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小米入局,深化“软件定义汽车”,这类功率器件不会再高价
2024-04-18 标签: ICNET  汽车  元件与制造 来源:ICNET


手机、PC等传统消费品走弱,已是“老生常谈”。早在2016年左右,高通意图收购重要车芯原厂恩智浦(NXP),就已经在为后消费电子时代寻找出路了。无独有偶,当时英伟达打造出旗下首款车机芯片,抢先占下横跨汽车和AI的风口,日后的股价狂奔也以此为起点。布局汽车电子,是巨头们早已规划的战略。


到了近些年,电子业与芯片业经历了巨大的周期波动,消费电子成长更趋近耗竭,打通智能化和新能源概念,发展汽车电子成为少数几条增量路径之一,芯片大厂从此更坚决的执行车用战略,而科技类企业顺应芯片产业的变革,也获得了汽车市场的入场券。传统汽车行业虽已是“夕阳”,但以芯片为汽车“赋能”,突破原有机械结构的限制,却是前景广阔的新兴领域。


当汽车突破原有的机械化框架,也就是燃油车的基本架构,而以电子电气和软件来完全定义一辆车的动力和各种智能化功能,并通过联网化来实现。这决定一台汽车的卖点将从机械性能转移到智能化功能与生态体验。汽车作为整个智能生态的一个环节,是定义的大方向。传统车企的功夫只能下在汽车本身,实现功能的多样化,而小米的经营领域横跨手机和智能家居,汽车是作为整个智能生态的补齐者而出现。正因为此,雷军最后一个大的创业项目锁定在汽车上。


以小米的体量和雷军作为企业家的号召力,小米汽车必然会使供应链的变革更加深化。开发流程方面,燃油车从发动机、变速箱等核心硬件出发、再到周边环节的串行模式将会改变,智能化的新能源车以算力芯片为核心,可在汽车硬件构造完成的同时,就在虚拟环境启动软件开发,即体现为“并行开发”的模式。而传统“三大件”在新能源车上的被取代,也将使得开发流程略去大量调试工作。以往汽车每个功能结构对应一个MCU控制模块,在新能源车上也会被核心算力芯片大范围取代。传统汽车的“平台”意指底盘悬架、刹车系统等硬件,而纯电智能化汽车的平台,则会发展为跟手机一样,以芯片为核心去定义产品。对软件智能化要求的不断提升,会驱动硬件不断提升性能,即运算能力。


在这一趋势的直接作用下,瑞萨、NXP、英飞凌等主要车芯原厂,都已在升级控制器、处理器产品的工艺制程。随着台积电在日本和德国相继设厂,越来越多的车芯会采用28纳米及更先进的工艺生产,在提升逻辑晶体管密度的同时,引入MRAM等先进存储器,做到算力和延迟指标兼顾。用于汽车的芯片,低延迟特性跟算力几乎同等重要,因为它决定了整车面对突发状况时的响应速度,这也是车芯不断提升工艺的方向所在。


在单纯的芯片供应之外,平台化意味着芯片原厂往往在整车开发的话语权中增大,这是“软件定义”的核心特性之一。例如NXP最近推出了“Open S32 CoreRide Platform”,该公司称其为首个面向OEM和Tier 1厂商的“业界首个汽车软件平台”,而NXP同期发布的5纳米S32N汽车处理器,则指向汽车核心功能的控制。当前车载娱乐和辅助驾驶方面,主要使用高通和英伟达的平台,而牵扯到汽车动力等核心方面,还是以传统车芯大厂的平台为主。不难想象,高制程芯片加软件开发平台的组合,将会深刻改变汽车产品的开发流程,不仅仅是加速意义,而是众多重复性的调试和测验都可以在虚拟环境完成,最大程度节约时间和成本开销。


