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來源：HiEV大蒜粒車研所 作者：Alex博士 科技浪潮風起云涌，小小的芯片從沒有像今天這樣得到如此的重視。 幾乎所有的硬科技產品，都離不開優秀的芯片支撐。 縱觀近年來的高端芯片發展，摩爾定律依然生效中，傳統供應鏈模式也在經受諸多挑戰和重構： Apple MacBook換上自研的M系列芯片，產品力大大提升，軟硬一體化的商業威力愈發顯現； 華為因被制裁不僅無法獲取外部先進制程能力，第三方高端芯片也被限制采購，CBG業務遭受重創。好在近期麒麟9000S橫空出世，讓我們看到了國產芯片供應鏈替代的一絲曙光； 自研的FSD芯片支撐特斯拉持續引領智能駕駛賽道，產品既叫好也叫座； 比亞迪早早在電池、MCU以及功率半導體領域布局自研，為其在中國乃至全球的新能源市場江湖地位奠定了重要的基礎； OPPO旗下哲庫在重兵投入自研芯片近4年后官宣解散，折戟半途，令人唏噓； 一直專注智駕算法開發的Momenta開始進入自研車載AI芯片賽道，跟進地平線「芯片+算法」的全棧模式。 種種行業實踐，無不刺激著芯片使用量最大的終端用戶——車企的神經，催逼著車企重新審視車載芯片戰略和供應模式。 解決芯片「卡脖子」問題，對于中國汽車人，本身就隱含著一種英雄主義情結。 近年研發車載芯片的入局者可謂前仆后繼，而疫情期間的缺芯教訓進一步催化了這個趨勢，車企有足夠動機來加強對芯片供應的掌控。 目前中美競爭持續加劇，本土車企「買不如造」的思維正大行其道，布局芯片已經外溢到技術之外的層面，甚至成為了公司戰略方向的重要支撐點。 1. 車企自研芯片的四大模式 汽車是芯片使用量最大的單一民用產品，涵蓋的芯片類別十分豐富。 新能源智能汽車更是將含芯量推到了一個新的高度，從功率半導體到MCU芯片，從傳感器芯片到座艙SoC，從存儲芯片到通信芯片，從小算力ECU到大算力AI芯片等等，基本上所有類型的芯片都可以在汽車中找到身影。 目前車企紛紛布局車載芯片賽道，動作頻頻，尤其在新能源和智能駕駛浪潮推動下，車載芯片布局進程進入加速期。 各家車企布局芯片的方式并不完全相同，目前多種模式并存，車企在每種模式中發揮的角色和優勢也各不相同： 第一種模式是在車企內部組建自研團隊，親自下場做芯片設計研發，投入較大，對人才密度要求非常高。 此模式的成功代表是比亞迪和特斯拉。 比亞迪自研芯片歷史最悠久，涉足的芯片類別較多。 2004年比亞迪半導體的前身——比亞迪微電子公司就已經成立，從事功率半導體、智能控制MCU、智能傳感器及光電半導體的研發生產，堅持IDM模式，特別在IGBT領域掌握核心技術，已成為中國最大的IGBT制造商。 特斯拉的自研策略與比亞迪不同，它選擇從智駕域控AI芯片開始，特斯拉重金自研的FSD芯片是Autopilot的一塊極其重要的拼圖，規劃極具前瞻性，2019年正式推出并隨新車上市，通過OTA性能持續增強。 今年，第二代FSD芯片（HW4.0）也正式上市。 新勢力代表蔚小理也在低調自研芯片，進度不一，從近期公開報道中可以發現一些端倪。 蔚來是新勢力中投入力度最大的一家，早在2020年下半年就組建了自研芯片團隊，目前有800人左右規模，主要從事智駕、傳感器等芯片的研發。該團隊隸屬于智能硬件部門。 在不久前的蔚來創新科技日上，李斌介紹了第一款自研芯片產品——LiDAR主控芯片「楊戩」，具有集成度高、能耗低、性能強等特點，與圖達通獵鷹LiDAR配合，替代原有的FPGA和ADC等價值不菲的第三方芯片，宣稱將為蔚來每輛車節省幾百元的BoM成本。 