汽車也迎“芯片危機(jī)” 供應(yīng)鏈落后或成主因

今年，芯片成為了整個(gè)科技圈的焦點(diǎn)，疫情影響下，全球芯片供應(yīng)緊張。

這不，這場(chǎng)“芯片風(fēng)波”已經(jīng)從手機(jī)行業(yè)蔓延到了汽車行業(yè)。

有媒體報(bào)道稱，受芯片供應(yīng)不足影響，車企減產(chǎn)或停產(chǎn)將在所難免，部分車企也承認(rèn)確實(shí)會(huì)受到影響，只是現(xiàn)在情況還沒(méi)有那么嚴(yán)重。

目前大眾中國(guó)已經(jīng)和總部、相關(guān)供應(yīng)商展開(kāi)協(xié)調(diào)工作，積極采取應(yīng)對(duì)措施。據(jù)悉，相關(guān)車輛的客戶交付并未受到影響。

那么，為什么會(huì)出現(xiàn)汽車芯片斷供的現(xiàn)象？直接來(lái)看，很可能是由于國(guó)外芯片廠商停工導(dǎo)致芯片斷供。今年10月下旬，日本AKM（旭化成半導(dǎo)體）工廠發(fā)生火災(zāi)，大火持續(xù)91個(gè)小時(shí)，直接導(dǎo)致芯片斷供。

不過(guò)，更深層的原因或許是近年來(lái)自動(dòng)駕駛的蓬勃發(fā)展，使得普通車載芯片的供應(yīng)不足。隨著智能化和電動(dòng)化的推進(jìn)，汽車上各種新興科技都要依托于芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，整車產(chǎn)線將更加依賴芯片的供應(yīng)。

要知道，其實(shí)車載芯片一直都是一個(gè)較為穩(wěn)定的小規(guī)模市場(chǎng)，更別提能做到行業(yè)巨頭的地位了。因此，這些車載芯片的制造商既沒(méi)有龐大的資金也沒(méi)有大規(guī)模的生產(chǎn)線，一旦遇到突發(fā)情況，就很可能面臨大規(guī)模芯片斷供的現(xiàn)象。

如此看來(lái)，車載芯片的供應(yīng)鏈似乎確實(shí)有些跟不上智能汽車的發(fā)展了，在緊張的芯片大環(huán)境下，稍有干擾，都會(huì)對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)造成影響。

車載芯片的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)

當(dāng)前，車載芯片的發(fā)展趨勢(shì)正逐步從以CPU為核心的ECU（電子控制單元）走向以FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）、ASIC（專用集成電路）為核心的自動(dòng)駕駛芯片，甚至是模仿人腦神經(jīng)元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的類腦芯片。

以往，車載芯片以ECU為主，主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)等核心部件上，而ECU是與傳感器一一對(duì)應(yīng)的。ECU的制作有著“傳感器信號(hào)-傳感器數(shù)據(jù)-驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)-驅(qū)動(dòng)信號(hào)”這樣一個(gè)完整工作流程。

Xilinx的Spartan系列FPGA芯片

隨著汽車逐漸走向電子化，車載傳感器的數(shù)量變得越來(lái)越多，傳感器與ECU的一一對(duì)應(yīng)使得車輛整體性下降，線路復(fù)雜性也急劇增加，因此DCU（域控制器）和MDC（多域控制器）等更強(qiáng)大的中心化架構(gòu)逐步替代了分布式架構(gòu)。

當(dāng)下，隨著自動(dòng)駕駛的功能愈發(fā)精進(jìn)，這些功能的實(shí)現(xiàn)需借助于攝像頭、雷達(dá)等新增的傳感器數(shù)據(jù)，需要借助更大算力的GPU來(lái)替代傳統(tǒng)的CPU。再加上自動(dòng)駕駛算法需要GPU來(lái)支撐其龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA、ASIC成為目前主流的車載芯片解決方案。

FPGA在業(yè)內(nèi)有著“萬(wàn)能芯片”之稱，這就意味著你需要它有怎樣的功能，它就可以有怎樣的功能。

據(jù)了解，用戶可以通過(guò)燒入FPGA配置文件，來(lái)定義這些門(mén)電路以及存儲(chǔ)器之間的連線，用硬件描述語(yǔ)言（HDL）對(duì)FPGA的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。每完成一次燒錄，F(xiàn)PGA內(nèi)部的硬件電路就有了確定的連接方式，具有了一定的功能，輸入的數(shù)據(jù)只需要依次經(jīng)過(guò)各個(gè)門(mén)電路，就可以得到輸出結(jié)果。

不過(guò)，所謂的“萬(wàn)能”，也就意味著通用性強(qiáng)而缺乏專業(yè)性，因此，難免會(huì)存在性能、功耗等方面的瓶頸。隨著人工智能應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，這類問(wèn)題將日益突出，所以，現(xiàn)在更多的AI芯片選擇以ASIC取代FPGA。

ASIC是針對(duì)特定需求而定制的專用芯片，因此無(wú)疑具備很強(qiáng)的專業(yè)性，一旦完成制造便不能更改。雖然失去了通用性，但ASIC無(wú)論是在性能、功耗還是體積上，都比FPGA和GPU芯片更有優(yōu)勢(shì)，例如在嚴(yán)寒酷暑、刮風(fēng)下雨或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行等惡劣條件下，ASIc芯片都有穩(wěn)定的計(jì)算表現(xiàn)，這就很適合做自動(dòng)駕駛的芯片。

