電氣化、智能化時代下,新能源汽車早已成爲大勢所趨。我們都知道,智能汽車區别于傳統汽車的重要标志就是自動駕駛和智能座艙,這些功能的實現,其實都離不開芯片作爲底層依托。新能源車對于汽車芯片的需求是 1600 顆 / 輛,是傳統燃油車的三倍。爲什麽智能汽車需要使用如此多的芯片?芯片是越多越好嗎?國産車規級芯片的 " 卡脖子 " 問題當下是否還存在?在未來,汽車會不會像電腦一樣一個 CPU 解決一切?對消費者來說,汽車芯片技術的發展将爲駕駛體驗帶來哪些革命性的變化?
帶着這些問題,36 氪《CEO 錦囊》直播間硬科技系列專場邀請到了奕泰微電子創始人仲建鋒和歐冶半導體聯合創始人高峰來一起聊聊:未來智能汽車長什麽樣?
在這場直播中,兩位嘉賓主要讨論了以下問題:
1. 新能源車對于汽車芯片的需求是 1600 顆 / 輛,是傳統汽燃油車的三倍,爲什麽智能汽車需要這麽多芯片?
2. 過去幾年市場 " 缺芯 " 嚴重,但近年來中國芯片企業快速成長,湧現出了非常多優秀企業。國産的車規級芯片經曆了哪些發展?目前屬于什麽樣的階段?
3. 我們知道車規級芯片的種類非常多,具體到兩位做的以太網芯片和 Soc 芯片,分别是控制汽車哪部分功能?
4. 一個現象是,新能源車肯定是我們國家最強 ,但在智艙智駕領域大家耳熟能詳的核心芯片基本還是在用國外的。國産車櫃機芯片這個 " 卡脖子 " 的問題是不是還存在?
5. 做爲芯片廠商,拿到訂單尤爲重要。請問兩位目前跟國内的哪些車企有合作?具體是怎麽樣的合作形式?
6. 特斯拉發布的 Robotaxi 沒有方向盤和油門刹車踏闆,未來汽車是一個智能的載體,随着芯片技術的發展,未來智能汽車會長什麽樣?
7. 中國車企在電動化、智能化上一騎絕塵,這對芯片的功能和性能提出了很多創新需求。在未來,智能汽車會不會像電腦一樣通過一個 CPU 解決所有?
以下爲兩位嘉賓和 36 氪的對談,部分内容經過整理編輯:
36 氪:新能源車對于汽車芯片的需求是 1600 顆 / 輛,是傳統汽燃油車的三倍,爲什麽智能汽車需要這麽多芯片?
仲建鋒:目前,傳統燃油汽車的芯片數量大約在 600 到 700 顆之間。相比之下,電動汽車的芯片數量則顯著增加,達到了 1600 顆,而高級别的智能汽車的芯片需求量甚至可能達到兩三千顆每輛車。這種芯片數量的增長主要有兩個原因:一是汽車電動化帶來的增長,二是智能化帶來的增長。智能化主要包括智能駕駛和智能座艙兩大類,智能化技術的底層支撐都是通過芯片來實現的。汽車芯片可以被看作是汽車的 " 大腦 ",其功能大緻可以分爲三類:控制、感知和執行。因此,汽車内芯片數量的增加主要是由于汽車功能的複雜度和智能化需求的增長。
從傳統意義上講,芯片數量的增加确實意味着汽車功能的增多。然而,随着芯片數量的增加,也帶來了一些問題。例如,汽車内微控制器(MCU)的數量已經達到 100 顆以上,我們可以将 MCU 視爲汽車的 " 小腦 "。人類隻有一個大腦,但汽車卻需要這麽多 " 小腦 ",這是因爲技術發展和成本考慮的限制。目前的趨勢是逐步減少這些 " 小腦 ",轉而使用一個或幾個更大型的 " 中腦 " 或 " 大腦 "。
實現這些功能需要算力、傳感器和執行機構,這些都是通過芯片來實現的。從技術層面來看,我們希望芯片越少越好,但最終目标是滿足用戶的需求。
高峰:我想從另一個角度來探讨這個問題,那就是單車的價值量。這個價值量是一個更本質的變化,它不僅限于芯片的數量,因爲芯片的種類繁多,包括功率模拟、MCU、SoC 等。
傳統燃油車中,所有半導體的價值總和大約在 300 到 400 美金之間。但是随着汽車的電動化和智能化,這個價值量預計将達到千美元級别。最低的預測也在 2000 美金以上,而更高的預測可能達到 4000 多美金。這意味着,一片 12 英寸晶圓上制造的芯片價值,從 300 到 400 美金,增長到了 2000 到 4000 美金,這是一個數量級的提升。這個趨勢比單純看芯片數量更爲重要。爲什麽會出現這樣的趨勢呢?正如仲總所說,汽車的計算需求上升了。芯片本質上是計算驅動的,而計算的增加也帶動了被動元器件和存儲等的需求。随着汽車計算的複雜性增加,它消耗的半導體也就越多,因爲芯片本質上提供的是計算功能。
