在全球汽車行業(yè)一片“芯荒”中,,通用和豐田等傳統(tǒng)汽車大廠被迫關(guān)閉裝配線,,數(shù)以萬計(jì)的新車因?yàn)槿鄙倌承┬酒虬雽?dǎo)體器件而積壓在停車場(chǎng)。然而,,新能源汽車卻一枝獨(dú)秀,,產(chǎn)銷量繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。據(jù)集邦咨詢(TrendForce)最新發(fā)布的2021年前三季度全球新能源汽車市場(chǎng)報(bào)告顯示,,今年1-9月全球總共銷售新能源汽車420萬輛,。其中純電車(BEV)292萬輛,,與去年同比增長(zhǎng)153%;插電式混動(dòng)(PHEV)128萬輛,,同比增長(zhǎng)135%,。特斯拉以21.5%的市占率高居榜首(約62.78萬輛),其前三季銷量已經(jīng)超過了去年整年的銷售量,。特斯拉公司市值也超過1萬億美元,,將其創(chuàng)始人馬斯克推向了世界首富寶座。比亞迪純電動(dòng)車市場(chǎng)份額為6.3%(排名第三),,PHEV汽車則以11.5%占據(jù)第二名,,總銷量排名僅次于特斯拉。不過,,隨著比亞迪刀片電池的產(chǎn)能提升,,以及DM-i超級(jí)混動(dòng)的爆發(fā),比亞迪PHEV車型銷量將會(huì)保持爆發(fā)式增長(zhǎng),。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),,明年比亞迪PHEV車型銷量將會(huì)翻倍,接近150萬輛,,穩(wěn)坐全球市場(chǎng)第一的位置,。新能源汽車比傳統(tǒng)燃油車的半導(dǎo)體含量更高,單電池管理和電機(jī)驅(qū)動(dòng)就需要上百個(gè)芯片和半導(dǎo)體器件,,配置智能座艙,、ADAS和自動(dòng)駕駛功能的高檔車型所用的半導(dǎo)體含量就更高了。在全球汽車芯片產(chǎn)能普遍緊缺的情況下,,特斯拉和比亞迪同樣面臨“缺芯”的困擾,。那么,他們采用了什么辦法來應(yīng)對(duì)芯片短缺,,從而實(shí)現(xiàn)銷售量的快速增長(zhǎng),?最近有特斯拉Model 3和Model Y車主聲稱新買的車上沒有USB接口,有的甚至連無線充電器也沒有了,。早前特斯拉的部分車型出售時(shí)就不帶座椅腰椎支持墊了,。特斯拉回應(yīng)說這是因?yàn)樾酒倘倍鴮?dǎo)致部分零部件缺貨,12月份可以為客戶安裝缺失的零配件,?!吧院蟀惭b”這些不影響汽車駕駛的零部件是特斯拉應(yīng)對(duì)芯片短缺的一個(gè)小策略。對(duì)于關(guān)鍵零配件和半導(dǎo)體器件(比如MCU)的短缺,,特斯拉如何應(yīng)對(duì)呢,?芯片短缺對(duì)傳統(tǒng)燃油車的影響是顯而易見的,因?yàn)槠囆袠I(yè)普遍采用JIT(Just-In-Time)采購(gòu)和供應(yīng)鏈模式,零配件庫(kù)存都會(huì)盡量降至最低水平,。疫情導(dǎo)致汽車需求量下降,,進(jìn)而降低了半導(dǎo)體器件的采購(gòu)量。等汽車市場(chǎng)回暖時(shí),,汽車廠商發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能都被其它電子產(chǎn)品占用了,。但是,全球新能源車的需求在2020年始終保持增長(zhǎng)(增長(zhǎng)率約40%),,今年的全球銷售量有望達(dá)到500萬輛,。因此,汽車廠商對(duì)新能源汽車零配件的采購(gòu)并沒有減少太多,,自然受到的芯片產(chǎn)能短缺影響要小一些,。若按現(xiàn)有趨勢(shì)增長(zhǎng)且供應(yīng)鏈正常,估計(jì)2022年汽車電氣化(BEV, PHEV, FCEV, HEV, 48V)對(duì)半導(dǎo)體的需求將增加74億美元,。然而,,新能源車帶動(dòng)的半導(dǎo)體需求主要來自功率電子,而目前芯片短缺最嚴(yán)重的主要是微控制器(MCU),。