广告

特斯拉和比亚迪是如何应对汽车芯片短缺的?

时间:2021-11-17 作者:顾正书 阅读:
在全球汽车芯片产能普遍紧缺的情况下,特斯拉和比亚迪同样面临“缺芯”的困扰。那么,他们采用了什么办法来应对芯片短缺,从而实现销售量的快速增长?
广告

在全球汽车行业一片“芯荒”中,通用和丰田等传统汽车大厂被迫关闭装配线,数以万计的新车因为缺少某些芯片或半导体器件而积压在停车场。然而,新能源汽车却一枝独秀,产销量继续保持高速增长的势头。据集邦咨询(TrendForce)最新发布的2021年前三季度全球新能源汽车市场报告显示,今年1-9月全球总共销售新能源汽车420万辆。其中纯电车(BEV)292万辆,与去年同比增长153%;插电式混动(PHEV)128万辆,同比增长135%。

特斯拉以21.5%的市占率高居榜首(约62.78万辆),其前三季销量已经超过了去年整年的销售量。特斯拉公司市值也超过1万亿美元,将其创始人马斯克推向了世界首富宝座。比亚迪纯电动车市场份额为6.3%(排名第三),PHEV汽车则以11.5%占据第二名,总销量排名仅次于特斯拉。不过,随着比亚迪刀片电池的产能提升,以及DM-i超级混动的爆发,比亚迪PHEV车型销量将会保持爆发式增长。有机构预测,明年比亚迪PHEV车型销量将会翻倍,接近150万辆,稳坐全球市场第一的位置。

新能源汽车比传统燃油车的半导体含量更高,单电池管理和电机驱动就需要上百个芯片和半导体器件,配置智能座舱、ADAS和自动驾驶功能的高档车型所用的半导体含量就更高了。在全球汽车芯片产能普遍紧缺的情况下,特斯拉和比亚迪同样面临“缺芯”的困扰。那么,他们采用了什么办法来应对芯片短缺,从而实现销售量的快速增长?

特斯拉:重新设计和软件更新

最近有特斯拉Model 3和Model Y车主声称新买的车上没有USB接口,有的甚至连无线充电器也没有了。早前特斯拉的部分车型出售时就不带座椅腰椎支持垫了。特斯拉回应说这是因为芯片短缺而导致部分零部件缺货,12月份可以为客户安装缺失的零配件。“稍后安装”这些不影响汽车驾驶的零部件是特斯拉应对芯片短缺的一个小策略。对于关键零配件和半导体器件(比如MCU)的短缺,特斯拉如何应对呢?

芯片短缺对传统燃油车的影响是显而易见的,因为汽车行业普遍采用JIT(Just-In-Time)采购和供应链模式,零配件库存都会尽量降至最低水平。疫情导致汽车需求量下降,进而降低了半导体器件的采购量。等汽车市场回暖时,汽车厂商发现半导体晶圆产能都被其它电子产品占用了。但是,全球新能源车的需求在2020年始终保持增长(增长率约40%),今年的全球销售量有望达到500万辆。因此,汽车厂商对新能源汽车零配件的采购并没有减少太多,自然受到的芯片产能短缺影响要小一些。

若按现有趋势增长且供应链正常,估计2022年汽车电气化(BEV, PHEV, FCEV, HEV, 48V)对半导体的需求将增加74亿美元。然而,新能源车带动的半导体需求主要来自功率电子,而目前芯片短缺最严重的主要是微控制器(MCU)。

特斯拉通过重新设计基于微控制器的零部件、更换MCU供应商,以及重新编写软件代码,从而能够应对今年的芯片危机,确保了销售量的持续增长。马斯克在今年第二季度财报会议上称,特斯拉可以在几周内完成新的设计,替换短缺的芯片,并更新软件和固件,从而快速适应市场需求。他表示,特斯拉的未来就取决于其快速应对半导体短缺的能力,因为全球范围的半导体器件短缺不会在短期内得到缓解。特斯拉的增长受制于供应链中最缓慢和薄弱的环节。今年第二季度短缺最明显的是安全气囊和安全带控制模块(MCU就是核心器件),显然这类涉及安全性的关键零部件是不能“稍后安装”的。