現在,智能化傳感器越來越多。簡單的車輛可能隻配備一個攝像頭和幾個雷達,而高端車輛可能配備十幾個攝像頭和多個雷達,甚至還有更昂貴的激光雷達。這些傳感器從感知到交互,如座艙,都需要大量的計算。以前的傳統車輛主要是以發動機爲主體的機械産品,所需的計算非常少,主要是機械控制。而智能化之後,爲了提供更多的體驗,包括自動駕駛,車輛需要自主地進行感知和計算,這使得計算量越來越大。
這是一個最本質的改變。汽車芯片在車輛中變得越來越重要,從一個相對附屬的産品價值形态,轉變爲決定車輛特性甚至賣點的關鍵因素。
36 氪:過去幾年市場 " 缺芯 " 嚴重,但近年來中國芯片企業快速成長,湧現出了非常多優秀企業。國産的車規級芯片經曆了哪些發展?目前屬于什麽樣的階段?
高峰:我們需要糾正一個誤區,那就是所謂的 " 缺芯 " 問題。過去幾年,汽車行業真正缺乏的并不是計算芯片,而是 MCU(微控制器)和一些模拟器件。這種短缺主要是由于疫情影響,導緻對庫存水平的要求提高,以及疫情期間消費電子和個人電腦需求的突然增長,這些都導緻了庫存周期的變化。然而,對于面向未來的汽車智能化部分,實際上并不存在 " 缺芯 " 的狀況。如果我們大緻分類,與智能化相關的芯片可以分爲兩部分:一部分是存量特征的,主要是 MCU 這類市場;另一部分是增量市場,主要是以 SoC(系統級芯片)爲主的智能計算市場。
在智能化之前的時代,汽車大量需要的是 MCU 這類芯片。全球市場格局非常清晰和穩定,主要由歐洲的三家公司和美國、日本各一家組成,如恩智浦、ST、英飛淩、德州儀器和瑞薩。這些公司的供應鏈體系非常穩固,市場穩定後,它們進入了類似大宗商品的市場特征,這也是爲什麽會出現供應鏈沖擊和 " 缺芯 " 問題。
另一方面,增量市場,即智能計算芯片市場,實際上是一個增量市場。汽車半導體的價值從三四百美金增長到兩三千美金的過程中,大部分增量并不是來自傳統 MCU 使用量的增加,而是來自新型承載車載計算的計算芯片需求的增加。因此,這一部分的瓶頸并不在于供應鏈問題,也不是我們所說的 " 缺芯 " 問題。包括剛才提到的某些公司自己的芯片,它們并不是爲了解決所謂的 " 缺芯 " 問題,因爲它們需要的那些芯片從來沒有存在買不到的問題。
仲建鋒:我這裏再補充一下整個産業的實際情況。實際上,在傳統芯片短缺的階段,智能駕駛和智能座艙中的核心芯片并沒有遇到 " 缺芯 " 的狀态。
關于國産車規級芯片的發展階段,我簡單補充一下。我們觀察到國産車規級芯片的發展可以分爲三個階段:
起步階段:在這個階段,國内許多芯片企業開始模仿國外的芯片,包括做一些平替産品。這在前幾年芯片短缺較爲嚴重時是一種常見的做法。
追趕階段:随着技術積累和市場認知的提高,國内企業開始從模仿轉向創造,推出性能、質量和推出時間點都能達到業界同類水平的芯片。
超越階段:在這個階段,國産車規級芯片将超過國際水平,領先行業發展,甚至在國際化方面取得突破。
車規級芯片的種類非常多,包括與電動化相關的、傳感器、算力、模拟和數字芯片等。據統計,國内車載芯片行業中,SoC(類似于大腦的算力芯片)的國産化率在 5% 到 8%,MCU(類似于小腦,技術算力不那麽強大的芯片)的國産化率接近 10%,而功率器件的國産化率則爲 35%。
具體到我們所做的車載以太網交換芯片領域,目前國産化率還是零。因此,在整個國産車規級芯片領域,不同類型的芯片所處的階段差别較大,有的處于起步階段,有的處于追趕階段,也有的即将進入超越階段。當然,更多的芯片可能還是處于起步階段。
36 氪:我們知道車規級芯片的種類非常多,具體到兩位做的以太網芯片和 Soc 芯片,分别是控制汽車哪部分功能?
