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汽車大廠的芯片局

2025-01-18 10:25

在全球汽車產業向電動化、智能化、網聯化深度變革的當下,芯片已成為驅動這場變革的核心動力。

根據中國汽車工業協會統計,一輛汽車所需的芯片數量,從傳統燃油車的600-700顆芯片/輛,到每輛電動車所需芯片數量為1600顆,而更高級的智能汽車對芯片的需求量將有望提升至3000顆,涵蓋了從控制動力傳輸的MCU芯片,到為智能駕駛提供強大算力支持的AI芯片,再到打造沉浸式座艙體驗的座艙芯片等多種類型,如同汽車的「大腦」與「神經中樞」,掌控着一切關鍵指令與數據處理。

有數據預計,2030年汽車電子在汽車總成本中的佔比將達到50%,全球汽車芯片年需求量有望超過1600億顆,其重要性不言而喻。

回首過去,全球汽車行業曾深陷「缺芯」困境,這一股寒潮席捲了整個汽車行業,給各大車企帶來了巨大的衝擊。

與此同時,這場芯片荒也讓中國汽車產業供應鏈的脆弱性暴露無遺。在芯片這一關鍵領域,國外供應商依舊佔據主導,國際芯片巨頭把控着高端芯片市場,供應的穩定性與自主性成為我國車企發展的懸頂之劍,深刻意識到供應鏈自主可控的重要性。

於是,國內眾多車企痛定思痛,力求破局求生、掌握主動權,紛紛踏上「造芯」之路,一場圍繞芯片的科技競賽在汽車領域悄然打響。

車企「造芯」浪潮,洶涌襲來

比亞迪(01211):多領域芯片佈局

比亞迪,作為新能源汽車領域的領軍者,在芯片自研之路上也堪稱先鋒。

早在上世紀末涉足電池業務時,比亞迪便敏鋭察覺到芯片的關鍵地位,悄然開啟汽車芯片研發征程。

2003年前后,比亞迪微電子成立,切入集成電路與功率器件開發領域,成為其芯片事業的起點。2008 年,比亞迪斥資近兩億收購寧波中緯半導體,儘管當時外界質疑不斷,但這一舉措為其芯片研發打下堅實基礎。

此后,比亞迪持續深耕,於2010年成功推出1.0代IGBT芯片,實現從無到有的突破;2013 年,2.0代芯片裝車,開啟芯片上車應用的新篇章;2018 年,全新一代車規級IGBT 4.0芯片問世,技術指標達國際先進水平,實現了國產IGBT芯片的重大飛躍。

如今,比亞迪的IGBT芯片不僅滿足自用,還向國內其他車企供貨,打破國外壟斷,大幅降低成本,提升我國新能源汽車產業核心競爭力。

2020年,比亞迪微電子有限公司改製爲比亞迪半導體股份有限公司,在中國新能源乘用車電機驅動控制器用IGBT模塊銷售額排名第二。

如今,比亞迪半導體已構建起涵蓋芯片設計、晶圓製造、封裝測試及下游應用的全產業鏈 IDM 模式,成為國內車規級 IGBT 領導廠商,其 IGBT 模塊不僅滿足自用,還向外部車企供貨,打破國外壟斷。

在車規級MCU芯片方面,2018年比亞迪量產8位MCU芯片,2019年實現到32位MCU的技術升級,成為中國最大的車規級MCU芯片廠商。2020年推出全球首款電機驅動三相全橋SiC模塊,應用於新能源汽車高端車型。

在智能駕駛與座艙芯片領域,近年來比亞迪同樣緊跟步伐,全力衝刺。

一方面,與地平線、英偉達等合作,引入先進芯片提升智能駕駛能力;另一方面,其自主研發的80TOPS算力智能駕駛專用芯片已取得重大突破,強化整車智能集成水平。值得一提的是,比亞迪計劃在未來逐步將OrinN和地平線J6E芯片全部切換為自研的80TOPS算力芯片,實現智能駕駛硬件的自主可控。

