尹玉涛:汽车电子芯片的供应挑战与应对之道

2021年6月17日-19日,由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上,本届论坛以“新起点 新战略 新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”,全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英,共商汽车强国大计,落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,助力构建“双循环”新发展格局。其中,在6月19日下午举办的主题论坛“汽车‘芯荒’与中国对策”上,深圳市航盛汽车科技有限公司CTO尹玉涛进行了主题发言。以下内容为现场演讲实录:

各位领导、各位朋友,大家下午好!我来自航盛,我们是一家汽车零件的企业,这次的“芯荒”对我们企业有最直接的影响。第一,我们要面对供应商伙伴的断供的压力,第二,要是面临整车厂以及客户保供的压力,我们今年跑供应商的时间都超过跑客户的时间,所以汽车零部件企业今年有切身的感受。
从我们汽车零部件来说,我们不是整个芯片制造或者设计封测这个行业的参与者,我今天的主题仅仅是说从半导体应用的角度,怎么样来解决“芯荒”的问题,也给我们各位伙伴们提供一些解决“芯荒”更多的选择思路。
刚才各位嘉宾讲了一些芯片以及半导体行业的基本情况。整个全球半导体市场横向对比来看,汽车半导体市场规模占比小于通讯和PC产品,但是它的占比和产值是在逐年增加。再一个就是说半导体行业我们可以看到,智能汽车还有人工智能以及IoT等成为半导体行业新的驱动力,它的体量虽然目前来说比较小,但是增长的速度是非常高。像汽车增长速度达到了13%的年度增长率。
再一个就是说,我们汽车行业半导体规模不断的增长,大家可以看到像智能网联汽车技术的演进,拉动了单车半导体价值的增长,像数字芯片、雷达、传感器、摄像头、功率器件等种类,数量也在我们整车上大量增加,尤其是智能汽车。每车芯片用量从2012年500颗涨到2022年1400颗域控制器,包括芯片处理能力增强,并不一定是越多越好。预计到2035年车用半导体将达到全球半导体的份额30%以上。
目前来说,全球汽车芯片现在主要是跨国企业占市场的主导,企业主要是分布在美国、欧洲和日本。并且已经形成了非常强的技术实力,具备比较完整的产业链以及客观的市场占有率。同时消费类的芯片企业也在不断的进入汽车半导体领域进行竞争。
中国汽车半导体产业规模是全球4.5%,我们国内大概是90%以上依赖进口。虽然说我国形成了一定芯片的产业规模,规模半导体供应商厂家有300家左右,但是还没有形成具有全球核心实力以及规模化的企业。在产业链自主可控的道路上,还有很长的路要走,下面两个饼图大概描述一下我们全球汽车半导体市场竞争的格局以及中国汽车半导体企业的分布情况。
“芯荒”之下,我们企业面临的挑战。
第一,从汽车芯片的原因。刚才说缺芯的原因分析是几大因素。一、环境因素。二、产业因素。三、自然因素。刚才有些嘉宾也提到,环境因素第一个包括国内芯片产业链的基础比较薄弱,主要依赖于海外的芯片厂商。再一个就是去年新冠疫情的影响,各家汽车半导体制造厂商大幅度消减预期,再一个就是美国制裁等因素对我们芯片的产能预计不足、不明。
第二个产业因素,产业因素包括消费电子行业它本身受疫情的影响比较小,本身产品的需求旺盛,对芯片的需求也是很多,导致芯片工厂产能往消费电子倾斜,进一步压缩汽车芯片产能。再一个就是汽车智能化的发展,对芯片的需求有一个快速的提升。由于车规芯片严苛的质量要求,我们车规是按照美国AEC标准执行。
再一个就大部分汽车半导体采用主流8英寸的晶圆,8英寸的产能因为本身是饱和的状态,它前期的投入大家不会再去投了,本身这个产线也是因素,再一种是自然的因素,除了一些天气的一些影响,火灾、地震等影响,造成需求在增加,产能是在下降的,所以造成了供需矛盾。