仲建鋒: 我們來談談用戶對汽車智能駕駛的體驗。用戶能夠感受到的是汽車從輔助駕駛到自動駕駛的轉變,比如特斯拉最近發布的 Robotaxi,它甚至沒有方向盤和刹車,完全實現了無人駕駛。對于産品來說,我們做的車載以太網實際上是在汽車内部構建了一條信息高速公路,爲汽車提供高速的數據傳輸。自動駕駛需要處理大量的數據,包括傳感器信息的傳輸和計算結果的執行,這些都依賴于高速的信息公路。
我們可以将車載以太網芯片比作車内的信息高速公路。如果沒有這樣的信息高速公路,智能自動駕駛和智能座艙等應用就無法得到支撐。因此,我們實際上是在提供通信的基礎。如果把輔助駕駛比作一個通道,如果沒有這個通道,指令就無法及時接收,執行可能會延後,甚至可能接收不到完整的指令。
傳統的汽車也有通信技術,但帶寬較低,無法滿足自動駕駛和智能座艙所需的大數據量。這就像我們現在使用的 4G、5G 網絡,而傳統汽車的通信技術可能還停留在 2G 時代,顯然無法滿足現代汽車的需求。現在,車載以太網技術使我們的汽車實現了類似 4G 甚至 5G 的通信水平,這是從 2G 時代到現代通信技術的巨大飛躍。
高峰:在解釋 SoC 具體是什麽之前,我想先提一個觀點:我和仲總以前都是從事 IT 行業,這說明汽車智能化的本質是 IT 産業和汽車産業的融合。
以前,汽車有一套專有的通信協議和組件,以及獨立的 ECU 硬件開發模式;而 IT 行業則專注于計算和通信。現在,汽車智能化就是将 IT 的通信協議和計算架構引入汽車産業。簡單來說,汽車将變成一個帶輪子的智能手機。當然,這個比喻并不完全準确,但在移動性和通信方面是準确的。汽車需要通信和計算來支撐智能化體驗。從這個角度看,每個智能手機都需要一個 SoC,無論是麒麟 9000 還是高通 810,這些芯片決定了手機的智能化水平。汽車中也可能需要多個 SoC 來提供所需的各種計算能力,這是我們提供的算力基礎。
SoC 是異構計算的集合,意味着不同的計算任務需要不同類型的芯片架構來處理。例如,CPU 是通用計算模式,但對特定任務可能效率不高。這就是爲什麽英偉達開發了 GPU,最初用于圖形處理,後來發現它适合 AI 和深度學習計算。GPU 和 CPU 可以協同工作,各自分工,以提高計算效率。
SoC 上有許多不同的計算核心,如 CPU、NPU(用于 AI 計算的大規模并行計算)和 GPU(用于圖形處理)。這些核心被集成到一個芯片上,通過總線配置有效集成,形成一個系統級的芯片,即 SoC(System on a Chip)。SoC 就是一個芯片上的計算系統,能夠針對特定場景執行最高效率的計算。
36 氪:一個現象是,新能源車肯定是我們國家最強 ,但在智艙智駕領域大家耳熟能詳的核心芯片基本還是在用國外的。國産車規級芯片這個 " 卡脖子 " 的問題是不是還存在?
