對汽車半導(dǎo)體行業(yè)而言，如果說2021年的關(guān)鍵詞是缺芯，2022年便是國產(chǎn)替代。
1月27日結(jié)束的談判中，日本與荷蘭已和美國就限制對中國出口先進(jìn)的芯片制造機(jī)器達(dá)成協(xié)議。
該協(xié)議將把美國去年10月采取的出口管制措施擴(kuò)大到荷蘭和日本的企業(yè)，包括荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備制造商阿斯麥（ASML Holding NV）、日本大型光學(xué)儀器制造商尼康（Nikon Corp）和半導(dǎo)體制造設(shè)備巨頭東京電子有限公司（Tokyo Electron Ltd）。
對汽車半導(dǎo)體行業(yè)而言，如果說2021年的關(guān)鍵詞是缺芯，2022年便是國產(chǎn)替代。
這一部分是近兩年車企主要缺少的車規(guī)級MCU芯片的國產(chǎn)替代，此前在一文中我們已經(jīng)詳細(xì)梳理過這方面的內(nèi)容。車企缺芯促成了國內(nèi)眾多芯片企業(yè)的業(yè)務(wù)爆發(fā)，如芯馳科技、芯旺微電子等均在MCU方面發(fā)展迅速。
不過，由于芯片的開發(fā)流程長，目前很大一部分國產(chǎn)車規(guī)芯片依然處于驗證階段，尚無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，參見。
另一部分則是美國對中國在先進(jìn)制程芯片領(lǐng)域的制裁引發(fā)的國產(chǎn)替代熱潮。對汽車行業(yè)而言，這部分的影響主要集中在大算力高性能的AI芯片以及用于數(shù)據(jù)中心的大算力芯片上。
此外，對EDA設(shè)計軟件、光刻機(jī)等的禁運(yùn)也將進(jìn)一步制約國內(nèi)芯片企業(yè)在先進(jìn)制程的發(fā)展，參見。而此次日本、荷蘭與美國達(dá)成一致，更是進(jìn)一步加劇了中美之間在硬科技領(lǐng)域的爭端。不過，也正是美國的多輪制裁，將芯片引入了大眾視野。
2021年，疫情影響，產(chǎn)能預(yù)估不足，以及新能源汽車突然的爆發(fā)，都導(dǎo)致車載芯片一時間的供應(yīng)不足。
2022年，隨著消費(fèi)級電子產(chǎn)品熱度回落，消費(fèi)級芯片的需求隨之走低，與之相伴的，是整個半導(dǎo)體行業(yè)的下行周期。但車載芯片由于供需關(guān)系的影響，一時依然無法形成穩(wěn)定的供應(yīng)鏈條。
而另一方面，消費(fèi)電子市場低迷的預(yù)期，以及汽車市場技術(shù)和產(chǎn)能的進(jìn)一步釋放，令大量芯片企業(yè)快速向工業(yè)、汽車、數(shù)據(jù)中心等增量市場發(fā)布新品，以抵消收入下滑的風(fēng)險。
日前，英特爾公布2022年第四季度財報，營收140億美元，同比下滑28%。同時，其給出的2023年一季度業(yè)務(wù)指引為105億美元至115億美元，低于市場預(yù)期的140億美元。
而在汽車行業(yè)，隨著汽車智能化的進(jìn)一步發(fā)展，自動駕駛和智能座艙等領(lǐng)域的芯片也在快速進(jìn)化，巨頭爭相入局，使得高端芯片市場呈現(xiàn)出“卷”的態(tài)勢。
01.
