2020年上半年的疫情阻斷了多地區(qū)物流，不少OEM無法正常備貨，不得不把需求移到了下半年。下半年各大需求市場復(fù)蘇，尤其是消費(fèi)類終端和汽車行業(yè)，在禁運(yùn)等地緣政治事件影響下采用了激進(jìn)的備貨方案。

然而芯片的生產(chǎn)周期通常在10幾到20幾周不等，下單后不可能馬上生產(chǎn)，車載芯片的產(chǎn)能更是要提前12個月做規(guī)劃。2020年初在疫情影響下，很多汽車企業(yè)對車載芯片需求判斷失誤，導(dǎo)致芯片訂貨不足，晶圓廠也將部分原本屬于車載芯片的產(chǎn)能轉(zhuǎn)成了消費(fèi)類芯片，多重因素的疊加直接導(dǎo)致了一場半導(dǎo)體行業(yè)的缺貨潮。

2020年底以來，汽車芯片缺貨風(fēng)波持續(xù)發(fā)酵，部分汽車工廠因?yàn)樾酒倘背霈F(xiàn)了停產(chǎn)。

1月8日，美國福特汽車便表示，計(jì)劃將肯塔基州工廠停工一周，半導(dǎo)體零部件供應(yīng)短缺或?qū)?dǎo)致數(shù)千名員工失業(yè)，也會沖擊公司運(yùn)營。此外福特還要求旗下位于德國薩爾州西南部和中部薩爾路易縣（LandkreisSaarlouis）的一家車廠停產(chǎn)1個月。

奧迪首席執(zhí)行官馬庫斯·杜茲曼（Markus Duesmann）表示，由于芯片短缺，目前奧迪有一萬多名工人被迫停工，其第一季度的產(chǎn)量也將被控制在1萬輛之內(nèi)。奧迪將于1月18日至1月29日在因戈?duì)柺┧兀↖ngolstadt）和內(nèi)卡蘇姆（Neckarsulm）工廠減少工人數(shù)量，A4和A5車型的生產(chǎn)將受到影響。

除了奧迪、福特外，戴姆勒也正減少部分工廠的產(chǎn)量。豐田汽車、菲亞特克萊斯勒汽車、日產(chǎn)汽車等公司也已宣稱，由于芯片短缺，將在1月份減少生產(chǎn)。

去年12月，南北大眾就因芯片短缺而被爆停產(chǎn)，大眾汽車集團(tuán)（中國）公關(guān)部相關(guān)負(fù)責(zé)人徐穎對外表示，受新冠疫情的影響和中國市場的需求增長，使得特定汽車電子元件的芯片供應(yīng)緊張，導(dǎo)致一些汽車生產(chǎn)面臨中斷的風(fēng)險。

豐田更是早在2020年11月下旬就表示“2021年4月以后的整車生產(chǎn)可能會停滯”，據(jù)報道他們除了已經(jīng)開始討論半導(dǎo)體的備選采購方案外，還考慮提前配備改變部件構(gòu)成的新規(guī)格系統(tǒng)。在豐田發(fā)言人斯科特·瓦津（Scott Vazin）看來，芯片的短缺已不再是個別企業(yè)的問題，而是一個行業(yè)問題。

國外車載芯片巨頭紛紛漲價

隨著汽車智能化速度加快，芯片越來越多地出現(xiàn)在汽車工業(yè)應(yīng)用中，幫助汽車解決動力與傳動、車載網(wǎng)絡(luò)、車身舒適性、車載信息娛樂等功能的實(shí)現(xiàn)。單一車輛中的車載芯片價值持續(xù)提升，也導(dǎo)致全球車用芯片的需求快于整車銷量增速，造成了芯片的供需失衡。

