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汽车与芯片技术漫谈

发布时间:2022/8/26 6:16:03

汽车与芯片技术漫谈

参考文献链接

https://mp.weixin.qq.com/s/2sAxPEK8iT1VdzLLpYtGsw

https://mp.weixin.qq.com/s/xuAIVVBZGpoCpWtRUgW58Q

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https://mp.weixin.qq.com/s/VbXQmz-rSfw1JH2sEx1ShQ

龙蜥社区成立 RISC-V ARCH SIG

RISC-V 是一套开源、开放的通用指令集架构(ISA),技术上具有简洁、模块化、可扩展特点。指令集标准和扩展标准采用全球共享共治的模式,这跟传统的指令集架构显著不同,有望打破指令集处理器设计瓶颈,释放处理器设计潜能,带来处理器设计与开发的开源模式。

随着 RISC-V 知名度的迅速提升,该技术在应用上也从之前的大学教学和研究大踏步进入了产业界,包括 Western Digital、阿里巴巴平头哥半导体等均开始了 RISC-V 架构的 CPU 核以及芯片的量产应用。RISC-V 在软件生态方面发展也很迅速,从各种主流的编程语言(如 C、C++、Golang),到主流的 GCC、LLVM 等编译系统,再到 Linux 与各种 RTOS 操作系统内核,最后到 Ubuntu、Debian 等常见的操作系统发行版,以及容器 Docker 等应用软件等等。

同时,作为开源指令集的 RISC-V 也受到国内高校和芯片厂商的青睐,如 PTG 的玄铁、中科院的香山处理器等都已取得了可观的成就。为拥抱更加开放的芯片生态,促进国内 RISC-V 软硬件发展,龙蜥社区正式成立了 RISC-V ARCH SIG(Special Interest Group),全面兼容并促进 RISC-V 生态发展。至此,龙蜥操作系统可支持 X86、Arm、LoongArch、RISC-V等多种芯片架构

 业界共建Anolis RISC-V ARCH SIG,丰富国内 RISC-V 软硬件生态

 8 月 24 日,上海科技大学和中国科学院软件研究所联合主办的 RISC-V 中国峰会上,本届 RISC-V 中国峰会主席、平头哥半导体副总裁孟建熠展示由龙蜥社区、平头哥、中科院软件所 PLCT 实验室联合打造的 RISC-V 芯片、OS 和生态应用的软硬件全栈平台,完成了龙蜥操作系统的 3000 多个基础包适配,帮助 RISC-V 架构从嵌入式应用拓展到桌面和云上应用。 大会上,基于龙蜥社区提供的 Anolis 桌面操作系统,平头哥半导体副总裁孟建熠展示运行了 5 大代表性应用,包括 Java (Alibaba Dragonwell)、NodeJS(Alibaba Node)等基础软件组件、FireFox 和 LibreOffice 等典型桌面办公软件、还有 NCNN 等 AI 应用。此次展示的应用都不是传统的嵌入式应用,而是集中在桌面应用和云上应用。这不仅体现了新一代玄铁芯片的强劲性能,也是 RISC-V 架构走向桌面和数据中心的重要里程碑

 

 

 (图/平头哥半导体副总裁孟建熠)

Anolis RISC-V OS 是龙蜥社区推出的支持 RISC-V 架构的操作系统发行版,由社区 RISC-V ARCH SIG 维护,SIG 成员囊括产学研各界翘楚。未来 RISC-V ARCH SIG 将进一步完善对玄铁芯片的支持,打造围绕玄铁的软件生态,释放玄铁在多媒体和 AI 领域的潜能。

 

 (图/基于龙蜥Linux OS的软硬件全栈平台)

  RISC-V ARCH SIG 愿景

RISC-V ARCH SIG 致力于通过开源社区合作共建的方式,推动 RISC-V 架构软件生态的共建和推广,以及基于龙蜥社区 ANCK 内核支持 RISC-V 硬件平台。工作组将依托上游社区,与国际开源社区积极合作,提高 RISC-V 硬件开发效率,探索 RISC-V 软硬件结合解决方案,拓展 RISC-V 使用场景及方案,推进基于 RISC-V 的软硬一体全栈协同体系建设,以开源、开放、协作的精神促进 RISC-V 生态的持续繁荣。

 

 

   SIG 主要成员

Owner

王宝林:Linux 内核专家、阿里云开发人员核心成员:
吴伟:龙蜥社区 RISC-V 大使、中科院软件所 PLCT 实验室项目总监
  • 傅炜:龙蜥社区 RISC-V 大使
梁宇宁:鉴释科技 CEO
郭任:Upstream c-sky maintainer、PTG 开发人员
田县庭:RISC-V 架构专家、PTG 开发人员
王江波:BaseOS 专家、阿里云开发人员
宋卓:Linux 内核专家、阿里云开发人员
李三红:编译器专家、阿里云开发人员

开发者:

王俊强(PLCT),陆言(PLCT)、李浩(PTG)、朱贤兵(PTG)、田瑞冬(阿里云)、王帅(阿里云)、郑孝林(阿里云)、段博(阿里云)、韩笑(阿里云)、马乔(阿里云)。

 Roadmap

1. Anolis On Xuantie

打造基于“Anolis + 玄铁”的软硬一体全栈协同体系,发挥玄铁的硬件特性和性能优势,借助龙蜥社区在云计算领域的深厚积累,推动 RISC-V 向云计算和数据中心领域发展。

2. Anolis 支持更多的 RISC-V 硬件平台

除了玄铁以外,RISC-V SIG 会尝试适配更多的 RISC-V 硬件平台。

3. RISC-V 基础软件适配

依托 Alibaba Dragonwell、Alibaba Node 、APython 等项目,完善提高基础应用在 RISC-V 架构的功能和性能。并积极贡献到上游社区。

4. 软硬件协同探索

完善 RISC-V 在安全、虚拟化架构、IOMMU/SMMU、中断控制架构、RAS(Reliability, Availability and Serviceability)等方面的功能。弥补 RISC-V 在代码密度(code size)、虚拟内存管理、原子操作效率等方面的缺陷。探索 RISC-V 软硬结合解决方案。

未来,龙蜥社区还将尝试适配更多的 RISC-V 硬件平台;继续提升包括 Java、JS、Python 等程序语言的安全、性能以及生产效率;完善安全、虚拟化架构、IOMMU/SMMU、中断控制架构、RAS 等方面的功能;弥补 RISC-V 在代码密度、虚拟内存管理、原子操作效率等方面的缺陷。

汽车到了独立融资

手机业务在芯片断供和谷歌GMS服务中止打击下,销量直接从全球第二滑落至Other阵营,整个终端BG营收在2021年近乎腰斩;汽车业务更是被其在7月份的对外演讲中称之为“华为当前唯一的亏损业务”。

尽管车BU仍被视为可以暂时不计亏损、保持战略投入的核心项目,但在告别规模增长,转向创造利润的最高方针统领下,华为汽车业务显然不能再单纯以亏损换规模,需要在增长和赚钱之间寻找平衡点。

两难之下,华为的另一种选择浮出水面——分拆汽车业务,向外部寻求独立融资机会。

这并非没有可能。在去年4月份签发的一封题为《用干部队伍激活的确定性,应对环境与商业变化的不确定性——任总在干部管理工作思路沟通会上的讲话》的文件中,首次提到将来让一部分业务慢慢走上资本市场的可能性。

