与手机里的芯片相比,做车载芯片会更难吗?

业界 作者:亿欧网 2021-03-06 14:20:06 阅读:78
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如果说消费级芯片追求的是“唯快不破”的神功,那车规级芯片修炼的更像是“金钟罩铁布衫”般的内功。


全文1925字,阅读约需5分钟


文 | X科技实验室


华为因为芯片被卡脖子的事情还没过去,下一个被芯片卡脖子的,会是中国汽车行业吗?


最近几个月,全球汽车行业开始遭遇芯片供货短缺,中国车企因此受到极大冲击,比如上汽大众和一汽大众部分车型产线,就一度面临停产风险。



很多朋友此前并不知道,不管是燃油车还是电动汽车,每台车都搭载了近千枚芯片,从发动机控制到仪表盘再到车灯,全离不开小小的芯片。


既然扯到了芯片,我们就会好奇,华为的命运,是否会在中国汽车公司的身上重演呢?


想要解答这个问题,就要先讨论一个更基础的问题:汽车搭载的车规级芯片,与手机电脑搭载的消费级芯片,哪一个制造难度更大?



其实,对于应用在电脑手机上的芯片来说,不断追求的是体积更小,功耗更低,计算能力更强,这些需求最好的解决办法就是不断提高制程工艺。



也就是我们经常听到的“7nm”、“5nm”这些数字,指的是晶体管中栅极的宽度,简单讲,当这个数字越小,相同尺寸芯片上的晶体管数量就可以越多,性能就会越强。



近几年,在制程工艺上的军备竞赛越来越激烈,具体来说,全球目前能够量产5nm工艺芯片的公司,只有台积电和三星两家,中国的中芯国际则刚刚量产14nm。


所以,当台积电停止为华为代工后,关于手机行业被芯片卡脖子的讨论才会甚嚣尘上。


好了,现在我们再来看车规级芯片,它对于制程工艺的要求却没那么高。


在汽车领域,MCU、IGBT这类主控芯片,基本等同于手机电脑里的处理器,它们大多数使用的是28nm,45nm甚至更落后的工艺制程,号称最智能的特斯拉,目前主要使用的也是14nm自研芯片。



这是因为一方面,汽车本身空间较大,对芯片尺寸的要求,没有电脑手机等消费品那么严苛。


另一方面,主流燃油车的发动机、底盘、车灯控制等元器件工作时,对芯片的算力要求其实并不算高,所以汽车芯片也没有必要像消费级芯片一样,在制程上展开疯狂的军备竞赛。然而,这并不代表,制造车规级芯片是一件简单的事。


事实上,如果说消费级芯片追求的是“唯快不破”的神功,那车规级芯片修炼的更像是“金钟罩铁布衫”般的内功。


要练成这道内功,制造车规级芯片要过三道技术关。



第一道关是环境关。


相比手机,汽车的工作环境要恶劣百倍。行驶时不仅会遭遇更多的振动和冲击,还可能要面对各种液体或粉尘的侵蚀,甚至就连温度条件也颇为极端。


比如车规级芯片要承受的温度范围一般在-40°C-150°C之间,而消费级芯片只需满足0°C~70°C工作环境即可。



第二道关是寿命关。


手机作为消费品,生命周期一般不会超过5年,而汽车作为大宗商品,使用寿命往往在15年、或者驾驶20万公里左右,这不仅要求车规级芯片要有足够长的寿命,还要求它能在未来15年内都能满足汽车行驶的基本诉求。



第三道关,也是最重要的一道关,是安全关。


手机玩游戏时死机,顶多是被队友骂两句,但汽车如果开在路上,芯片崩了,那可能就要出人命了。


用更直观的数据来说,手机芯片可接受的不良率是万分之二,汽车芯片的不良率则不能高于百万分之一。



车规级芯片巨头瑞萨的技术人员曾透露,这个数据岂止是不能高于百万分之一,而是要趋近于“0”。


所以,想要踏入车规级芯片的赛道,必须要拿到n张听名字就让人不明觉厉的入场券。这些严苛的标准,核心目就是要保证车载芯片的安全可靠。



所以我们能看出,虽然很多车规级芯片的制程还停留在28nm,但设计、制造的技术门槛却并不低。


更何况智能汽车时代山雨欲来之际,高通、英特尔、英伟达等拥有技术优势的消费级芯片巨头,最近几年时间也频频做出收购等动作,并且陆续开始推动5nm、7nm制程的车规级芯片。


回过头来看中国,今天的中国毫无疑问已经是汽车生产大国,目前生产了全球30%的汽车。



但在车载芯片领域,则是严重依赖欧美、日本企业,2020年中国汽车芯片市场规模大约为450亿元人民币,预计到2025年将会超过1200亿元人民币。然而,目前我国90%的车载芯片都依赖进口。



这时我们再去看一开始提的那个问题,中国汽车会被芯片卡脖子吗?


其实,中国汽车对于国外芯片公司的依赖一直存在,但如果不是前段时间车载芯片的产能危机,很少有人会关心这个问题。


如果再回想手机行业,华为崛起并被针对之前,我们大多数人,其实也不知道中国手机行业对于外国芯片的依赖有多严重。特斯拉创始人马斯克近期在接受采访时说过:特斯拉未来最大的竞争对手很可能是来自中国公司。


如果真的如此,在今天这个中国自主汽车品牌和新能源汽车飞速发展的背景下,未来中国的电动车第一名,倘若也像今天的手机第一名一样被针对,希望它不会像今天的华为一样悲怆。




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