一邊是汽車芯片缺貨，另一邊是老牌供應(yīng)商出于原料成本上漲、產(chǎn)品生產(chǎn)周期變長等因素，開始集體漲價。

受缺貨潮影響，恩智浦半導(dǎo)體（NXP）在2020年11月26日發(fā)出漲價函，表示受衛(wèi)生事件影響，恩智浦面臨產(chǎn)品嚴(yán)重緊缺和原料成本增加的雙重影響，決定全線調(diào)漲產(chǎn)品價格。恩智浦半導(dǎo)體方面表示：“一些客戶下單太晚，導(dǎo)致我們沒有及時向一些地區(qū)交付。復(fù)雜的芯片從生產(chǎn)到交付，需要三個月或更長時間。”

汽車電子大廠，日本半導(dǎo)體制造商瑞薩(Renesas)也表示，于2021年1月1日調(diào)整部分產(chǎn)品價格。

意法半導(dǎo)體（ST）漲價函指出，受新冠疫情影響，ST所需要的原材料供應(yīng)不足，同時面臨著成本上升和咄咄逼人的商業(yè)條款。鑒于此，ST決定自2020年1月1日起，提高所有產(chǎn)品線價格。

美國微芯科技（Microchip）公司則延長了訂單窗口期，從45天延長至90天。

汽車缺芯，加速國產(chǎn)化進(jìn)程

2019年，全球汽車芯片的市場規(guī)模是465億美元，折合人民幣3000多億，預(yù)計(jì)2020年將下降至460億美元。雖然全球汽車芯片30%的市場都在中國，但我國自主汽車芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅占全球的4.5%，約20多億美元。

根據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)汽車行業(yè)中車用芯片自研率僅占10%，90%的汽車芯片都必須依賴從國外進(jìn)口。其中前裝芯片95%是進(jìn)口的，后裝超過80%是進(jìn)口，國內(nèi)芯片企業(yè)在汽車產(chǎn)業(yè)鏈中缺失話語權(quán)。

2019年全球汽車芯片市場份額，60%以上的市場被前8大半導(dǎo)體廠商牢牢把控

以CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）收發(fā)器為例，它負(fù)責(zé)汽車神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號傳輸，是車載與工業(yè)底層通訊關(guān)鍵元器件。CAN是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，在北美和西歐， CAN 總線 協(xié)議已經(jīng)成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線。

目前，國內(nèi)市場長期被NXP等國外品牌所占據(jù)。據(jù)相關(guān)人士透露，未來一年，晶圓供應(yīng)將持續(xù)緊張，恩智浦產(chǎn)品漲價幅度或?qū)?%起跳，部分產(chǎn)品需要客戶簽一年的NCNR(不許取消，不許退貨)協(xié)議。

雖然汽車零部件需要很長的產(chǎn)品研發(fā)和驗(yàn)證周期，想要在短期內(nèi)找到合適的替代供應(yīng)商并不容易，但在芯片缺貨、價格上漲以及代工產(chǎn)能均供不應(yīng)求的背景下，一些汽車廠商或Tier 1供應(yīng)商，已經(jīng)開始挑選替代供應(yīng)商。尤其是在CAN收發(fā)器上，諸如TJA1042、TJA1051、TJA1040、TJA1050等型號芯片目前正處理嚴(yán)重缺貨狀態(tài)，價格也在不斷攀升，中國本土廠商有望迎來轉(zhuǎn)單。

國產(chǎn)CAN芯片替換

CAN收發(fā)器芯片屬于接口芯片，但同時需要考慮耐壓能力、ESD等特性，有較高的設(shè)計(jì)門檻，這也直接導(dǎo)致該市場之前被國外大廠壟斷。

但CAN收發(fā)器芯片又是一個標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，電氣性能遵循ISO1198標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的通用性，國產(chǎn)芯片廠商無需車載廠商額外的外圍元器件改動，即可實(shí)現(xiàn)PIN to PIN替換。同時相比國外老牌廠商，本土公司在產(chǎn)品交期、價格和服務(wù)上都有一定的優(yōu)勢。

近年來，國內(nèi)的車載芯片廠商在設(shè)計(jì)、質(zhì)量、工藝和管控上的進(jìn)步非常明顯。在CAN收發(fā)器上，芯力特電子（Silicon Internet of Things Technology）是較早進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、系列較為齊全的本土企業(yè)，其產(chǎn)品市場占有率在車載、工業(yè)、電力、梯控等領(lǐng)域逐漸攀升，已得到市場的檢驗(yàn)。