接近华为终端业务的知情人士李鹏当时就认为,华为寻求独立上市的分拆业务将会从终端业务中剥离,其中,云衍生业务、造车增量部件都是潜在标的。

现在,就看能不能从手中要来令箭了。

今年7月初召开的第十四届中国汽车蓝皮书论坛上,演讲中特意强调,当前的汽车行业还是一项烧钱、难干的生意。具体到华为汽车业务上,光是研发投入,今年就达到了15亿美元。根据介绍,汽车业务是华为当前唯一的亏损业务,其人员规模上直接投入有7000人,间接投入超过1万人。

按照在最新文件中的指示精神,华为汽车业务将不能再追求完整战线,减少科研预算的同时,还要‍‍加强商业闭环,‍‍聚焦在几个关键部件作出竞争力。

显然,在如何保持汽车业务增长同时,进一步降低亏损,这是给布置的又一道难题。

“从华为汽车业务当下的布局来看,加强商业闭环的路径,要么多卖产品,要么自己下场造车”,国信证券汽车行业分析师唐策指出,这两项选择都离不开大量资金的投入。

在唐策看来,多卖产品无外乎两条路,华为要么通过降价手段扩大合作车企名单,但这又不利于利润的增长;要么提高产品零部件售价,而这又会将部分潜在车企客户推向竞争对手。

如在自动驾驶解决方案领域,继百度Apollo、Mobileye、大疆、毫末智行等竞争对手外,“一些定位全无人驾驶的公司也开始降维加入战局”,印证唐策这一观点的最近例子是,原本聚焦在Robobus领域的轻舟智航,和以Robotaxi起家的文远知行等两家L4自动驾驶公司,6月份先后推出面向主机厂的L2-L3前装量产解决方案。

亲自下场造车更是一场投资豪赌。从现实情况来看,除特斯拉外,全球尚未诞生第二家能够实现年度盈利的新能源汽车公司。

刚刚披露二季度财报的理想和小鹏汽车,都仍处在以亏损换规模的阶段,都是增收不增利。其中,理想汽车第二季度营收87.3亿元,同比增长73.3%,但净亏损6.4亿元,同比扩大 172.4%,单季度亏损创近两年新高;小鹏汽车第二季度营收74.4亿元,同比增长97.7%,但净亏损也达到27.1亿元,同比扩大126.7%。

就连去年3月新加入造车阵营的雷军,都制定了未来十年投资100亿美元的资金计划。

准备过冬的华为,还能否愿意投入这么多钱是一方面,另一方面,面对亲自下场造成所带来的短期内高额亏损,也与倡导的追求利润相悖。

以上种种困境,伴随着新文件的颁布施行,将会使得所率领的汽车业务陷入两难境地。

这封文件还意味着,华为2023年很可能也不会独立造车了。

2020年11月,签发《关于智能汽车部件业务管理的决议》文件,明确“以后谁再建言造车,干扰公司,可调离岗位,另外寻找岗位”,并给出了3年禁言期限。

在将未来三年视为艰难时期,并将2023年和2024年视为生命喘息期后,即便届时禁言期满,抬头望着要利润不要规模的公司最高宗旨,估计内部也没多少人再敢建言造车故事了。

车BU成立之初,华为内部一度做好了长期亏损的打算。

2020年,时任华为轮值董事长的徐直军对外介绍,华为车BU年度投资规划在5亿美元,且已经做好了短期内不考虑收入和盈利的打算。这个周期,华为预计是8年左右。

按此计算,在撑到盈利之前,华为至少要在汽车业务上投入40亿美元。但徐直军显然还是保守了。2021年报显示,华为智能汽车解决方案年度投资达到10亿美元,而根据的介绍,2022年这一金额将超过10亿美元,后来在的公开演讲中,投入数额还在不断扩大。

车BU成立的初衷是为了弥补手机业务下滑所造成的亏空。2021年4月20日的上海南京东路华为旗舰店内,首次对外宣布门店卖车计划,说道“智能电动汽车销量虽然没有手机那么大,但是单价高,能够弥补手机的销量缺失”,甚至一度定下2022年销售30万台汽车的目标。

截至目前,唯一进入华为渠道销售的汽车品牌只有赛力斯一家。问界M5去年12月发布后,曾豪称,问界M5要冲击30万年销量。到今年5月份接受媒体访谈时,改口称,30万是一个不可能的目标,“第一年能完成10-20万辆已经是奇迹了。”

 

 

 问界M5

销量难达预期之外,华为所能获得的直接财务回报也相对有限。

毕竟合作车企自身还深陷亏损之中。根据赛力斯发布的2022年上半年财报,报告期内营收124.16亿元,同比增幅68.14%,但净亏损却高达23.16亿元,同比扩大226.29%。

对于赛力斯业绩承压的原因,外界给出的一种分析是问界系列定价过低,导致赛力斯盈利水平不佳,也间接使得华为从中分成的收益被限制。

就在8月24日问界M7交付仪式上,以调侃的方式回应了这一问题,称有人告诉他问界M7唯一的缺点就是价格太便宜了,“因为他过去都是买一两百万元以上的车,贵一点能体现到他的身份。”

华为合作造车的模式也在引发车企警惕。作为当下与华为深度合作的赛力斯、北汽、长安、广汽中的一家,财新23日报道称,接近华为的知情人士透露,华为与广汽埃安深度合作项目已经中止,现在双方是零部件供应和采购关系。

随后,广汽埃安相关负责人回应媒体称,该消息“不属实,我们和华为的合作项目还在正常推进。”

但广汽埃安对华为的不满却有迹可循。8月份的第十九届中国汽车营销首脑风暴·杭州峰会上,广汽埃安副总经理肖勇曾吐槽道:“可能不仅仅是电池,华为也是大牌的供应商,它的价格比较高,也不受控,我们想跟华为合作,会发觉基本上没有议价能力。”

肖勇称,在同华为保持合作的同时,广汽内部正在进行电池技术自研以及电池工厂建设,在三电核心技术、域控制器、智能座舱等方面努力建起自研体系,“两条腿走路……未来埃安30%自研,70%选择市场采购和合作”。

这也意味着在基本告别“蔚小理”等造车新势力订单后,华为车BU已经开始面临丢失传统车企订单的风险。留给华为汽车业务可供拓展的客户名单或将越来越少。

在最新文件中提及,‍‍2023年到2025年,一定要把活下来作为最主要的纲领‍。面对未来这三年的艰难时期,华为一切业务的出发点都要调整到以现金流和真实利润上来。

但如果华为还想继续在战局未定的新能源汽车领域拥有一席之地,持续不断地投入又是必需的,“就像‘蔚小理’一样,以亏损换增长是一条不得不走下去的路”,唐策认为。

基于此,或许将华为汽车业务从集团中分拆出来,寻求单独融资,不失为一种两全其美的办法——既保证了华为在新能源汽车赛道不会缺席,又不会受限于缩减支出、追求利润的文件宗旨。

更何况,还曾在去年4月亲自说过将来让一部分业务慢慢走上资本市场的话。当时正值华为云业务震荡期,徐直军、又先后接任云业务董事长和CEO,外界将更多关注度都放在了云业务的拆分可能性上。