特斯拉通過重新設(shè)計(jì)基于微控制器的零部件,、更換MCU供應(yīng)商,以及重新編寫軟件代碼,,從而能夠應(yīng)對(duì)今年的芯片危機(jī),,確保了銷售量的持續(xù)增長(zhǎng)。馬斯克在今年第二季度財(cái)報(bào)會(huì)議上稱,,特斯拉可以在幾周內(nèi)完成新的設(shè)計(jì),,替換短缺的芯片,并更新軟件和固件,,從而快速適應(yīng)市場(chǎng)需求,。他表示,特斯拉的未來就取決于其快速應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體短缺的能力,,因?yàn)槿蚍秶陌雽?dǎo)體器件短缺不會(huì)在短期內(nèi)得到緩解,。特斯拉的增長(zhǎng)受制于供應(yīng)鏈中最緩慢和薄弱的環(huán)節(jié)。今年第二季度短缺最明顯的是安全氣囊和安全帶控制模塊(MCU就是核心器件),,顯然這類涉及安全性的關(guān)鍵零部件是不能“稍后安裝”的,。特斯拉車有三種安全氣囊:1. 前氣囊;2. 座椅側(cè)氣囊,;3. 玻璃窗簾氣囊,。像功率器件和MCU這類通用型半導(dǎo)體器件,特斯拉都是外購(gòu),。而對(duì)電動(dòng)車和自動(dòng)駕駛至關(guān)重要的電池、電池管理系統(tǒng),以及高性能計(jì)算CPU芯片,,特斯拉都會(huì)自己研發(fā)或與合作伙伴合作研發(fā),,確保關(guān)鍵技術(shù)和供應(yīng)鏈掌握在自己手中。特斯拉本質(zhì)上是一家高科技公司,,具有初創(chuàng)公司的靈活性和互聯(lián)網(wǎng)公司的技術(shù)實(shí)力,,這也是特斯拉與通用汽車和豐田等傳統(tǒng)汽車廠商不同之處,在疫情和芯片短缺的不確定環(huán)境下就凸顯出其戰(zhàn)略意義了,。此外,,特斯拉位于上海臨港的工廠不但供應(yīng)中國(guó)市場(chǎng)的需求,而且接近40%的產(chǎn)量是出口到美國(guó)和歐洲市場(chǎng)的,。中國(guó)汽車供應(yīng)鏈的半導(dǎo)體短缺程度相對(duì)美國(guó)要輕一些,,畢竟很多零部件供應(yīng)商都在國(guó)內(nèi)。除美國(guó)和中國(guó)工廠外,,特斯拉還在德州奧斯汀和德國(guó)柏林開工設(shè)廠,,這會(huì)進(jìn)一步緩解其產(chǎn)量瓶頸,充分滿足市場(chǎng)需求的增長(zhǎng),。全球新能源汽車需求最大的市場(chǎng)就是中國(guó),、美國(guó)和歐洲,特斯拉在接近市場(chǎng)的地區(qū)設(shè)廠,,這種戰(zhàn)略規(guī)劃不僅是應(yīng)對(duì)芯片短缺的權(quán)宜之計(jì),,而是把握電動(dòng)汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)趨勢(shì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略布局。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(CAAM)發(fā)布的最新統(tǒng)計(jì),,10月份中國(guó)市場(chǎng)新能源汽車銷售量為38.3萬輛,,占汽車總銷售量的16.4%。其中比亞迪的銷售量為8.373萬量,,特斯拉為5.4391萬輛,,五菱為4.2萬輛。新能源車銷量占比逐漸增加,,年底有望達(dá)到20%,。比亞迪新能源乘用車銷售超過8萬輛,同比增長(zhǎng)262.9%,。在當(dāng)前汽車芯片短缺困擾全球車廠的局面下,,比亞迪在中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)一枝獨(dú)秀,成為無可爭(zhēng)議的新能源車霸主,。新能源車銷量領(lǐng)先應(yīng)歸功于比亞迪豐富的車型布局,,包括插電混動(dòng)和純電動(dòng)等多種車型,而其他汽車廠商或者造車新勢(shì)力公司大都只有純電動(dòng)汽車,。