與此同時,小鵬汽車原泊車規控業務負責人劉懿的加入,為比亞迪自研智能駕駛規控業務注入新動力,助力比亞迪在智能駕駛領域快速迭代升級,打造更完善的智能駕駛生態系統。

針對智能座艙芯片方面,比亞迪半導體新推出自主研發4nm製程BYD 9000芯片,基於Arm v9架構打造,內置5G基帶,為智能座艙帶來流暢交互體驗與高速網絡連接,展現出比亞迪在芯片多領域協同發展、全面佈局的強大實力,向着智能化未來全速邁進。

吉利(00175):「龍鷹一號」大獲成功

在國產汽車芯片的攻堅之路上,吉利旗下芯擎科技研發的國內首款車規級7nm智能座艙芯片 「龍鷹一號」,已然成為行業矚目的焦點。

據瞭解,這款芯片集成了88億晶體管,採用7nm先進工藝製程,內置8核CPU、14核GPU,AI算力達到高通驍龍8155的2倍,支持2.5K高清視頻播放,具備高階AI應用持續拓展實力,從處理能力到多媒體呈現都達到行業頂尖水準。

隨着「龍鷹一號」規模量產上車,實現國產芯片在汽車高端智能座艙領域的重大突破,2024 年出貨量有望衝擊百萬片量級,打破了國外芯片在該領域的壟斷局面。

此外,芯擎科技還推出了新一代高階智駕SoC芯片AD1000,單顆算力可支持L2++的輔助駕駛能力,兩顆合共512TOPS算力能滿足L3智駕的算力要求,4顆合共1024TOPS算力可支持 L4 級自動駕駛。

可以看到,AD1000在性能指標上對標目前主流的智駕芯片英偉達Orin-X,不過該芯片的正式量產和商用時間尚未公佈。

繼「龍鷹一號」大獲成功后,芯擎科技乘勝追擊,2024年10月,再次推出全場景高階自動駕駛芯片「星辰一號」。

據悉,該芯片採用7nm車規工藝,符合AEC-Q100標準,多核異構架構讓智能駕駛算力更加強勁:CPU算力達250 KDMIPS,NPU算力高達512 TOPS,通過多芯片協同可實現最高2048 TOPS算力。在硬件配置上,AD1000集成高性能VACC與ISP,內置ASIL-D功能安全島,擁有豐富接口,最高支持20路高像素攝像頭及多路激光雷達、攝像頭、毫米波雷達,支持傳感器前、后融合,可全面滿足L2至L4級智能駕駛需求。

「星辰一號」全面對標目前國際最先進的智駕產品,並在CPU性能、AI算力、ISP處理能力,以及NPU本地存儲容量等關鍵指標上全面超越了國際先進主流產品。

據悉,該芯片將在2025年實現量產,2026年大規模上車應用。未來隨着「星辰一號」的量產落地,將持續深化吉利在自動駕駛領域佈局。從城市擁堵路況的自適應巡航,到高速行駛的自動輔助變道,再到未來更高級別自動駕駛場景的探索,「星辰一號」 將為吉利汽車注入強大智能動力,助力其在自動駕駛賽道飛馳向前,穩固吉利在國產汽車芯片研發領域的領軍地位。

長城(02333):打造國內首款RISC-V開源架構車規級芯片

在汽車芯片的激烈角逐中,長城汽車另闢蹊徑,自2021年「芯片荒」后,毅然投身開源RISC-V架構芯片研發。歷經12個月艱苦攻堅,2024年9月20日,其聯合開發的國內首顆基於開源RISC-V內核設計的車規級MCU芯片——紫荊M100成功點亮,成為中國車規芯片發展的重要里程碑。

資料顯示,紫荊M100是由長城汽車培育、紫荊半導體團隊打造的首顆明星產品,也是國內首顆基於開源RISC-V內核設計的車規級MCU芯片,紫荊M100國產化程度極高,IP自研率超80%,達到國產化三級水平,全流程國內自主完成。它採用模塊化設計,內核可重構,4級流水線設計,CoreMark高達2.42,相較於競品性能提升38%,能讓整機響應速度更快,使其具備更快的處理速度和更少的耗時,便於未來的升級擴展。同時,紫荊M100滿足功能安全 ASIL-B等級要求,支持國密,並符合ISO21434網絡信息安全標準。