仲建鋒:近年來,我們在許多領域都取得了顯著的突破,特别是在汽車行業。與三年前相比,整車行業有了巨大的進步,新能源車的滲透率已經達到了 50%,而三年前僅有百分之十幾。這表明國内整車制造能力随着新能源汽車的興起而得到了提升。
在芯片領域,這幾年也取得了顯著的進展。許多領域都實現了從無到有的轉變,衆多芯片廠商湧現,推出了許多産品。這在智能座艙和自動駕駛這兩個主要領域尤爲明顯,一些車廠已經推出了商用的車規級芯片。例如,自動駕駛領域的地平線和黑芝麻,智能座艙領域的芯馳和華爲,都取得了一定的突破。
盡管如此,仍然存在一些瓶頸問題,這與國内車規級芯片的整體發展階段有關。由于芯片種類繁多,不同種類的芯片在市場上的競争态勢存在較大差異。一些領域已經不再存在瓶頸問題,但在某些領域,如高安全領域的動力控制,由于涉及安全問題,廠商在使用時會更加謹慎,需要長時間的積累,因此滲透率仍然較低。在通信領域,由于技術門檻較高,國外廠商較少,盡管新能源汽車、自動駕駛和智能座艙等領域發展迅速,但在車載以太網領域,目前使用的仍然是國外芯片。這表明在某些特定領域,我們仍然面臨一定的瓶頸。
高峰:在汽車智能計算 SoC 這個新領域,我們首先要認識到汽車智能化還處于起步階段,遠未達到市場格局确定的時候。智能化才剛開始,盡管電動化的趨勢已經相對明确,包括電機、電控和電池技術都在趨向标準化,中國供應商在這方面已經取得了很好的市場地位,如甯德時代和國軒高科。
然而,智能化領域才剛剛開始,我們稱之爲上半場電動化,下半場智能化。智能化的探索還在進行中,即使是像英偉達這樣的公司,也沒有确立明顯的優勢。英偉達去年在汽車領域的芯片銷量隻有 100 多萬顆,占其總收入的 3% 不到,在全球汽車芯片市場的份額也非常小。全球每年生産 8000 萬到 1 億輛車,英偉達的銷量相比之下還處于非常初期的階段。而且,英偉達的汽車芯片更多是從數據中心共享架構轉變而來,并不是專門爲汽車設計的。高通的主要業務之前在手機領域,但随着手機市場的萎縮,高通正在大力進入汽車領域。在智能座艙方面,高通可能會有一些生态優勢,但手機的計算形态并不一定最适合汽車座艙的計算需求。在自動駕駛領域,英偉達雖然有一定的影響力和應用,但遠未達到壟斷地位。高通在座艙領域的優勢可能比英偉達在自動駕駛領域的優勢更大,但座艙領域的計算形态也未确定。
因此,在智能化領域,目前還遠遠談不上存在瓶頸問題。中國擁有龐大的應用市場,對制程的要求相對寬松,這爲中國公司提供了與國外公司競争的機會。當然,如果我們現在不發展,10 年後可能會面臨瓶頸。但如果現在就開始發展,那麽在智能化領域,大家都處于同一起跑線,中國有很大的機會。
36 氪:做爲芯片廠商,拿到訂單尤爲重要。請問兩位目前跟國内的哪些車企有合作?具體是怎麽樣的合作形式?