比亞迪秦plus DM-i和比亞迪宋DM這兩款車型在10月份銷量都突破了1萬輛,,就是屬于插電式混合動(dòng)力車型,。在眼下中國(guó)大部分地區(qū)純電動(dòng)汽車充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還不完善的情況下,比亞迪的插電式混合動(dòng)力車型在價(jià)格和充電/加油便利性方面都迎合了消費(fèi)者的需求,。最讓車廠頭疼的MCU芯片對(duì)比亞迪造成了多大的困擾,?在今年的AspenCore全球CEO峰會(huì)上,比亞迪半導(dǎo)體總經(jīng)理陳剛給出了明確的答復(fù):基本沒有什么困擾,。為什么比亞迪有這么大的底氣呢,?原來比亞迪在半導(dǎo)體領(lǐng)域早有布局,汽車MCU和車規(guī)級(jí)IGBT早就開始自研,、量產(chǎn)和自供,,在大家都處于“芯荒”時(shí)比亞迪仍然可以泰然自若。早在2004年,,比亞迪微電子正式成立,,到2008年收購(gòu)寧波中緯,現(xiàn)在改為比亞迪半導(dǎo)體而成為獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的公司,,主要專注在功率半導(dǎo)體,、微控制器(MCU)、傳感器和光電器件方面的研發(fā),。比亞迪微電子從2007年進(jìn)入MCU領(lǐng)域,。最早開始研發(fā)的是工業(yè)級(jí)MCU,經(jīng)過數(shù)年的積累,,開始結(jié)合工業(yè)級(jí)MCU的技術(shù)能力跨越到車規(guī)級(jí)MCU領(lǐng)域,,現(xiàn)已擁有工業(yè)級(jí)通用MCU芯片、工業(yè)級(jí)三合一MCU芯片,、車規(guī)級(jí)觸控MCU芯片,、車規(guī)級(jí)通用MCU芯片以及電池管理MCU芯片。2018年,,比亞迪微電子推出第一代8位車規(guī)級(jí)MCU芯片,,適用于車身控制等領(lǐng)域,是首款國(guó)產(chǎn)量產(chǎn)車規(guī)級(jí)MCU芯片,;2019年,,推出第一代32位車規(guī)級(jí)MCU芯片,批量裝載在比亞迪全系列車型上?,F(xiàn)在,,比亞迪半導(dǎo)體正在推出應(yīng)用范圍更加廣泛、技術(shù)領(lǐng)先的車規(guī)級(jí)32位雙核高性能MCU芯片,,基于Arm Cortex-M4F+M0雙核設(shè)計(jì),,可適用于域控制器等車身控制領(lǐng)域。迄今為止,,比亞迪半導(dǎo)體的車規(guī)級(jí)MCU裝車量已超過1000萬顆,,搭載了超100萬輛車,。若加上工業(yè)級(jí)MCU,它的累計(jì)出貨量已經(jīng)超過20億顆,。汽車電子電氣架構(gòu)在電動(dòng)化,、智能化發(fā)展過程中迎來重大升級(jí),MCU的運(yùn)算控制能力需適用于域控制器,。此外,其車規(guī)級(jí)8位,、32位MCU芯片都達(dá)到了可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100,,是按照功能安全標(biāo)準(zhǔn) ISO26262設(shè)計(jì)的。新能源車整車電子電氣架構(gòu)從分布式向集中式的轉(zhuǎn)變對(duì)MCU產(chǎn)生了很大影響,。十年前,,比亞迪F3裝有12個(gè)控制器,線束長(zhǎng)度789米,;十年后,,電子元器件設(shè)備數(shù)量顯著增長(zhǎng),全新一代唐EV的控制器數(shù)量增加到55個(gè),,線束長(zhǎng)至2650米,。分散的電子和電氣部件導(dǎo)致成本高、管理低效,、裝配復(fù)雜,、整車設(shè)計(jì)難度大等問題。于是比亞迪對(duì)汽車電子電氣架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,,按照不同功能維度進(jìn)行整合,,劃分為五大功能域:動(dòng)力控制域、底盤電子域,、安全電子域,、信息娛樂域和車身電子域。