博世再建晶圆工厂,汽车行业为何需要专属芯片供应?

博世再建晶圆工厂,汽车行业为何需要专属芯片供应?,第1张

最近一段时间,博世在半导体领域动作频频。3月8日,博世德累斯顿晶圆厂宣布其首批硅晶圆从全自动化生产线下线。根据介绍,这批晶圆生产历时六周,共经历了约250道全自动化生产工序,从晶圆到最终的半导体芯片成品,整个生产流程还将经历约700道工序,耗时10周以上。德累斯顿晶圆厂投入运营后,将主攻车用芯片制造。

3月9日,博世再次宣布隶属于博世集团的罗伯特·博世创业投资公司已完成对基本半导体的投资。基本半导体是国内的碳化硅功率器件提供商之一。碳化硅是第三代半导体的代表材料,采用碳化硅的功率半导体以更具优势的性能正逐步取代硅基半导体,广泛应用在新能源 汽车 、充电桩等领域。基本半导体所获融资将重点用于推进车规级碳化硅产品的研发、制造及规模化应用,其产品可以帮助博世实现本地供应。

3月12日,博世与全球领先的特殊工艺半导体制造商GlobalFoundries合作共同为自动驾驶 汽车 研发雷达芯片。据了解,GlobalFoundries位于德国德累斯顿的Fab 1工厂将为博世生产高频雷达芯片,双方合作的芯片预计将于2021年下半年开始交付。

一系列动作可以看出,博世在车用芯片领域通过合作、投资、自建工厂三种不同的方式进行着自己的布局。作为全球最大的 汽车 零部件供应商,博世在半导体领域的投入已超过50年。早在1968年,博世管理层就决定建立属于自己的工厂进行半导体生产,并于1970年2月开始了集成电路的生产。随后,用于发动机控制的压力传感器、用于安全气囊系统的加速度传感器以及用于车身电子稳定系统ESP的角速度传感器,博世均实现自主研发和生产。2005年,博世成立子公司Bosch Sensortec,进入消费电子领域。

或许是由于博世在 汽车 领域的成绩过于闪耀,博世在半导体领域的地位一直被很多人所忽视。根据StrategyAnalytics的数据,2019年博世在全球 汽车 传感器市场位居首位,占据14.1%的市场份额,在功率半导体市场里排名第三,市场份额占比9.1%。

如今,博世德累斯顿晶圆厂即将在6月正式投入运营,新晶圆厂生产的是直径为300毫米的晶圆,罗伊特林根工厂生产的是150毫米和200毫米晶圆。据博世的介绍,德累斯顿晶圆厂单个晶圆可产生31,000片芯片。与传统的150和200毫米晶圆相比,300毫米晶圆技术将使博世进一步提升规模效益并巩固其在半导体生产领域的竞争优势。新晶圆厂的产能将为博世满足日益增长的半导体产品需求提供极大的助力。

博世德累斯顿晶圆厂从2018年6月开始施工建设,历时三年才进入投产阶段,总投资超10亿欧元(约77亿元人民币),是博世100多年 历史 上总额最大的单项投资。博世为何不计投入也要扩大芯片产能,为 汽车 行业建立专属芯片工厂?

近几个月不断发生的事情或许可以给出答案。从最初的芯片短缺导致整车企业停产,到后来的日本地震进一步加剧芯片短缺,再到美国暴雪停电导致芯片停产,引起大范围恐慌,芯片成为了今年以来车圈最大的“芯”问题。

相比于芯片短缺带来的实际影响,国内 汽车 企业在心理上收到的冲击则更加剧烈。有了通讯领域被断供的前车之鉴,国内车企对芯片问题格外敏感,因此本届两会期间,如何让车用芯片自主可控成为了 汽车 大佬们建言献策最集中的领域之一。

事实上,对芯片感到担忧的 汽车 企业并不只集中在中国。从最早大众爆出因缺芯停产后,通用、福特、本田、丰田等国际车企均受到了芯片供应的影响,并缩减了产量。缺芯俨然已经不是某一家车企、某一个国家所面临的问题,而是全球 汽车 行业共同的瓶颈。

“ 汽车 产业必须建立自己的芯片产业供应链”一时成为了行业的呼声。众多主机厂纷纷宣布要研发自己的自动驾驶芯片,但无一例外地采用了无晶圆厂的运作模式,这种运营模式下,芯片的生产和制造环节依然要依赖半导体芯片生产加工厂商。

