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汽车芯片产业观察:囤货涨价、假芯片与自主研发

2021-10-20    南夕    产品可靠性报告

       全球范围内的芯片缺货呈现愈演愈烈的态势。

  针对缺芯问题,全球各国政府和企业已陆续采取各种措施积极应对,包括提升供应链透明度,推动本土建厂,扩充现有工厂产能等。

  为了应付前所未有的全球芯片危机,越来越多的电子制造厂商转向非常规的供应渠道来满足需求,许 多制造商正饱受仿冒、不合格或重复使用半导体芯片的困扰。我国也推出了三大举措精准对接汽车芯片供应链,纾解缺芯困局。去年9月,国家科技部、工信部等部门牵头成立了“中国汽车芯片产业创新战略联 盟”,建设车规级芯片产业集群成为国家级重要战略。

  但总的来说要在短期内解决缺芯问题并非易事,芯片供应链短缺仍将存在一段时间。

  随着汽车产业的新四化转型,芯片自主可控更加被认为是我国向汽车强国进阶的关键一环。

  “缺芯潮”下 多家车企减产下调销量

  “缺芯潮”持续影响着汽车产业。

  据中汽协数据显示,今年8月,我国乘用车产销量分别为149.7万辆和155.2万辆,同比下降11.9%和11.7%。

  芯片短缺,直接制约了车企的产销量。数据表明,自主品牌长安汽车8月销量为120753辆,环比下滑9.74%,同比下降6%;吉利汽车8月销售新车88348辆,环比下滑11%,同比下降22%;长城汽车8月销售新车74257辆,同比与环比均下降超过15%。

  对此,长城汽车公开表示,受东南亚疫情影响,当地芯片生产减产或暂时停产,博世ESP(车身电子稳定系统)等零部件供应量锐减,严重影响了长城汽车8月产销量。

  同样减产的还有日本的丰田和本田汽车,据最新统计,包括丰田在内的6家日本车企今年8月在华销量累 计减少了大约37万辆,比去年同期下降20.8%。据此前统计数据,丰田中国8月销量为14.48万辆,同比下滑11.9%;日产中国为11.32万辆,同比下滑10.6%;本田中国为9.20万辆,同比下滑38.3%。

  据悉,丰田汽车计划在10月份将全球汽车产量削减40%,约33万辆汽车。丰田汽车在日本的14家工厂共有28条生产线,其中27条将面临停产。本田今年8到9月该公司在日本国内生产的汽车将比原计划减少约六成,10月上旬预计仍将减产三成左右。

  值得注意的是,为什么东南亚疫情持续影响车企的 生产?据了解,马来西亚目前有超过50家半导体厂在当地设厂,其中不乏英特尔、英飞凌、意法半导体、恩智浦、德州仪器、安森美等芯片的主要供应巨头,而马来 西亚封测产能约占全球封测产能的13%。另一方面,车用MLCC、芯片电阻、固态电容、铝质电容等芯片产能 均将受到不同程度的冲击。

  受马来西亚新冠肺炎疫情影响,理想汽车发布公告 称该公司毫米波雷达供应商专用芯片的生产受到严重阻 碍。而由于芯片供应的恢复速度慢于预期,理想汽车目 前预计2021年第三季度汽车交付量约为2.45万辆,较之 前的2.5万~2.6万辆的汽车交付量展望有所下调。

  全球知名市场分析公司埃信华迈公司发表报告称,全球半导体短缺将 令世界汽车行业今年减产多达710万辆,新冠疫情导致的芯片供应中断将 使汽车行业面临的困境延续到明年,全球芯片短缺的现象在2022年下半 年前不会出现缓解。

  波士顿顾问集团(BCG)预估,芯 片短缺将导致今年的全球汽车产量短少700万—900万辆,若减少1000万 辆,今年总产量将达约7400万辆,和去年车厂受到新冠疫情的冲击时差 不多。BCG指出,车用芯片供应要 到明年下半年才能回稳,其他车厂则 预估车用芯片荒在明年或后年之前都 无法化解。