按照新的設(shè)計(jì)架構(gòu),,原本在分布式電子電氣架構(gòu)中,,車身電子域分散為智能鑰匙控制器、空調(diào)控制器,、BCM,、高頻信息接收模塊、胎壓監(jiān)測(cè)ECU,、倒車?yán)走_(dá)ECU等諸多電氣元器件,。而在集中式布局中,它們被整合為一個(gè)多合一車身控制器,。從分布式到集中式,,車身控制器對(duì)MCU芯片的數(shù)據(jù)傳輸效率和安全性等運(yùn)算控制能力的要求越來越高,。在這個(gè)轉(zhuǎn)變過程中,MCU的需求數(shù)量減少了,,但功能更強(qiáng)大,、安全性更高,甚至部分部件需要的MCU升級(jí)為超強(qiáng)算力的ASIC,、GPU和FPGA等,。除MCU外,比亞迪半導(dǎo)體的另一個(gè)拳頭產(chǎn)品是汽車IGBT,。車規(guī)級(jí)IGBT向來是英飛凌等國(guó)際大廠的地盤,,而比亞迪從IGBT 1.0開始做起。三年前,,比亞迪從2.5代邁向4.0代,,今年會(huì)推出6.0代,未來會(huì)推出7.0代,,跟國(guó)際大廠的差距在逐漸縮短,。在同樣的電流要求下,新一代IGBT可以把密度做得更高,,芯片面積更小,,損耗也更低。技術(shù)和性能提升的同時(shí)還可以大大提升產(chǎn)能利用率,。幾年前一片6寸晶圓只能滿足一輛車的IGBT需要,,現(xiàn)在可以做1.5輛車,未來甚至可以做2輛車到3輛車,。在全球晶圓產(chǎn)能無法快速提升的情況下,,通過設(shè)計(jì)和創(chuàng)新讓有限的晶圓支持更多的汽車需求,其價(jià)值是巨大的,。除半導(dǎo)體器件的自研和自供外,,比亞迪在動(dòng)力電池和混動(dòng)技術(shù)方面也比較領(lǐng)先,比如刀片電池和DM-i超級(jí)混動(dòng)這兩大顛覆性技術(shù),?!安粫?huì)自燃”的刀片電池解決了市場(chǎng)和客戶最關(guān)心的“安全痛點(diǎn)”。而DM-i超級(jí)混動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步加速了新能源汽車對(duì)燃油車的替代,。目前,,刀片電池和DM-i超級(jí)混動(dòng)都已經(jīng)廣泛應(yīng)用在比亞迪車型上。最后,,與汽車供應(yīng)鏈上下游的整合能力在比亞迪應(yīng)對(duì)芯片短缺方面也起到了不小的作用,。傳統(tǒng)的垂直協(xié)同模式是:主機(jī)廠跟Tier 1零部件廠商溝通,零部件廠商再跟模組廠溝通,,模組廠跟芯片供應(yīng)商溝通,,芯片廠商再跟晶圓廠溝通,。這種信息鏈傳遞的困境也造成了現(xiàn)在新能源汽車半導(dǎo)體的短缺問題。現(xiàn)在,,很多汽車廠商已經(jīng)開始跟半導(dǎo)體供應(yīng)商甚至晶圓廠進(jìn)行深度融合,。“現(xiàn)在已經(jīng)不能這樣了,未來芯生態(tài)的協(xié)同模式需要整車廠,、零部件廠,、模組廠、芯片設(shè)計(jì)廠和晶圓廠共同發(fā)展,。比亞迪現(xiàn)在定期會(huì)跟各大晶圓合作伙伴進(jìn)行討論,,從晶圓廠能拿到新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)信息。短期來講,,可以讓所有的晶圓廠跟芯片設(shè)計(jì)公司更相信新能源車的大發(fā)展”,陳剛表示,。與行業(yè)上下游進(jìn)行充分合作,,加快研發(fā)進(jìn)度,縮短驗(yàn)證周期,,但產(chǎn)品性能要最優(yōu),,產(chǎn)品要可靠,要保證供應(yīng)穩(wěn)定安全,。這些要求是簡(jiǎn)單垂直協(xié)同模式不能做到的,。因此,這種產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作一定是網(wǎng)狀的,,在各方協(xié)同的模式下才能實(shí)現(xiàn),。
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