特斯拉车有三种安全气囊:1. 前气囊;2. 座椅侧气囊;3. 玻璃窗帘气囊。

像功率器件和MCU这类通用型半导体器件,特斯拉都是外购。而对电动车和自动驾驶至关重要的电池、电池管理系统,以及高性能计算CPU芯片,特斯拉都会自己研发或与合作伙伴合作研发,确保关键技术和供应链掌握在自己手中。特斯拉本质上是一家高科技公司,具有初创公司的灵活性和互联网公司的技术实力,这也是特斯拉与通用汽车和丰田等传统汽车厂商不同之处,在疫情和芯片短缺的不确定环境下就凸显出其战略意义了。

此外,特斯拉位于上海临港的工厂不但供应中国市场的需求,而且接近40%的产量是出口到美国和欧洲市场的。中国汽车供应链的半导体短缺程度相对美国要轻一些,毕竟很多零部件供应商都在国内。除美国和中国工厂外,特斯拉还在德州奥斯汀和德国柏林开工设厂,这会进一步缓解其产量瓶颈,充分满足市场需求的增长。

全球新能源汽车需求最大的市场就是中国、美国和欧洲,特斯拉在接近市场的地区设厂,这种战略规划不仅是应对芯片短缺的权宜之计,而是把握电动汽车市场增长趋势的长远战略布局。

比亚迪:自研自供MCU和IGBT

据中国汽车工业协会(CAAM)发布的最新统计,10月份中国市场新能源汽车销售量为38.3万辆,占汽车总销售量的16.4%。其中比亚迪的销售量为8.373万量,特斯拉为5.4391万辆,五菱为4.2万辆。新能源车销量占比逐渐增加,年底有望达到20%。

比亚迪新能源乘用车销售超过8万辆,同比增长262.9%。在当前汽车芯片短缺困扰全球车厂的局面下,比亚迪在中国新能源汽车市场一枝独秀,成为无可争议的新能源车霸主。新能源车销量领先应归功于比亚迪丰富的车型布局,包括插电混动和纯电动等多种车型,而其他汽车厂商或者造车新势力公司大都只有纯电动汽车。比亚迪秦plus DM-i和比亚迪宋DM这两款车型在10月份销量都突破了1万辆,就是属于插电式混合动力车型。在眼下中国大部分地区纯电动汽车充电桩等基础设施建设还不完善的情况下,比亚迪的插电式混合动力车型在价格和充电/加油便利性方面都迎合了消费者的需求。

最让车厂头疼的MCU芯片对比亚迪造成了多大的困扰?在今年的AspenCore全球CEO峰会上,比亚迪半导体总经理陈刚给出了明确的答复:基本没有什么困扰。为什么比亚迪有这么大的底气呢?原来比亚迪在半导体领域早有布局,汽车MCU和车规级IGBT早就开始自研、量产和自供,在大家都处于“芯荒”时比亚迪仍然可以泰然自若。

早在2004年,比亚迪微电子正式成立,到2008年收购宁波中纬,现在改为比亚迪半导体而成为独立运营的公司,主要专注在功率半导体、微控制器(MCU)、传感器和光电器件方面的研发。

比亚迪微电子从2007年进入MCU领域。最早开始研发的是工业级MCU,经过数年的积累,开始结合工业级MCU的技术能力跨越到车规级MCU领域,现已拥有工业级通用MCU芯片、工业级三合一MCU芯片、车规级触控MCU芯片、车规级通用MCU芯片以及电池管理MCU芯片。