另有消息稱，蔚來正在自研座艙芯片，采用7nm工藝，由三星代工，有理由相信新座艙芯片將與剛發布的蔚來手機有更多的創新聯動。 小鵬從2020年開始在中美兩地布局芯片自研，產品目標對標特斯拉FSD芯片，高峰時也曾達到了200人，但吳新宙的離開給自研芯片增添了變數，加上銷量不及預期，今年團隊也在縮編。 理想算是新勢力中較為保守的一家，相對謹慎，芯片團隊的搭建明顯晚于蔚來和小鵬。目前理想自研芯片團隊還不到百人，主要專注智駕芯片NPU架構設計。 傳統自主品牌車企也在蠢蠢欲動，但主要從車載使用量較大、開發難度稍低的功率半導體入手。 長城汽車2022年成立芯動半導體，主要研發IGBT，也包括智能駕駛和智能座艙等領域芯片。 吉利汽車同年孵化成立了晶能微電子，打造車規級IGBT產品，2023年3月宣布已流片成功。 第二種是合資成立新公司，強強聯合，優勢互補。 該模式目前較受歡迎，有利于發揮主機廠雄厚資本和終端客戶需求牽引的優勢，合資方通常是芯片廠商。 大眾是此類模式的最大玩家，2022年大眾旗下CARIAD與地平線的合資新聞曾引爆智駕行業，大眾投入24億歐元，持有合資公司60%的股份，補齊智能化短板的決心可見一斑。 據36氪旗下PowerOn報道，地平線已經從內部軟件算法團隊抽調了上百人至新的合資公司，規模達300人。地平線聯合創始人黃暢出任合資公司CTO，雙方基因高度互補，能否產生神奇的化學反應讓我們拭目以待。 與大眾CARIAD - 地平線的合作模式類似，長安與地平線合資成立了長線智能，從事先進駕駛輔助系統（ADAS）業務，雙方各占45%股份。 此外，長安旗下的深藍汽車在今年6月與斯達半導體組建合資公司「重慶安達半導體有限公司」。 中國一汽在2021年與億馬半導體合資公司的SiC項目投產，年產30萬個模塊。 東風在2018年與株洲中車時代就IGBT功率模塊展開合作，2019年與中車時代合資成立智新半導體公司，自主研發、制造和銷售功率半導體模塊，這也是目前國內能完成汽車功率半導體開發制造的僅有的三家單位之一。 上汽選擇與英飛凌合資成立上汽英飛凌汽車功率半導體（上海）有限公司，從事車用IGBT模塊研發和制造。廣汽也與中車時代合資成立了青藍半導體，目標也是IGBT。 理想則在今年與國內的三安半導體合作建立功率半導體產線，北京車和家占股70%，湖南三安半導體占比30%，通過合資布局SiC功率半導體。 吉利在2021年與芯聚能半導體、芯合科技等合資成立了廣東芯粵能半導體有限公司，面向車規級和工控領域的SiC芯片制造和研發。 在車載智能芯片領域，吉利的關聯公司億咖通，2019年與安謀中國合資成立了芯擎科技，并于去年年底量產7nm車規級智能座艙芯片「龍鷹一號」，龍鷹一號9月份在剛剛上市的領克08上首發搭載。 2020年北汽集團旗下投資平臺北汽產投公司與知名芯片IP公司Imagination發起設立了汽車無晶圓廠半導體公司核芯達，主營業務是車規級SoC芯片設計和相關軟件開發，專注于自動駕駛應用處理器和智能座艙語音交互芯片。 第三種是主機廠與芯片廠商深度合作定制芯片，主機廠提供架構和需求，芯片廠商完成設計和開發，芯片僅面向主機廠銷售。 2020年零跑汽車發布了一款與大華科技聯合開發的車規級AI智能駕駛芯片凌芯01，開發歷時3年，支持基礎的ADAS應用，CPU為阿里旗下平頭哥公司玄鐵C860，AI核則為8核NPU。其中零跑提供了該芯片的架構和功能需求，大華負責具體的芯片設計和開發。 2021年上汽通用五菱公布了一款與芯旺微聯合定制的車載MCU芯片，推測應用于T-BOX場景。 