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这几天,汽车芯片缺货的事儿大家应该都知道了。这件事儿虽然和贸易战没什么关系,而且再说特朗普马上都要下台了,但我们竟然“躺着也被人卡脖子了”——汽车芯片这件事儿上,外国倒也没想卡我们的脖子,只是他们抗疫实在过于失败,搞得社会动荡,半导体工厂纷纷减产。

多米诺骨牌一个个倒下,最后变成了砖头,砸到了中国车厂的头上。

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对于当今的高端汽车,芯片是必不可少的核心零件。土财主买车看大灯内饰和后座是否宽敞,技术宅们看的则是各种系统和部件。

保时捷,欧洲百年老店,中国都市新贵阶级最爱,曾经给希特勒代工过“虎王”坦克的那种军工巨头,2014年的时候一个没搂住,就差点在芯片这件事儿上翻车了。

2014年,信心满满的保时捷让自家的新产品Macan去参加“麋鹿测试”。结果,惨遭打脸,Macan在“麋鹿测试”里表现得非常糟糕。

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▲保时捷,百年老店

“麋鹿测试”是国际上衡量车辆安全性的重要标准。其实应该叫“驼鹿测试”,只是国内很少见到驼鹿,所以大家不知怎么的又叫它“麋鹿测试”了。

这个测试起源于北欧,因为那边的驼鹿经常突然一个闪现冲到公路上,结果高速行驶的车辆来不及避让,驼鹿的巨大身躯就直接怼进驾驶室,造成严重事故。所以,“麋鹿测试”检测的就是车辆在高速行驶状态下规避障碍物的能力。

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▲驼鹿 VS 汽车

在麋鹿测试之中,在右侧车道以70km/h速度行驶的保时捷一个左切,轻松地规避了障碍物,但随后切回右侧车道的时候,保时捷的表现却有点糟糕——保时捷Macan需要花很长的时间才能渐渐调整好状态、返回右侧车道。

在现实中,这种拖沓的性子,极有可能会让司机迎头撞上对面冲来的泥头车。

最后为Macan失败背锅的是它尚未调试完美的ESP系统 —— 一种专门防止车辆侧滑、侧翻,但却会抱死车轮,使车辆暂时无法转向的安全系统。

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▲侧翻事故

在现实中,每四起重大交通事故,就有一起是因为车辆发生侧滑;十次导致人员死亡的交通事故中,就有六次和车辆侧滑有关。而ESP系统,正是对抗车辆侧滑的重要手段。现在已经是各大品牌高端车的标准配置了。

但这种芯片,我们还是造不出来。

今天,城门失火,殃及池鱼。我们自己的车厂,通过“芯片缺货”这种方式,被国外糟糕的疫情拖累了。某种意义上说,这就是没有实现“国产替代”的代价吧。

国产替代的意义不仅仅在于能够防止别人“卡脖子”,我们还必须考虑到意外事件。在我个人眼中,国产替代的本质其实是供应链的安全与否。中国汽车芯片的供应链几乎都在海外,可以说是非常脆弱了。

不过,我对于国产汽车芯片的发展(包括国产半导体行业的发展)没有那么多的期待:实事求是,短期之内,我们确实没办法完全实现国产替代。

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中国没有自己的汽车芯片

核心零部件的国产替代,其实不仅仅是一个关于国家安全和经济安全的宏观话题。它其实和普通人的生活质量有很紧密的关系。

现在中国几乎没有能和国外汽车芯片厂商正面对抗的半导体企业,这也就意味着中国厂商在这个领域赚不到什么钱,本土企业赚不到钱,他们的上游供货商自然也赚不到。

与此同时,由于缺少了替代品,国外芯片厂商往往在谈判的时候就有了“底气”,结果就是中国的汽车厂商需要付出更多的代价来购买。

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▲由于我们无法自产芯片

被迫进入了1号区域

汽车芯片,我们和外国同行之间还有至少3年的差距。

这就是实现“国产替代”的意义所在:如果芯片厂和汽车厂都是中国人开的,那么就意味着以一部分中国厂商可以省下一大笔钱,而另外一部分中国厂商能赚到更多的钱,四舍五入,等于我们赢两次

我们常说的汽车芯片其实分成了两类:第一种是核心模块芯片,任务是去保证汽车的核心功能和安全性,包括了ECU(电子控制单元,管控汽车动力输出)ESP(车身稳定系统,防止侧翻侧滑),BMS(电池管理系统,负责电池续航和安全)。