2018年,比亚迪微电子推出第一代8位车规级MCU芯片,适用于车身控制等领域,是首款国产量产车规级MCU芯片;2019年,推出第一代32位车规级MCU芯片,批量装载在比亚迪全系列车型上。现在,比亚迪半导体正在推出应用范围更加广泛、技术领先的车规级32位双核高性能MCU芯片,基于Arm Cortex-M4F+M0双核设计,可适用于域控制器等车身控制领域。

迄今为止,比亚迪半导体的车规级MCU装车量已超过1000万颗,搭载了超100万辆车。若加上工业级MCU,它的累计出货量已经超过20亿颗。汽车电子电气架构在电动化、智能化发展过程中迎来重大升级,MCU的运算控制能力需适用于域控制器。此外,其车规级8位、32位MCU芯片都达到了可靠性标准 AEC-Q100,是按照功能安全标准 ISO26262设计的。

新能源车整车电子电气架构从分布式向集中式的转变对MCU产生了很大影响。十年前,比亚迪F3装有12个控制器,线束长度789米;十年后,电子元器件设备数量显著增长,全新一代唐EV的控制器数量增加到55个,线束长至2650米。分散的电子和电气部件导致成本高、管理低效、装配复杂、整车设计难度大等问题。于是比亚迪对汽车电子电气架构进行优化,按照不同功能维度进行整合,划分为五大功能域:动力控制域、底盘电子域、安全电子域、信息娱乐域和车身电子域。

按照新的设计架构,原本在分布式电子电气架构中,车身电子域分散为智能钥匙控制器、空调控制器、BCM、高频信息接收模块、胎压监测ECU、倒车雷达ECU等诸多电气元器件。而在集中式布局中,它们被整合为一个多合一车身控制器。从分布式到集中式,车身控制器对MCU芯片的数据传输效率和安全性等运算控制能力的要求越来越高。在这个转变过程中,MCU的需求数量减少了,但功能更强大、安全性更高,甚至部分部件需要的MCU升级为超强算力的ASIC、GPU和FPGA等。

除MCU外,比亚迪半导体的另一个拳头产品是汽车IGBT。车规级IGBT向来是英飞凌等国际大厂的地盘,而比亚迪从IGBT 1.0开始做起。三年前,比亚迪从2.5代迈向4.0代,今年会推出6.0代,未来会推出7.0代,跟国际大厂的差距在逐渐缩短。在同样的电流要求下,新一代IGBT可以把密度做得更高,芯片面积更小,损耗也更低。

技术和性能提升的同时还可以大大提升产能利用率。几年前一片6寸晶圆只能满足一辆车的IGBT需要,现在可以做1.5辆车,未来甚至可以做2辆车到3辆车。在全球晶圆产能无法快速提升的情况下,通过设计和创新让有限的晶圆支持更多的汽车需求,其价值是巨大的。

除半导体器件的自研和自供外,比亚迪在动力电池和混动技术方面也比较领先,比如刀片电池和DM-i超级混动这两大颠覆性技术。“不会自燃”的刀片电池解决了市场和客户最关心的“安全痛点”。而DM-i超级混动系统进一步加速了新能源汽车对燃油车的替代。目前,刀片电池和DM-i超级混动都已经广泛应用在比亚迪车型上。

最后,与汽车供应链上下游的整合能力在比亚迪应对芯片短缺方面也起到了不小的作用。传统的垂直协同模式是:主机厂跟Tier 1零部件厂商沟通,零部件厂商再跟模组厂沟通,模组厂跟芯片供应商沟通,芯片厂商再跟晶圆厂沟通。这种信息链传递的困境也造成了现在新能源汽车半导体的短缺问题。现在,很多汽车厂商已经开始跟半导体供应商甚至晶圆厂进行深度融合。

“现在已经不能这样了,未来芯生态的协同模式需要整车厂、零部件厂、模组厂、芯片设计厂和晶圆厂共同发展。比亚迪现在定期会跟各大晶圆合作伙伴进行讨论,从晶圆厂能拿到新的技术和产业信息。短期来讲,可以让所有的晶圆厂跟芯片设计公司更相信新能源车的大发展”,陈刚表示。