第四種模式是對外投資，參股芯片公司，達成戰略合作，形成更緊密的協作模式，屬于最輕度的模式，目前較為普遍，門檻也最低。 車載智駕AI芯片廠商，因其技術門檻高、研發投入大和智駕架構中核心角色，一度成為車企最為熱門的投資標的之一。 比如比亞迪、長城、上汽、廣汽、長安等投資了地平線，東風、上汽投資了黑芝麻智能。 另一個重要的標的是功率半導體，雖然不少車企通過自研或合資親自下場開發，但是也不乏投資模式。 例如專注SiC芯片的瞻芯電子先后得到上汽、廣汽、北汽、小鵬的多輪投資。海外車企也在積極布局功率半導體領域，今年上半年，大眾、現代-起亞、寶馬、福田、極氪均投資了安森美的SiC項目。 2. 車企為何高強度布局芯片？ 為什么車企會在芯片側做如此大范圍和高強度的布局呢？尤其是2022年后芯片自研節奏明顯加快了。 從以上四種布局模式可以看出，車企涉足的自研芯片主要分為智駕芯片、座艙芯片和功率半導體三大類。 隨著汽車四化的持續演進，智能化（包括智能駕駛和智能座艙）和電動化已勢不可擋，單車智能芯片和功率半導體的價值含量越來越高。 據ICV數據，2022年全球智駕AI芯片市場規模為33億美元，年復合增長率為43%，智能座艙芯片的搭載率超過80%，預計到2030年全球座艙芯片市場規模將達到700億美元。 功率半導體涉及電動汽車的驅動效率、充電速度以及續航里程等多方面性能，是三電的核心模塊。 據Strategy Analytics統計，電動汽車的單車功率半導體價值量平均可達500美元，是傳統燃油車的5倍。 功率半導體、座艙芯片和智駕芯片分別對應三電性能、座艙體驗和智駕功能，同屬于當前整車科技賣點的前列。主機廠通過芯片布局，不僅能滿足技術自主可控需求，還能提升整車產品的差異化競爭優勢。 以智能為例，智駕的競爭歸根到底是AI能力的競爭，AI能力的競爭歸根到底是芯片性能+算法架構+數據量的競爭，三者高度耦合。 通過自研智駕AI芯片，主機廠可以自己定義芯片規格需求，深度挖掘芯片潛力，基于算法架構來設計芯片架構，快速響應自家算法迭代需求，同時極大地降低因滿足不同主機廠差異化需求所帶來的設計冗余，芯片設計做到極簡，進一步降低BOM。 目前智駕AI芯片的自研技術和資金門檻較高，除了特斯拉、蔚小理外，其他車企大都通過合資或投資的方式進行上游布局。 座艙芯片相比智駕芯片搭載率更高，需求量更大，理應吸引車企深度布局，但是現狀卻是自研座艙芯片的主機廠寥寥無幾。 公開信息只有蔚來在自研，吉利的關聯公司億咖通，與安謀合作開發了龍鷹一號。連芯片能力獨一檔的特斯拉也依然選擇AMD的座艙芯片，目前上市車型幾乎都在使用高通系列芯片，8155一度成為了智能座艙的標桿，現象背后反映多重原因： 一是因為第三方座艙芯片性能和供應能力均能滿足下游車企需求，二是芯片本身價值量并不高，遠不及智駕芯片，三是座艙芯片競爭力與生態鏈完善度密不可分，重新更換新平臺往往費時費力，從全生命周期來看并不劃算。 功率半導體因價值量大且涉及三電核心性能，目前成為了國產廠商芯片布局的主攻方向，上述四種模式都有覆蓋，其中傳統主機廠既有自研動作也有對外合作，形式豐富，而新勢力則傾向于對外合作，布局的賽道已經從IGBT往下一代SiC擴展。 車企芯片布局同時反映了一種多元化用芯策略，汽車本身是一個結構復雜且產業鏈很長的超級產品，經過大風大浪的車企很少將「核心芯片」放在一個籃子里，對外合作秉承多元模式原則乃為上策。 例如國內不少主機廠選擇2-3家智駕芯片來量產適配，且大多是國產和海外供應商組合模式。 以理想為例，L系列車型高階智駕采用英偉達Orin平臺，而低配版則使用地平線J5平臺，雖然兩套系統的開發需要投入更多的人力物力，但是雙供應商模式提升了理想作為客戶的話語權，同時保證了供應鏈的穩定性。 