在恒业资本创始人江一看来,华为所有的举措,都可以分为两个方面:一是允许内部业务什么赚钱干什么;二是赚取更多自由现金流,不排除允许部分业务体系走向资本市场。

这也贴合在最新文件中提出的要求,即当下华为的理想就是活下来,哪里有钱就在哪里赚一点。

对于上市公司MBO(即管理层收购)而言,拆分出来的一般都是优质资产。但华为的特殊性在于,它是一家100%由员工持有的民营企业,通过工会委员会实行员工持股计划。

再加上将自由现金流看得比其他公司更重,在江一看来,如果华为走到拆分业务这一步,它秉持的一个原则可能就是“把能够赚钱的握在手中,然后把那些未来才能赚钱的给放出去,推向资本市场”,像对眼下创收利润帮助不大的汽车零部件业务,就是一个很好的拆分目标。

事实上,拆分业务对于科技巨头来说并不鲜见,给华为做过战略咨询的IBM就曾经数度拆分业务,国内巨头中京东将拆分玩得炉火纯青,拆分之后业务发展的成绩也不错。总而言之,将车BU拆分出去独立融资,未来不排除单独上市的可能,已经成为华为的一个现实选项,现在就看能不能下这个决心了。

增程和插电谁厉害?

增程式的本质是“串联式插电混动”,DHT-PHEV的本质是“串并联插电混动”,比增程多了一套并联系统,可以实现全场景、全速域的能效最优。可见DHT-PHEV性能更强、适用性更广,实在不理解为何很多人选增程式?

7月理想销量为10,422辆,DHT-PHEV的上险数为668辆。前者一款车的销量是后者三款车销量的15.6倍,不在一个量级。

如果就此得出插电混动打不过增程也不对,7月比亚迪的插电混动车型(含DM-i和DM-p)销量为81,223辆,是理想的7.8倍。

所以不是插电打不过增程,是的插电没打过理想的增程。

瑞峰总也不必对增程耿耿于怀,因为旗下车型大致分为DHT、DHT-PHEV,前者是增程,后者是插电混动。如果增程是一种落后技术,那么的DHT不是也躺枪了吗?

如果增程式是拳击的话,DHT-PHEV更像MMA。前者只能用拳,是一种“站立技”;后者除了拳还能用腿、膝、肘等,包含“站立技”和“地面技”,选手可使用拳击、柔道、散打、截拳道等多种技术,场景更全面,实战性更强。

那传统燃油车相当于哪一种技能呢?这个可以问马保国大师。所以,增程式可以轻松战胜燃油车,但面对实战性更强的PHEV还是占下风。

当然,PHEV的核心还是增程,正如MMA的主要动作还是以拳击为主一样。因此,我们有必要了解下增程的前世今生。

1曾经的“狗不理”,增程为何又返红?

很多人对“新能源汽车”的说法颇有微词,理由是1881年法国工程师古斯塔夫•特鲁夫就发明了第一辆电动三轮车,甚至比第一辆燃油车还早了5年。只是在之后的竞争中,电动车输给了燃油车最终被淘汰。几十年后居然披着“新能源”的外衣复活,并不服众。

增程式电动车,比普通的纯电动车更尴尬一些。

 

 

 图片来源:百度百科

关于增程式电动车的定义,说法是电量不足时可以打开辅助供电装置(增程器)发电,并且这个增程器不能直接参与传动。

增程式电动的特点非常明显,那就是增程器100%发电,车辆100%电驱动。好处是驾驶感受无限接近电动车,又没有电动车的里程焦虑。而且由于内燃机不参与驱动,可以始终在高效区间运行,它的效率也是相当不错的。

 

 

 图片来源:车聚网

坏处就是明明可以直接发动机驱动,或者直接电池驱动,这里却偏偏要先发电给电池,再通过电池带动电机,凭空多了两次能量转换,这让它的效率比不上其他路线。

这好比:用勺子吃饭比用手吃饭要文明,但增程是先用手把饭抓到勺子里,再用勺子喂到嘴里。虽然最后一步是文明的,但前面依然是粗俗的。

因此很长一段时间,增程式电动都是属于被“嫌弃”的路线。

纯电动表示:你就不要“碰瓷”了,你明明是烧油的车,最多只能叫增程式油车,为啥要叫增程式电动车?混动表示:你这油和电也不能混呀,在增程工作时,燃油动力压根不参与直接驱动,叫混合动力不合适啊?

除了效率不高之外,早期的增程式电动车如雪佛兰Volt,还有两个致命的弱点。首先是性能。相比纯电车型,它要给増程发电的系统留出空间,这样只能减少电池和电机的体积,车辆的输出性能下降、纯电续航降低;相比混动车型,它的发动机与电机并不能同步做功,性能又处于劣势。

第二点也很致命,由于增程器要源源不断给电池发电,再通过电池给电机放电,动力电池的负载大大增加,寿命进一步下降。在电池寿命还没有那么长的年代,这个问题大大影响了增程车型的推广。

2庖丁解牛,增程式电动终于“能用”?

由于先天的“缺陷”,很长一段时间增程式电动技术发展都是滞后的,像雪佛兰Volt这样的车型,更大的意义还是开创性,并没有为通用创造太多的实际效益。

但随着最近几年电动化技术的发展与完善,增程式电动又看到了曙光。

首先是效率问题,增程式最大的弱点,无疑是多了两次能量转化,这在早期几乎是无解的问题。

但随着日系混动技术的发展,它们提出了一个新的理念,那就是既然在混动体系下内燃机的角色被弱化了,那为何不从设计上着手,直接设计一款混动专用发动机,随后丰田将热效率超过40%的混动专用发动机做了出来,相比普通版本的发动机效率提升了14%左右。对于发动机“只”发电的增程式技术路线来说,这个突破无疑更有意义。

然后是电驱动技术的发展,不管是发动机带动电机发电,还是电机带动车轮驱动,转化率都能做到90%以上。

这样一来,增程式电动尽管经历了两次能量转化,但得益于发动机的高效率和高转化率的优势,整体效率依然优于普通的燃油车。

 

 

 图片来源:公开资料

再就是性能输出,由于新一代电机体积变小、功率增加,增程式电动车依然能实现不错的性能。比如理想ONE,其初代车型的前后电机总功率就已经能达到240kW,之后的改款车型更是提升到了245kW。

虽然在绝对性能上依然不如纯电动车和混动车型,但对于日常驾驶来说,已经是绰绰有余,毕竟已经理想ONE已经有接近宝马3.0T发动机的动力。

 

 

 电池的负载问题,也得到了较为妥善的解决。那就是在新一代增程式电动技术中,发动机带动发电机,然后直接带动驱动电机工作。只有多余的电量,才会充入动力电池。

这样一来,动力电池就不用参与每一次增程驱动的循环,而只是充当一个“能量池”。它所担当的角色被大大弱化了,自然寿命就延长了,同时系统的控制难度也进一步降低。这个变化可能是如今增程式电动爆发的最大原因,当然了,也与早期关于增程式电动的定义相悖。

解决了这三大核心问题之后,增程式电动终于理论上具备了一定的竞争力。

增程依然不如混动?