与行业上下游进行充分合作,加快研发进度,缩短验证周期,但产品性能要最优,产品要可靠,要保证供应稳定安全。这些要求是简单垂直协同模式不能做到的。因此,这种产业链协作一定是网状的,在各方协同的模式下才能实现。

责编:Steve

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
顾正书
ASPENCORE资深产业分析师。以深圳为坐标原点,扫描全球电子和半导体行业。专注于China Fabless和SoC设计细分市场的分析和学习,欢迎交流。
  • 物联网时代的五大硬件元素:感知、计算、执行、连接和安 近两年半导体芯片行业的火爆,让人不禁想去探寻其中的秘密——究竟是什么在背后推动整个行业的增长?在日前举行的英飞凌(Infineon)线上媒体沟通会上,英飞凌科技大中华区安全互联系统事业部市场与业务合作总监南铮认为主要有四大领域,具体到物联网的定义,物联网设备由五大硬件元素组成……
  • 指定支持Wi-Fi的MCU时的注意事项 当今市场上存在低成本的Wi-Fi连接方案,但通常会以外设数量和整体性能为代价。这意味着选择最佳Wi-Fi MCU充满挑战和风险,因为Wi-Fi MCU必须兼具稳健的Wi-Fi连接和高性能MCU功能,二者缺一不可,否则会导致整个设计项目延迟甚至失败。
  • 构建基于RISC-V的MCU“芯”生态 源于加州大学-伯克利分校的RISC-V最近几年在全球开源硬件社区掀起了不小的风波,大学、研究机构、芯片厂商和互联网巨头纷纷采用和支持这一有希望与Arm抗衡的指令集架构(ISA)。中国在独立可控的微处理器开发之路上尝试多年,但仍然受制于X86、MIPS和Arm等国际主流架构,RISC-V燃起了国产CPU的新希望。
  • 高通Arm架构PC处理器叫板苹果M系列,设计团队为苹果前员 11月16日晚,高通公司在美国纽约召开了2021投资者大会。会上,高通公司表示,预计未来几年对苹果公司的芯片销售将逐渐降至较低水平,但预测用于自动驾驶汽车和其他联网设备的芯片销售将迅猛增长。
  • 晶圆代工资本开支成熟工艺占比不足1/6 ,缺芯仍将持续 据 Gartner 预估,2021 年全球芯片制造业资本支出将达到 1460 亿美元,较 2020 年增长 1/3,较疫情爆发前的 2019 年则增长约 50%,还是五年前的两倍还多。然而,其中对成熟工艺的投入仍然保守……
  • 拆解高颜值时尚版OPPO手环,内部做工是否一样高颜值? 手环因为器件较少,拆解难度都不会很大,OPPO这款手环整机总共使用了2颗螺丝,分别是固定主板,以及BTB金属保护盖板的。器件的固定多为胶以及卡扣固定。并且OPPO手环时尚版四周没有按键设置,所有操作全部在触控屏上面进行。
  • 新款iPad Pro 2021成最受欢迎的 由于采用性能相对强大的M1处理器和mini-LED屏幕以及更多的创新,新款iPad Pro 2021已经成为消费者心目中最受欢迎。然而,iPad 2却已经在全球范围内被列入“复古和过时”的名单中。
  • 三星折叠屏手机Galaxy Z Fold 3 目前来看,折叠屏新机作为一种新的生产力工具,逐渐成为高端/平板的一种趋势,有报料称三星的Galaxy Z Fold 3发布时间或为7月,并且会引入新手势操控。

