汽車芯片的變局、亂局與破局
作者|程鴻鶴 來源|車百智庫(ID:EV100_Plus)
“全球化已死,自由貿易也瀕臨死亡”,在近日舉辦的一場論壇中,臺積電創始人張忠謀和《芯片戰爭》作者克里斯·米勒進行了一場公開對談。
張忠謀認為,芯片的全球化已死,自由貿易已面臨危險。他進一步評估,未來,芯片制造成本將激增遠超一半,并減弱芯片廣泛運用在現代生活中的發展勢頭。
事實上,這并不是張忠謀第一次表達這個觀點。2022年末,在臺積電于美國舉辦的晶圓廠移機典禮上,站在“A Future Made in America”條幅前的張忠謀就曾發出過類似嘆息。
張忠謀悲觀判斷的背后,是美國不斷落下的芯片鐵幕。
2022年,美國為了拉動本土半導體制造產業的發展,壟斷世界半導體芯片市場的話語權,通過了《2022芯片與科學法案》。自那時起,美國對中國半導體企業的施壓力度不斷升級。
當地時間3月21日,美國商務部又發布了擬定規則,細化了《2022年芯片和科學法案》的限制條件,在527億美元的芯片補貼流程中,增加了所謂“國家安全護欄條款”。
需要特別關注的是,該條款顯示,申請芯片補貼的企業除了被禁止在中國將先進制程芯片的產能擴大超過5%外,在汽車中廣泛運用的成熟制程芯片的產能也被納入限制條件中,禁止擴大超過10%。
美國對華芯片限制政策雖然對汽車只字未提,但對汽車產業的發展無疑有深遠影響。
美國的芯片鐵幕是如何落下的?美國的技術封鎖,對中國智能汽車產業鏈安全帶來哪些風險?新變局下,中國智能汽車產業鏈又應如何接招?這些都是本文致力于回答的問題。
一
鐵幕落下
2017年1月,在時任美國總統奧巴馬卸任前夕,美國總統科技顧問委員(PCAST)會的一份報告放在了他的案頭。
這份名為《如何確保美國在半導體行業的長期領導地位》的報告足有32頁之長,但讀下來只有四個字:限制中國。主要負責撰寫這份報告的,是PCAST中旨在促進半導體產業發展的工作小組。來自英特爾、高通等公司的高管,都是這個小組的成員。
這份報告最初由PCAST提交給了奧巴馬,但報告中的很多意見,顯然為奧巴馬的繼任者——特朗普提供了決策參考,并由此拉開了中美芯片競爭的序幕。
2019年5月,美國前總統特朗普一紙禁令,以“科技網絡安全”為由,將華為列入出口管制的“實體清單”。這意味著,所有美國的產品、芯片、器件在沒有許可下不能提供給華為,也不能給華為提供服務。
接著,2020年5月,美國對華為的禁令進一步升級。新版禁令不僅維持了此前對于華為的采購禁止令,并且將其擴大到所有采用美國技術生產的軟硬件都不允許向華為出售。
以一國之力打壓制裁華為,僅僅是這場芯片戰的開端。從2022年開始,針對中國整個半導體行業的管制接踵而至,將全世界的芯片商都卷入了中美二選一的難題里。
2022年3月,拜登政府組建“芯片四方聯盟”;同年8月,拜登在華盛頓簽署《2022年芯片和科技法案》,又在10月推出迄今為止最嚴格的半導體產業出口禁令;2023年初,媒體曝光美國、荷蘭、日本三國政府達成秘密協議,將對中國芯片制造施加新的設備出口管制和限制......
“資本補貼+政治大棒”,美國的芯片戰略圖窮匕見:強化芯片制造的本地供應,并以“長臂管轄”形成對全球芯片產業的控制,意圖在芯片競爭中徹底“甩開”中國。
用美國商務部長雷蒙多自己的話說,當考慮與中國的競爭時,美國有一個進攻戰略和一個防御戰略。“防御戰略就是出口管制,不讓中國獲得美國超高端技術;但進攻性戰略更重要,這就是投資美國。”
二
關鍵戰場
芯片產業是經濟全球化的經典產物。但如今,幾乎所有人都意識到,芯片全球化的時代渺然已遠,新的賽局即將開始。
而在這場舉世矚目的“芯片戰”中,智能汽車是最為關鍵的戰場之一。
“軟件定義汽車、數據開發汽車、芯片制造汽車”,在接受《趙福全研究院》采訪時,中國工程院院士李駿曾這樣總結芯片之于汽車的意義。
車百智庫研究員閆長海認為,在“軟件定義汽車”的產業趨勢下,汽車逐步由機械驅動向電驅動和軟件驅動轉變,芯片成為產業鏈的重要組成部分。
特別是隨著汽車由分布式架構向域控制/中央集中式架構方向發展,車規級AI芯片更成為一輛汽車從“傳統”向“智能”進化的關鍵。
同時,汽車的智能化轉型也為全球芯片市場開辟了一片新藍海。
每輛智能化程度偏高的單車,芯片數量都在1000個以上。新能源汽車芯片使用量是智能手機的10倍,其需求遠遠大于消費電子市場。
車百智庫預計,到2030年,中國汽車芯片市場規模將達300億美元,數量將在1000億至1200億顆/年。從長遠來看,智能汽車的快速增長可以彌補消費電子需求下降對芯片市場帶來的不良影響,成為全球芯片市場的重要支撐力量。
但與中國智能汽車的巨大市場不匹配的是,汽車芯片國內供給度不到10%,每一輛汽車90%以上芯片都是進口或者在外資本土公司手中。從一些小芯片,到關鍵芯片,特別是智能芯片,需求越來越大,瓶頸越來越高。
