深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

电子展为你揭秘汽车上到底需要多少芯片?

据电子展小编的了解,汽车芯片按照功能划分大致可以分为三类:头一类负责算力和处理,比如用于自动驾驶感知和融合的AI芯片,用于发动机/底盘/车身控制的传统MCU(电子控制单元);第二类负责功率转换,如IGBT等功率器件;第三类是传感类芯片,用于自动驾驶各种雷达,以及气囊、胎压检测等等。

而更细化的分类可以分为八个类别:高性能计算芯片(AI芯片/GPU)、微控制器(MCU)、存储芯片(DRAM/Flash)、 CMOS图像传感芯片、显示驱动芯片、模拟芯片(包括无线通讯的功率放大器、音频放大器、 传感器等)、功率元器件、传感芯片(压力、流量、惯性、湿度、红外等)。

据测算,平均每辆车搭载半导体约为1600个,这些半导体器件分布于汽车的各个设备与系统,主导它们协同工作的正是汽车芯片,如逻辑计算芯片、存储芯片、微控制器MCU等。

从应用的角度,汽车上小到胎压监测系统TMPS、摄像头,大到整车控制器、自动驾驶域控制器,都离不开各式各样的芯片。可以说汽车的智能化就是芯片的智能化。

传统汽车的芯片数量大约在500~600个左右,随着自动驾驶、新能源等功能的增加,现在的芯片数量大约在1000~1200个左右了。而一些以智能为主打的车型,则需要的芯片数量更多。

据Strategy Analytics统计,各级别汽车功能芯片搭载数量都在逐年递增,目前汽车平均约采用25个功能芯片,一些高端车型已突破100个。而根据博世方面在2019年的预测,如今汽车自动化程度越高,车辆上需要的传感器就越多,预计在未来五年左右的时间里,每辆汽车平均使用的传感器数量或将达到40-60个。

缺芯潮缺的到底是什么?

从2020年开始,缺芯情况就开始出现,甚至愈演愈烈。到底缺的是什么?

资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师朱玉龙告诉记者,事实上,缺芯潮可以分为三个阶段。

头一个阶段发生在2020年12月,彼时大众集团、马牌轮胎和博世开始从供应链短缺的角度头一次发布汽车行业缺芯的情况。当时的主要说法是,由于受疫情影响,带来供需错配导致的不平衡,汽车生产所需的汽车芯片,尤其是核心部件发动机ECU(电子控制单元)和ESP(车身电子稳定系统)供应短缺,导致全球汽车和零部件生产直接受牵连。

在汽车电子的各个方面,使用了大量的MCU单片机。由于IC(微型电子器件)小型化和高频的需求,MCU需要40nm以下的制程,大部分IDM(数据复用设备)都把芯片生产外包给台积电(TSMC)等代工厂, TMSC生产出货量约占所有汽车MCU70%的市场份额。由于汽车MCU芯片的市场也是高度集中的,排名前7位的MCU供应商约占需求的98%。

当时的瓶颈是台积电,由于汽车业务仅仅占它3%的总收入,这个瓶颈一时半会没有解决。随着各国政府还有车企的斡旋,台积电这块的瓶颈逐步突破。

在这个阶段,车企甚至开始了跨MCU平台的准备和切换,这不仅是从一个供应商转移到另一个供应商的商务流程,还需要同时调整软件和硬件等技术部分,难度很高,即使这样车企也克服困难做完了。

目前经历的则是第三阶段,由于东南亚疫情的加剧,以马来西亚为中心的某汽车芯片供应商的工厂,继关厂停产数周后,再次被当地政府要求关闭部分生产线至8月21日。这直接导致了芯片供应的恶化,并且从原先MCU扩展到核心芯片也出现缺失。

芯片制造商停产导致了博世的ESP(车身电子稳定系统)/IPB(驻车制动器)、VCU(整车控制单元)、TCU(变速箱控制单元)等产品的供货困难,而博世作为全球较大的汽车零部件供应商,其底盘和安全部件的供应缺口,对于全球所有的整车企业来说,都产生了重大的打击。

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来源:中新汽车