  囤货涨价 “假芯片”流入供应链

  今年8月,市场监管总局发布通知,针对汽车芯片市场哄抬炒作、价格高企等突出问题,将根据价格监测和举报线索,对涉嫌哄抬价格的汽车芯片经销企业立案调查。

  9月10日,市场监管总局发布行政处罚公告,上海锲特电子有限公司、上海诚胜实业有限公司、深圳市誉畅科技有限公司三家企业,因哄抬汽车芯片价格行为被共处250万元 人民币罚款。经查,3家经销企业大 幅加价销售部分汽车芯片,如进价不到10元的芯片,以400多元的高价销售,涨幅达40倍。

  在汽车芯片短缺难以缓解的情况 下,除了涨价牟利之外,已经出现假 芯片流通的情况。这将对汽车品质产 生严重影响,损害企业及消费者的利益。

  事实上,就汽车产业链而言,芯片原来是二、三级甚至是四级供应 商,一般不由车企直接采购,车企采 购的主要是博世、大陆等一级零部件 供应商提供的ECU(电子控制单元)。但是,由于芯片的短缺,不少车企开 始直接去芯片流通市场“扫货”,再 交给一级供应商生产。

  根据艾瑞一份内部报告显示,目前缺货最严重的是TI、ST、英飞凌和NXP,其中,MCU(单片机,集 成了处理器、储存器等功能的集成芯片)、电源管理芯片(控制电源开关)、CPU/GPU(处理器)、显示/驱动芯 片(显示屏幕)、MOSFET(放大电路或开关电路)和存储 芯片(存储数据)都很难买到,从主控芯片到周围芯片 都缺货严重。

  由于全行业都在四处寻找芯片,而流通环节的存 货有限。有企业会采购到不明货源的芯片,直到生产 时,才发现这些芯片有的竟然是“假芯片”。“假芯 片”一旦流入供应链,造成零部件的不合格,汽车无法正常运行,很可能会造成难以挽回的损失,甚至有可能危及用户的生命安全。

  今年6月17日,据香港文汇报报道,三名匪徒在香港屯门抢劫了14箱芯片,总价值达500万港元。无 独有偶,深圳一家芯片制造厂也出现了芯片盗窃案。7月5日,港珠澳大桥海关在大桥口岸连续查获两起跨 境客车司机走私CPU进境案。

  香港芯片抢劫案、深圳芯片盗窃案、珠海CPU走 私案等几场令人啼笑皆非的芯片“事故”,人们看到 了芯片短缺的行业困境,同时也看到了芯片市场的巨 大利润。这样的巨大利润足以吸引一些不法分子蠢蠢 欲动。据悉,在部分二手芯片市场灰色产业链里,一些分销商、经销商和封装厂也开始参与其中。

  在全球芯片短缺之前,“假芯片”的问题一直存在,只不过人们并没有过多关注。事实上,这也不是 第一次因为芯片的供应链中断,而引发出现大量假冒 产品的现象。

  2011年,日本受到地震和海啸的影响,一些日 本生产商难以及时供应用于生产医疗器械的电解电容 器。相关研究表明,从那时起,由于零部件的交货时 间延长,面对着快速采购零件的压力,一些制造商开 始尝试在第三方分销商处采购,不久后,一些“假芯 片”就进入了供应链。

  “缺芯潮”蔓延到各个领域后,一些中小型制造 商因为订单加急、违约金高昂等原因,开始从非正规 渠道采购到一些“假芯片”,并直接用于自己的产品上。这些“假芯片”由于性能不稳定等情况为采购的 制造商带来了巨大的损失。

  如果芯片市场一直纵容“假芯片”的存在,让 “假芯片”深入供应链中,最后制造商们可能会因为某个小零件的不合格,而造成整个大型机器的无法正常运转,从而造成巨额的损失。这样的情况不但影响 公司的声誉,而且还有可能危及用户的生命安全。

  通过这场“缺芯潮”大考,可以看见如今芯片市 场对于“假芯片”的监管和预防尚有不足之处。一些制造商也逐渐开始重视对芯片的零部件检测环节,部 分检测仪器的价格也随之上涨。

  未来“假芯片”数量会迅速增长

  一个晶圆上有成百上千个芯片,晶圆生产好后要经过测试并把不 好的标记上;通过测试的晶圆被切割并封装,封装好后就是我们看到的带管脚的芯片了,在封装阶段标记为不好的芯片同样会被丢弃。未 通过测试的晶片由买裸片的厂家回收,自己切割、绑定,但标记为不 好的芯片也会被丢弃。