但由于國內(nèi)車載主機(jī)廠家普遍沒有意識到國產(chǎn)品牌的進(jìn)步，印象還停留在以前，接受程度較低，并未在車載領(lǐng)域大量引入國產(chǎn)芯片。加上車廠的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證周期長，產(chǎn)品的穩(wěn)定性、質(zhì)量管控等方面都需要重重過關(guān)，國產(chǎn)芯“遠(yuǎn)水解不了近渴”也是造成當(dāng)下汽車缺芯的原因之一。

芯力特公司5V/3.3V CAN芯片一覽

據(jù)悉，此前已有一些車廠在驗(yàn)證芯力特的芯片，而在漲價與缺貨潮的影響下，多家車廠和Tier 1企業(yè)也表示有意采用芯力特等國產(chǎn)芯片替換國外品牌。整車廠家在給國產(chǎn)芯片更多進(jìn)入機(jī)會的同時，也避免了供應(yīng)商過于集中的風(fēng)險。

智能汽車時代，用CAN FD還是車載以太網(wǎng)？

隨著新能源汽車、自動駕駛技術(shù)的快速發(fā)展，包括ADAS、智能座艙、多媒體網(wǎng)聯(lián)化等功能不斷提升，汽車已然成為一個最大的消費(fèi)品。在傳統(tǒng)汽車時代，汽車內(nèi)部信息傳遞可以通過CAN總線完成，但智能汽車信息化程度越化高，信息量與數(shù)據(jù)量越來越大，傳統(tǒng)的CAN總線在傳輸速率和帶寬等方面越來越顯得“力不從心”，需要一種更高效的總線。

車載以太網(wǎng)近年來與CAN在汽車總線領(lǐng)域競爭激烈，是否會成為未來汽車總線的選擇？

從兩者特性來看，CAN總線通過物理信號來進(jìn)行連接，信號分優(yōu)先級，較為安全穩(wěn)定，而且結(jié)構(gòu)簡單成本低，只需兩根線連接。

車載以太網(wǎng)傳輸信號相較于 CAN 總線有著傳輸速率高、傳輸距離長等優(yōu)勢，而且技術(shù)相對成熟，掌握的人也比較多。但采取超時重發(fā)機(jī)制，單個節(jié)點(diǎn)的故障會比較容易擴(kuò)散到整個網(wǎng)絡(luò),使用交換機(jī)連接成本增加，另一方面，其開放式的網(wǎng)絡(luò)也容易被攻擊。

隨著大數(shù)據(jù)的興起，互聯(lián)網(wǎng)可以給瀏覽者進(jìn)行精準(zhǔn)畫像，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)信息推送，未來汽車作為一個消費(fèi)產(chǎn)品，信息的安全以及個人隱私的保護(hù)尤為重要。CAN總線經(jīng)過十多年的廣泛應(yīng)用，其安全性已經(jīng)得到很好的檢驗(yàn)，具有單一節(jié)點(diǎn)損壞不影響其它的節(jié)點(diǎn)的保護(hù)機(jī)制。反觀車載以太網(wǎng)，增加的交換機(jī)不僅帶來成本、整車重量的增加，該部件一旦異常還可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

但車載以太網(wǎng)也有其長處，更高帶寬的特性將首先應(yīng)用在外圍成像傳輸，如雷達(dá)、視頻等高速信號部分。經(jīng)典 CAN 總線已不能滿足車載網(wǎng)絡(luò)日益提高的帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性的要求， CAN FD（CANwith Flexible Data rate） 應(yīng)運(yùn)而生。