這一芯片的突破意義非凡。技術層面,打破國際主流架構壟斷,開闢國產芯片自研新路徑;產業層面,推動RISC-V研究進程,加速芯片國產化替代。

長城汽車的芯片佈局不止於技術突破,更着眼於上車應用與生態構建,紫荊M100芯片面向車身控制,能夠勝任組合燈、氛圍燈、空調壓縮機、無線充電等至少9個系統,並且它能滿足不同車型不同架構平臺的差異化需求,在落地應用時非常靈活,目前已廣泛應用於多款車型。未來五年,計劃上車量不低於250萬輛。

同時,長城汽車以紫荊M100為核心,持續深耕芯片領域,規劃下一代面向動力、底盤及域控應用的高性能芯片,更高功能安全等級、更高性能的車規控制器、驅動芯片、電源管理芯片、AFE模擬前端芯片已在規劃中,致力於構建智能汽車全產業鏈生態。

整體來看,從智能駕駛的精準操控,到智能座艙的舒適交互,再到整車的高效控制,長城汽車的自研芯片將全方位賦能,提升用户體驗,推動中國汽車產業智能化變革,向着芯片自主可控、技術領先的目標穩步邁進。

實際上,作為中國汽車品牌的佼佼者,長城汽車早在2022年便成立了芯動半導體,專注於IGBT、SiC MOS以及智能駕駛、智能座艙等領域芯片的研發,通過全產業鏈協同,深度佈局芯片設計和模組封測。

東風(00489):車規級MCU亮相

早在2019年,東風汽車攜手旗下智新科技與中車時代強強聯合,合資成立智新半導體,在東風新能源汽車產業園開啟了功率半導體模塊封裝測試生產線的建設征程。

歷經艱苦研發,自主製造與銷售的功率半導體模塊於2021年7月正式量產下線,首款車規級IGBT模塊產品從智新半導體模塊封裝工廠緩緩駛出,標誌着東風成功實現車規級芯片模塊國產化替代的重大突破。

不僅如此,東風汽車不斷拓展半導體領域佈局版圖。

2024年,無錫華芯半導體合夥企業成立,東風資產管理有限公司作為東風汽車集團全資子公司,持股15.23%成為第二大股東。此次參股彰顯東風深化半導體佈局決心,藉助資本力量整合資源,聯合各方優勢,加速半導體技術研發與產業落地,從芯片設計、製造到封裝測試全產業鏈協同發力,為東風汽車智能化、電動化轉型築牢根基。

同時,東風汽車深知產業協同創新的力量。2024年5月,由東風汽車集團牽頭,聯合武漢飛思靈微電子技術有限公司、武漢菱電汽車電控系統股份有限公司、武漢理工大學、華中科技大學等9家企業、高校、科研機構,共同組建湖北省車規級芯片產業技術創新聯合體。這一聯合體瞄準汽車芯片國家重大需求與國際前沿,匯聚政產學研合力,致力於實現車規級芯片自主定義、設計、製造、封測與控制器開發及應用全流程國產化。

11月9日,由東風汽車牽頭組建的湖北省車規級芯片產業技術創新聯合體發佈高性能車規級MCU芯片——DF30,DF30芯片是業界首款基於自主開源RISC-V多核架構、國內40nm車規工藝開發,全流程國內閉環,功能安全等級達到ASIL-D的高端車規MCU芯片,可廣泛應用於動力控制、車身底盤、電子信息、駕駛輔助等領域,適配國產自主AutoSAR汽車軟件操作系統,填補國內空白。

當下,DF30芯片已步入控制系統應用開發階段,有望率先量產上車。東風汽車與中國信科共同出資10億元成立武漢二進制半導體有限公司,為芯片國產化製造築牢根基。

截至目前,東風已完成三款車規級芯片流片,除了DF30 MCU芯片外,H橋驅動芯片已實現二次流片,高邊驅動芯片開啟整車量產搭載,並通過功能安全體系行業最高認證。

東風汽車以百萬輛級規模汽車芯片需求為牽引,致力於到2025年實現車規級芯片國產化率60%,並向80%的目標發起挑戰,為汽車芯片國產化注入強大動力。未來,東風汽車將持續加碼研發、培育人才,提升芯片研發與產業化水平,推動我國汽車產業高質量發展,向着芯片自主可控未來全速奮進。