再一个,这种缺芯,尤其是对我们汽车零部件企业来说,最直接的影响除了时间,再一个就是成本的影响。它会大幅度增加我们的成本。最直接的就是芯片本身的成本增加。大家可以看到我们左边表里列出了一些主流的半导体厂商进行提价的声明。再一个分析,通过公开市场数据来分析,目前全球估计下来,今年缺芯对汽车产量的应该有200万左右。
再一个就是供货周期拉长,第一个是成本的影响,第二个就是整体它的供应链周期在拉长。一般来说我们正常从芯片到T1以及整车厂半年可以满足交付的时间,根据最新芯片的缺芯影响,我们了解到有些芯片交期已经大于40周的时间,平时六到八周就可以,造成整个汽车供应链整体交付周期到50周接近一年的时间,这对于我们整个汽车以及到半导体整个上下游的供应链来说,我们需要更好做好产品的预期,合理安排我们产品生产节奏,调整我们背后的周期。
刚才说一个是芯片本身成本的增加,再一个就是我们对企业运营成本的增加影响。首先对于缺芯,我们必须要保证安全的库存,这样会增加我备货的成本,再一个就是高价的现货,我们每个人都到市场上去买芯片,有些现货的价格很夸张都几十倍的都有。再一个因为它有些是缺芯的物料,我们需要找到新的替代方案,这样替代的方案也会增加我们的测试和验证的费用。
再一个就是说因为缺芯可能会造成停线,我们会员工加班等。还有要保证供货,我们必须及时生产保证交到客户手上,会产生空运的费用,造成我们T1运营成本也会增加。今年估算了一下应对缺芯对我们交付的影响,我们从研发全年投入预算外多投入10%到15%的人力和费用来应对缺芯的问题。
同时,缺芯也会对供应链以及T1和供应商的关系面临一些考验。我们有些供应商伙伴他们从来没有感受到他们的客户,像供应商一样排着队到他们家里去协商保证供货。完全体现了一个卖方市场的情况。所以基本上你的市场地位决定你分货的份额,这个就会挑战我们长期客户跟供应商共赢的关系。
再一个就是除了缺芯会有一系列的影响,缺芯不光是芯片的问题,现在缺芯也发现少屏的问题,芯片在屏上也会有应用,芯片供不上,屏也供不上。再一个就是SoC的模组、通讯的模组等都会间接造成影响。
从全球汽车半导体的竞争格局,大家可以看到这张图还是由美国主导,整个美国半导体它可以达到基本上55%市场的份额,以及它确实是在主导我们新技术的设计和开发趋势。而再一个就是韩国依靠少数的资源,尤其是三星半导体为代表的,它在市场上也是占有一定的份额,大概有21%左右。日本随着它整个业态环境的发展,它有些大的半导体公司逐步走向没落,但是在材料和仪器方面还是有比较大的影响力。
台湾因为它独特的商业模式以及制造的强势,所以它在全球也是有一定市场的地位。欧洲是传统的一些半导体,包括汽车半导体的厂商,也在欧洲,主要是三家为代表,基本上也可以占到7%的份额。中国大陆因为我们意识到目前芯片对我们整个产业的影响,所以我们中国自己也在各方面,对我们汽车包括整个半导体产业进行投入以及深耕,我们现在大概能占到5%的份额。
中国传统的消费芯片公司有很多都在转型做车规的芯片,包括新兴的创业公司它们主要在聚焦一些计算的芯片,在细分领域比分说像AI芯片、通讯芯片等,它的设计能力和IP自主化是最近发展的亮点,处于或者接近于世界一流的水平,这只是讲它的设计能力。
但是从整体来看海外传统的汽车巨头公司,在控制芯片、传感芯片、接口芯片等领域,包括芯片的设计和制造等都有规模化的巨大优势,国内汽车产品线覆盖不足,功能和性能无法覆盖高端客户的要求,尤其是咱们在世界上一些主流汽车厂的要求,还需要通过大批量的量产来证明自己的能力。
所以说从国产芯片来说还需要从以下来证明自己的能力,第一个就是制程要求,再一个就是设计品质保证PPM值以及高可靠性,怎么让客户信任你可以去使用你的新的芯片,还需要一定量产的积累,再一个就是芯片自主IP研发的性能,是不是能满足我们高端的客户要求?再一个就是计算芯片的自主可控。包括高端材料科技的提升、产业链自主可控,还有车规级技术认证,我们自己是不是有自己的话语权,还是说必须按照美国汽车工业标准做认证?