車規(guī)級SoC卷向大算力
首先，我們來看2022年智能駕駛和智能座艙領(lǐng)域的芯片發(fā)展情況。
2022年自動駕駛領(lǐng)域最大的趨勢是L4級別自動駕駛公司向L2級別輔助駕駛發(fā)展。這是自動駕駛商業(yè)化落地困難的現(xiàn)實(shí)造成的。
但在芯片層面，整體的趨勢則是向大算力發(fā)展。
2022年9月，英偉達(dá)在2022 GTC秋季大會上發(fā)布最新一代車載芯片，Drive Thor。其單顆算力達(dá)到2000 TOPS，為現(xiàn)款產(chǎn)品Orin的近8倍。
去年的GTC大會上，英偉達(dá)發(fā)布算力1000 TOPS的Atlan。Thor的發(fā)布相當(dāng)于直接干掉了Atlan，預(yù)計將于2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
Thor算力驚人，同時可實(shí)現(xiàn)車載計算平臺的一體化，能同時實(shí)現(xiàn)智能駕駛、智能座艙的多項功能。
緊隨其后的是以座艙芯片見長的高通也發(fā)布了Snapdragon Ride Flex SoC，最高算力同樣達(dá)到2000 TOPS，可同時為智能駕駛、智能座艙和通信等能力提供算力支持。
而國外芯片企業(yè)中另一家巨頭在這一年的表現(xiàn)可以說相對低調(diào)。英特爾下屬的Mobileye并未在2022發(fā)布新產(chǎn)品，其最高性能的自動駕駛芯片依然是在2022 CES上發(fā)布的EyeQ Ultra，最高算力176 TOPS。但Mobileye CEO Shashua教授認(rèn)為關(guān)鍵的不僅是算力，還有效率。
從Mobileye的產(chǎn)品數(shù)據(jù)來看，176 TOPS大概是10顆EyeQ 5芯片算力的總和。而Mobileye有使用8顆EyeQ 5驅(qū)動的Robotaxi。
由此可知，相當(dāng)于10顆EyeQ 5集成的單芯片EyeQ Ultra完全能夠支持RobotTaxi所需的算力。而其價格只需要幾百美金，且整個系統(tǒng)能耗非常低，不到10W。
而國內(nèi)大算力芯片的代表依然是地平線。2022年9月，隨著征程5首發(fā)車型理想L8（參數(shù)丨圖片）正式上市，地平線征程5成為國內(nèi)首顆實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的大算力智能駕駛芯片。征程5算力達(dá)到128 TOPS。據(jù)地平線官方透露，其下一代產(chǎn)品征程6預(yù)計將于2023年推出，算力或?qū)⑦_(dá)到1000 TOPS。
此外，包括芯馳科技、黑芝麻智能、寒武紀(jì)行歌、百度昆侖芯等企業(yè)也均推出了大算力智能駕駛芯片。我們簡單整理了這些產(chǎn)品并匯集為表格。
而在智能座艙領(lǐng)域，可以說高通第三代智能座艙芯片8155幾乎占據(jù)了智能汽車市場的半壁江山。而其下一代產(chǎn)品8295也已經(jīng)隨首搭車型集度Robo-01亮相廣州車展。
除高通外，包括三星、英特爾、聯(lián)發(fā)科等消費(fèi)級芯片巨頭也均有推出智能座艙產(chǎn)品。
國內(nèi)市場上，華為麒麟710A與麒麟990A同樣已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨。芯馳科技的X9系列也已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
以下我們也對智能座艙芯片產(chǎn)品進(jìn)行了整理匯總。
02.