車百智庫發布的研報《新變局下中國智能汽車產業發展的影響及建議》顯示,隨著全球半導體產業布局重構,過去產業鏈布局以成本與效率為導向的慣例,將部分讓位于國家安全和產業鏈安全。
這意味著,中國獲得全球化分工紅利的機遇將減少,半導體產業追趕國際先進水平的難度將大大增加。
具體來看,從特朗普政府的貿易戰到拜登政府的半導體限制措施,美國對華制裁從單純的貿易限制轉變到現在精準、系統的半導體產業鏈基礎研發工具、裝備、產線和應用領域的合圍,導致國內汽車電動化、智能化變革中,芯片、操作系統等核心基礎產品面臨全面被限制的風險。
在芯片領域,英偉達智能駕駛Soc芯片、高通智能座艙Soc芯片,分別占據國內大部分高端市場。國內,華為、地平線等公司產品雖然實現了規模化應用,但制造環節仍存在被“卡脖子”風險。
高端AI訓練芯片同樣難逃沖擊。
目前,國內幾乎所有云服務商均采用英偉達芯片支持其數據中心AI計算,且依舊沒有可全方位替代的同等產品。
2022年8月,美國政府就曾限制英偉達旗下 A100和H100、AMD 旗下MI250等高性能云端訓練AI芯片出口中國。此限制措施覆蓋了包括自動駕駛廠商在內的眾多“智算數據中心”,影響我國自動駕駛算法迭代和商業化應用。
軟件領域更難言樂觀。
目前,96%的EDA(Electronic design automation,電子設計自動化)IP掌握在美國公司手里,核心汽車芯片IP歐洲+美國占據95%。因此,商業化工具軟件和技術一旦斷供,將影響軟件開發效率和質量。
例如,大疆被禁止使用UI設計工具Figma,而國產軟件功能范圍小于Figma,替換軟件需組合使用,導致開發效率下降和成本上升。
正如中國科學院半導體研究所研究員駱軍委與中國科學院院士李樹深在一篇文章中所表達的,在這場沒有硝煙的戰爭中,美國擰熄了“燈塔”,中國進入了“黑暗森林”。
三
自主可控
美國一系列咄咄逼人的舉措,讓半導體產業鏈上的每一位玩家感受到了凌冽寒意,也為中國敲響了警鐘:自主可控不是一碗明晃晃的雞湯,而是中國必須直面的挑戰。
《新變局下中國智能汽車產業發展的影響及建議》研報認為,近年來,汽車芯片國產化進程加速,但技術、產能、人才等仍面臨挑戰。在芯片自主可控之路上,中國應從多個層面出發,重新設計智能汽車產業發展路徑。
第一、加快推進智能汽車產業核心零部件自主化戰略。
應持續提升高端芯片研發能力,重點攻克制造工藝。短期優先利用外部制造工藝技術滿足現階段需求,中長期重點扶持中芯國際、華虹半導體等晶圓代工企業突破16nm、10nm、7nm等車規級產線,用5-10年時間逐步突破建設完整車規級產線。
加快推進中低端國產汽車芯片裝車應用,重點提升自主產能保障能力。支持中芯國際、華虹半導體、比亞迪半導體等企業晶圓代工與IDM企業擴大 65/55nm、40nm、28nm等主流車規級芯片制造產線,建立滿足國內汽車需求的最低芯片產能,保障芯片供應安全。
同時,還應加快建立覆蓋半導體材料和設備的28nm以上制程全國產化車規級產線,提升芯片制造安全;繼續推動跨國企業來華建設本土化產線;扶持國內上游芯片設計工具、半導體材料和設備企業研發,培育“專精特新”企業;加快建立適應中國國情的芯片產品標準體系等。
其二、加大軟件等先進技術創新發展,改變對外依存度過高局面。
應提高汽車軟件的戰略地位,加強科技創新,樹立明確的汽車軟件演進路線,加強基礎研究和原始創新,建立軟硬深度協同機制,推進車企“鏈長”制度;實現Hypervisor、OS、中間件等核心基礎軟件的國產化替代;盡快鼓勵車企使用國產化產品,以備胎機制推動底層軟件上車迭代等。
其三、加大多層次國際合作,推動國際相關標準協同。
加快智能汽車芯片、軟件的國際合作和走出去建設。鼓勵跨國車企與中國本土智能化軟件、芯片、操作系統等企業的合作。在自動駕駛相關領域,推動標準協同、與國際互認等。
其四、構建汽車芯片、軟件人才生態體系。
加強人才規劃。完善行業人才盤點體系,按照職位、技能兩維度梳理汽車芯片、基礎軟件行業關鍵人才引進和培養目錄;建立關鍵人才引進機制;通過專項人才補貼和落戶優惠等政策吸引留學生和海外高級技術人才回流等。
【全文參考】
[1]《美商務部長曝打壓中國芯片“兩套戰略” 專家:美高官首公開闡明其系統策略》環球時報-環球網、倪浩 沈維多
[2]《芯片的苦日子 可能剛剛開始》、葉檀財經、葉檀
[3]《美國限芯會鎖死中國智能汽車嗎?》、電動汽車觀察家、王凌方
[4]《社論丨應加快各行各業創新驅動發展,推動中國經濟高質量發展》、21世紀經濟報道
[5]《趙福全對話李駿院士(全):從“汽車定義軟件”到“熵減”開發理念》、趙福全研究院
編者按:本文轉載自微信公眾號:車百智庫(ID:EV100_Plus),作者:程鴻鶴
前瞻經濟學人
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