比亞迪同樣如此，在騰勢N7上使用英偉達Orin芯片，而計劃在漢車型的高階版上使用地平線征程5芯片。 蔚來和小鵬雖然在智駕芯片平臺上一直選擇英偉達獨家供應，但自研芯片布局也反映了重新塑造供應模式的底層訴求。 大眾則把合作玩法推到極致，在經歷疫情期間供應鏈風險后已經開始直接與半導體制造廠商合作，取代原來的一級供應商模式。通過與多家半導體廠商合作，直接進行談判和采購，提高對半導體供應鏈的透明度和掌控度。 大眾旗下CARIAD選擇與地平線合資，基于對方芯片開發其智能駕駛系統，新公司并不研發新的芯片，而是通過戰略合作深入構建一套適配大眾中國乃至全球戰略的高階智駕系統，把伙伴能力嵌入到自己龐大的汽車版圖中。 雖然大眾在芯片領域布局頻繁，但是始終沒有觸碰自研芯片這條線，歐美老牌車企深諳企業經營之道，崇尚合作分工。 從財務角度芯片自研從某種程度上并不是一筆劃算的買賣，且自研風險高，管理基因并不匹配。基于第三方已有芯片的合資模式已然是其目前最深度的芯片布局策略。 3. 激進派代表：特斯拉FSD的思考 近年來車企造芯前仆后繼，但絕大部分車企還在負重前行，收益仍不明朗，而階段性成功的高光車企只有比亞迪和特斯拉這兩家，其中代表智駕前進方向的FSD芯片至今仍為智駕行業津津樂道。 特斯拉雖為最激進的智能駕駛車企，一開始并沒有自研域控AI芯片。 2014年到2016年期間，特斯拉是基于Mobileye的EyeQ3芯片打造的HW1.0計算平臺，支持基礎的ADAS功能，難說有特色，但是滿足了特斯拉快速量產的需求，缺點是算力較低（不到1 TOPS），黑盒交付模式。 到了2016年，HW2.0計算平臺切換成英偉達的DrivePX2，算力提升至24 TOPS，系統搭載8個攝像頭、1個毫米波雷達和12個超聲波雷達。 不論是Mobileye還是英偉達，都無法滿足特斯拉對于性能、研發進度、成本、功耗等方面的要求，野心勃勃的馬斯克最終選擇了自研。 特斯拉2016年啟動自研芯片，挖來了AMD首席架構師Jim Keller，擔任Autopilot硬件工程總裁。歷時3年，2019年第一款自研芯片——FSD正式發布，該芯片基于三星14 nm工藝，算力可達144 TOPS，支撐特斯拉在智能駕駛領域商業化進展遙遙領先于同行。 特斯拉自研芯片戰略的成功得益于它清晰的戰略思考： 第一，智駕芯片定位清晰。Autopilot是特斯拉電動車的核心賣點之一，智駕芯片又是Autopilot核心技術控制點，且價值含量高（支持城市NOA的大算力域控芯片成本普遍在700美元以上）。要想保持核心競爭力（性能&成本），就必須將核心技術掌握在自己手中。 第二，芯片需求清晰。在有了前兩代第三方芯片使用經驗后，特斯拉對自己芯片需求已了然于胸，借此裁剪掉無用多余的規格需求，將算法固化在芯片硬件設計中，實現最優的性能和功耗平衡。 第三，智駕架構穩定且演進方向清晰。特斯拉擁有極其穩定的智駕架構，很早就確立了純視覺路線（雖然HW4.0考慮冗余校驗加入4D radar，但依然可以認為視覺是它的第一性原理的底層邏輯，如最新的BEV+Transformer架構），芯片需求時就不會因為后期架構的調整而不斷進行變更，同時也不會因為芯片架構的約束導致整車智駕的結構性落后。 第四，商業模式清晰。特斯拉采用硬件預埋策略，用戶通過付費訂閱來購買高階智駕包，去年特斯拉全球共賣130萬輛車，僅去年第四季度FSD就帶來了3.24億美元的收入，商業模式持續正向閉環。 4. 良藥還是毒酒？車企自研芯片的四重挑戰 自研芯片規劃除了戰略上的審時度勢外，真正落地還需要克服很多實操層面的挑戰。 