但总体来说,增程式也只是由曾经的难用到了如今的能用。也就是李瑞峰说的跟纯燃油车和纯电动车相比,有一定的优势。如果和正儿八经的混动技术相比,增程式其实依然处于劣势。

 

 

 对比一下时下比较火爆的三款增程式电动车型,以及接近同级别的比亚迪唐DM-p混动车型,会发现一些我们平时不会注意到的参数。

首先是理想汽车,它现在经常给自己塑造增程式电动领导者的形象,也确实有相当不错的市场表现。但从纯技术层面,它可能是最弱的。

在前后电机输出功率只有245kW的情况下,理想ONE的最高车速只有172km/h,并且亏电油耗达到8.8L/100km。作为对比,宝马X5 530Li版本的WLTC综合油耗是8.9L/100km,这可是一款纯燃油车,足以看出理想ONE的效率并不突出。

相比之下,问界M5输出功率315kW,岚图FREE输出功率510kW,唐DM-p输出功率360kW,均大幅领先理想ONE,与此同时它们的最高车速也更高,亏电油耗还低出不少。

在所有的四款车型中,混动车型唐DM-p的加速是最快的,亏电油耗也是最低的。而的摩卡DHT PHEV,百公里加速时间为4.8秒(四驱版本),亏电油耗为6.3L/100km,加速比唐DM-p加速略慢一些,油耗则稍低一些。

结果其实很明显,几家的增程式水平有高低,大概是问界等于岚图大于理想,但不论是性能还是效率,均低于“正儿八经”的混动车型,因为后者所能适应的场景更多。

 

 

 图片来源:赛力斯官网

再进行一下技术溯源,理想作为新势力自研程度并不高,1.2T发动机来自东安,与发动机配套的控制系统由德尔福和李斯特合作研发,前置电机来自联合电子,后置电机和双电控系统来自汇川。理想在其中,更多是担纲技术方案整合商。

岚图和问界就比较有意思了,一个是东风“本风”,一个是东风小康。东风小康的赛力斯其实最早成立于硅谷,后面收购了特斯拉创始人之一马丁·艾伯哈德创办的InEVit公司,还顺道引进了特斯拉的前首席电机技术专家唐一帆。

业内有一种说法,早先特斯拉就进行过增程式电动路线的探索,但最终选择了纯电路线,而赛力斯的增程式技术就是来源于此。

真假且不论,能看出不管岚图还是问界,都有传统车企的背景,增程式技术的积累都是强于理想的。

相比真正的油电混动车型,增程式电动的缺点确实非常明显。不管比亚迪DM-p还是DHT,在市区的绝大多数工况,同样是采用的增程式驱动方案,即电机驱动为主,发动机在高效区间发电,就如同MMA多数时候比拼的都是“站立技”一样。

不同的是在高速和高负荷情况下,发动机会介入直驱,规避电机高速效率不足的部分。这就像“地面技”,可能用的没有那么多,但如果没有,那在MMA的赛场上就是任人宰割的份了。

那为何增程式能成功呢?以理想ONE为例,它堪称30万级别现象级的产品。

更多是产品定义的胜利。首先是30万级6座中大型SUV的精准市场定位,瞄准的是实力雄厚、阅车无数、回归实用的“奶爸车”;再加上大联屏和智能驾驶,让人感觉有高级感、科技感、 划算感。

在各种创新优势的加持下,加上“全网无差评”的营销手段,让理想ONE成为了这个级别不可忽视的选项。虽然并不一定所有人都选择它, 但选了它的人产生的强大转介绍,已经足够它过得很滋润。

增程式电动曾经确实是落后的代名词,但在解决了驱动效率低、性能弱以及电池负荷高三大问题后,它的实用性已经大大增加,有了一定的竞争力。

但从纯技术的角度,增程式电动确实不如智能DHT这样的混动路线全面,后者的效率和性能更佳,这是不争的事实。

当前最火的增程式电动品牌无疑是理想汽车,但它更多还是产品定位的胜利,产品经理当记一功。而问界的畅销,除了自身的增程式系统之外,华为的智能系统和宣传也功不可没。

可能最需要学习的,还是如何让自己的产品出圈,这大概是低调的长城高管为何突然频频引战的原因吧?

缺芯十八年

从2005年入行至今,已经在芯片行业打拼了18年。伴随着中国GDP增速最快的18年,芯片行业起起伏伏。一些看似毫不相干或意料之外的事就是芯片缺货涨价的导火索,叠加半导体2-3年的周期及本身制造投资大,供应链环节多的行业特性从而引起芯片供需严重失衡以及价格暴涨。

 

 在我从业的十几年中,我几乎赶上了芯片行业的快车,见证了行业的巨变:芯片分销玩家格局稳定,大消费单品迭代,前所未有的芯片行情,科创板与投资热,国产芯片从星星之火到如今的燎原之势……进程中,我也完成了几重身份的转变:从外资企业的芯片采购、本土分销企业的合伙人再到创建新型的半导体分销平台。在对接客户和交易的过程中,逐渐建立了一些从产业链下游看上游的思考视角。这两年,因为各类高价芯片的出圈新闻,芯片分销行业,这个原本在幕后充当“润滑剂”的角色被推到台前。甚至近日有知名机构判断:“这两年的芯片荒,其实有一笔惊天的阴谋可能还有待于揭开——那就是分销商用故意囤货的方式,制造了这场史无前例的芯片荒。”(是不是有点太抬举分销商了)以下我将以芯片分销从业者的角度,用我的一些经历,从当时的环境,从知名的全球模拟芯片龙头TI(德州仪器),国产芯片典型代表兆易创新,当时默默无闻如今成长为千亿芯片巨头的韦尔半导体讲起,来和大家讲述一下我眼中的芯片缺货大涨价。