  通常正规的测试流程费时、成本高,所以有些晶圆厂会把未经过 测试的晶圆卖给需要裸片的厂家,并由后者自己测试。但后者通常没 有好的测试设备,同时为省钱减少测试项目,致使一些本来在半导体 厂不能通过的芯片用在了最终的产品中,造成产品质量的不稳定。

  这一现象被有心人利用并发展出专业造假公司,赚的盆满钵满、害的一些中小公司赔光了利润。不可否认,假元器件已经成为供应链 的毒瘤。

  目前,市场上“假芯片”的造假形式五花八门。

  初级“翻新”就是把旧片子(一般是拆机片)翻新, 管脚歪了都能 翻得跟新的一样,而且打成管带(tube),贴上标签。高水平一点的 造假是打磨,把功能、尺寸差不多的打成更值钱的片子,重新打上 logo,于是商业级变工业级,工业级变军级,军级变883级,低速率变 高速率,低频率变高频率等等。

  随着小型激光打标机的售价越来越低,翻新IC很容易采用激光打 标,有些贸易商会自己打磨,也有些会委托给专业打磨的“造假流水 线”。

  一些厂商将二手芯片回收后,通过打磨技术去除二手芯片上的商 标,重新打上高端芯片的商标,实现产品的“升级”,芯片的利润也 随之增长。

  相关媒体报道,在华强北集成电路半导体元器件市场,楼里是或大或小的单间,最小的店铺门面不足1米宽。在它们中间,有芯片现货商仅靠一单生意挣的钱,就在深圳买下了一套房;有90后销售专员今年3月才选择辞职单干,在不到半年的时间里挣了上千万元;还有大专毕业的销售专员,工资从几千块飙升到了30万。

  有芯片交易商表示,一些国家对 电子设备有使用年限的要求,电子 设备使用超过三五年后必须更换, 哪怕设备里的芯片性能还不错。而 这些更换下来的芯片会以电子垃圾 (electronic waste)的形式出口到中国,然后被转售。

  此外,还有一种山寨仿造的“假芯片”。造假厂商拆开原厂商的芯片后,模仿原厂商的芯片设计打造一个差不多外观的芯片,然后出售。但事实上,这种“假芯片”在制作工艺和性能上远不及原厂商的芯片。

  有相关人士表示,目前芯片市场中“假芯片”并不在少数,未来六个月“假芯片”的数量可能会迅速增长。

  北京市盈科(深圳)律师事务所高级股权合伙人朱逸聪表示,法律上看,作为一种非法元器件,重新包装的芯片属于假冒注册商标产品,以次充好的芯片属于伪劣产品,销售两者都是法律明令禁止的行为。

  但是,对于买方起诉追责的情况 并不常见,背后有很多阻力。比如,对晶圆“以次充好”的鉴定很模糊, 需要专业机构来评判。同时,芯片的渠道企业比较散乱,这种卖方公司通 常没有正规组织、甚至是空壳公司,一直告下去对买方不利。

  另有一种情况是,有些买家因缺货、降低成本,对非法芯片采取默许 态度,故意将真假货混在一起使用。因为即便被精心包装,芯片的性能指 标仍然是可测的,采购方有能力识别 出来。这也是造假产业链得以形成的 原因,而最终用户和消费者不得不承 担了所有风险。

  而要遏制“假芯片”的流通,根本在于尽快缓解当前汽车芯片供应的 压力。

  自主车企芯片研发之路

  汽车芯片供需失衡让品牌车企们纷纷陷入被动,同时也给汽车行业敲响了警钟,因此,自研汽车芯片被不少车企提上了议程。

  提到自研汽车芯片,就不得不提“技术宅”比亚迪,比亚迪 可谓是少数且拔尖能研发出较强车规级IBGT芯片的车企。IGBT是 新能源汽车最核心的技术之一,是一种大功率的电力电子器件, 其芯片与动力电池电芯被誉为电动车“双芯”。

  不过,由于研发技术难度高、投资巨大,令研制IBGT芯片成 为汽车核心技术上的大难题,同时,IGBT的核心技术一直掌握在国外厂商手中,严重制约国内新能源汽车的大规模商业化发展。据了解,IGBT芯片的大部分市场份额被英飞凌、三菱等外资企业控制,仅英飞凌一家企业,在国内的市场占有率就达到58%,可以说有着绝对的话语权。