蔚來(09866):攻堅5nm高階智駕芯片

在智能駕駛芯片領域,蔚來汽車憑藉深厚技術積累與創新精神,已取得顯著突破。今年7月,蔚來在NIO IN 2024蔚來科技創新日發佈5nm智能駕駛芯片——神璣NX9031,引發行業矚目。

據瞭解,這顆芯片採用5nm行業領先車規級工藝,單顆芯片晶體管達500億+,集成32核超強CPU架構,能並行處理海量實時任務;自研圖像信號處理器ISP識別響應更快更清晰;各類推理加速單元NPU讓各類 AI 算法運行高效;毫瓦級功耗控制,可按需喚醒,LPDDR5X速率達8533Mbps;頂級原生安全設計,雙芯片毫秒級備份能力實現最高等級安全保障。李斌自豪宣稱,神璣NX9031真正實現一顆即能達到四顆業界旗艦芯片的性能。

不僅如此,蔚來還同期發佈整車全域操作系統SkyOS天樞,與神璣NX9031芯片珠聯璧合。SkyOS天樞具備高帶寬、低時延、大算力與異構硬件、跨域融合等特性,在底層打通智能硬件、計算平臺、通信與能源系統,實現對車聯、車控、智能駕駛、數字座艙、手機應用等全域應用的統一管理與協調。

據悉,首款搭載神璣NX9031芯片的蔚來ET9將於明年一季度亮相,屆時,蔚來將憑藉這一芯片與操作系統的「黃金組合」,為用户帶來前所未有的智能駕駛體驗。

神璣NX9031的問世,讓蔚來在智能駕駛技術發展道路上大步邁進,依託其強大算力,持續優化智能駕駛算法,為用户打造更安全、便捷、舒適的出行體驗,穩固蔚來在高端智能電動汽車領域的領先地位。

從研發歷程看,作為新勢力中的佼佼者,在智能駕駛芯片領域的探索從未停歇。

早期,蔚來與Mobileye深度合作,藉助其成熟技術快速搭建智能駕駛基礎架構,ES6等車型搭載的智能駕駛輔助系統初顯身手,為用户帶來了超越傳統駕駛的體驗。然而,隨着智能駕駛向高階演進,對芯片算力、感知精度要求呈指數級增長,通用解決方案的侷限性逐漸顯現。

於是,蔚來毅然踏上自研芯片之路,在2020年下半年着手組建芯片團隊,如今規模已超800人,多年潛心鑽研終迎碩果。芯片流片成功意義重大,意味着后續量產進程開啟。

小鵬(09868):對標Orin X,一芯頂三芯

在智能駕駛領域,小鵬汽車一直是先鋒探索者,其自研芯片之路更是精準聚焦,直擊 L4 級自動駕駛核心需求。

2024年8月,小鵬自研的圖靈芯片成功流片,瞬間成為行業焦點。

據悉,該圖靈芯片配置堪稱豪華,40核心處理器搭配2 x NPU,最高可運行30B參數大模型,為智能駕駛算法提供澎湃算力支持。尤為獨特的是,它配備2個獨立ISP,在複雜光線環境下,如夜間、雨天、逆光等,都能精準捕捉畫面細節,確保智能駕駛系統視覺感知的精準與穩定。單顆芯片即可實現L3+高階智駕體驗,雙芯片組合更是能助力車輛達成L4級全自動駕駛,號稱與英偉達 Orin X 相比一顆頂三顆,自動駕駛、智能座艙大模型都可驅動,被譽為「一芯頂三芯」。

據推測,該芯片可能是「艙駕一體」芯片,製程工藝可能是5nm或者4nm,AI算力稠密算力預計在500TOPS到750TOPS之間

這顆芯片專為L4自動駕駛量身定製,是全球首顆同時應用於AI汽車、機器人、飛行汽車的AI芯片,彰顯小鵬對未來多元出行場景的深度洞察。

理想(02015):造芯計劃將迎來關鍵節點

繼蔚來推出「神璣」智駕芯片,小鵬曝光「圖靈」智駕芯片之后,理想汽車也入局了。

在新能源汽車市場憑藉精準的產品定位站穩腳跟后,理想汽車迅速投身芯片自研浪潮,開啟一場靜水流深的技術變革。

自2023年11月起,理想汽車加速自主研發智能駕駛SoC芯片的進程,悄然擴充芯片研發團隊至約200人,廣聚行業英才,全力攻堅芯片關鍵技術。據業內消息,理想首款智能駕駛SoC芯片名為「舒馬赫」,研發團隊潛心優化芯片架構,在Chiplet和RISC-V技術層面深入探索,力求突破性能瓶頸。