采用代工的模式实则无法从根本上解决 汽车 行业缺芯的卡脖子难题。当前的主流半导体生产加工企业均以消费电子客户为主,在技术应用和产线规划上均偏向消费电子芯片。以世界上最大的芯片制造企业台积电为例,2020年 汽车 芯片仅占台积电销售量的3%,远落后于智能手机芯片的48%和高性能计算芯片的33%。

究其原因,消费电子所使用的的芯片与 汽车 上所使用的的芯片有很大的区别。消费电子的芯片在开发阶段追求唯快不破,目前7nm制程的芯片已经大范围应用,5nm制程的芯片也逐步应用到了iPhone等旗舰机型上。而 汽车 本身空间较大,而且大部分芯片使用在底盘、安全、车灯控制等低算力领域,因此不用过于追求先进的制程工艺。也正因此, 汽车 芯片的毛利率要更低,对于产能有限的代工厂来说,当然更愿意生产更先进、利润更高消费电子芯片。

更重要的是,大部分传统 汽车 芯片的技术水平虽然不高,但对质量的要求却极高。 汽车 作为交通工具的特殊性,使得其对 汽车 芯片可靠性、安全性、长效性的要求极其严苛。据了解,消费电子芯片的不良率要求只需满足200ppm(万分之二),而 汽车 芯片的要求是1ppm(百万分之一),而车企对芯片供应商的不良率要求其实更低,因为对 汽车 而言,任何不良都有可能导致严重的交通事故。在使用寿命要求上,消费电子芯片要求的使用寿命为10年, 汽车 芯片长达20年。

此外,手机芯片的发展基本遵循摩尔定律,每年一更新,一款芯片能满足两三年内的软件系统性能需求即可。但是 汽车 的开发周期比较长,一款新车型从开发到上市验证至少要经过两年以上的时间,使用周期更是长达十年以上,这也对 汽车 芯片设计的前瞻性提出了很高的要求。

显然为 汽车 企业制造芯片是一件费力不讨好的事情。一旦芯片供应出现紧缺,跟消费电子芯片混线生产的 汽车 芯片在产能和质量上都将出现不可避免的风险。对于要求如此严苛的 汽车 芯片而言,要在关键时刻临时更换供应商几乎不可能实现。

即使在手机行业,类似的悲剧也时有发生。刚刚发布的高通骁龙888旗舰芯片本该选择制程工艺和产能更占优势的台积电代工,但由于种种原因最后偏偏找上了三星。结果芯片发热问题严重,随后高通赶紧推出台积电代工的骁龙 870 作为救火队员,才勉强稳住了局面。手机行业出现类似问题尚能弥补,但这却是 汽车 行业无法容忍的事情。

对于 汽车 行业,芯片是采购周期最长的关键部件,往往需要提前半年甚至一年下发订单,如此长的供货周期迫使 汽车 企业必须承受巨大的不确定性。而对于博世这样的一级供应商来说,更是无时不刻不面临着芯片供应的问题,自建晶圆工厂既是出于对供应安全的考量,也是对产品功能安全最有力的保障。唯有如此,才能将主动权牢牢掌握在自己手中。

疫情仍在蔓延,车市寒冬依旧,但中国自动驾驶却率先迎来了第一缕艳阳。

日前,国内自动驾驶初创公司小马智行(Pony.ai)与驭势科技先后宣布获得融资。其中,小马智行(Pony.ai)从丰田汽车公司筹集了4亿美元;而另一边,驭势科技也宣布在B轮融资中获得博世战略投资。

驭势科技产品体系;图源:驭势科技值得注意的是,这是继去年9月,分别投资了自动驾驶物流平台和服务提供商“主线科技”、激光雷达制造商“禾赛科技”等公司后,博世再次加码中国自动驾驶行业相关企业。

扎堆中国,国际零部件巨头加速“跑马圈地”

从驭势科技无人接驳车、无人巡逻车服务大兴机场和香港机场,到京东物流、百度等无人配送车、无人消毒车奋战疫情第一线,让“自动驾驶”不再只是一个概念,而是真正切切的出现在了公众的身边。

这也让11个国家部委在2月24日发布的《智能汽车创新发展战略》中制定的,“到2025年,实现有条件自动驾驶(L3级)的智能汽车达到规模化生产,实现高度自动驾驶的智能汽车在特定环境下市场化应用”的规划,变得更易被公众接受。

尽管较两年前的意见征求稿,商业化时间表有所推迟,自动驾驶技术难度、成本问题、法规漏洞等问题也再次摆在了台面之上,但在安波福中央电气(上海)有限公司中国区总经理沈国樑看来,自动驾驶乃至无人驾驶汽车的商业化成功落地极有可能是在中国。

