现在不少新车已经不用带钥匙了。手机装在兜里,人一走近车就解锁;转身走远,车门随即落锁。这个功能靠的是一颗车规级UWB芯片,也就是超宽带芯片。它的测距能精确到几厘米,可以识破用信号放大器“隔空开锁”的盗车手法。
过去,这颗芯片几乎被荷兰的恩智浦和美国的Qorvo两家企业垄断,国产芯片长期空白。后来,国内企业纽瑞芯做出了第一颗国产车规级UWB芯片。纽瑞芯还加入了制定数字钥匙标准的车联网联盟,和恩智浦、Qorvo一起参与制定规则。
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这颗芯片只有指甲盖大小,却要在零下几十度到上百度的温度下工作,还要经受十几年的振动和电磁干扰。车规级认证的门槛比消费电子高得多,这也是它长期被少数巨头垄断的原因。
欧洲厂商感受到的压力,要从几年前那场缺芯潮说起。
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疫情刚开始的那几年,全球陷入缺芯潮,汽车芯片一芯难求。比如意法半导体的L9369T2芯片,用于刹车驻车系统,常规报价20元,当时一度被炒到4000元。国内有业内人士说,很多做意法芯片的人都实现了财务自由。
但从2023年开始,情况发生了变化。还是以意法L9369T2芯片为例,价格已经从巅峰时期的4000元跌到13元。再比如德州仪器的电源管理芯片,高峰期要几十元,后来只需1元。和前些年车企排队抢芯片相比,局面已经完全不同。这背后,是西方特别是欧洲的汽车芯片厂商受到了中国企业的冲击。
过去,外国汽车巨头建立了一套严密的三级供应商体系。核心零部件掌握在少数欧美日企业手里,整车厂只能按它们的节奏和价格采购。谁掌握了零部件,谁就掌握了话语权。
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理想汽车早年想在车上用空气悬架,去欧洲采购配件,对方只答应供几千套,交货还要等三年。理想随后转向国内,和孔辉、保隆等本土供应商共同攻关。结果车型一上市就标配了空气悬架,价格也压得很低。
领克也遇到过类似情况。它从欧洲供应商采购的空气悬架,零件要先发到中国组装,再空运回欧洲总装、测试,然后才送回中国。疫情期间,吉利眼看着上万张订单因为供应跟不上而流失。如今,国内带空气悬架的新能源车基本都用国产件。
很多技术都是被“逼”出来的,芯片领域也是这样。
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中国汽车芯片进步这么快,有以下几个原因。车规级芯片和手机SoC不同,不需要先进制程。28nm就已经算很高端,大量产品都在90nm以上,制造门槛也不高,本土的中芯国际、华虹半导体都能代工。
中国新能源汽车快速发展,带来了更多的芯片需求。燃油车时代一台车需要300到500颗芯片,到了智能电动车,芯片搭载量超过1000颗。除了少数座舱芯片和智驾芯片,其余都是功率半导体、MCU和传感器。2020年到2023年短短三年,中国的汽车芯片供应商从几十家猛增到300多家。
缺芯潮也起到了推动作用。因为国外大厂的产品价格高,国内车企纷纷转向国产芯片厂商。另外,中国车企为了控制成本,还选择入股芯片供应商。比如小鹏汽车2022年入股了上海瞻芯电子科技公司,这家企业成立于2017年,专攻碳化硅功率半导体。
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政府的引导和支持也很重要。工信部专门制定了《国家汽车芯片标准体系建设指南》,计划在2030年前针对70种以上的车载芯片制定自主技术标准。也就是说,中国作为主要的汽车生产基地和消费市场,要来制定行业标准。
有数据显示,中国新能源车IGBT模块的国产化率接近50%,比亚迪半导体、斯达半导、时代电气排在国内前三。
汽车MCU领域的国产化率虽然还不到10%,但已经有大量产品处在验证阶段,这一比重预计后续也会很快提升。这类产品必须考虑稳定性,从研发到装车之间有一个重要的验证阶段。
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不过,国产MCU的产品力已经引起了德国媒体的高度关注。德媒特别提到,兆易创新2023年12月发布的GD32A490系列车规级MCU芯片,是一款令人震撼的微控制芯片,具备高主频、大容量、高集成和高可靠性等优势,适用于车窗、雨刷、智能车锁、电动座椅,以及仪表盘、娱乐影音、中控导航等。
再比如深圳中微半导,它的MCU已经供货给长安、东风、赛力斯等车企,用来控制车窗、开关、大灯、天窗,其中问界单车用量超过10颗。
UWB芯片也是一个缩影。过去全靠进口时,手机钥匙几乎只有高端车才有;国产芯片量产以后,十几万元的电动车也能标配这种既方便又防盗的功能。
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这些突破离不开中国的供应链。一位在德国读博近十年、回国后进入机器人行业的工程师讲过一件事:有一回项目要在一种特殊材料上钻孔装螺丝,上午团队还没有办法,下午就找到了深圳的一家厂,对方一小时内派技术员上门把活干完了。
从原材料到精密加工,从电子元器件到软件开发,在中国几乎能在一座城市、一小时车程内找齐所需配套。欧洲巨头看到的是一颗芯片,背后却是一整套它们难以复制的产业生态。
可以说,除了消费级逻辑芯片,一场大规模的车规级芯片竞争正在逐步拉开大幕。和中美芯片竞争不同,这场竞争的主要对手是欧洲企业,也有少数美国企业,比如德州仪器,另外还有日本的瑞萨电子。这场汽车芯片竞争注定会以更快、更平稳的方式展开。原因在于中国汽车市场的规模和车规级芯片本身的特点:整车基地在哪里、市场在哪里,供应链企业就会在哪里。
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不过,在UWB芯片领域,说国产芯片已经超过恩智浦、Qorvo并不符合事实。这两家企业起步早、积累深,在国际标准中的话语权、多年来在全球车企中积累的信任和出货量,都是国产芯片短期内追不上的。
2021年全球芯片短缺时,不少车企因为买不到芯片被迫停产。那一轮缺芯潮让整个行业意识到,核心零部件掌握在别人手里,关键时刻就会被卡住。此后,国产替代的步伐明显加快,车钥匙芯片就是其中的一项成果。一颗小小的车钥匙芯片打开的不只是车门,也是中国汽车通向全球高端市场的大门。
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