2006-20072006年1月17日,春节前夕,一位神秘举报人在清华大学BBS上发布了一则神秘帖子——《汉芯黑幕》,该帖子直指陈进在汉芯研制中完全弄虚作假,骗取国家上亿元拨款,后来此事给出回应:“汉芯一号”造假基本属实,这件事无异于给正在崛起的中国芯片产业蒙上一层乌云,且持续多年。往前推一年,海外归来的朱一明带着一份名为“超高速静态随机存储技术”的神秘专利回国创业,创立了兆易创新的前身——芯技佳易,主攻SRAM(DRAM的一种,类似于今天的内存条)。这里的大背景是:2000年国家出台了扶持集成电路产业的18号文,上个世纪80、90年代培养的电子/计算机/通信类毕业生在海外半导体行业得到历练后,满腔热血,投入国内芯片创业大军。除了兆易创新外,展讯通信、汇顶科技、锐迪科、华为海思、澜起科技等当今半导体界耳熟能详的公司都在这一时期成立。与朱一明不同,和他同为85级清华校友的虞仁荣走了另一条完全不同的道路:毕业后先去浪潮做了两年工程师,两年后跳槽至代理分销电子元器件的香港龙跃电子,身份由工程师变为北京办事处销售经理。1998年虞仁荣开始自立门户,创立北京华清兴昌科贸有限公司,继续从事电子元器件分销业务。网传虞仁荣脑子活,加上高人指点,2006年虞仁荣已经成为北京地区最大的分销商,次年成立韦尔半导体,开启了“分销+设计”两条腿走的路线,这个决定也为虞仁荣多年后成为“芯片首富”埋下了伏笔。2006年的我刚离开苹果代工厂,加入了一家外资分销商,开始和芯片分销打交道,成为了一名(芯片)独立分销商。刚入行就遇到电容大缺货,只要有货就会被人疯抢。我也由此开了入行第一单:客户缺100万片村田某型号电容,整个亚洲都找不到货,几经周折最终在法国代理那里找到了客户需要的货。一单4万美金利润到手。过几天同样的货客户又要了一批 ,又是2万美金,对于刚入行就遇到这种行情的我来说,应该算是一种幸运吧。也是这一年,TI迎来了在中国第三个十年的开端及关键转型期——从手机芯片转向嵌入式和模拟市场。彼时,手机正处于GSM时代(2G时代),TI凭借和诺基亚、索尼等厂商的合作,性能过硬的DSP芯片发展得如日中天,仅仅在2003年-2006年,其手机处理器市场份额高达60%以上。后因诺基亚想采取“多供应商制度”提高议价权,TI壮士扼腕转向自己擅长的嵌入式、模拟芯片领域。同时TI在各地开设销售点,建立研发中心,开设晶圆厂,除了服务大客户外,也致力于服务中国众多中小客户。只是多年以后人们才恍然大悟,这些布局只是TI维持高毛利率和竞争力的一步棋子,其目的是想把渠道、客户、技术都掌握在自己手中。2007年的开年属于苹果,苹果正式推出其首款智能手机iPhone。而放眼整个市场,2007年是个疯狂的年份,楼市、股市均出现了极大的涨幅,全国房价一片飘红,深综指、深成指、沪指纷纷创下新高,关于“大盘会不会涨到1万点”的猜想首次出现,然而弹指一挥十五个春秋,大盘依然坚挺在三千点。2008年,人民币升值,通货膨胀极速加剧,人为的经济泡沫爆炸,一切虚荣原形毕露。回过头来大家才发现2007年正处于暴风雨前夜。

2008-2011

 

 来源:IC Insights

在过去的20多年里,电脑和手机是最核心的两件超级“爆品”,是消耗芯片的大户,从模拟手机、数字手机到智能手机;从台式机到笔记本电脑,在每个产品迭代做进电子供应链的公司,就抓住了其中的机会,当然也容易被“误伤”。世界性的金融危机挫伤了全球的消费能力,在2008年第三季度显示得尤为明显——旺季不旺,无论是手机、电脑还是其他消费电子较往年都有衰退,整个半导体行业都弥漫着一种悲观的情绪。尔必达宣布耗资50亿美金的苏州12英寸建设项目延期执行;海力士在存储下跌和金融危机的双重打击下 ,先后关闭了位于中国无锡、美国的两座8寸晶圆厂;中芯国际的产能利用率不超过40%,与2021年、2022年满载的产能利用率不可比拟。寒冬之下,国内外的半导体厂商开始“勒紧腰带”求生存,进入10月份之后,时不时地总会频繁听到裁员的消息,从上游的芯片设计公司、设备厂商到下游的代工厂、终端工厂等无一幸免。“覆巢之下,焉有完卵”,我记得有香港同事下班后被告知身在裁员名单中,第二天不需要再来上班;另外一个朋友在香港买房,首付已付,但是在金融危机后房价跌幅超过已支付的首付比例,加上被裁员,无奈弃房归沪。而此时兆易创新和韦尔的发展相对稳健。2008年5月,芯技佳易推出了国内第一款8M SPI NOR Flash芯片。很快,在中国一枝独秀的芯技佳易引来国外公司的注意。美国ISSI储存公司提出想要以1000万美元收购。而另一家NOR FLASH巨头,飞索半导体喊了更高的价格,但朱一明都拒绝了。2010年,公司512K~32M容量芯片产品全部实现量产,公司存储类产品销售约1亿颗。同年公司改名为兆易创新。韦尔半导体相关负责人在回忆起如何度过这段行业低沉期,和其分销布局积累以及对市场的了解密切相关。在手机业一片哀鸣的萧条时段,智能手机逆势20%的增长像黑暗中的一缕希望。(注:中国市场手机总增长为6%-7%),刚诞生一年的苹果在期待中冲到行业第三。智能手机此时的排名是:诺基亚(46.4%)、黑莓(19.9%)、苹果(11.9%)、微软(11%)。当黑暗笼罩着这个行业的时候,两件看似与行业毫不相干的自然灾难,却像光一样照进、推动了我从业以来的第一波高潮。2009年3月,TI一封邮件称菲律宾工厂停产三周,半年后经济复苏,轰轰烈烈的缺货潮来临,缺货一直持续到2010年底。2009年11月以前TMS320F2812PGFA订货价格11美金,之后开始涨价到15美金,2010年1月中,开始交不上货了……当时,我以每颗36.8美金的价格买来了一千多颗库存,最终以150美金一颗卖给了客户。这种例子,不胜枚举。2011年3月11日,日本突发地震,缺货从爱立信这样的大终端逐渐蔓延到大大小小的代工厂。据说,某排名前五的大代理,在日本有据点,地震刚发生就派人去村田日本受灾工厂调查,这些工厂独有的型号,立马被这家代理商的系统锁住,第二天,在原价0.0X美金前头直接加“1”,变成1.0X美金……那时候,经常客户单子过来,我就把某颗料全球各个犄角旮旯能翻到的货都收过来,不管是什么年份的,只要是无铅货,全收!记得2011年清明假期,我到公司加班,给巴西爱立信找四颗电容料,没想到真被我翻到了库存,转头去报价,顺利成交,10万美金利润进账!忙完上半年地震导致的大缺货后,下半年泰国又发起了史无前例的大洪水,从7月25日一直持续到2012年1月16日,把日本人放在泰国的几大硬盘厂和ROHM的工厂都给淹了。各个行业就开始忙着找硬盘,11月初爆出来某老大美资贸易商,一块硬盘,80美金入,140美金出,5万台,一单毛利300万美金!一单利润买好一套房子的故事听了不少。

2011-20172010年乔布斯在美国发布了跨时代的产品智能手机iPhone4,标志着世界开始进入移动互联网时代。而中国进入移动互联网时代一般被认为是从2011年小米手机发布会开始。行业从金融危机的修复中逐渐苏醒,智能手机带来的移动互联网时代变革、几大新产品的爆火和半导体并购潮成为接下来行情飞驰的主旋律。2013年开年,三星就通知大陆家电客户,将把旗下几颗8位MCU进行停产,到年中的时候这一消息得到证实:三星打算把MCU业务卖给IXYS,三星MCU开始紧缺。我开始忙着找货,找了一夏天的以S3C开头的MCU。三星之所以退出MCU业务是因为MCU不赚钱,其业务主要以4位和8位为主,主打家电市场。但随着 ST推出首款ARM架构的MCU之后,通用MCU的门槛降低,MCU的价格被打下来,内卷厮杀低价促使三星急速离场。也是在这一年,日后被称为国产MCU“一哥”的兆易创新开始杀入MCU市场。而另一边虞仁荣则忙着收购并购,先是2013年将旗下公司香港华清和北京京鸿志整合;2014年,虞仁荣先后收购北京泰合志恒科技、无锡中普微电子、武汉果核科技,进军SoC芯片领域;后在2015年,虞仁荣入股无锡中普微,将版图拓展至射频芯片。而真正成为韦尔并购转折点的并购发生在2019年,这个后面再细说。从韦尔收购的路径来看,其目的主要是强化固有分销业务以及开拓新的产品线,放眼整个半导体产业来看,几乎全球领先的半导体公司无不是通过并购来实现业绩增长和保持竞争力长青的。