  但好在比亚迪凭借过硬的研发实力,突破了IBGT芯片研发难 题的桎梏,并将实现量产。比亚迪去年在长沙布局了年产25万片8英寸新能源汽车电子芯片的生产线,投产后可满足年装车50万辆新能源车的需求。

  目前,比亚迪自研的车规级IGBT已占据国内 市场的18%份额,而这一占比也将在芯片短缺的 环境下不断扩大。不仅拥有自研的车规级IDGT芯 片,比亚迪还是目前全球唯一拥有“三电核心技 术”的新能源车型,这令其在新能源汽车发展中 获得更多技术筹码。

  上汽通用五菱不久之前发布了自研的五菱芯片,该芯片国产化率将超90%,大大提升了芯片研发制造的自主话语权。

  实际上,上汽通用五菱早在2018年便开始实 施“强芯”战略,通过多维度的考量,打造能更好地满足品牌需求的芯片,突破国产芯片的适配 性和稳定性技术瓶颈。此次亮相的“五菱芯”并不是单指一颗芯片,而是上汽通用五菱整个自研芯片的体系。据悉,目前平均每台整车需要应用 的芯片在210颗左右,而类似于电脑CPU作用的 计算芯片占40%,可见汽车芯片对车型的生产有 着极大的影响。

  上汽通用五菱在自研芯片道路上,除了满足 基本的车用芯片需求外,还提前布局5G通讯芯 片、存储芯片、能源芯片、人工智能芯片等领 域,与国内相关领域的知名企业共同推进芯片国 产化发展。

  据悉,基于GSEV平台打造的车型包括宏光 MINI EV、KiWi EV等明星车型,诞生于该平台的车型,迄今累计销量已突破50万辆,在全球小型 新能源汽车中销量排第一。五菱芯的加速推进不 仅有利于品牌的销量增长,更能加速达成碳中和 目标,有着极为重要的意义。

  不同于其他部件,汽车芯片的研发并非一蹴而就,其拥有极高的技术门槛、需要高昂的研发费用、较长的研发时间,这对于一般的车企而言,可谓极富挑战。因此,一些车型也会选择与专业半导体研发公司合作,或者通过收购半导体 公司的方式,以达到自研芯片的目的。

  北汽产投在2020年,与Imagination集团、翠微股份共同签署协议并宣布成立北京核芯达科技有限公司。该合资公司主要针对自动驾驶的应用处理器和面向智能座舱的语音交互芯片研发。

  同年,吉利控股的亿咖通科技宣布与Arm中国达成合作,共同出资成立芯擎科技。该合资公司主要围绕自 动驾驶、微控制器、智能座舱等芯片领域进行研发及量产计划。

  除了传统车企,造车新势力对于汽车自研芯片也极 为看重。得益于全球排名第二的安防系统制造商大华股 份的技术赋能,零跑汽车研发出了首款国产AI自动驾驶 芯片——凌芯01。这是一款采用国产CPU打造的车规级 自研芯片,可实现自动泊车、ADAS域控制、近L3级辅助 自动驾驶功能,并拥有低能耗、高开放性、高安全可靠性的优势。

  不止于上述车企,小鹏、蔚来在自动驾驶芯片上也 有着不菲的投入,而上汽、广汽等传统车企在自研芯片 的道路上更是动作频频。

  从今年3月官宣造车至今,小米在车圈投资脚步明显加快。近来小米长江产业基金又新增了对外投资。这次 是浙江孔辉汽车科技有限公司、苏州云途半导体有限公司,两家企业业务分别为电控悬架系统和车规级芯片。

  不难看出,如何将核心芯片技术掌握在自己的手中,已然成为自主品牌汽车在未来急需解决的问题。

  虽然越来越多的车企加入到自研芯片的行列,但汽车芯片从研发到量产再到使用,都需要经过漫长的周期。一般情况下从立项到量产应用,至少要六年的时间,对于研发刚起步的企业 而言,这虽然是“远水救不了近火”,短期内难 以缓解芯片短缺带来的生产影响,但长远来看,这是保持企业可持续发展的重要举措。

  自主品牌车企要补强的不仅是芯片研发能力,更要突破尖端芯片生产制造工艺的封锁,执行完整的自主设计和制造能力。


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