仲建鋒:車規級芯片在整車中的應用周期較長,門檻也相對較高。國内車企在采用我們産品方面取得了突破,主要原因可以歸結爲三類:
智能化領先的企業:國内一些新興車企在智能化方面做得非常好,具有全球競争力。這些企業對我們這類用于智能化領域的芯片有很高的支持度和新需求。傳統上,歐美整車廠的需求推動了車規級芯片的發展,但現在智能化最具競争力的整車企業在國内,國外芯片廠商的需求來源主要還是歐美整車廠。如果我們能根據國内車企的新需求定義産品,将具有很大的差異化競争優勢。理想汽車就是我們合作的一個典範。
L4 自動駕駛的企業:目前乘用車主要集中在 L2+ 級别,但中低速無人車已經進入 L4 自動駕駛階段。這些企業對外設要求非常高,國外芯片在這方面的支持不足。我們的産品,如車載以太網芯片,能夠提供更多的快速路接入,更适合 L4 自動駕駛應用。我們與武漢一家 L4 自動駕駛企業形成了合作。
國産化要求的企業:一些車企受到政府政策的影響,對國産化有明确要求。我們需要深入了解客戶的需求和痛點,這正是我們的機會所在。國外芯片廠商已将研發中心遷出中國,其市場營銷人員在中國市場的影響力較弱,這爲我們提供了機會。國内整車廠在智能化方面的全球領先地位使我們能夠第一時間獲得領先需求,從而開發出領先的産品。
總的來說,我們借助了國内新能源汽車的發展大勢,并通過市場洞察找到了自己的核心競争力。奕泰微已經推出了四款車規級芯片,這些芯片是全套産品,針對車載以太網在汽車應用領域的不同需求,形成了整套解決方案。就像高速公路有不同車道和速度要求一樣,我們的産品也定位于不同的種類和速度,以滿足不同客戶的需求。
高峰:目前,我們與國内主要車企都有項目合作。在汽車智能化的背景下,供應鏈體系正在發生變化。傳統汽車供應鏈鏈條較長,包括從二級供應商(TIER two)到一級供應商(TIER one)再到汽車主機廠。芯片通常作爲二級供應商,通過一級供應商集成到産品和解決方案中,最終應用到汽車上,有時還存在三級供應商,芯片甚至不需要直接面向主機廠。
然而,在汽車智能化之後,主機廠對芯片,尤其是智能計算類芯片的參與程度顯著增加。他們不僅參與芯片的選型,還對交付的具體要求有明确的需求。盡管主機廠通常不直接生産硬件,他們仍然需要一級供應商來完成最終交付。這使得供應鏈關系從線性轉變爲更爲緊密的三角關系,這是最顯著的變化。
在與車企做生意時,産品定義階段至關重要。你需要明确你的産品是否符合産業趨勢和客戶需求。由于芯片開發周期至少爲兩年,從定義到流片,你需要預測兩年後的需求,這本身就是一個挑戰。當産品進入銷售階段,ToB 銷售的原則無論是針對車企還是運營商都是一樣的。關鍵在于理解客戶組織的戰略需求,以及組織内部不同部門的訴求,并做出相應的回應。但最終,是否能夠爲客戶創造價值才是決定性的因素。
36 氪:特斯拉剛發布的 Robotaxi 沒有方向盤和油門刹車踏闆。未來汽車是一個智能的載體,随着芯片技術的發展,未來智能汽車會長什麽樣?
高峰:這個問題我确實思考了很多。回想一下,當第一代 iPhone 發布時,喬布斯在演示中提到了三個産品:一部新電話、一個新 iPod 和一個新互聯網浏覽器,最後他揭示這三個産品實際上是一個,那就是 iPhone。這在當時定義了 iPhone 的三個主要功能。
但我們現在還能用這三個功能來定義智能手機嗎?顯然不能。智能手機已經遠遠超出了最初設想的三個主要功能。智能手機與功能機最核心的區别在于它提供了一個移動計算平台,由芯片、觸摸屏、攝像頭、陀螺儀、GPS 等傳感器以及操作系統(OS)組成,支持了無數豐富應用的運行。喬布斯在發明 iPhone 時無法預見到微信、美團、Facebook 等應用的出現,但他創造了一個平台,使得這些應用得以誕生。智能手機是一個平台,而不是被任何一個單一功能所定義。