 

 来源:平安证券2013年12月,工信部向国内三大运营商发放三张TDD(TD-LTE)牌照,标志着中国正式进入4G时代,手机市场开启新一轮洗牌,“中华酷联”崛起,联想、酷派甚至一度成为国内手机市场出货量的Top1。同年,诺基亚、摩托罗拉成为过去,这中间也包括曾经的一代“机皇”——黑莓。2014年时,黑莓手机的销量仅为850万台,而苹果手机2014年Q4的销量就达到7483.2万台,而在国内市场,小米则凭借6112万的销量拿下中国市场第一。这一年的芯片没有太大的缺货行情,唯一值得说道的是清理黑莓的库存呆料,这波行情让很多贸易商赚得盆满钵满,某美资老大哥因为清黑莓呆料当年业绩破表,7.1亿美金销售额,创三十几年历史新高。2015年上半年起,索尼214摄像芯片就面临空前绝后的缺货,像小米、华为这样的顶级公司,也只能满足50%左右的配额,oppo、中兴、酷派、金立等只能满足10-30%,其他公司基本拿不到配额。雷军都跑日本去要货了。除了手机这个大单品外,几大爆款消费电子的兴起也带来了相关元器件的暴涨与缺货。2015年5月,平衡车迅速引爆欧美市场。平衡车主要部件为主板、电机、电池、外套件(塑料及铝板)这四部分,刚开始的时候,一套出厂价1300元左右,供不应求,后来的出口数据显示:仅2015年,中国平衡车的出货量就达到了1200万部。这直接导致了主板中主控芯片MCU的缺货,STM32F103系列缺到断货,此时入局MCU两年的兆易创新开始替换ST,一战成名。不过平衡车的火爆时间并不长,在2016年初,美国连续发生了平衡车自燃、乘客摔伤等事件后,历经下架、禁止上路等事件让平衡车进入一片“愁云惨淡”之中。连续爆款的消费品热了又冷却,但关于MCU紧缺的故事远没有结束。这一时期值得关注的还有半导体并购潮,相关数据显示,2015年共发生30起并购潮,1077亿美元的并购规模超过了此前7年的总和。这其中包括安森美收购仙童半导体、NXP收购Freescale、Intel收购Altera,以及博通以370亿美元收购安华高成立了新博通。

2017年-2019年缺货是2017年集成电路行业的主旋律,从内存到单片机到MLCC。涨价的主旋律从头贯穿到结束,有天灾也有人祸。但原厂和代理商的生意却很好,从共享单车模式带来的共享经济,再到呼喊了多年的物联网崛起,似乎见面不谈谈Lora和NB-IoT都不叫半导体从业者。2017年,共享单车火爆,上一轮平衡车缺货的MCU又变得紧俏起来,共享单车的锁里面要用到STM32,STM32 103系列、030系列一度奇货可居,在2017年的夏天持续刷屏,每个月STM原厂都会发个公众号文章出来澄清:“我没有封单!我没有封单!我没有不接单!”到了12月,STM8S003在各处刷屏。无线充和Hellobike的需求让原本1.2元价格的MCU价格最高涨至4元,涨幅达2.3倍,涨价到2018年8月才算结束。从平衡车、共享单车到无线充,ST MCU的紧缺有新需求带来的产能不足,也有人为的囤货炒货,更深层次的原因还在于ST的定位、丰富的资料库、完善的生态以及广泛的用户基础。首先ST的价格足够低;其次是完善的驱动库和生态直接拉低了工程师的入门门槛,属于“越用越精、越精越好用”的存在;再者ST拥有广泛的工程师和预备工程师(大学生)基础,在其进入中国的十几年中,一直坚持和高校合作,在教学端口导入ST,在工程师活跃的网站发资料、送板子,以至于有工程师回忆道:“早些年ST在广铺市场的市场,官方完全在‘赔本赚吆喝’”。因此,在常态情况下,在消费和工业市场,MCU市场中流入其他玩家并不容易,而缺货潮则给市场打开了一道缺口,给了一些新兴的MCU片品牌“秀肌肉”的机会,如果说平衡车成就了兆易创新,共享单车和无线充则助推了兆易创新,成就了新唐、芯圣等一系列中国MCU厂商。而另一边,成立10年的韦尔开始上市,而改变其命运的事件则是2019年对豪威的收购。豪威科技是一家由美籍华人创建的公司,与日本索尼、韩国三星并称为全球领先的三大主要图像传感器供应商。有了国内唯一CMOS图像传感器模组高中低端产品线全覆盖的豪威科技,一来可以让韦尔切入以前很难进入的汽车、安防、医疗等高毛利市场,又可以和韦尔原来的产品产生协同效应。

 

 来源:投盐事务所最明显的变化是韦尔的营收和毛利率跨上新台阶,到2021已经达到了33.9%,33.9%的毛利率相较于分销行业10%以内常见的毛利率已经算得上奇高了。这一年,韦尔股份以1238亿元市值站上半导体行业之巅,成为A股第二家破千亿市值的半导体公司,虞仁荣身价也随之水涨船高并突破300亿元,喜提“芯片首富”称号。同一时期,中国台湾的陈泰铭凭借其超常的资本运作本领将其股价提升了近15倍,从2017年3月的80元涨到最高的1180元,同步把MLCC的行情推向了历史高峰。这波行情里,被动元件采购们可谓是吃尽了苦头,2017年开年,迎面袭来的就是国巨、华新科、风华高科、潮州三环等一系列被动元件厂商的涨价函,原本1.X元/Kpcs的容阻到交货时突然涨到20元/Kpcs又到40元/Kpcs,最高时要涨到100元/Kpcs。2018年下半年,全球半导体市场再次进入调整期,需求也渐渐冷却,加上各被动厂商开始增加产能,18年下半年后电容风光不再,价格大跌。事实证明,这一阶段容阻的涨价将容阻价格推至巅峰,在后来的2020年到2021年的那波缺芯大潮中,被动元件的价格并没有跟涨。2018年9月底,TI在渠道调整中将代理商新晔砍掉,只剩下艾睿、安富利、世平、文晔四家。从大公司们近几年的变化趋势来看,TI这一决策并不是偶然,从2016年新博通精简渠道开始,ADI( 亚德诺半导体)、赛普拉斯(Cypress)持续跟进,芯片原厂直销模式愈演愈烈。但拉长时间维度,从TI的整体布局来看,TI砍代理不过是最后的临门一脚。