中美爭端下國產(chǎn)替代成熱門
中美之間的科技之爭成為2022年關(guān)注的重點(diǎn)。而芯片作為最精細(xì)最復(fù)雜的產(chǎn)品，自然也成為這場爭端的核心。
自2022年8月美國總統(tǒng)拜登簽署《芯片與科學(xué)法案》，矛盾就被推到了臺前。
法案主要內(nèi)容是五年內(nèi)向半導(dǎo)體行業(yè)撥款520億美元，為芯片企業(yè)提供補(bǔ)貼和稅收抵免，鼓勵企業(yè)在美國進(jìn)行芯片生產(chǎn)與研發(fā)。接受補(bǔ)貼的企業(yè)禁止其在會對美國產(chǎn)生威脅的國家擴(kuò)大一定制程先進(jìn)半導(dǎo)體的產(chǎn)能。
8月12日，美國商務(wù)部工業(yè)和安全局（BIS）又新增對設(shè)計GAAFET（全柵極場效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)集成電路所必需的EDA /ECAD軟件，以及以金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體材料進(jìn)行出口管制。
在設(shè)計生產(chǎn)5nm以下制程時需要使用GAAFET結(jié)構(gòu)，這道禁令相當(dāng)于阻斷了中國企業(yè)向先進(jìn)制程發(fā)展的道路。如果要向更先進(jìn)制程進(jìn)化，中國需要自己的先進(jìn)EDA軟件。
此后，美國又相繼發(fā)布多項制裁政策。
10月7日，BIS再次發(fā)布多項對華出口管制措施，旨在限制中國獲得先進(jìn)計算芯片、開發(fā)和維護(hù)超級計算機(jī)以及制造先進(jìn)半導(dǎo)體的能力。
具體管制內(nèi)容包括，高端芯片及包含高端芯片的計算機(jī)禁止出口給中國，為中國大陸進(jìn)行代生產(chǎn)或研發(fā)受到管制，對生產(chǎn)16nm及以下邏輯芯片、18nm及以下DRAM芯片、128層及以上NAND芯片的設(shè)備進(jìn)行管制，同時限制美國人為中國芯片制造業(yè)服務(wù)。
12月，美國商務(wù)部將長江存儲、寒武紀(jì)、上海微電子裝備等在內(nèi)的36家中國科技公司列入“實(shí)體清單”，全球半導(dǎo)體公司如果對名單上企業(yè)提供的產(chǎn)品涉及美國技術(shù)，必須獲得華盛頓方面的許可。
而發(fā)展到今年1月，美國已與荷蘭、日本達(dá)成協(xié)議，限制對中國出口先進(jìn)的芯片制造機(jī)器。
在此背景下，一方面，中國的產(chǎn)業(yè)政策高度關(guān)注先進(jìn)制程芯片，同時，中國也進(jìn)一步加快了在成熟制程芯片的量產(chǎn)發(fā)展，將巨額資金投入到成熟制程的設(shè)備中。
舉例來看，中芯國際（SMIC）的設(shè)備投資額就發(fā)生了巨大的變化。據(jù)一位日本政府的相關(guān)人士透露, 中芯國際對于14nm-16nm的先進(jìn)制程產(chǎn)品的投資額，2020年約為35億美元。2021年則急劇減少至不到1/3，為10億美元。
與此相反，28nm-39nm產(chǎn)品的投入幾乎翻了一番，從33億美元（2020年）到55億美元（2021年）和62億美元（預(yù)計2022年）。
先進(jìn)制程的研發(fā)吸引了更多關(guān)注，但實(shí)際上，成熟制程的量產(chǎn)才是更大的市場。正如在車載芯片領(lǐng)域，大算力的高端自動駕駛芯片收獲更多關(guān)注，但MCU才是更大的量產(chǎn)市場，也是缺芯的主角。
不過，隨著美國對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的限制進(jìn)一步加深，中國企業(yè)的危機(jī)感也與日俱增。
12月6日，臺積電美國亞利桑那州鳳凰城晶圓廠舉行首批機(jī)臺設(shè)備到廠典禮，并宣布投資總金額從120億美元加碼至400億美元。該廠一期工程預(yù)計于2024年開始生產(chǎn)4nm制程技術(shù)，而后宣布的二期工程則預(yù)計將于2026年開始生產(chǎn)3nm制程技術(shù)。
作為全球最大的芯片代工企業(yè)，臺積電落地美國，同時帶走大量人才與技術(shù)，對于本土的產(chǎn)業(yè)是不小的打擊。尤其在中美關(guān)于芯片的爭端未下之時，拜登在典禮上高呼“美國制造回來了”，對中國企業(yè)卻并不是好消息。
12月，中國商務(wù)部稱向世界貿(mào)易組織起訴美國濫用進(jìn)出口管制措施，限制芯片產(chǎn)品貿(mào)易。
而在爭端未解之前，中國企業(yè)積極發(fā)展自主產(chǎn)業(yè)鏈，尋求國產(chǎn)替代成為不二的選擇。
以車載領(lǐng)域為例，地平線、芯馳科技等為代表的中國芯片企業(yè)成為這一輪國產(chǎn)替代潮中的佼佼者。
03.
