今年全球汽車已累計(jì)減產(chǎn)達(dá)172萬輛，先進(jìn)制程已成汽車“芯”潮流

截至目前，汽車芯片仍處于緊缺狀態(tài)，而且，短缺物料已從常規(guī)車用芯片延伸至IGBT等電動(dòng)車增量芯片;而就在產(chǎn)業(yè)鏈加大力度解決汽車芯片短缺問題時(shí)，已有部分企業(yè)在規(guī)劃更先進(jìn)制程工藝的車規(guī)級(jí)芯片，如芯擎科技、恩智浦、高通、英偉達(dá)等，陸續(xù)發(fā)布7nm、5nm制程芯片。那么，車用芯片向先進(jìn)制程工藝發(fā)展是否已經(jīng)成為主流?

對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士稱，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級(jí)芯片的最大訴求，車用芯片種類眾多，并非所有芯片都適用于先進(jìn)制程，而AI計(jì)算單元等新一代芯片，出于性能、功耗和成本考慮，更傾向于采用先進(jìn)制程工藝。芯擎科技董事兼CEO汪凱博士進(jìn)一步指出，采用先進(jìn)工藝的芯片還能為未來OTA等迭代升級(jí)預(yù)留空間。

日前小鵬汽車創(chuàng)始人何小鵬發(fā)文稱，一輛智能汽車需要幾百種、5000顆以上芯片，但目前仍有很多專有芯片處于短缺狀態(tài)。筆者從供應(yīng)鏈了解到，IGBT目前供應(yīng)緊張，部分物料交貨周期已拉長(zhǎng)至50周以上。汽車行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)公司Auto Forecast Solutions數(shù)據(jù)顯示，在芯片短缺及疫情雙重影響下，截至5月中旬，今年全球汽車已累計(jì)減產(chǎn)達(dá)172萬輛。

而就在產(chǎn)業(yè)鏈極力解決芯片短缺問題之時(shí)，部分企業(yè)已在積極布局下一代先進(jìn)制程工藝汽車芯片。

5月24日，恩智浦宣布采用臺(tái)積電5nm制程工藝打造新一代S32系列車用處理器，該芯片將導(dǎo)入鴻海與裕隆合資的鴻華先進(jìn)科技Model C車型。恩智浦總裁兼首席執(zhí)行官Kurt Sievers同時(shí)宣布，已與臺(tái)積電合作開發(fā)5納米ASIL D安全等級(jí)的系統(tǒng)單芯片(SoC)。

而筆者盤點(diǎn)也發(fā)現(xiàn)，這并非業(yè)內(nèi)首次采用先進(jìn)制程工藝打造汽車芯片。2021年底，高通就發(fā)布了全球首個(gè)5nm汽車芯片——8295，基于該芯片，高通推出了第四代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺(tái)，并將于2023年首搭于集度汽車。

目前采用先進(jìn)制程工藝的芯片清一色為車用AI芯片。業(yè)內(nèi)人士表示，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級(jí)芯片的最大訴求，車用芯片種類眾多，并非所有芯片都適用于先進(jìn)制程。日前何小鵬也指出，目前短缺的芯片大部分是價(jià)格便宜的芯片，并非價(jià)格昂貴的先進(jìn)芯片。

其中，MCU是常見汽車芯片之一，該類芯片并不需要很先進(jìn)的制程工藝，28-40nm就可以滿足需求，相比先進(jìn)工藝，全球能提供MCU代工的企業(yè)較多，國(guó)際上，ST、NXP、瑞薩等MCU主要供應(yīng)商采用臺(tái)積電代工，國(guó)內(nèi)的中芯國(guó)際主要給兆易創(chuàng)新和芯?？萍嫉绕髽I(yè)代工，華虹也是兆易創(chuàng)新的MCU代工企業(yè)之一。

不過，由于傳統(tǒng)汽車芯片多采用成熟制程，相比先進(jìn)制程，利潤(rùn)空間小，有業(yè)內(nèi)人士表示，價(jià)值量低、門檻高是本輪汽車芯片短缺過程中，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極性跟市場(chǎng)形成大反差的重要原因。臺(tái)積電財(cái)報(bào)顯示，2020年，其車用芯片業(yè)務(wù)營(yíng)收占其總營(yíng)收比重僅為3%;2021年在全球汽車芯片短缺背景下，臺(tái)積電汽車芯片的營(yíng)收比重也僅提升至4%，而手機(jī)、電腦等采用先進(jìn)制程工藝的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，始終是其主要營(yíng)收來源。

有業(yè)內(nèi)人士表示，由于成熟制程工藝產(chǎn)能緊張，為加快芯片量產(chǎn)，他們不得不規(guī)避成熟工藝制程，選擇22nm等產(chǎn)能相對(duì)寬裕的制造工藝。

不過，隨著汽車智能化發(fā)展，MCU等傳統(tǒng)芯片已無法滿足市場(chǎng)需求，上述人士同時(shí)認(rèn)為，隨著汽車功能越來越豐富，需要處理的功能越來越多，以及集中控制等需求，市場(chǎng)對(duì)功能強(qiáng)大的芯片需求越來越強(qiáng)烈，特別是自動(dòng)駕駛、智能座艙等領(lǐng)域，出于性能和功耗考慮，更傾向于采用先進(jìn)制程工藝。