而博世自动驾驶负责人Michael Fausten在接受媒体采访时也曾表示,“博世视中国是一个重要的市场,一方面在体量上而言中国市场将有非常大的空间,另一方面在自动驾驶领域中国也极有可能成为领先市场。”

有力的政策扶持、先行一步的5G技术以及对新技术接受度较高的消费者,让中国成为了全球自动驾驶技术实现的“温床”。且,据麦肯锡预测,中国未来可能成为全球最大的自动驾驶市场,至2040年,自动驾驶相关新车销售及出行服务创收将超过5000亿美元。

图源:麦肯锡

正因如此,不只是博世,安波福、大陆集团、法雷奥等多家国际零部件巨头纷纷瞄准这一市场。

2019年上海车展上,安波福公司正式宣布在中国建立自动驾驶技术中心,在将全球领先的L4级自动驾驶技术引入中国的同时,还将寻找与本地合作伙伴的机会,共同推进自动驾驶在中国市场的应用开发;

去年12月,大陆集团则与法国易迈(EasyMile)、上海嘉定工业区签署合资合作备忘录,以结合各自的优势共同致力于无人驾驶出行服务解决方案在中国的落地;

2020年1月,法雷奥宣布与美团就最后一公里无人配送技术达成战略合作,双方将共同研发适用于最后一公里的无人配送车辆;

……

或建技术中心,或合作研发,或战略投资,都是不同企业融入中国的不同途径,也是各企业为推动自动驾驶技术商业化落地的重要举措。

持续加码,零部件企业驶入自动驾驶“快速道”

2025年-2027年,是麦肯锡预测自动驾驶拐点出现的时间区间。其表示,基于对自动驾驶底层技术成本曲线的估算,此时将是自动驾驶与人力驾驶的经济平价点。换句话说,自动驾驶每公里的总成本将与司机驾驶传统汽车的成本大致持平,自动驾驶或在这一时间区间内实现全面商业化。

图源:麦肯锡

产业变革的关键节点正在快速逼近中,为此,uber、Waymo甚至谷歌、百度等公司纷纷提速以待,安波福也在其2019年年报中透露,其将在今年开始完全无人驾驶系统的测试。

留给传统零部件企业的时间已然不多,其必须尽快驶入自动驾驶的“快车道”,才能在产业变革后时代赢得更大席面。

作为全球汽车零部件头部企业,继首个无人驾驶汽车自动代客泊车技术在德国获批试运行后,博世与梅赛德斯-奔驰合作的自动驾驶出租车试点项目也已于去年12月开始运行;同时,其高速自动驾驶辅助系统也将在2020年年中实现量产。

奔驰自动驾驶出租车;图源:博世

但显然,于博世而言,想要在自动驾驶的这条“赛道”中跑得更快、更高、更远,显然还需要舍得砸更多钱。

因此,在博世2019年度新闻发布会上,博世集团董事会成员、亚太区业务负责人泰瑞来透露,到2022年,博世计划在自动驾驶领域投入约40亿欧元(约合307亿元人民币),不过其中未包含去年年初为兴建第二家晶圆(一种制造半导体的晶体材料)制造工厂,所花的11亿美元(约合77亿元人民币)。

而此次,从主线科技、禾赛科技再到对此次驭势科技的战略投资,再一次展现博世在自动驾驶领域的“野心”。

相比起拥有雄厚资金且本身创新能力特别强的博世,更多企业则是不断通过收购、战略合作补齐短板。

以采埃孚为例,自2016年收购自动驾驶初创公司起,其便投资相关技术研发,并同时与海拉在摄像机系统、成像和雷达传感器技术方面进行战略合作。此外,还与奥地利芯片制造商艾迈斯半导体(ams)、德国Ibeo Automotive Systems公司进行合作研发车用固态激光雷达技术,以确保该项技术能在2021年前迅速、安全地投入使用;

而日本电装,宣布与丰田成立车载半导体合资公司MIRISE,该公司将结合丰田在车辆技术方面的专业知识和电装在汽车零部件方面的专业知识,加速实现电动车和自动驾驶汽车的技术创新;麦格纳方面则是与未来出行科技公司Lyft建立合作伙伴关系,共同投资、开发、生产自动驾驶系统。

盖世小结:事实上,无论是零部件巨头还是其他零部件供应商,在全球车市持续下行的背景下,其生存状况都受到不同程度的波及,但产业变革却并未因此停下脚步。这次变革大浪潮,对零部件而言无疑是颠覆性的。无论是转型中的传统零部件,还是寻求突破的自动驾驶相关企业,都需全力奔跑,才能在这场市场“淘沙”中,真正的保留下来。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。


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