對于未來智能汽車的樣子,我也無法确切知道,但我相信定義智能汽車的不會是某一個特定的功能,如自動駕駛、智能座艙或智能大燈。智能汽車的定義将來自于它底層的電子電氣架構的革新,以及由此帶來的計算和通信平台。這個平台将有一個統一的操作系統,并支持開放的應用生态系統的繁榮。因此,智能汽車不會被任何一個單一的功能所定義,而是會被其作爲一個整體的計算和通信平台的特性所定義。
仲建鋒:智能汽車的未來形态是我們正在思考的問題。傳統汽車聚焦于提升駕駛樂趣,包括動力等方面,因爲那時汽車需要駕駛員操作。未來的汽車會是什麽樣子呢?它首先還是一種出行工具。主持人剛才提到,未來的汽車不一定隻是在地上跑,也可能在天上飛。無論地上還是天上,隻要能将用戶從一點帶到另一點,就能滿足用戶的基本需求,用戶的根本需求是到達目的地。
随着 AI 技術的發展,未來的汽車将實現自動駕駛,甚至無人駕駛。特斯拉最近的發布表明,我們離無人駕駛的實現可能比預期更快。一旦汽車實現無人駕駛,汽車對我們來說就像坐公交車一樣,我們隻需要從一個地方到另一個地方。在這種情況下,我們在車上可以做什麽?娛樂、看電影、玩微信、刷抖音等,這些活動會變得豐富多樣。同時,汽車也可能成爲移動辦公室。
因此,未來的智能汽車将圍繞用戶的原始需求設計。當駕駛員的責任被解放後,汽車将爲用戶提供一個空間,就像我們現在乘坐地鐵、高鐵或公交車時一樣,用戶可以在這個空間裏做各種事情。目前我們可能隻能刷手機,但未來汽車提供的豐富内容将使消費者更願意享受旅途。
綜上所述,未來的汽車将是一種以用戶需求爲中心的形态,提供不僅僅是運輸,還包括娛樂、工作和其他活動的綜合體驗空間。
36 氪:中國車企在電動化、智能化上一騎絕塵,這對芯片的功能和性能提出了很多創新需求。在未來,智能汽車會不會像電腦一樣通過一個 CPU 解決所有?
仲建鋒:業界并不期望用一顆芯片解決所有問題。盡管使用單顆芯片解決所有問題可能是大家最希望看到的,但如果這樣做的成本沒有優勢,或者不能提升用戶體驗,那麽廠商可能不會選擇這樣的方案。
實際上,汽車的電子電氣架構正在發生重大變化,已經經曆了三代的演進。目前主流應用的是第二代,即域控架構。而未來的第三代電子架構,包括聚焦的 SoC 算力芯片,将更多地滿足用戶需求,同時考慮成本因素以提升車輛的競争力。我們可以簡單地考慮人形機器人的比喻,汽車可以看作是 " 趴着 " 的人形機器人,它們都需要一個 " 大腦 " 來控制。汽車内部需要多個 " 大腦 ",因爲汽車的不同部分,如自動駕駛、智能座艙等,都有其特定的功能需求。未來,如果能夠實現一個 " 大腦 " 控制所有功能,那将是最理想的狀态。但最重要的是這種方式是否經濟,是否能夠爲用戶提供價值。随着汽車架構的變化,我們将看到更多關于如何實現這一目标的探索和創新。
高峰: 這個問題非常專業,我們讨論得也比較多。我的答案很明确,不會隻有一顆芯片來解決所有問題。雖然汽車未來的芯片數量會減少,但它們的綜合價值量會大幅上升,這是我們一開始就提到的。
目前,手機基本上是由一顆 SoC 芯片控制的,雖然手機内不隻一顆芯片,但主控芯片就是 SoC。以前通信的基帶芯片和應用處理器 ( AP ) 可能還是分開的,現在也合二爲一了。但汽車的情況不一樣,汽車是一個複雜系統,用一顆 SoC 去解決所有計算需求,在相當長的一段時間内,可能都不是最佳方案。目前最佳方案可能是第三代電子電氣架構,但目前大多數車企還沒有完全實現這一架構。特斯拉可能是實現得最好的,但其他企業仍需努力。我不認爲在可預見的未來,汽車會隻用一顆 SoC 來解決所有問題。第三代電子架構與此類似,它包括中央控制器、區域控制器和一些端側執行器,形成了一個三級計算結構。
總結一下,我認爲汽車不會隻用一顆 SoC 解決所有問題,但芯片的總數會減少,随着向第三代架構的轉變,整體芯片數量會減少,但它們的綜合價值會大幅提升。
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