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▲汽车上有很多种芯片

第二类则是辅助模块芯片,我们经常讨论的自动驾驶、车联网等等芯片就是此类,这种芯片不涉及汽车的核心性能,但能很大幅度地改善驾驶体验感。

中国在辅助芯片上已经布局很久了,发展非常迅速,华为、比亚迪、北汽都有这方面的业务。但只要一谈到核心芯片,空气就突然安静了。

汽车的核心芯片,中国的自给率连10%都不到,90%都需要进口。打工人的血汗钱,就这么着全都交给了欧美的资本家。

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▲中国企业,没有上榜

没办法,谁要我们确实是造不出来呢?即便是国内最强的“中芯国际”,说实话,也没办法造出来能在市场上和外国品牌对抗的芯片。

一般说到这里,就又要讲“光刻机”的故事了。但是,造不出来能上市的国产汽车芯片,还真不是因为咱们的手艺不行。

中国的汽车芯片难以出头,主要还是因为我们面前矗立着一面铁壁,一面欧美厂商用了几十年时间、几百亿美元构筑的“专利”壁垒。

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汽车芯片:不一样的难

造芯片是个辛苦活儿,赚钱没有搞互联网和金融的多,却也经常996。而且互联网和金融的996是在豪华写字楼里,空气里是薰衣草香氛的味道,芯片人的996是在超净间里,工作环境里到处都是有毒化学品的气味和各种辐射。

总而言之,造芯片真的难,从内到外的难。只是,手机芯片和汽车芯片还不是同一个“难”。

在消费级芯片的市场上,拦路虎是工艺和技术,有技术就能做,没技术天王老子来了也没用。天王老子也不知道怎么才能做出7nm,5nm,3nm的制程工艺。

我估计就算是天兵天将下凡也不知道怎么做光刻机、怎么配光刻胶。

在汽车芯片的市场上,工艺倒不是个问题,毕竟汽车芯片的载体是整辆汽车而不是手机那巴掌大的空间,不需要太考虑尺寸问题。

主流的汽车芯片还停留在28nm和16nm的时代,工艺上问题不大。

汽车芯片上,烦人的是专利权和各种合规认证。只要手上有设计图和材料配方,很多汽车芯片我们分分钟就能做出来,但是因为专利权牢牢掌握在西方厂商手中,所以咱们只要贸然投放市场就必然会面对来自“专利铁壁”的暴击伤害。

不过,虽然说汽车芯片的要求不高,但这个“要求”指的是制程工艺上的要求。质量上的要求,汽车芯片的规矩要比消费级芯片苛刻一万倍。

手机系统崩了,大不了游戏输了再来一局。汽车系统要是崩了,车毁人亡。

电子产品的质量要求,大概遵循这样的一条“鄙视链”:军工级 > 车规级 > 工业级 > 消费级。

军工级的芯片需要能够承受-55-150℃的极端温度和0-100%的极端湿度,还要能够抵御强力冲击、高强度辐射。在这种极端环境下,军用芯片也必须保证不出任何差错。

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▲这是军用芯片的使用环境


规级的芯片没有军用级这么“变态”,但也要能够承受-40-150℃的极端温度和0-100%的极端湿度,但并没有防冲击、防辐射的要求。

哦,对了,汽车芯片也必须保证不出任何差错。

这么一看,消费级芯片和它们比起来简直就是儿童玩具。

汽车芯片需要15-20年的寿命,需要在雷雨、暴雪、盐雾、风沙环境中正常工作。质量管理上,一款车载芯片如果想上市,它需要面对ISO16949(供应链高效)和ISO26262(道路车辆功能安全)的双重考验,还要通过专门的专门的AEC-Q100质量认证。

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▲车规芯片,要面对这种环境

除此之外,汽车芯片的各种认证也让研发汽车芯片这件事儿变得成本高昂。相比起一年一迭代的消费级芯片,汽车芯片的更新换代时间至少也得5年(60个月)。

18-24个月用来设计,12-18个月用来通过AEC-Q100认证,24-36个月用来测试是否能匹配各种不同的车型,顺路开发新的功能。然后,才能投入量产。

高金钱成本、高时间成本、高品质要求,再加上欧美厂商的“专利铁壁”,对中国企业来说,汽车芯片就像是一座修筑在万丈雪山上的武装要塞,不仅有“天险”,而且还有“人为障碍”。