CAN FD 是一種基于傳統(tǒng) CAN 總線標(biāo)準(zhǔn)而構(gòu)建的通信協(xié)議，與傳統(tǒng) CAN 相比，在網(wǎng)絡(luò)安全性的前提下，數(shù)據(jù)傳輸率提高 5 倍，數(shù)據(jù)有效負(fù)荷增加 8 倍。從之前的 1Mbps 升級到了 5 Mbps 的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，支持高達(dá) 64 字節(jié)的有效負(fù)荷。

在兼容性上，CAN FD 可以向下兼容 CAN，但 CAN 不能向上升級。此外，CAN FD 還改善了錯誤幀漏檢率，被視為是下一代主流汽車總線系統(tǒng)。

2020年，芯力特量產(chǎn)了國內(nèi)首款CAN FD系列芯片SIT1042，它的推出進(jìn)一步填補(bǔ)了國內(nèi)CAN 芯片領(lǐng)域空白，也帶給國產(chǎn)CAN芯片一次飛越。據(jù)悉，目前已有多家知名企業(yè)在使用芯力特CAN FD產(chǎn)品。

從需求上來看，2019 年以前，市場對 CAN FD 的需求并不高。但 2019 年后，CAN FD 整體需求突然上升，主要原因是新能源汽車以及自動駕駛的爆發(fā)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量都非常大，迫切需要從傳統(tǒng) CAN升級到 CAN FD 來滿足數(shù)據(jù)傳輸。預(yù)計(jì)未來一段時間內(nèi)，CAN總線仍是汽車基本總線的首選；長遠(yuǎn)來看，CAN FD + 以太網(wǎng)各司其職，能夠更好地滿足智能汽車的需求。

結(jié)語

汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈由三大部分組成：上游為汽車電子元器件設(shè)計(jì)公司（Tier2，如NXP、英飛凌)和晶圓制造/封測等后段廠商（Tier3，如臺積電、日月光），主要負(fù)責(zé)提供汽車電子的相關(guān)核心芯片及其他分立器件；中游則是汽車電子生產(chǎn)和制造商(Tier1，如博世和大陸），主要進(jìn)行汽車電子模塊化功能的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及銷售；下游是傳統(tǒng)的整車廠（OEM，如特斯拉和大眾汽車）。

汽車廠商對芯片的需求遠(yuǎn)不及消費(fèi)電子動輒上億顆芯片的需求，在更新?lián)Q代上，也是一顆料號用到十年以上，不像手機(jī)芯片一年一換。所以汽車OEM和Tier1廠商，大多通過Tier 2的零部件供應(yīng)商完成產(chǎn)品供應(yīng)。從整個汽車行業(yè)來看，目前除了特斯拉采取了自研芯片的方式外，大部分車企的芯片主要還是購買自國際老牌半導(dǎo)體廠商。

不過，面臨芯片短缺的問題，一些車企將目光投向了冉冉升起的國內(nèi)車載芯片廠商。國信證券近日發(fā)布的一份研報顯示，目前汽車產(chǎn)業(yè)鏈的交付模式發(fā)生變化，芯片廠商作為Tier2供應(yīng)商，先前更多是與 Tier1供應(yīng)商合作，而當(dāng)下更多的是直接與汽車OEM做生意。這主要是當(dāng)前智能汽車對芯片的需求和算力要求更高，芯片廠商和汽車OEM都需要尋找整體解決方案生態(tài)合作伙伴。

近年來，貿(mào)易戰(zhàn)導(dǎo)致的芯片進(jìn)口受到限制，國家大力支持國產(chǎn)芯片行業(yè)發(fā)展。國內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)公司也抓住這個機(jī)遇獲得了不少Design In，積累經(jīng)驗(yàn)的同時實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品迭代。

芯力特的車規(guī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

汽車芯片缺貨潮，也是一個能讓國產(chǎn)品牌出鏡率提升，打破國外芯片封鎖的機(jī)會。除了數(shù)月前發(fā)布了國內(nèi)第一款的CAN FD收發(fā)器芯片外，芯力特目前已推出十余款CAN收發(fā)器芯片。可以預(yù)計(jì)的是，在未來智能汽車的時代，中國芯片品牌必將占有一席之地。
編輯：hfy