另一位業(yè)內(nèi)人士指出，目前大多數(shù)廠商關(guān)注和研發(fā)的都是車載高算力芯片，而非傳統(tǒng)意義的汽車芯片。隨著汽車電子電氣架構(gòu)逐漸升級(jí)，每輛車中搭載芯片的數(shù)量和價(jià)值不斷增加，對(duì)核心芯片的算力和性能要求也越來越高，傳統(tǒng)汽車芯片供應(yīng)商提供的芯片越來越難以滿足主機(jī)廠對(duì)于產(chǎn)品的迭代速度、成本和性能要求。其中，汪凱博士舉例認(rèn)為，軟硬深度融合已成為未來汽車的發(fā)展方向，OTA升級(jí)等功能也將會(huì)越來越多得到應(yīng)用，芯擎科技選用7nm先進(jìn)制程工藝，也是為未來車機(jī)系統(tǒng)升級(jí)預(yù)留充足的升級(jí)空間。

根據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，至2025年，L1級(jí)單車AI SoC芯片價(jià)值量為69美元，L2級(jí)為190美元/輛，L3級(jí)為685.9美元/輛，L4/L5級(jí)為1487.9美元/輛。麥肯錫據(jù)此分析認(rèn)為，2025年全球車載AI SoC芯片的市場(chǎng)規(guī)模為160億美元，其中中國(guó)市場(chǎng)為55.2億美元;到2030年，全球車載AI SoC芯片的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)303.4億美元，其中中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模為104.6億美元。

在當(dāng)下的半導(dǎo)體先進(jìn)制程領(lǐng)域中，三星、英特爾、臺(tái)積電可謂是三足鼎立，各有千秋。

三星是IDM和Foundry企業(yè)，在存儲(chǔ)器領(lǐng)域長(zhǎng)期霸占全球首位，占比約為40%，在全球代工領(lǐng)域排名第二，2021年銷售額達(dá)820億美元，躍居全球首位;英特爾是IDM企業(yè)，主要以微處理器為主，2021年銷售額達(dá)到738億美元，位居全球第二位;而臺(tái)積電是全球Foundry企業(yè)的首位，占比為54%，2021年銷售額達(dá)到565億美元。

現(xiàn)在，業(yè)內(nèi)總喜歡將摩爾定律作為指引,用來比較誰的工藝制程技術(shù)占先。而實(shí)際上，全球半導(dǎo)體業(yè)自22納米之后，就不再用晶體管的柵長(zhǎng)來定義工藝尺寸了，這也導(dǎo)致當(dāng)下產(chǎn)生了很多分岐，使得三星、英特爾、臺(tái)積電之間的競(jìng)爭(zhēng)顯得撲朔迷離。

臺(tái)積電一家獨(dú)大，三星與英特爾伯仲難分

從銷售額來說，高德納咨詢公司發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，三星2021年半導(dǎo)體銷售額達(dá)732億美元，市場(chǎng)份額達(dá)12.3%。這是三星時(shí)隔三年再度力壓英特爾奪回市場(chǎng)份額冠軍。

三星本就是全球存儲(chǔ)器領(lǐng)域的王者，已經(jīng)連續(xù)霸榜多年，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年它的DRAM市占率達(dá)到了43.6%,NAND達(dá)到了35%。

連臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀也承認(rèn)三星如同“700磅的大猩猩”，很有實(shí)力。

三星在2019年曾喊出要砸下133兆韓元(約合1100億美元)發(fā)展系統(tǒng)邏輯芯片，及晶圓代工等業(yè)務(wù)，目的是要在2030年超越臺(tái)積電，搶下晶圓代工龍頭的寶座。

據(jù)TrendForce集邦咨詢的數(shù)據(jù)，盡管三星在2021年第四季的晶圓代工營(yíng)收突破新高，達(dá)到了55.4億美元，但還是屈居第二。因?yàn)榕_(tái)積電的營(yíng)收達(dá)到了驚人的157.5億美元，并且還掌握著全球超過五成的市占率，穩(wěn)居第一。

在競(jìng)爭(zhēng)激烈的3納米制程工藝方面，三星和臺(tái)積電的技術(shù)路線并不相同，三星首先采用全環(huán)繞柵極晶體管(GAA)，臺(tái)積電則是繼續(xù)采用鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)架構(gòu)。

自1993年，英特爾從日本NEC手中奪得全球銷售額第一，已經(jīng)連續(xù)稱霸近30年。在半導(dǎo)體工藝制程技術(shù)方面,英特爾2003年的應(yīng)變硅技術(shù)、2007年的HKMG技術(shù)以及2011年的3D finfet技術(shù)，對(duì)于全球半導(dǎo)體行業(yè)來說都具有著里程碑似的意義。

但是在2014年，從14納米finfet工藝開始，或許是因?yàn)橛⑻貭柎饲扒斑M(jìn)的步伐邁的太大了，后面就開始逐漸減速，尤其是在10納米制程工藝期間，耽誤了太長(zhǎng)時(shí)間。

近日英特爾在VLSI技術(shù)研討會(huì)上，給出了有關(guān)Intel4工藝的更多細(xì)節(jié)。

據(jù)了解，Intel 4是英特爾首個(gè)采用EUV光刻技術(shù)的工藝、相較于Intel 7，能夠?qū)崿F(xiàn)每瓦提升20%的性能。英特爾CEO帕特·基爾辛格宣布于2021年第二季度Intel 4已經(jīng)進(jìn)入tape-in階段。

據(jù)傳，Intel 4的性能可能在臺(tái)積電的N5及N3E之間。