截至目前,，汽車(chē)芯片仍處于緊缺狀態(tài),，而且,，短缺物料已從常規(guī)車(chē)用芯片延伸至IGBT等電動(dòng)車(chē)增量芯片;而就在產(chǎn)業(yè)鏈加大力度解決汽車(chē)芯片短缺問(wèn)題時(shí)，已有部分企業(yè)在規(guī)劃更先進(jìn)制程工藝的車(chē)規(guī)級(jí)芯片,，如芯擎科技,、恩智浦、高通,、英偉達(dá)等,，陸續(xù)發(fā)布7nm、5nm制程芯片,。那么,，車(chē)用芯片向先進(jìn)制程工藝發(fā)展是否已經(jīng)成為主流?
對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士稱(chēng),，安全,、穩(wěn)定、可靠是車(chē)規(guī)級(jí)芯片的最大訴求,，車(chē)用芯片種類(lèi)眾多,，并非所有芯片都適用于先進(jìn)制程，而AI計(jì)算單元等新一代芯片,，出于性能,、功耗和成本考慮，更傾向于采用先進(jìn)制程工藝,。芯擎科技董事兼CEO汪凱博士進(jìn)一步指出,，采用先進(jìn)工藝的芯片還能為未來(lái)OTA等迭代升級(jí)預(yù)留空間。
日前小鵬汽車(chē)創(chuàng)始人何小鵬發(fā)文稱(chēng),，一輛智能汽車(chē)需要幾百種,、5000顆以上芯片，但目前仍有很多專(zhuān)有芯片處于短缺狀態(tài),。筆者從供應(yīng)鏈了解到,，IGBT目前供應(yīng)緊張，部分物料交貨周期已拉長(zhǎng)至50周以上,。汽車(chē)行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)公司Auto Forecast Solutions數(shù)據(jù)顯示,，在芯片短缺及疫情雙重影響下，截至5月中旬,，今年全球汽車(chē)已累計(jì)減產(chǎn)達(dá)172萬(wàn)輛,。
而就在產(chǎn)業(yè)鏈極力解決芯片短缺問(wèn)題之時(shí)，部分企業(yè)已在積極布局下一代先進(jìn)制程工藝汽車(chē)芯片,。
5月24日,，恩智浦宣布采用臺(tái)積電5nm制程工藝打造新一代S32系列車(chē)用處理器，該芯片將導(dǎo)入鴻海與裕隆合資的鴻華先進(jìn)科技Model C車(chē)型,。恩智浦總裁兼首席執(zhí)行官Kurt Sievers同時(shí)宣布,，已與臺(tái)積電合作開(kāi)發(fā)5納米ASIL D安全等級(jí)的系統(tǒng)單芯片(SoC)。
而筆者盤(pán)點(diǎn)也發(fā)現(xiàn),，這并非業(yè)內(nèi)首次采用先進(jìn)制程工藝打造汽車(chē)芯片,。2021年底，高通就發(fā)布了全球首個(gè)5nm汽車(chē)芯片——8295,，基于該芯片,，高通推出了第四代驍龍汽車(chē)數(shù)字座艙平臺(tái)，并將于2023年首搭于集度汽車(chē),。
目前采用先進(jìn)制程工藝的芯片清一色為車(chē)用AI芯片,。業(yè)內(nèi)人士表示，安全,、穩(wěn)定,、可靠是車(chē)規(guī)級(jí)芯片的最大訴求，車(chē)用芯片種類(lèi)眾多,，并非所有芯片都適用于先進(jìn)制程,。日前何小鵬也指出，目前短缺的芯片大部分是價(jià)格便宜的芯片,，并非價(jià)格昂貴的先進(jìn)芯片,。
其中，MCU是常見(jiàn)汽車(chē)芯片之一,，該類(lèi)芯片并不需要很先進(jìn)的制程工藝,，28-40nm就可以滿(mǎn)足需求，相比先進(jìn)工藝，全球能提供MCU代工的企業(yè)較多,，國(guó)際上,，ST、NXP,、瑞薩等MCU主要供應(yīng)商采用臺(tái)積電代工,，國(guó)內(nèi)的中芯國(guó)際主要給兆易創(chuàng)新和芯海科技等企業(yè)代工,，華虹也是兆易創(chuàng)新的MCU代工企業(yè)之一,。