这个难度,可能只比光刻机之类的东西低一点点。

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中国企业在哪里

随着技术的进步,随着“国产替代”的口号在中美贸易战中越喊越响,中国的企业在开始对汽车芯片,这座雪山上的堡垒发起了进攻,并且已经在欧美厂家的阵线上撕开了一个口子。

这个口子叫MCU,微型控制单元,可以说是整台汽车的不同系统的控制中枢。它并不一定需要非常强的运算能力,但是却需要对汽车上的各种设备进行有效控制。因此,MCU实际上等于是一个个“长得像芯片”的微型计算机

在一台车上,会装备多种MCU,有的负责控制座椅,有的负责控制空调和内外循环系统,而有的MCU更加重要,则需要对车辆的发动机和变速箱进行操控。

目前市面上的MCU主要分成三类:8位,16位,32位

位数越高,性能越强。

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▲不同位数MCU的性能

一辆普通的中级轿车,整辆车上和半导体有关的零件的价值总共也就350美元,而其中116美元都算在了MCU身上,接近总价值的三分之一。

在高端车型中,这个比重只会更高,

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在2015年,全球汽车MCU的市场规模大概有60亿美元,占了全球汽车电子市场的26.2%。在这个市场上,几家欧美巨头合并起来占了超过九成的份额。仅仅日本瑞萨和荷兰恩智浦加起来,就吞下了六成的全球市场。

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▲大头都被外国企业吃了

2018年,中国合肥的杰发科技率先拿到了中国企业在这个领域的第一个订单:杰发科技的车规级MCU芯片正式上市销售——这是中国第一款通过AEC-Q100的测试,能够在-40℃ ~125℃范围内稳定工作的车规级芯片,成功突破了外国企业的封锁圈。

今年三月,杰发科技又推出了新产品 —— AC7801X。这也是一款车规级别的MCU芯片,但比之前的更强,是中国第一款32位Cortex-M0+的车规级MCU芯片。

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尾声

其实,这次的“芯片缺货”非常值得我们品味。

以往的“断供”,都是因为贸易战和制裁的缘故,或许还有些政治斗争和博弈的意味在里面。而这次的“断供”,我们纯粹是躺着也中枪。

我们一直再说:全球化是大势所趋。这次的“断供”给我们敲打了一声警报——全球化的确有很多很多的好处,但是这并不意味着风险。

有时候,这些风险是意料之外的“天有不测风云”,比如这次的全球疫情。

有时候,这些风险是会议室里的“人有旦夕祸福”,比如国产硬盘问世前的“东南亚洪水”。

今年一开始,底线思维,四个大字就频繁地出现在了我们眼前。

是的,底线,不仅要知道底线在哪里,在底线被打破之后,我们也应该有这样或那样的应对手段。

国产替代的核心,其实是供应链的安全。这种安全既包括了“免于制裁和威胁”的安全,也包括了“免于意外”的安全。

相较于欧美和日韩,中国的汽车工业和半导体工业起步实在是太晚了。等到我们入场的时候,欧美厂商早就已经“赚走了最后一颗铜板”。

但幸好,现在是一个向新能源汽车转型的时代。一个初生牛犊的特斯拉,市值硬是成倍超越了传统的行业巨头 日本丰田。 这既是一场资本的狂欢,也是一场产业层面的革命。

尽管我们在防线上撕开了一个口子,但我觉得,传统汽车上的“汽车芯片国产替代任务”在5年内恐怕都无法完成。

在如今这个日新月异的时代,一年时间就足以发生剧烈的变化,五年时间甚至不够一款汽车芯片从研发走到上市。

我们已经看到了汽车芯片市场的广阔和重要性,那么在未来的新能源汽车芯片市场上,中国的企业可千万千万别再重蹈覆辙了。

新能源汽车核心——IGBT芯片,目前也还是外国企业的天下。稍微欣慰一点的就是,中国企业斯达股份也算是排进了前十的榜单。

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▲中国只有一家斯达股份上榜

在更热门的“智能驾驶”芯片上,中国的“新车厂”们显示出了巨大的热情,开始了自研芯片的技术攻关。华为和地平线这样的科技企业,也纷纷下场,参与到了新时代的“汽车芯片战役”之中。

这好吗?这简直好极了。

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▲干得漂亮

最近,“社区团购”的事情闹得纷纷扬扬,我们的互联网巨头掌握着天量的资金、数据和技术人员却总是把目光放到了老百姓的一亩三分地上

这不得不说是一种悲哀,汽车、芯片、航天、精密仪器、机床......每一个领域都需要发展,每一个领域都需要资本的关注。俗话说“能力越大,责任越大”,巨头们理应把目光放在“更显的体面”的地方。

最后,悄悄告诉大家一个小秘密:那些踏踏实实为“国产替代”而努力的企业,最后股票涨得都不会太差。