「車用晶片」大戰開打!軍備競賽中誰是贏家?
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「車用晶片」大戰開打!軍備競賽中誰是贏家?

2021 年 2 月 7 日


不斷提高晶片運算能力,曾在智慧型手機產業的比拼中被奉為圭臬。如今,汽車產業又掀起了一場由晶片主導的智慧化軍備競賽。1 月下旬,高通(Qualcomm, QCOM-US)發布了 5nm 製程工藝的SoC和加速器晶片,以及擁有超 700TOPS 運算能力的 Snap dragon Ride™平台。

在這之前,蔚來汽車(Nio, NIO-US)首款轎車 ET7 宣布搭載 4 顆輝達(NVIDIA, NVDA-US)Orin晶片,總運算能力高達 1016TOPS ,對比之下,特斯拉(Tesla, TSLA-US)FSD HW 3.0 計算平台的運算能力為 144TOPS 。蔚來 CEO 李斌斷言,馬力加運算能力是定義高端智能電動汽車的新標準。

伴隨著自動駕駛以及人工智慧的普及, “ 軟體定義汽車 ” 已經成為汽車圈的共識,OTA也成為智能電動車的標配,這場智慧化比賽的背後,晶片成為決定勝負的關鍵。在產業大部分人的認知中,晶片運算能力越高,處理數據的能力也就越強,這也倒逼車企加碼運算能力比拼。

“ 電動化、智慧化讓汽車變成四個輪子的超級電腦,車載晶片在整車成本的比重肯定會越來越高。 ” 地平線創辦人兼CEO、工信汽研智庫專家余凱告訴未來汽車日報(ID:auto-time),中國智能汽車品牌或將複製先前智慧型手機市場的繁榮景象,和國外品牌並駕齊驅,但是在底層晶片和操作系統方面,中國自主企業能否有所作為,是目前應該回答的問題。

「無條件、無盡頭的軍備競賽」

運算能力高低是晶片計算水平最直觀的參數,這也成為智能汽車最性感的一個標籤。和傳統燃油車不同,軟體定義汽車的浪潮下,智能電動汽車將分散在發動機、車窗以及資訊娛樂系統的ECU(電子控制器單元)模組大量整合,交由中央處理器統一控制,這樣會盡可能地減少系統的冗餘和浪費,整車更好地實現自主管理。

隨著智能座艙和自動駕駛的落地,同樣需要更多的ECU和感測器,傳統的分佈式結構遠不能滿足運算需求。根據恩智浦半導體(NXPI-US)公司(NXP)預測, 2015-2025 年汽車中代碼量將會呈現指數級成長,其年均複合成長為 21% 。過去汽車的數據速度大約是每秒 150 千Byte(字節),現在則是以每秒千兆Byte。

工信汽研智庫專家吳衍告訴未來汽車日報,智能汽車和傳統汽車最關鍵的技術區別,就在於前者是由一個強力中央處理系統晶片來完成多路輸入輸出,進而處理用戶交互功能。這是一個新賽道,也意味著智能汽車必須搭載更高運算能力的車規級晶片才能滿足運算能力需求。

“ 晶片代表著車輛的計算能力以及處理問題能力的高低,車企注重晶片已經成為一個產業共識。 ” 奇點汽車首席戰略和品牌發展副總裁、工信汽研智庫專家趙強告訴未來汽車日報,車企無論是主動還是被動都必須迎接這場無條件、無盡頭的軍備競賽,即便目前自動駕駛還沒有完全落地,仍然是硬體為先。

為了堆硬體,一些車企幾乎 “ 不計成本 ” 。以蔚來 ET7 為例,其超感系統Aquila配備了 33 個高性能感知硬體,其中包括 11 個高畫質攝影機、 5 個毫米波雷達和 12 個超聲波雷達,每秒可產生 8GB 圖像數據。龐大的數據傳輸也讓蔚來超算平台Adam配備了四顆輝達NVIDIA Drive Orin晶片,運算能力高達 1016TOPS 。

除了蔚來汽車,小鵬、理想汽車也牽手輝達,小鵬 P7 使用輝達Xavier計算平台,運算能力為 30TOPS ,理想則預定輝達最新一代Orin系列晶片,預計 2022 年量產高達 200TOPS 運算能力的晶片。智己發布的兩款新車,甚至可以實現 500 至 1000TOPS 以上的運算能力。而長城WEY品牌的摩卡以及威馬 W6 車型,則選擇了車規級高通 8155 晶片。

競爭壓力層層傳導之下,晶片成了智能汽車的數字發動機,也成為車企比拼實力的關鍵。“ 無論是自動駕駛還是智能座艙,這些功能實現的前提都是硬體基礎設施的完善。 ” 聯動雲出行集團CTO、工信汽研智庫專家沈劍告訴未來汽車日報,晶片運算能力值的提升,核心還要解決智能汽車底層基礎設施的建設問題。 “ 車企出現運算能力值的比拼並不奇怪,但運算能力作為硬體基礎設施建設的一環,距離軟體真正定義汽車的程度還差的很遠。 ”