最近傳出消息,理想自研的智駕芯片已經開始流片。與此同時,理想還在各渠道發佈了招聘信息,在香港地區招募與芯片、訓練集羣相關的戰略投資人士,籌建專門的香港芯片研發辦公室。

與蔚來小鵬相比,理想在自研智駕芯片上進度稍慢,同時會更多的依賴合作供應商。據悉,理想智駕芯片的自研部分為推理模型加速單元NPU的前端設計,后端設計會外包給中國臺灣的世芯電子,並由臺積電代工。

雖尚未有實體芯片亮相,但從理想透露的信息來看,這款芯片將對標甚至超越英偉達平臺等大算力競品,瞄準至少超過兩三百TOPS的算力目標,為高階智能駕駛提供堅實支撐。

預計首款芯片將在今年迎來關鍵節點。屆時,理想汽車有望憑藉自研芯片,進一步提升智能駕駛體驗,在智能汽車競爭賽道彎道超車,向着技術自立自強奮勇前行。

此外,理想汽車還與三安光電共同出資組建蘇州斯科半導體有限公司,專注於第三代半導體碳化硅車規芯片模組的研發及生產,為理想汽車的產品提供核心部件支持。

綜合來看,隨着理想汽車在自研芯片方面的深入佈局和探索,有望在未來智能駕駛芯片市場佔據一席之地,與蔚來、小鵬等新勢力共同改寫行業格局。

上汽(600104.SH):力爭國產芯片佔比達30%

在國內頭部車企的「造芯」版圖中,上汽集團的佈局極具戰略眼光。一方面,依託與地平線等芯片企業的緊密合作,上汽不斷拓寬智能駕駛芯片上車應用範圍,多款車型智能駕駛性能顯著提升。另一方面,上汽創新研發總院積極行動,2024年新立項近10個國產芯片量產應用整車項目,涵蓋多種關鍵芯片類型,全力提升汽車芯片國產化率。

如今,上汽集團計劃在2025年使國產芯片佔比力爭達到30%,且計劃年內完成 100 款國產芯片整車驗證。一方面成立工作專班,搭建國產芯片整車驗證平臺;另一方面,通過參股芯片企業,帶動車用芯片技術攻關與應用落地,加速提升車規級芯片的自主化水平,進一步保障產業鏈供應安全。

北汽:「造芯」多元化佈局

北汽集團的芯片佈局多元且深入。

一方面,與半導體企業緊密合作,如旗下北汽產投與Imagination合資成立核芯達公司,全力研發自動駕駛應用處理器與智能座艙語音交互芯片。基於Imagination的IP平臺優勢與北汽整車生態優勢,智能駕艙芯片為北汽新能源汽車注入「智能芯」。此外,北汽還入股飛鋥半導體、廣東芯聚能半導體等企業,保障SiC功率器件、IGBT等關鍵芯片供應,強化新能源汽車動力與能效管理。

通過自主研發與戰略合作雙輪驅動,北汽集團不斷提升新能源汽車芯片自給率,產品性能、智能化水平顯著提升,向着綠色、智能出行的未來全速邁進,有望在新能源汽車芯片領域鑄就更多輝煌,引領產業變革潮流。

此外,相較於新勢力車企傾向於自研芯片,包括上汽、北汽在內,以及廣汽、一汽等傳統車企更偏好通過合資或戰略投資的方式參與芯片產業,加大在汽車芯片領域的佈局。

車企造芯,機遇與挑戰並存

回顧發展歷程,國內頭部車企在自研芯片征程上已跨越重重難關,取得了一系列成果。

比亞迪的IGBT芯片與智能座艙芯片、吉利的「龍鷹一號」、長城的紫荊M100、上汽的國產化攻堅、廣汽的多維佈局、北汽的合作結晶、東風的產學研突破以及蔚來、小鵬、理想等新勢力的奮勇爭先,均展現出中國車企掙脱芯片束縛、自主掌控命運的堅定決心與強大實力。

