本文來自微信公眾號(hào)“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”,由半導(dǎo)體行業(yè)觀察(ID:icbank)編譯自electronic,謝謝。
Techinsights表示,汽車和半導(dǎo)體短缺即將結(jié)束,供應(yīng)和需求將在2023年下半年達(dá)到平衡。
分析師預(yù)計(jì),2022年汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商收入將增長27.4%,從2021年的466億美元增至2022年的594億美元。
Techinsights表示:“汽車專用半導(dǎo)體技術(shù)的供應(yīng)壓力,特別是那些基于舊工藝節(jié)點(diǎn)(例如28納米、40納米等)的技術(shù)正在緩解”。
分析師認(rèn)為,人們更好地理解了電動(dòng)汽車平臺(tái)的要求,特別是在電力電子和處理需求方面。
關(guān)鍵在于汽車制造商和半導(dǎo)體供應(yīng)商之間新建立的關(guān)系。
現(xiàn)在,半導(dǎo)體供應(yīng)商可以更好地了解需求,并可以規(guī)劃資本支出,而無需擔(dān)心產(chǎn)能過度建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)。
ADAS/自動(dòng)駕駛、先進(jìn)信息娛樂、遠(yuǎn)程信息處理和連接的趨勢(shì)將繼續(xù)推動(dòng)每輛車的半內(nèi)容不斷增長,這是需求不斷增長的基礎(chǔ)。
Techinsights表示:“擁有處理器、電源、模擬器件、內(nèi)存和其他半導(dǎo)體產(chǎn)品最佳組合的半導(dǎo)體供應(yīng)商最有能力利用與OEM的戰(zhàn)略關(guān)系,這將有助于抓住2023年及以后的增長機(jī)會(huì)。”
臺(tái)積電:建議汽車芯片轉(zhuǎn)向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)
臺(tái)積電歐洲總經(jīng)理Paul de Bot本周在德國路德維希堡舉行的第27屆汽車電子大會(huì)上表示,汽車行業(yè)的芯片和采購芯片的方式都變得越來越復(fù)雜。
de Bot表示,長期以來,汽車行業(yè)一直被認(rèn)為是技術(shù)落后者,只注重落后工藝,但實(shí)際上,汽車行業(yè)在2022年開始使用5納米工藝——距離5納米進(jìn)入量產(chǎn)僅兩年。
據(jù)All-Electronics報(bào)道,de Bot建議汽車制造商盡快開始計(jì)劃轉(zhuǎn)向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)。
de Bot強(qiáng)調(diào):“不可能為汽車行業(yè)預(yù)留閑置產(chǎn)能”——他指出,IC行業(yè)的高資本要求意味著它必須保持較高的產(chǎn)能利用率。因此,如果訂單被取消,代工廠必須立即尋找替代品以保持高利用率。
de Bot告訴汽車制造商,制造、封裝、測(cè)試和交付IC可能需要六個(gè)月的時(shí)間,這會(huì)影響靈活性,并使規(guī)劃訂單數(shù)量變得非常重要。
汽車行業(yè)對(duì)芯片行業(yè)的重要性還相當(dāng)?shù)汀5谝患径?,臺(tái)積電只有7%的收入和全球芯片行業(yè)產(chǎn)量的10%來自汽車。
到2030年,預(yù)計(jì)汽車IC將占半導(dǎo)體行業(yè)總產(chǎn)量的15%。
但汽車芯片轉(zhuǎn)向先進(jìn)工藝也并非易事。
麥肯錫估計(jì),到2030年,90nm及以上汽車芯片仍將占汽車芯片總需求的67%,其全球供應(yīng)量將在2021-2026年期間達(dá)到5%的復(fù)合年增長率,這表明此類芯片在未來幾年仍將保持供應(yīng)緊張狀態(tài)。
汽車供應(yīng)鏈參與者正在將先進(jìn)工藝的芯片整合到新車型中,這涉及全面的新設(shè)計(jì)、認(rèn)證和批量生產(chǎn),從而改善汽車芯片嚴(yán)重短缺的局面。
通常,美國、歐洲、日本和韓國的主流汽車制造商需要3-5年的時(shí)間才能為傳統(tǒng)車型設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證新芯片,并且他們將逐步走上為傳統(tǒng)車型和新電動(dòng)汽車采用新工藝芯片的道路。比如:像特斯拉這樣的電動(dòng)汽車制造商在設(shè)計(jì)新的電動(dòng)汽車芯片方面擁有更高的靈活性,并且更愿意采用更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)。
那么,如果汽車制造廠采用先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)需要克服哪些困難?