NXP S32N车用处理器产品阵容 来源:NXP


软件定义汽车,或许在用户端的感知仅仅是智能化功能变强,它改变的真正重点在于开发流程。以芯片为核心的开发,科技企业最熟悉不过,因此小米这类已经在消费电子业积累丰厚经验的厂商,做起来也是最得心应手。而开发流程已经发生变革,供应链也要跟上,其主要矛盾在于芯片的成本和供应要适应新能源车快速迭代的所需。碳化硅器件作为增能和空间集约的重点,有着巨大需求,但目前其成本状况不尽人意,小米化身为车企,其产品又全系搭载碳化硅器件,必然会格外关注这一领域的降本进展。



新能源车产品力关键,碳化硅要降本

一年以前,特斯拉曾宣布单车减用75%的碳化硅(SiC)器件,但其意涵并非对碳化硅这一技术看衰,而是当时碳化硅器件的供应根本无法满足特斯拉的扩产需求,因而只能沿用硅基功率器件。实际上,碳化硅已经成为安森美、英飞凌、ST、罗姆等芯片原厂的重点方向,对其投入的资本也是越来越多。


小米汽车全系碳化硅,其中800V平台用于高端车型之上 来源:小米


新能源车提升能效,离不开碳化硅,应用碳化硅器件,也是车企营造高端形象的关键一环,这一点小米也不例外。而小米汽车全系、全域(电驱、车载电机、热管理压缩机等)使用碳化硅器件,在确保性能超乎对手的同时,也起到补足自身性价比属性的作用。起售价21.59万元虽然不低,但碳化硅会让大家明白这个售价自然有其道理,这或许就是小米想要达到的。


碳化硅功率器件对整车续航增强、充电提速等方面都有重要作用,突破现有硅器件极限的使命就在它身上。在材料特性方面,碳化硅在耐高温、高压方面相比硅材料有巨大提升,且能达到远超硅材料的工作频率,损耗水平更低。衬底大厂Wolfspeed的数据表明,在逆变器中使用SiC器件后,能减小整体的体积、重量和成本,在车辆续航上也有5%-10%的提升。目前碳化硅的问题主要在于良率低下、6英寸晶圆升级8英寸的瓶颈,两者都直接制约了碳化硅器件的增供和降本。


SiC对比硅材料的提升 来源:罗姆ROHM


出于巨大的应用商机,主要功率器件原厂,包括安森美、英飞凌、ST等都已经进入SiC领域,包括收购衬底厂进行垂直整合、与Wolfspeed建立供应关系,以及自身扩增产能等。大型芯片原厂入局,将为攻克碳化硅衬底生长这一良率障碍,提供巨大助力,在整体放量实现之后,这一市场也必将红海化。以安森美为例,收购GTAT使其获得从碳化硅晶圆到制造设备的全套技术,有利于安森美推进8英寸SiC衬底晶圆的转进,抢先扩大市场份额。


另一家大厂英飞凌因当初未能成功收购Wolfspeed,故而更广泛地就衬底供应寻求合作机会。去年,英飞凌先后与天岳先进、天科合达签订协议即表明这一点。这一合作的达成,标志着本土供应商已经具备了车用碳化硅领域的影响力。实际早在去年,国内供应商的入局就已经促使碳化硅衬底价格有所降低,这一降价趋势在今年只会随着产能扩大走得更远。碳化硅器件得以降本,那么对车企的成本负担和研发自由度都是极大利好,新能源车更新换代的速率将会更快,也会带起更多其他芯片的需求。



结语

小米汽车是雷军最后的重大创业,它的前行之路被赋予巨大的期望和使命。小米的目标是通过15到20年的努力,成为全球前五的汽车厂商。不论能否完全抵达,这一实现过程都会深刻改变产业链。深化“软件定义汽车”这一概念,会重新定义整车开发这一流程。巨大的规模效应也将刺激起更多芯片的需求,但高效运转的供应链,也并不允许高价物料的长期存在。


总的来说,小米入局,会让所有人都明确汽车行业已经开始了整体化变革,大的方向就是高速流转、提升效能和频繁迭代。这一新的格局不论是对车企还是芯片企业,都很值得思考,因为机会就孕育在变化中。







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