自研芯片於車企而言,意義非凡。

一方面,供應鏈穩定性大幅提升,「缺芯」 困境得以緩解,生產不再受外部供應波動的「掣肘」;另一方面,成本控制更為精準,擺脫高價採購芯片的成本重壓,以自研芯片的規模效應實現降本增效。

更為關鍵的是,自研芯片為車企鑄就技術差異化「護城河」,依據自身產品定位與技術路線,量身定製芯片,智能駕駛、智能座艙等功能深度優化,產品競爭力與品牌辨識度飆升。

與此同時,車企自研芯片的浪潮,還將引發汽車產業生態的鏈式反應。在上游,與芯片原材料供應商緊密聯動,確保硅片、光刻膠等高精尖材料穩定供應、質量卓越;與晶圓代工廠深度協作,優化生產流程,提升芯片良品率,在車企需求牽引下,國內代工廠車規芯片代工工藝日臻成熟。中游,高校、科研機構成為創新「智慧源」,車企紛紛與之共建聯合實驗室,為車企芯片研發注入前沿理論;企業間「抱團取暖」,芯片企業與車企聯合研發,實現技術共享、風險共擔。

在這場汽車芯片國產化的浪潮中,國內車企雖已邁出堅實步伐,取得諸多成果,但前行之路依舊佈滿荊棘,挑戰重重。

技術層面,高端芯片設計與製造工藝仍是我國車企亟待攻克的難關。首先,芯片設計本身就是一個極度複雜的系統工程,從架構選型到邏輯設計,從電路佈局到信號傳輸,每一個環節都需要深厚的專業知識與豐富的實踐經驗。以自動駕駛芯片為例,要處理海量的路況數據、實時進行復雜的算法運算,對算力、數據處理速度要求極高,設計難度呈指數級增長。

與國際芯片巨頭相比,在先進製程、高性能計算芯片研發等關鍵領域,差距依然顯著。國際上部分高端芯片已採用 3nm 甚至更先進製程,而我國多數車企自研芯片製程相對落后,這在一定程度上限制了芯片性能,難以滿足未來智能汽車對超高算力、超低功耗的極致追求。此外,車規級芯片的研發需兼顧極端環境適應性、高可靠性等特殊要求,研發難度呈指數級增長,技術積累與經驗沉澱不可或缺。

資金方面,芯片研發堪稱「燒錢」無底洞。從前期設計、流片,到后期測試、量產,每個環節都需海量資金注入,且研發周期漫長,回報周期不確定。對於車企而言,持續投入鉅額資金,無疑給企業資金鍊帶來巨大壓力,尤其在當前新能源汽車市場競爭白熱化、車企盈利艱難的背景下,資金困境愈發凸顯,如何平衡研發投入與企業財務健康,成為一大考驗。

人才短缺同樣是制約車企造芯的關鍵因素。芯片行業橫跨多學科領域,要求人才具備深厚專業知識儲備,涵蓋半導體物理、集成電路設計、算法等前沿學科。當下,我國芯片人才供不應求,高端、複合型人才更是稀缺。為吸引人才,車企不得不高薪攬才,人力成本飆升。與此同時,高校人才培養與產業需求銜接尚不夠緊密,無法短期內為行業輸送大量對口人才。

寫在最后

在這場汽車芯片突圍戰中,主機廠、供應商、政府、高校與科研機構各司其職,緊密協作,匯聚成磅礴力量。從芯片的聯合研發、技術攻關,到產業生態的構建、人才的培養輸送,每一個環節都彰顯着合作的價值。

展望未來,汽車主機廠造芯片之路雖充滿挑戰,但同樣藴含着無限機遇。隨着各方資源充分整合,國產芯片技術的持續突破與應用落地,中國汽車產業將逐步擺脫對進口芯片的依賴,提升中國汽車芯片產業在全球的競爭力與話語權。

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