2019年-2022年2019年9月,TI的最后一脚落下。TI宣布要在2020年底砍掉三家重量级代理商,其中包括大联大、文晔以及美国的安富利(Avnet),授权代理商仅剩下艾睿一家。市场普遍分析认为,TI此举一方面是为了布局改善营收,拿掉中间的代理佣金支出,可以省下巨大的成本,另一方面,其也在构建能和客户更直接沟通的销货系统,以深化客户关系。然而TI并不是毫无预兆地就砍掉分销商分销体系,早在多年前,TI就已经开始布局直营,在中国等多个市场建立仓管、样品与研发中心。同时,TI有意识培养客户自己申请样品,还有填写资料的习惯,跳开代理商。TI的所有终端用户申请样品都需要注册MY TI,而且一旦在TI官网搜索任何信息,TI后台都可以收集到你的浏览记录和需求。据说TI自己掌握了近80%的客户信息,稍微有点规模的客户都有销售在跟进。建立直接联系后,TI也更能掌握客户动向,从而第一时间调整产品设计方向,管理好库存。此处和2006年TI的布局策略联系起来,不过是殊途同归罢了。2019年,由于固态存储及智能手机、PC需求增长放缓,产品库存增多,全球半导体需求下滑,存储器市场价格出现滑坡,这一年是半导体的“荒年”。无论芯片大厂的财报还是芯片分销市场,甚至是掌握着全国近五成公开市场的——华强北的租金也在掉,甚至有报告指出:2019年半导体行业正遭遇十年来最大的衰退。2019年5月16日,美国商务部以国家安全为由,将华为纳入实体清单,但从2019年到可预见的当下来看,美国打压中国半导体的崛起并不会改变,华为只是一个开始。时隔一年后的2020年5月15日,美国商务部再次出台了出口管制新规。要求使用美国芯片技术和设备的外国公司,要先获得美国的许可,才可以将芯片供应给华为和其关联企业,这一禁令无异于把仅留给华为的窗户也关上了。半导体是全球高度合作的产业,产业链从IP/EDA、设计、晶圆代工到封装测试。以晶圆代工为例,一颗芯片诞生的工艺极其复杂,需要2000-5000道程序,不可避免地会使用美国技术。因此台积电无法再继续为华为海思生产麒麟的高端芯片,华为Mate40最终成为了麒麟高端芯片的绝唱。这条禁令生效之前有120天的缓冲期,在这之后华为开始疯狂备货,网传华为备了一到两年的芯片,引发全行业恐慌,出于供应链安全的考量,出现了所谓的两倍、三倍备货情况。备货的领域也从手机业蔓延到其他行业,这也成为了史无前例缺货大涨价的开端,持续时间近两年。由于本轮芯片缺货涨价持续时间长,影响范围广,为了全面理清本次缺货涨价潮,我总结了以下本轮芯片缺货涨价潮的特点:涨价范围广涨价品牌多MCU成暴涨单品行业分析阶段有效芯片分销爆火出圈芯片投资从热场到冷场汽车芯片紧缺一直存在此处先提下涨价之前背景:2020年初,新冠疫情爆发,额温枪难求,红外传感器作为额温枪的核心组件在渠道市场火爆,价格翻了十几倍。颠覆想象的事情发生了,2月19日一颗10年前产的PerkinElmer 珀金埃尔默(现在是Excelitas)库存料,居然被人以30块钱出手了,然后有人转手报到了含税78块钱。对于原本常态下涨幅20%、30%的电子元器件行情来说,十几倍无异于是天价和暴利,倒爷甚至微商都开始盯上市场准备捞一笔,这一点在口罩和熔喷布上表现得更为明显。当时的我有一种预感:这可能不是一个好苗头。涨价的行情以华为海思安防芯片为开端,到10月份之后,ST、赛灵思、博通、ADI、TI等多品牌芯片进入“萝卜蹲”涨价模式,而从整个电子产业链上来看,从原材料、设计、制造、封装、测试到芯片、终端工厂,涨价的模式像吹散的“多米诺骨牌”一样倒下来,且范围越来越大。这个时候没有人知道产业链的“塞车”会自我疏通还是一直持续,但缺货涨价必然容易高频发生。2020年年底,缺芯最终在汽车行业爆发。12月4日,一篇名为《南北大众今起停产!“缺芯”将影响百万产能!》的文章在电子圈蔓延、发酵,各路媒体纷纷报道,汽车缺“芯”的话题被迅速引爆。汽车厂商停产、减产成为主基调,追本溯源,南北大众汽车的停产的间接原因是生产相应ECU的主控芯片(MCU)的短缺,这一新闻也迅速堆火了MCU单一品类芯片的爆火。以一颗典型的NXP汽车MCU芯片FS32K144HAT0MLHT为例,4月份最高时喊至585元(涨20倍左右,常态下价格在28元左右),被缺芯折磨的车企苦于现状,甚至开始跳开一级供应商(Tier1)开始在市场找货,基本有货就买,买到就行。承受着“缺芯”之苦的博世中国高管在朋友圈相约“跳楼”,小鹏汽车CEO何小鹏在微博转发朋友圈诉苦道“抽芯断供供更苦,举杯销愁愁更愁。”自从NXP的MCU涨出天价和此前ST一路暴涨之后,带动了整个MCU市场的疯狂,原厂一边发着涨价,市场一天一个价,国外MCU、台系MCU、国产MCU涨价全面开花,涨幅在几倍到十几倍不等,多的甚至达到几十倍,这增长速度股民和基民听了都落泪,以至于市场上的朋友感慨:MCU是年度最佳理财产品。除了MCU,天价芯片和出圈的芯片故事也是本轮缺芯潮的一大特点:越来越多的媒体开始报道天价芯片,讨论芯片短缺,我甚至也经常会收到一些行业外其他媒体的采访需求。2021年9月,一篇名为《原价13元现价4000元,博世ESP芯片黑市价格暴涨300倍》的文章在芯片圈刷屏,直指汽车芯片短缺情况:8月以来该芯片持续上涨,已经从8月初的1500元涨至当前的4000元,而这颗芯片在常态下市场报价仅为20元,这颗芯片就是型号为L9369-TR的ST(意法半导体)芯片,这颗芯片的紧缺主要和马来西亚的疫情有关。这其中我也听说过一些造富耳闻,一些关于游资入场、卖面膜的开始炒芯片的故事,赌徒般的投机氛围,把芯片玩出了股票的心跳感。一些人差不多用一年赚够了十年的钱,当然也听过一些黯淡离场上天台的故事。缺芯带来的空档期是国产芯片入场崛起的最佳机会,兆易创新也凭借这波行情突破累积出货量超10亿的小目标,从时间上来看,出货速率极速加快。2013年4月兆易创新发布第一款32位MCU;2017年5月,GD 32位MCU出货已经累计突破1亿片;2020年6月这一数字已经突破了4亿;2022年4月突破10亿。缺芯潮带火了MCU,从2021年到今年5月,不到18个月里,MCU领域投融资事件共24起,仅去年一年的融资就达到15起。其中不乏是汽车MCU项目,但随着国外厂商拓产的释放,高性能MCU的发展,以及导入车规的时间周期长等行业固有原因,最近几个月以来,“留给国产MCU的时间不多了”的讨论越来越多。