所以，ASIC備受AI芯片的青睞。

IBM仿人腦芯片TrueNorth

舉例來(lái)說(shuō)，IBM的TrueNorth就是一款通過(guò)模擬大腦結(jié)構(gòu)研制出的具有認(rèn)知能力的類腦芯片。從2011年TrueNorth誕生到現(xiàn)在，這款芯片從只有“蟲(chóng)腦”容量的水平發(fā)展到了能夠組合成一臺(tái)具有實(shí)時(shí)視頻處理能力的神經(jīng)元計(jì)算機(jī)原型，讓我們看到了AI芯片的無(wú)限潛力。

由此我們可以判斷出，未來(lái)ASIC專用芯片將成為主流，也是未來(lái)AI芯片的核心。盡管AI芯片還處于研發(fā)初期，但毫無(wú)疑問(wèn)，其未來(lái)充滿前景。

講完了車載芯片的發(fā)展之路，讓我們來(lái)看看國(guó)內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在有著怎樣的布局，什么時(shí)候才能不被芯片“卡脖子”？

中國(guó)汽車半導(dǎo)體有望迎來(lái)曙光

國(guó)內(nèi)廠商在車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體領(lǐng)域的布局大致可以分為三大類：一是傳統(tǒng)半導(dǎo)體廠商和車企;二是初創(chuàng)或者新加入這個(gè)賽道的企業(yè);三是通過(guò)并購(gòu)整合切入汽車級(jí)半導(dǎo)體市場(chǎng)的企業(yè)。

傳統(tǒng)車企中，比亞迪和中車等企業(yè)都采用自研的方式，而北汽、上汽、吉利等企業(yè)是通過(guò)與半導(dǎo)體廠商合作成立新公司的方式入局。初創(chuàng)公司中，DJI大疆的子公司覽沃科技（Livox）、速騰聚創(chuàng)RoboSense、安智杰科技等企業(yè)紛紛嶄露頭角。并購(gòu)整合切入市場(chǎng)的，比如聞泰收購(gòu)安世，打入汽車功率半導(dǎo)體;韋爾股份收購(gòu)豪威和思比科，進(jìn)軍CMOS圖像傳感器;北京君正收購(gòu)ISSI，入局汽車級(jí)存儲(chǔ)芯片。

接下來(lái)讓我們具體看看國(guó)內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的布局。

Livox Horizon激光探測(cè)測(cè)距儀

據(jù)了解，比亞迪從2005年開(kāi)始就組建了自己的IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，這也是目前國(guó)內(nèi)唯一一家擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企，可謂是車規(guī)級(jí)IGBT市場(chǎng)的后起之秀。為了保持行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，比亞迪十分重視在研發(fā)上的投入。據(jù)悉，2019年該公司研發(fā)上的投入為56.29億元，同比增長(zhǎng)12.83%，是汽車行業(yè)研發(fā)投入最高的車企。這也是比亞迪能在新能源汽車市場(chǎng)領(lǐng)先的一個(gè)重要因素。

速騰聚創(chuàng)官網(wǎng)

中車從1964年就開(kāi)始投入功率半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，2008年戰(zhàn)略并購(gòu)英國(guó)丹尼克斯公司。中車還擁有國(guó)內(nèi)首條、全球第二條8英寸IGBT芯片線，基本解決了特高壓輸電工程關(guān)鍵器件國(guó)產(chǎn)化的問(wèn)題。

安智杰科技RR-01B毫米波雷達(dá)傳感器

此外，長(zhǎng)城汽車也十分重視技術(shù)研發(fā)。據(jù)悉，該公司去年全年研發(fā)支出總額達(dá)到42.48億元，占營(yíng)收比例4.47%，并重點(diǎn)布局汽車清潔化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化領(lǐng)域。

隨著自動(dòng)駕駛的落地，國(guó)內(nèi)一些初創(chuàng)企業(yè)也在激光雷達(dá)、AI領(lǐng)域嶄露頭角。

在CES 2020上，DJI大疆的子公司覽沃科技（Livox）發(fā)布了兩款激光雷達(dá)傳感器——Horizon和Tele-15，這兩款激光雷達(dá)專為L(zhǎng)3/L4級(jí)自動(dòng)駕駛而設(shè)計(jì)。在價(jià)格方面，Livox的激光雷達(dá)也十分具備競(jìng)爭(zhēng)力。

另外，創(chuàng)立于2014年的速騰聚創(chuàng)Robo Sense也發(fā)布了車規(guī)級(jí)智能固態(tài)激光雷達(dá)RS-LiDAR-M1 Smart，專為L(zhǎng)3-L5級(jí)自動(dòng)駕駛而設(shè)計(jì)，集成了AI感知算法和SoC芯片，能提供優(yōu)質(zhì)的高分辨率三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

成立于2015年2月的鐳神智能也發(fā)布了3款激光雷達(dá)產(chǎn)品LS20B/D/E;還有2014年成立的安智杰科技，于2016年進(jìn)軍前裝OE市場(chǎng)，研發(fā)出RR-01B/E/G毫米波雷達(dá)傳感器，迅速得到了客戶的認(rèn)可，成為了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的汽車毫米波雷達(dá)部件供應(yīng)商。

在汽車半導(dǎo)體發(fā)展的大背景下，我們可以看到，無(wú)論是傳統(tǒng)芯片制造商還是一些初創(chuàng)企業(yè)，都在加大力度擴(kuò)展技術(shù)和產(chǎn)品能力。

對(duì)于更加細(xì)分的汽車AI芯片，引用清華大學(xué)微納電子系副主任、微電子所副所長(zhǎng)尹首一教授的話作為結(jié)尾，“我們的AI芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與國(guó)際同步，可以說(shuō)今天中國(guó)AI芯片的技術(shù)路線是最全面的，我們的應(yīng)用領(lǐng)域是最豐富的，伴隨著中國(guó)的人工智能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，AI芯片領(lǐng)域一定大有可為。”（摘自美《深科技》） （編輯/諾伊克）