與此同時,晶片高運算能力也在考驗車輛的軟體協同能力。晶片謀研究公司研究總監王笑龍告訴未來汽車日報,目前智能汽車的普及性、適用性以及靈活性都差強人意。 “ 運算能力當然是越高越好,但只堆運算能力遠遠不夠,還需要感測器以及軟體的協同配合。 ” 一個明顯的例子是,早在 2018 年,特斯拉CEO馬斯克就表示,特斯拉自研的HW 3.0 晶片可以大幅提升汽車的自動駕駛性能,最高提升幅度可以達到 20 倍,不過單晶片的運算能力僅為 72Tops ,相較上一代晶片並沒有提升太多。

余凱曾公開表示,晶片運算能力的TOPS數值,只是一個理論上限,真正能夠利用多少取決於跟軟體算法的配合, “ 運算能力在摩爾定律的意義上是不可維繫的,運算能力不能代表汽車智能晶片的真實性能。 ” 不過在不少車企看來,只有激進的產品策略才能佔領高地,毫米波雷達、高畫質攝影機以及高運算能力晶片成為標配。 “ 從功能車到智能車過渡期間,大家都在無條件、無意識地往上堆硬體。 ” 趙強表示, “ 大幅地都是被迫的。 ”

自研和自產能解「缺晶片」的困境嗎?

晶片運算能力競爭的另一面,是汽車產業集體 “ 缺晶片 ” 的尷尬。2020 年 12 月初到現在,全球性汽車 “ 缺晶片 ” 的焦慮情緒仍在蔓延,由此引發的車企減產以及晶片暴漲的副作用也在車市持續引發不安。多位晶片產業人士告訴未來汽車日報,疫情期間供應鏈的規劃沒有跟上需求的變化是導致晶片供需失衡的重要因素,晶片價格暴漲甚至不排除產業炒作的因素。

在晶片供應商和汽車主機廠之間,晶片長期處於供求緊平衡局面,如今新冠疫情改變了這種產業鏈的常態,也為國內車企敲響警鐘。目前中國自產的汽車晶片產業規模不到 150 億元,不足全球規模的 5% ,雖然國內也有部分半導體企業,但產品規模並不大,且集中在低階領域。這也造成一種現象:雖然中國汽車產業規模佔全球 30% 以上,但每年進口汽車晶片的費用超過千億元。

“ 一些車企以後搞不好都會(成為)給晶片廠商打工的了。 ” 王笑龍表示,高運算能力晶片的製造條件比較苛刻,而且汽車要求的可靠性非常高,國內MCU等高運算能力晶片產品嚴重依賴國外,這也讓國內車企會受限於晶片的發展。

曾經高通通過晶片、專利讓國產手機商給自己打工的痛楚映射到汽車產業,如今中國汽車廠商似乎難以避免地被歐美晶片廠商扼住了命運的喉嚨。不過相比手機廠商,無論是品牌號召力還是影響力,汽車製造商更佔上風。王笑龍表示,汽車廠商雖然不可能什麼晶片都自己做,但是可以多和幾家晶片公司合作,而且 “ 一定要參與到晶片的研發和定制工作中 ” ,才能在供需關係上佔據更大的話語權。一個明顯的例子是,為了保證 ET7 在 2022 年一季度交付,蔚來甚至推動了輝達提前量產Orin晶片。

而與此同時,汽車廠商也在自研晶片的道路上開始探索。2019 年的自動駕駛日上,特斯拉就首次公佈了自研的自動駕駛晶片。 2020 年,據外媒據報導,台積電( 2330-TW )將為特斯拉代工汽車晶片HW 4.0 。 2021 年 1 月 26 日,韓國媒體據報導,特斯拉已與三星合作研發一款全新的 5nm 晶片,用於全自動駕駛,而該晶片還將用於HW 4.0 硬體。

2020 年 10 月, 36 氪從多位產業人士處得知,蔚來正在規劃自主研發自動駕駛計算晶片,該計劃尚處於早期,主要由李斌推動。針對此消息,李斌回應稱 “ 自研自動駕駛晶片並不難,蔚來會保持自己的競爭力 ” 。此外,在晶片短缺且嚴重依賴進口的情況下,中國國產替代浪潮逐漸興起。一批國內晶片廠商也開始佈局自動駕駛晶片,地平線將會在 2021 年推出的征程 5 ,單晶片AI運算能力將達到 96TOPS ,黑芝麻智能將於 2022 年下半年發布超 200TOPS 運算能力的 A2000 晶片。

“ 中國自主品牌可以多給中國自己的車載智能晶片以及軟硬體方案商多一些機會。 ” 余凱表示,這樣不僅使中國智能汽車產業發展更快,也更有利於中國企業參與全球化競爭。在中國市場的大環境下,半導體產業已經迎來歷史發展機遇。根據云岫資本數據, 2020 年半導體產業股權投資案例 413 起,投資金額超過 1400 億元人民幣,相比 2019 年約 300 億人民幣的投資額,成長近 4 倍。相應地,天眼查數據統計, 2020 年註冊在案的晶片企業達到 59793 家,比 10 年前增加百倍。“ 高速公路率的晶片,中國人一定能夠實現自研和中國國產。 ” 對此趙強表現的頗為樂觀, “ 而且時間不會太長。 ”

36氪》授權轉載

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