鏈接
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總結(jié)

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