在资本市场上,芯片投资的寒潮持续渗透。从两年前的“无人不投半导体”到如今“芯片倒在C轮”,中科蓝讯、唯捷创芯等芯片企业上市即破发,曾经一度融资2亿的诺领科技被证实倒闭……在如今的消费市场下行影响下,战战兢兢,草木皆兵。从去年下半年开始,消费电子的需求就开始下行低迷,到今年上半年手机砍单从传闻到坐实,原本慢慢下行的行情整个“哐当”下来,CIS、MCU、PMIC等消费芯片价格跳水,价格倒挂,库存积压,“芯片价格雪崩”的新闻甚嚣尘上。但总体来看的话整体的芯片现货市场还是呈现“冰火两重天”的状况:一边是以手机、PC等为代表的消费电子市场需求疲软、砍单频发,驱动IC、CIS、存储芯片、PA芯片等高库存价格下跌;一边是以新能源汽车为代表的汽车、工控等需求强劲,相关芯片价格仍旧坚挺。从过去十几年的经历来看,无论是TI、兆易创新还是韦尔半导体的走向都是产业变化、时代变化、政策局势共生作用下的产物,是结果。TI代表了国外芯片公司吞食全球最大消费市场的缩影,兆易创新抓住了芯片国产替换的快车,在韦尔半导体身上则看到国外芯片大厂“大鱼吃小鱼”的复刻,而这些也仅仅是过去十几年半导体发展过程中的部分剪影。行业向前,周期往复,随着新事物、新需求的出现,供需失衡缺货涨价的事件未来仍会再现,也会诞生新一批的兆易和韦尔们。在通往未来的路上,这些尚未知晓的答案,需要我们继续同行,探索。

导体EPC工程订单量将持续攀升

近日中国台湾成为中美关系紧张的核心关注点,而中国台湾供应全球63%的芯片,由此芯片供应危机有可能加剧加深;同时,根据美国CNBC信息显示,来自IDC(International Data Corporation)分析师称,全球芯片短缺尚未结束,且制造减速还将严重加剧短缺持续。

 

 The global chip shortage will continue, and consumers will have to pay for it, an analyst from the International Data Corporation said.Sasirin Pamai | Istock | Getty Images

此前,俄乌地缘政治形势持续为半导体产业链关键节点施压,芯片供给并不会显著、极速增加,因大量半导体材料、特殊气体等等都是芯片生产制造的必须组成部分,无论设备构成还是工序中的耗材,都不可或缺。

IDC亚太研究中心分析专家Vinay Gupta介绍,俄乌都在全球半导体产业占据重要环节和份额,且都是氪气(krypton)重要供应商、是芯片制造的必备特殊气体之一。

 

 ▲电子特气在晶圆制造中的应用  资料来源:CNBC、CNKI,IDC,2022年8月

01 “国产替代正当时的半导体材料行业近况

半导体材料、包括特气,是产业重要支撑和发展的基石,长期供应格局基本被欧美日韩垄断。中国作为最大的半导体市场、产业链重要参与者。

 

 ▲半导体材料贯穿制造全流程

一方面美国不断加大制约力度、“卡脖子”愈演愈烈;另一方面国际巨头竞争格局导致半导体材料份额抢占难度高,尽管中国大陆半导体及集成电路产业今非昔比,但材料企业仍需形成由点到面的层层突围,小编通过对于产业的观察和描摹,挖掘材料和芯片制造环节所取得傲人成绩背后的真实驱动力。

SEMI统计数据显示,2021年全球半导体材料市场规模达643亿美元,同比增长16%;中国半导体产业起步较晚,本土半导体材料厂商全球市占率仅13%。据SIA数据,2021年全球半导体市场规模同比增长26%,达5559亿美元、创新高;从区域看,中国仍为最大半导体市场,销售额为1925亿美元,同比增长27.1%,占全球比重34.6%,连续多年蝉联第一。

另外,受益于汽车电子、云计算、5G、IoT等下游需求高景气以及国家政策支持,我国本土半导体材料生产厂商已经进入快速发展阶段,在多个细分领域培养出一批重点本土半导体材料供应商,包括第一梯队沪硅产业、上海新昇、有研新材、江化微等企业,并对晶圆代工企业,如中芯国际、华虹以及合肥晶合集成等都有着持续研究和互动。

小编注意到,半导体材料供应商能够在国际巨头技术、市场垄断的先发优势下,于众多企业竞争中脱颖而出,既依托政策支持、企业本身研发技术和生产实力,也离不开厂房产线等基础建设,通过调研和业内访谈,我们发现在半导体EPC工程总包领域、产线建设和厂务工程方向多点布局的中电二公司,正积极布局中国半导体材料厂房全生命周期建设。

02 半导体及集成电路材料产业的工程幕后英雄

半导体材料广泛应用于晶圆制造与封装环节,涵盖晶圆(硅片)、光罩(光掩模版)、光刻胶及辅材、化学试剂、电子气体、靶材、CMP材料、封装基板及引线框架等;硅片为半导体材料领域规模最大品类,市场份额占32.9%,其次为气体,占比约14.1%,光掩模占比为12.6%。

 

 ▲半导体材料占比  资料来源:团队分析整理,2022年8月。

 

 

 ▲光刻原理示意图

在众多半导体材料中,硅片与光掩膜版是两种非常重要而且特殊的材料,硅片是制作半导体的基础材料,通过对硅片(又称硅晶圆)进行光刻、离子注入等手段,可制成集成电路和各种半导体器件,而光掩膜版(或光罩,英文对应Mask)则是光刻机的关键配套材料,是限制最小线宽的瓶颈之一。 

 

 ▲光刻流程

关于上述两种材料的国内产业化及工程要求,中电二公司电子行业设计专家陆晶表示,“半导体材料成本占比相对较低,却对良率影响很大,目前,硅片与光掩模版的国际厂商已占据先发地位,但国内半导体材料厂商仍有角力空间及破局机会,进行技术突破的同时,产业化相关的厂务、生产线建设也不容忽视。某种程度上,甚至是决定半导体材料厂胜败关键。半导体材料行业工程建设在厂房及产线设计、施工速度、施工质量方面有着极高的要求,促使工程服务行业不断升级,工程总承包(EPC)也是产业化最终模式。”

据了解,近年国内半导体材料产业化过程中,尤其是在半导体硅片及光掩模版行业中,有多个EPC总包工程不断突破着工程行业的天花板,如在硅片厂商中沪硅、西安奕斯伟、浙江金瑞泓、浙江中晶等企业的产业化项目,在光掩模版厂商中则有上海传芯半导体掩模、广州市光掩模等企业的产业化项目

“半导体材料产业化中采用工程总承包(EPC)模式可有效提高劳动生产率,从设计、采购、施工等各个环节减少原材料和能源的浪费,降低建筑工程成本,实现规模经济效益。基于核心优势和能力边界的持续拓展,中电二公司已服务项目超过6000+个,国内前10名半导体企业服务占比90%,并在业内创新提出 L-EPC(精益EPC建造)模式,提倡营销实施一体化、设计施工一体化以及土建机电一体化,此模式也已经得到了很多半导体业主的认可。”中电二公司设计专家陆晶介绍道。

 

 ▲中电二公司在半导体材料厂房部分业绩

03 国内半导体材料工程EPC总包的未来

随着集成电路工艺制程技术持续演进,产能扩张趋向于全球化,对半导体材料和光刻掩模版的生产制造提出了更高技术和效率要求,因此,具备智能工厂建设服务能力与系统统筹运作能力的工程EPC企业将更具有竞争力。

“十四五”期间,半导体工程EPC企业将坚持立足于国内国际双循环新发展格局,面对欧美日韩的竞争和积极应对宏观政经形式,以国内市场为主体,全力服务国家区域协同发展战略,强化区域营销与地方发展精准对接,在服务区域经济社会发展中做大做强做优国内市场。

 

 

参考文献链接

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