技術(shù)仍在進(jìn)步
當(dāng)然，在爭端之外，新技術(shù)的發(fā)展同樣是2022年的主題之一。
2022年，三星與臺積電先后在年中和年底公布3nm量產(chǎn)。
同時，臺積電也披露，到2024年，臺積電將導(dǎo)入ASML高數(shù)值孔徑極紫外光刻機(jī)，用于生產(chǎn)GAAFET架構(gòu)的2nm芯片，預(yù)計2025年開始量產(chǎn)。同樣有消息稱，三星也將于2025年大規(guī)模生產(chǎn)基于GAA的2nm芯片。
根據(jù)摩爾定律，芯片上的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番，實(shí)際上意味著半導(dǎo)體在速度和處理能力方面翻了一番，同時成本降低一半。
一方面，是隨著納米制程到達(dá)2nm級別，摩爾定律即將達(dá)到極限，另一方面，也是美國對中國先進(jìn)制程芯片技術(shù)的制裁背景下，國內(nèi)芯片企業(yè)尋求突破的一種替代方案，2022年Chiplet（小芯粒）也成為熱搜關(guān)鍵詞。
Chiplet也稱“小芯片”或“芯?！?，它是一種功能電路塊，包括可重復(fù)使用的IP塊。具體來說，該技術(shù)是將一個功能豐富且面積較大的芯片裸片（die）拆分成多個芯粒（chiplet），這些預(yù)先生產(chǎn)好的、能實(shí)現(xiàn)特定功能的芯粒組合在一起，通過先進(jìn)封裝的形式（比如3D封裝）被集成封裝在一起即可組成一個系統(tǒng)芯片。
Chiplet模式兼具設(shè)計彈性、成本節(jié)省、加速上市等優(yōu)勢，被認(rèn)為是后摩爾時代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的最優(yōu)解集之一。
2022年3月，蘋果公司發(fā)布自研M1 Ultra芯片，通過Chiplet封裝方案將兩個M1 Max芯片互連，以實(shí)現(xiàn)更高的性能以及更經(jīng)濟(jì)的方案。
8月，阿里巴巴、英偉達(dá)宣布加入Chiplet生態(tài)的通用芯?；ミB（UCIe）聯(lián)盟。
部分行業(yè)人士認(rèn)為，Chiplet對中國解決先進(jìn)芯片技術(shù)瓶頸具有重要意義，是中國市場換道超車的重要技術(shù)路徑之一。
不過，也有聲音認(rèn)為Chiplet處理器芯片只能是先進(jìn)制造工藝的“補(bǔ)充”，而不是替代品。
此外，開源指令集架構(gòu)RISC-V也是2022年的行業(yè)熱點(diǎn)。
不同于存在授權(quán)限制的X86和ARM架構(gòu)，2010年誕生的RISC-V指令集架構(gòu)具有精簡、開源、自由、模塊化等特性，可開發(fā)更適應(yīng)特定需求的獨(dú)特芯片，并打破了X86、ARM架構(gòu)高價授權(quán)費(fèi)、定制化困難的慣例，成為全球新的芯片指令集架構(gòu)。不過，目前RISC-V主要受到兩大挑戰(zhàn)：一是移植速度慢，二是生態(tài)不完善。
總體來說，RISC-V與Chiplet都不能成為中國芯片產(chǎn)業(yè)超車的救星，而只能是芯片技術(shù)方案的補(bǔ)充。
2022年，芯片產(chǎn)業(yè)作為硬科技領(lǐng)域的尖端行業(yè)受到大眾空前的關(guān)注。這一方面源于2021年延續(xù)下來的缺芯問題，另一方面則是美國的一系列制裁舉措。
雖然國產(chǎn)芯片的前途還很漫長，對中國芯片企業(yè)來說，這無疑也是一種機(jī)遇。