以智駕域控芯片為例： 首先，得組建一個至少百人以上的芯片設計團隊，負責芯片需求定義（性能、功耗和面積是三大核心指標），承擔架構與算法設計、時序分析和仿真、門級網表文件生成、布局規劃、物理驗證等諸多高度復雜協作的任務。 管理一個芯片團隊對于傳統車企來說是相當大的挑戰，首先需要招募外部高端芯片專家和專職管理者，這個團隊還需要和車企內部其他部門密切協同，不僅在芯片定義階段，還有后續的開發測試和上車過程，相應的團隊管理策略也需要配套起來。 其次是確定芯片架構各模塊的開發模式，一般智駕AI芯片分為CPU、GPU和NPU三大模塊，CPU和GPU普遍外采成熟的IP，而NPU一般是采用自研模式，這里面最體現主機廠智駕算法的knowhow，然后所有模塊會被集成到SoC中，SoC架構設計對芯片設計能力和經驗要求很高。 據媒體報道，小鵬最初把自研智駕芯片的SoC設計外包給Marvell，但對方投入程度低導致進展緩慢，后來又轉交給日本索喜來做，落地實操的復雜度可見一斑。 再者是至少10億人民幣的資金投入，百人高端芯片團隊以及動輒幾千萬的單次流片成本，無不是重投入，而且還不能指望一次流片成功。據Semiengingeering數據顯示，開發28nm節點芯片的投入約為5130萬美元，7nm節點芯片更是達到了2.97億美元。 最后是找到一個合適的代工廠，7nm車規工藝以下只能找臺積電和三星這兩家，但是如何讓臺積電和三星積極配合項目進度，也考驗車企與上游Fab廠打交道的能力。然后堅持兩到三年時間，確保芯片順利量產，并達到車規等級，此時友商或供應商的下一代芯片可能已經上市，辛苦幾年打磨出的芯片是否依然能打是一個重大考驗。 雖然部分車企高舉自研芯片戰略大旗招兵買馬，磨刀霍霍，大有替代上游芯片供應商之勢，但部分芯片供應商并不以為然。 黑芝麻智能CMO楊宇欣和芯馳科技副總裁陳蜀杰在接受采訪時表達了相似的觀點，他們認為： 第一，每一款優秀芯片的研發費用高昂，需要大量落地應用才能平攤研發成本，車企自己做不劃算； 第二，專業人做專業事，車企自己從零到一來做這件事，也并不是效率最高的選擇； 第三，車企有差異化需求可以選擇與芯片供應商深度合作。 但英偉達似乎有特別的擔憂，中國市場對于英偉達有著特殊的意義，中國消耗了近一半的英偉達芯片，尤其是車載領域，幾乎所有已上市的中國新勢力高端車型都搭載了英偉達域控AI平臺。 但中國車企正在基于地緣風險重新審視芯片供應方案，面對隨時可能被斷供的英偉達高端AI芯片，提前做好自研準備，不失為一種策略性的備份方案。無怪乎黃仁勛也開始擔心，「如果中國不能從美國購買GPU芯片，他們就會自己制造」。 另外車企始終對芯片性能和價格有雙重需求，不同車企的平衡點各不相同。何小鵬親赴美國和英偉達談芯片定制，定制點之一是將Thor算力從2000TOPS裁剪到750TOPS，以期降低芯片成本，反映了愈發強烈的芯片差異化訴求。 OPPO關閉哲庫給整個科技行業發出了警示，車企也清醒地認識到跨界造芯不易，需要面對技術持續更新迭代帶來的成本壓力，能否持續投入將是一個巨大的挑戰。 事實上現在真正下場親自造芯的車企占比并不高，大多數車企仍然選擇外購或深度合作策略。 芯片作為科技行業的戰略制高點，對于當下普遍推崇技術情懷的中國車企來說是看起來是一劑良藥，但喝下去可能是一杯毒酒。 歸根到底，切忌盲從，一切要從商業本質出發，圍繞公司戰略目標，打磨好產品定義，發揮好生態效力，做好商業閉環。 畢竟當前缺芯之后的車企最大的挑戰并不在芯片供應端，而是如何做好產品功能定義以及基于商業閉環的技術路線擇優決策。 |