不過(guò)，由于傳統(tǒng)汽車(chē)芯片多采用成熟制程,，相比先進(jìn)制程,，利潤(rùn)空間小，有業(yè)內(nèi)人士表示,，價(jià)值量低,、門(mén)檻高是本輪汽車(chē)芯片短缺過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極性跟市場(chǎng)形成大反差的重要原因,。臺(tái)積電財(cái)報(bào)顯示,，2020年，其車(chē)用芯片業(yè)務(wù)營(yíng)收占其總營(yíng)收比重僅為3%;2021年在全球汽車(chē)芯片短缺背景下,，臺(tái)積電汽車(chē)芯片的營(yíng)收比重也僅提升至4%,，而手機(jī)、電腦等采用先進(jìn)制程工藝的業(yè)務(wù)領(lǐng)域,，始終是其主要營(yíng)收來(lái)源,。
有業(yè)內(nèi)人士表示，由于成熟制程工藝產(chǎn)能緊張,，為加快芯片量產(chǎn),，他們不得不規(guī)避成熟工藝制程，選擇22nm等產(chǎn)能相對(duì)寬裕的制造工藝,。
不過(guò),，隨著汽車(chē)智能化發(fā)展，MCU等傳統(tǒng)芯片已無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,，上述人士同時(shí)認(rèn)為,，隨著汽車(chē)功能越來(lái)越豐富，需要處理的功能越來(lái)越多,，以及集中控制等需求,，市場(chǎng)對(duì)功能強(qiáng)大的芯片需求越來(lái)越強(qiáng)烈，特別是自動(dòng)駕駛,、智能座艙等領(lǐng)域,，出于性能和功耗考慮,，更傾向于采用先進(jìn)制程工藝。
另一位業(yè)內(nèi)人士指出,，目前大多數(shù)廠商關(guān)注和研發(fā)的都是車(chē)載高算力芯片,，而非傳統(tǒng)意義的汽車(chē)芯片。隨著汽車(chē)電子電氣架構(gòu)逐漸升級(jí),，每輛車(chē)中搭載芯片的數(shù)量和價(jià)值不斷增加，對(duì)核心芯片的算力和性能要求也越來(lái)越高,，傳統(tǒng)汽車(chē)芯片供應(yīng)商提供的芯片越來(lái)越難以滿(mǎn)足主機(jī)廠對(duì)于產(chǎn)品的迭代速度,、成本和性能要求。其中,，汪凱博士舉例認(rèn)為,，軟硬深度融合已成為未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向，OTA升級(jí)等功能也將會(huì)越來(lái)越多得到應(yīng)用,，芯擎科技選用7nm先進(jìn)制程工藝,，也是為未來(lái)車(chē)機(jī)系統(tǒng)升級(jí)預(yù)留充足的升級(jí)空間。
根據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè),，至2025年,，L1級(jí)單車(chē)AI SoC芯片價(jià)值量為69美元，L2級(jí)為190美元/輛,，L3級(jí)為685.9美元/輛,，L4/L5級(jí)為1487.9美元/輛。麥肯錫據(jù)此分析認(rèn)為,，2025年全球車(chē)載AI SoC芯片的市場(chǎng)規(guī)模為160億美元,，其中中國(guó)市場(chǎng)為55.2億美元;到2030年，全球車(chē)載AI SoC芯片的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)303.4億美元,，其中中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模為104.6億美元,。
在當(dāng)下的半導(dǎo)體先進(jìn)制程領(lǐng)域中，三星,、英特爾,、臺(tái)積電可謂是三足鼎立，各有千秋,。
三星是IDM和Foundry企業(yè),，在存儲(chǔ)器領(lǐng)域長(zhǎng)期霸占全球首位，占比約為40%,，在全球代工領(lǐng)域排名第二,，2021年銷(xiāo)售額達(dá)820億美元，躍居全球首位;英特爾是IDM企業(yè),，主要以微處理器為主,，2021年銷(xiāo)售額達(dá)到738億美元,，位居全球第二位;而臺(tái)積電是全球Foundry企業(yè)的首位，占比為54%,，2021年銷(xiāo)售額達(dá)到565億美元,。
