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。

12月10日,吉利控股旗下汽车芯片设计企业——芯擎科技召开发布会,正式发布了由其自研设计的国内首款车规级7nm智能座舱芯片“龙鹰一号”。

吉利布局自研车规级芯片

汽车的“电动化、智能化、网联化和共享化”趋势正在深刻改变着汽车的产品形态和技术架构、制造过程和服务方式、产业链和价值链、消费和使用模式,使汽车从“功能”时代走向“智能”时代。而在这一过程当中,对于以半导体为核心的电子零部件需求也是在高速增长。

根据赛迪智库的一份数据显示,2005年汽车电子成本占比仅有20%,而现在汽车电子成本已经提高到了50%以上。汽车的“新四化”,将带动汽车主控芯片、ADAS/自动驾驶芯片、射频芯片、功率器件、传感器等汽车半导体芯片需求的快速增长。

最新的数据也显示,目前纯电动轿车的电子零部件成本占比已经超过了60%。

数据也显示,2017年全球汽车电子市场规模达到了1435.4亿美元,同比增长9.5%,预计未来5年将保持8.2%的年平均复合增长率。随着汽车电子市场的增长,2017年全球汽车半导体市场的规模也已超过了360亿美元。近年来都保持在9%左右的增长速度。

可以说,对于智能汽车产业来说,掌握核心的汽车芯片,才能够在未来的技术竞争中与对手拉开差距。车规级芯片的自主研发成为了推动汽车产业转型升级的重要环节之一,也是关系到国家产业安全的重大战略项目。

但是,在目前的汽车半导体芯片市场,主要被恩智浦、英飞凌、瑞萨、德州仪器、意法半导体、博世、安森美、罗姆半导体、ADI、东芝等国外厂商所占据,中国厂商在汽车半导芯片领域仍非常薄弱。

在此背景之下,作为国产汽车行业的龙头厂商,吉利控股集团子公司亿咖通科技与知名半导体IP厂商Arm中国及众多知名投资机构于2018年联合成立了芯擎科技,专注于实现高性能车规级芯片和模组的研发、制造和销售。

△芯擎科技成立初期的股权架构

△芯擎科技最新股权架构

值得一提的是,作为吉利控股子公司,亿咖通科技成立于2016年5月,专注于汽车智能化与网联化,主要为吉利汽车提供数字座舱电子产品、主动安全电子产品、无人驾驶传感器与控制器,以及车联网云平台和大数据平台的运营服务。

在2019年,亿咖通科技还携手联发科推出了号称是国内汽车网联化自主定义量产产品中第一颗64位运算能力的系统级芯片ECARX E01,结合亿咖通的GKUI 19系统,由吉利博越PRO首发。

而随着旗下芯擎科技车规级智能座舱芯片的量产,未来吉利的智能汽车势必将大面积采用芯擎科技车规级芯片。

龙鹰一号正式发布:300余位工程师,历时两年多时间打造

据芯擎科技介绍,此次芯擎科技发布的7nm制程车规级高算力多核异构智能座舱芯片——“龙鹰一号”是一次性成功流片,它由300余位工程师,历时两年多时间开发完成。这颗芯片在回片抵达芯擎科技上海实验室后,在半小时内被顺利点亮,24小时全速打通,48小时多核 *** 作系统实现稳健运行。经团队实测,目前芯片的所有参数均达到设计标准,创造了国内团队在7纳米制程上车规级超大规模SoC首次流片即成功的纪录。

具体参数方面,龙鹰一号采用7nm制程工艺,集成了87层电路,拥有88颗亿晶体管,配备了8核CPU(整数计算力可达90K),其中大核是Cortex-A76,14核GPU(浮点计算能力可达900G),集成了可编程的NPU内核,INT8算力可达8TOPS。此外,还拥有强大的VPU、ISP、DPU、DSP 集群,以及与之匹配的高带宽低延迟 LPDDR5 内存通道,为智能座舱的应用提供全方位的算力支持。芯擎科技表示,其实测性能赶超国际同类产品。

“龙鹰一号”可充分满足中国市场以及本地车企用户的需求,芯片内置有符合国密算法的信息安全引擎,为这颗智能座舱芯片的信息安全保驾护航。此外,在可靠性方面内置符合 ASIL-D 标准的安全岛设计,并达到 AEC-Q100 Grade 3 级别。

预计“龙鹰一号”将于明年量产,并按计划搭载上车,实现国产芯片在汽车高端智能座舱领域的首次突破。

此外,亿咖通科技与芯擎科技还将推出基于“龙鹰一号”芯片的ECARX Automotive Service Core 通用 *** 作系统级软件框架(简称“EAS Core”),具备端云一体的服务能力与可扩展架构,可提供超过 4000 个 API 接口与完整的、满足车规级安全性需要的开发套件及工具,并为开发者打造全生命周期服务体系。

融合“龙鹰一号”算力,以及集合底层 *** 作系统级核心软件框架 EAS Core,亿咖通科技打造出的高端数字座舱解决方案将助力合作伙伴与车企高效开发定制化的智能座舱功能或产品,降低开发成本与周期、确保安全性与可靠性并加速量产实现。

据悉,这套解决方案开发的新一代智能座舱产品,预计将于 2023 年实现量产装车。

亿咖通科技董事长兼 CEO、芯擎科技董事长沈子瑜现场表示:" 亿咖通科技与芯擎科技致力于为汽车智能化产业带来突破性的软件与硬件解决方案。以 EAS Core、龙鹰一号为核心的高端数字座舱解决方案不仅为生态伙伴及车企快速开发具竞争优势的智能座舱功能与产品打下坚实的基础,也为高端数字座舱行业生态开辟了新的可能。"

图片来源:吉利汽车

值得关注的是,按照规划,芯擎科技还将会在2024到2025年陆续推出5nm的车载一体化超算平台芯片,以及高算力自动驾驶芯片,算力达到256TOPS,满足L3智能驾驶的需求。同时,通过多芯组合,算力可拓展,可满足更高级别自动驾驶的算力需求。

编辑:芯智讯-林子


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/9199366.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-04-25
下一篇 2023-04-25

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存