第三个就是我今天讲的重点,汽车“芯荒”应对之道,这个应对之道,我们航盛是一家专注于汽车座舱电子、新能源电子,包括音响系统等这么一家汽车零部件供应商,所以我们更多是从我们自身产品半导体应用方面来给大家提供更多选择的思路。
今年2月份的时候,工信部牵头编制了《汽车半导体供需对接手册》,这个手册对于我们行业内伙伴提供了一个非常好参考的作用,收录了59家半导体企业的568款产品,覆盖计算芯片、控制芯片、功率芯片、通讯芯片等十大类、53小类的产品,占整个汽车半导体66个小类的80%,其中上车应用的产品是246款,占收录产品总数的43%,手册还收录了26家汽车及零部件企业1000条产品需求信息等。这样在供应侧和需求侧之间由政府搭建桥梁,可以大大缩短我们供应链供应周期以及缓解芯片短缺的问题。
再一个从短期策略上来说,从运营上角度来说,我们公司能做什么呢?从执行的层面要做好每周生产计划,甚至每天的生产计划,包括采购计划等。在我们项目主计划方面我们开发一个项目或者是生产一个产品,我们有一个主计划,这个主计划的节点要去做好。
再一个我们要有一个预测,根据我们自己的理解,我们要做好自己的销售以及运作的计划,提早进行物料需求的判断。还有年度的经营计划,年度需要达到什么样经营预测。 以及战略层来说我们要有连续性的规划,从业务角度来说,比如说我们要做好自己五年的业务计划等,对我未来芯片需求是有一个预测的,这样我可以提前做好一些准备。
从我们汽车零部件供应商来说,尤其是我们航盛现在采取特别的应对措施,包括这一页提到多元的供应与去中心化的设计。这个设计理念目前针对所有设计的零件,包含半导体以及不是半导体的器件都提供了一个方案的设计,设计一个方案时或者选择一个供应商时一个或者三个不同的供应。一般传统的汽车零部件企业最多会有不同的供应商来选择,但是从这次芯片荒的危机,我们也体会到不仅是简简单单选择一个供应商,这个供应商的体系、晶圆、封测的产地是否可以集中做一个备份?不集中在某个地区,这是我们更深层次考虑。
我们都在谈国产化,希望国产去替代自主可控等一些东西,在这个浪潮之下,我们分析一下芯片产业链的情况。
第一,从我们芯片的设计来说,国内的公司走得还是真的不错,我们有好多很优秀的芯片设计公司,但是大家可以看到我们在晶圆以及封测方面,它还是要利用到全球各地不同的一些供应体系。即使你掌握了设计,但是你的制造、封测等还是要依赖于全球的供应链。
第二,刚才有位嘉宾也提到了,目前所有芯片设计的EDA软件主流都是欧美来主导,他们EDA设计的软件可以占到市场95%的份额,国内有些企业进入到这个领域,目前这方面我们还是比较薄弱,现在只占到市场份额的5%。
再一个国内EDA的工具还不是太完整,它所设计以及覆盖IC的设计,布线、仿真等方面,我们国产EDA仅仅涉及到其中一部分环节。再一个国产EDA和先进工艺结合不好,结合不好也有一定的原因,比如说本身我们的制造和别人还是有差距,这方面我们需要再追赶国际上的竞争对手。
再一个从核心IP来说,目前芯片我们大量会使用到别人家的IP,尤其是美国半导体的IP冠绝全球。芯片IP处理类占核心IP50%以上,接口IP会有不断的增长,IP的授权会成为整个产业链成本分析的重要因素。另外就是IP这个技术护城河的形成,不管是硬件、技术软件、应用软件都需要在长时间开发中进行投入的积累。
第三,由于IP模块和芯片设计企业客户研发体系是深度耦合,IP设计技术积累都是基于采用IP迁移能力。另外就是自主化不足的情况下,仍然要考虑突破核心能力的方向。
从航盛我们自己的考虑来说,我们也是认为从我们的设定方案当中,也是考虑国内外双循环的机制,我们平台有国产的芯片,也有国外的芯片,一方面是基于保证供应的需要,另外一方面也是满足客户不同要求的需要,同时我们提供了一个低成本的选择给我们客户。
从长期来说,产业链的协调加速国产化的能力提升,主要是从三个层面,第一个政策层面,国家的一些利好政策,包括产业支持力度、半导体基金等。第二个就是技术层面,我们要扩大芯片产品线,产品的覆盖度以及IP的设计投入。再一个就是市场层面,尤其是整车厂个性化的需求越来越多,会产生需求的定制化,这样的一些对半导体的要求。
另外一个方面,从航盛来说,今年说实话业内来讲我们应对缺芯的问题,以及保证客户交付方面,应对的还是不错的。我们跟一些战略伙伴像NXP、华为等有很强的战略合作关系来保证,同时配合我们的一些完整供应链体系,同企业长期的合作等关系来保证我的芯片供应。
同时,我们还特别关注像我们的成本竞争力以及企业支撑竞争力、供应链竞争力。最重要的是核心生态圈的竞争力,在航盛我们这里是非常关注四个竞争力的考虑。长期来说,我们还可以考虑从设计上怎么去避免或者减轻芯片短缺对我产品交付的影响。比如说我们叫SIP的设计方案,SIP的设计方案就类似于或者说可以叫即插即用的初级模型,我把标准的设计做在一个标准的板子上,这样可以快速实现对SIP板的切换,我可能是用高通的芯片或者NXP的芯片,如果这个芯片供应有问题的话,我可以很快速用另外一块SIP板进行替换。
再一个就是说对于我们自身设计来说,除了SIP板的设计,我们同时加大对平台化的设计以及模块化设计的投入。模块化的设计不仅仅是对于我们的软件,还有包括我们的硬件、结构件都提出这么一个要求。比如说像我们电子的一些电路,我们在设计好它的输入输出的端口定义我们会形成不同的供应商体系的电路,可以实现快速的切换。
再一个就是软硬件解耦,我们的硬件抽象层和操作系统,以及操作系统和应用的设计,这两个接口的统一,可以实现我跨硬件的软件平台快速切换。所以说面对“芯荒”,其实也是机遇,汽车电子产业链上下游需要我们主动破局,积极开拓新供货的渠道和展开长期互利的合作模式,在国内外循环的大环境中突围困局,希望我们的报告可以给业内伙伴提供更多的思路,来解决我们的“芯荒”问题,谢谢。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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