成本飆升。手機(jī)采用先進(jìn)制程是為了更好的性能,在保證功耗、發(fā)熱在允許范圍內(nèi)的性能表現(xiàn)。但汽車的使用場(chǎng)景相對(duì)固定,基本上就是簡單地顯示車輛信息、設(shè)置、地圖、音樂、視頻等場(chǎng)景,對(duì)芯片性能要求相對(duì)不高,且汽車內(nèi)部有著廣闊的空間,芯片面積不用太過于限制,芯片發(fā)熱也不用擔(dān)心,車輛內(nèi)部有足夠的空間給芯片添加更高規(guī)格的散熱部件,控制芯片溫度;功耗自然也不是問題,芯片那點(diǎn)功耗在汽車本身的耗能面前可以說是微不足道。
采用先進(jìn)制程的技術(shù)需要面臨風(fēng)險(xiǎn)和成本壓力,除去制造成本之外,5納米和3納米都增加了新的可靠性挑戰(zhàn),飆升的成本確實(shí)令汽車應(yīng)用無法承受其重。
車規(guī)級(jí)認(rèn)證時(shí)間長且困難。在汽車這樣的熱、振動(dòng)和其他物理效應(yīng)所致應(yīng)力不能完全預(yù)測(cè)的應(yīng)用中,挑戰(zhàn)變得更加復(fù)雜。在服務(wù)器機(jī)架中,如果內(nèi)部溫度過高,個(gè)別服務(wù)器可以將負(fù)載轉(zhuǎn)移到其他服務(wù)器。同樣,如果一部智能手機(jī)被放在高溫的車?yán)?,超過一定溫度它就會(huì)關(guān)機(jī),直到溫度降到預(yù)設(shè)的極限以下才能重啟。汽車內(nèi)的熱量會(huì)對(duì)從內(nèi)存延遲到電路老化加速等所有方面產(chǎn)生很大影響,需要對(duì)芯片進(jìn)行車規(guī)級(jí)認(rèn)證。
從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流片、封測(cè)、車規(guī)認(rèn)證和打造算法工具鏈,到功能安全認(rèn)證,自動(dòng)駕駛軟件包開發(fā)再到完善支持行業(yè)生態(tài),這是一個(gè)車規(guī)級(jí)芯片需要經(jīng)過的完成流程。
在芯片設(shè)計(jì)階段,一個(gè)車規(guī)芯片在設(shè)計(jì)之初要符合很多相應(yīng)的流程認(rèn)證。比如設(shè)計(jì)階段就要過設(shè)計(jì)流程的認(rèn)證,人員的認(rèn)證,包括服務(wù)器都是有比較嚴(yán)苛的要求。在樣片到量產(chǎn)之間,還要經(jīng)過復(fù)雜的認(rèn)證,包括功能安全專家認(rèn)證、功能安全流程認(rèn)證和產(chǎn)品認(rèn)證,這個(gè)周期可能還需要兩年的時(shí)間。
早期失效率測(cè)試就需要八百多顆芯片,而整體測(cè)試流程大概在半年,如果有失效可能需要從頭再來,一個(gè)認(rèn)證在順利的情況下至少需要一年的時(shí)間,如果中間一些問題可能要重新做測(cè)試?,F(xiàn)在汽車行業(yè)芯片追求的失效率是零,一百萬的芯片失效率是零,這是相當(dāng)嚴(yán)苛的條件。而消費(fèi)類或者在工業(yè)類芯片的失效率,都是幾百上千的指標(biāo)。但通過車規(guī)驗(yàn)證的芯片才能上車,這個(gè)周期是無法跳過的。
當(dāng)然,這并不是車企不追新的全部,因?yàn)橛袝r(shí)候車企們也無法追新。
供應(yīng)商的限制。大部分的汽車芯片并不是車企們自產(chǎn),而是由供應(yīng)商提供,這屬于車企無法控制的一部分。比如在2020年這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),英偉達(dá)能提供量產(chǎn)的最好的高性能自動(dòng)駕駛芯片是采用臺(tái)積電12nm工藝打造的Xavier,而這時(shí)候的電腦顯卡、手機(jī)處理器基本普及7nm工藝。12nm屬于相對(duì)落后的制程工藝。另外,從供應(yīng)商交樣給車企們做匹配到實(shí)際推出也需要一定的時(shí)間,而車企開發(fā)新車型也需要提前準(zhǔn)備。如果開發(fā)新車型的時(shí)候新工藝芯片沒有面世,那也有可能會(huì)錯(cuò)過第一批新工藝芯片。
不過,盡管挑戰(zhàn)重重,但在缺芯時(shí)期,礙于成熟工藝的汽車芯片仍然供不應(yīng)求,全球一些汽車制造商正在著手使用先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)制造芯片,特別是對(duì)于新車型和電動(dòng)汽車。
從結(jié)果看,目前的5nm制程芯片處于研發(fā)或發(fā)布狀態(tài),逐漸開始進(jìn)入量產(chǎn)階段;不過7nm芯片中,已有Orin、FSD、EyeQ5、8155等芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),其他芯片則在未來幾年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),這預(yù)示著先進(jìn)制程車用芯片開始進(jìn)入量產(chǎn)加速期。
與此同時(shí),臺(tái)積電、三星兩家掌握尖端先進(jìn)晶圓制造工藝的晶圓代工廠將從中受益,特別是臺(tái)積電,在統(tǒng)計(jì)的14款芯片中,有11款已采用或計(jì)劃由臺(tái)積電代工,僅安霸和特斯拉等少數(shù)企業(yè)選擇由三星代工。