  • 储能与电动汽车应用爆发下,安全可靠 随着汽车设计转向电气化,以及风能和太阳能等可再生能源的部署速度加快,并不断与新推出的储能和电池技术融合。高功率电子成为电池系统的关键部件。这些电子需要与低压数字控制器通信并由其控制,如何实现安全迅速的接口通信是设计可靠电池管理系统的一大挑战。
  • 中国芯应用创新32强出击,众多奖项花 11月16日,第三届IAIC中国芯应用创新设计大赛决赛在深圳前海举行,大赛组委会邀请了来自兆易创新、华大半导体等原厂专家、来自旦恩资本、一本基金、深创投等资深投资机构以及来自中电港、中科院深圳先进院、深半协、深圳中微电、健天电子、史河机器人科技、亚力盛等行业专家作为决赛的评委专家组。
  • 秒懂晶振以及晶振电路 在单片机中晶振是普遍存在的,那么晶振为什么这么必要,原因就在于单片机能否正常工作的必要条件之一就是时钟电路,所以单片机就很需要晶振,打个比方来说:晶振好比单片机的心脏,如果没有心脏起跳,单片机无法工作
  • 南大光电ArF光刻胶已建成两条生产线! 点击上方图片直接报名会议南大光电在11月24日接受调研时表示,ArF光刻胶方面,每个客户都有三四款胶在做认证。光刻胶的认证一般需要一年以上的时间,经历四轮以上的送样。目前已经建成两条生产线,具备25吨
  • 晶圆电极电镀(一)激光器电极电镀 今天看到一份其他公司的晶圆芯片的制作工艺流程,其中有一道工艺是采用亚硫酸金钠溶液经过低温成膜形成黄金层。      我们都知道晶圆在进行金属层沉积的时候,常用溅射或者蒸发
  • 销量横扫!中国内存/SSD大厂获数亿B轮融资 11月26日最新消息,近日,深圳市嘉合劲威电子科技有限公司完成数亿元B轮融资,投资方包括招银国际、中信建投、易方达、高新投等。本轮融资资金主要用于技术研发、提升智能制造。同时,嘉合劲威即将启动B+轮融
  • 王天琳:对半导体行业和投资的一些体会 本文转载自爱集微英特尔资本董事总经理、中国区总经理王天琳编者按:本文作者英特尔资本董事总经理和中国区总经理王天琳,集微网经授权首发。去年底曾写过一篇文章,分享芯片设计业投资的分析框架,引起一些反响。近
  • STM32夺命100多问,你知道几个? 1、AHB系统总线分为APB1(36MHz)和APB2(72MHz),其中2>1,意思是APB2接高速设备。2、Stm32f10x.h相当于reg52.h(里面有基本的位操作定义),另一个为st
  • 做AGV 20年,机科有话说 机科如何定位自身,又如何理解行业?文|新战略作为国内最早一批入局AGV行业的企业,机科早在1999年便开始智能输送装备相关情况调研,2002年,由“机械科学研究院”相关研究所转制正式成立“机科发展股份
  • 哈啰电动车“智慧门店”设想,经销商们买账吗? “智慧门店”能帮助哈啰拿下更大的两轮电动车市场吗?作者 | 叶小安编辑 | 何缘哈啰在两轮电动车市场上的决心,一往无前。但能否通过线上线下一体化发展思维,来拿下更广的市场,这是一个时间题。&
  • 联电与美光达成全球和解协议!双方多年诉讼落幕 来源 :钜亨网晶圆代工厂联电与内存大厂美光10月26日发布联合声明,共同宣布达成全球和解协议,双方将各自撤回向对方提出的诉讼,同时联电将向美光一次支付金额保密和解金,双方并将共创商业合作机会
  • 壹悟科技完成近亿元A轮融资! 本轮融资资金将用于产品研发和市场推广等方面。文|壹悟科技CMR产业联盟企业壹悟科技近日宣布完成近亿元的A轮融资,本轮融资由经纬创投领投,老股东创新工场、真格基金跟投,义柏资本担任独家财务顾问。壹悟科技
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了