現(xiàn)在，業(yè)內(nèi)總喜歡將摩爾定律作為指引,用來(lái)比較誰(shuí)的工藝制程技術(shù)占先,。而實(shí)際上,，全球半導(dǎo)體業(yè)自22納米之后，就不再用晶體管的柵長(zhǎng)來(lái)定義工藝尺寸了,，這也導(dǎo)致當(dāng)下產(chǎn)生了很多分岐,，使得三星、英特爾,、臺(tái)積電之間的競(jìng)爭(zhēng)顯得撲朔迷離,。
臺(tái)積電一家獨(dú)大，三星與英特爾伯仲難分
從銷(xiāo)售額來(lái)說(shuō),，高德納咨詢(xún)公司發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,，三星2021年半導(dǎo)體銷(xiāo)售額達(dá)732億美元，市場(chǎng)份額達(dá)12.3%,。這是三星時(shí)隔三年再度力壓英特爾奪回市場(chǎng)份額冠軍,。
三星本就是全球存儲(chǔ)器領(lǐng)域的王者，已經(jīng)連續(xù)霸榜多年,，據(jù)統(tǒng)計(jì),，2021年它的DRAM市占率達(dá)到了43.6%,NAND達(dá)到了35%。
連臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀也承認(rèn)三星如同“700磅的大猩猩”,，很有實(shí)力,。
三星在2019年曾喊出要砸下133兆韓元(約合1100億美元)發(fā)展系統(tǒng)邏輯芯片，及晶圓代工等業(yè)務(wù),，目的是要在2030年超越臺(tái)積電,，搶下晶圓代工龍頭的寶座。
據(jù)TrendForce集邦咨詢(xún)的數(shù)據(jù),，盡管三星在2021年第四季的晶圓代工營(yíng)收突破新高,，達(dá)到了55.4億美元，但還是屈居第二,。因?yàn)榕_(tái)積電的營(yíng)收達(dá)到了驚人的157.5億美元,，并且還掌握著全球超過(guò)五成的市占率，穩(wěn)居第一,。
在競(jìng)爭(zhēng)激烈的3納米制程工藝方面,，三星和臺(tái)積電的技術(shù)路線(xiàn)并不相同，三星首先采用全環(huán)繞柵極晶體管(GAA),，臺(tái)積電則是繼續(xù)采用鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)架構(gòu),。
自1993年,，英特爾從日本NEC手中奪得全球銷(xiāo)售額第一，已經(jīng)連續(xù)稱(chēng)霸近30年,。在半導(dǎo)體工藝制程技術(shù)方面,英特爾2003年的應(yīng)變硅技術(shù),、2007年的HKMG技術(shù)以及2011年的3D finfet技術(shù)，對(duì)于全球半導(dǎo)體行業(yè)來(lái)說(shuō)都具有著里程碑似的意義,。
但是在2014年,，從14納米finfet工藝開(kāi)始，或許是因?yàn)橛⑻貭柎饲扒斑M(jìn)的步伐邁的太大了,，后面就開(kāi)始逐漸減速,，尤其是在10納米制程工藝期間，耽誤了太長(zhǎng)時(shí)間,。
近日英特爾在VLSI技術(shù)研討會(huì)上,，給出了有關(guān)Intel4工藝的更多細(xì)節(jié),。
據(jù)了解,，Intel 4是英特爾首個(gè)采用EUV光刻技術(shù)的工藝、相較于Intel 7,，能夠?qū)崿F(xiàn)每瓦提升20%的性能,。英特爾CEO帕特·基爾辛格宣布于2021年第二季度Intel 4已經(jīng)進(jìn)入tape-in階段。
據(jù)傳,，Intel 4的性能可能在臺(tái)積電的N5及N3E之間,。
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