在2023年的中国汽车芯片市场，白菜真的可以换成进口芯片。两年前，德州仪器明星产品TPS51200DRCR在缺芯浪潮中一度飙升至70元，目前已跌至1元。L9369意法半导体-TR，用于电子稳定车身系统（ESP/ESC）关键芯片，从巅峰时期的1500元跌至13元。两年前，汽车公司排队抢芯片的场景就像隔世一样。除了海外芯片厂的破防，他们还经历了中国的震撼。自2020年芯片供应短缺以来，中国汽车芯片自给率从5%翻倍到10%[1]。当地制造商蜂拥而至，颠覆了六大国际巨头控制供应端的局面，价格瞬间失控。去年5月，德州仪器全面降低了中国市场芯片价格，“没有范围和底线限制”。然而，当TPS51200DRCR的国产替代芯片交易价格达到70美分时，六大汽车芯片巨头集体打破了防御。据《日本经济新闻》报道，过去三年，国内汽车芯片自给率迅速从5%提高到10%。虽然它看起来不高，但它的重要性是：这可能只是一个开始。洗牌：在5%难以上车的汽车芯片自给率提高的5%中，主要作用是三种芯片：功率半导体、MCU、传感器。动力半导体主要用于汽车的电能转换和电路控制，如交流电转直流电、高压转低压、频率转换等。这种芯片在电动汽车中尤为重要，是电流运行的中心，一直是国内最具替代性的领域[3]。熟悉的功率半导体，即IGBT，是国内突破的主要方向之一。比亚迪半导体、中车时代等国内IGBT相继上车。MCU是一个微控制单元，通常被称为单片机，可以理解为一个简单的CPU版本，执行一个单一的任务或功能，如智能雨刷，自动锁定。传感器是汽车用来感知环境和自身状态的“眼睛”。除传统的图像传感器、车载摄像头外，高端产品还包括毫米波雷达、激光雷达等。国内公司的突破主要集中在CMOS图像传感器上，俗称数字圈的“底”。这三种芯片最常见的特点是技术门槛低，不需要先进的工艺。与近500辆燃油车相比，纯电动汽车的芯片搭载量往往超过1000个，成倍增加。其中最重要的是自动驾驶芯片和驾驶舱芯片，也是mobileye和英伟达力的主场；剩下的几百个大大小小的芯片是大量的MCU和功率半导体，市场份额长期以瑞萨、恩智浦、德州仪器等六大巨头为主。两者的研发难度在于前者更像是高考数学的最后一道大题，光写个解是没有用的。后者类似于高考语文作文，憋够了800字，或多或少都能得分。高通驾驶舱芯片SA8295P采用5nm工艺；相比之下，MCU最先进的产品仍然是16/28nm的成熟程序列，大量产品超过90nm，制造门槛不高。根据麦肯锡的计算，超过70%的汽车芯片正在使用超过90nm的成熟工艺，而超过14nm的先进工艺只占6%。只有少数供应商使用90nm以下的汽车MCU工艺并不困难，但自给自足进展缓慢，主要存在几个问题：一是验证周期太长，认证关闭悲伤。汽车芯片制造产品只是第一步。进入汽车企业供应链需要两三年的验证周期。一旦验证通过上车，汽车公司就不会轻易更换供应商。海外巨头入局早，就掌握了先发优势，国内厂商作为后来者难以突破。第二，对综合能力要求较高。一辆车需要几十种芯片，每种芯片多几十种，少一两种。因此，汽车公司更倾向于一次性购买全家桶，以降低供应链管理的难度。大型海外制造商通过多次并购建立了丰富的产品矩阵，国内制造商布局较晚，类别较少，损失较大。三是市场吸引力太小。和其他汽车零部件一样，大部分汽车芯片都走的是薄利多销的路线，这种多销的概率比不上手机等消费电子。毕竟换车周期比后者长，燃油车整体芯片用量相对较小。门槛不高，但跨越也赚不了多少，自然缺乏动力。直到一个前所未有的芯片短缺，我们才会放弃机会。机遇:2020年疫情期间，市场对汽车销量预测低迷。由于销量下降，汽车公司也减少了芯片订单，大量OEM工厂将生产线安排给其他芯片。由于汽车芯片利润率低，大型自建产能芯片厂不愿扩产，芯片库存逐渐接近红线。但谁也没想到，疫情期间新能源汽车爆发，消失的订单又回来了。电动汽车的芯片消耗量本身就很高。自动驾驶水平达到L4，甚至高达3000辆/辆[4]。长期缺货使汽车公司怀疑零库存，开始疯狂备货，导致前所未有的产能挤兑。中国作为新能源汽车最大的生产国和消费国，自然成为汽车芯片短缺的重灾区。国内汽车芯片公司抓住了这个上车的机会，并不打算放手。长期以来，困扰国内汽车芯片的最大问题不是海外芯片太贵，而是太便宜。大多数汽车芯片采用IDM垂直集成模式，设计制造密封测试，只有少数溢出订单将移交给台积电等OEM。MCU前六名玩家均为IDM模式；IGBT前十大厂商，除麦格纳转型为fabless外，均为IDM模式。在IDM模式下，假设A和B都生产类似的芯片，A的产能是100万，B的产能是30万，那么B的利润不会有A的30%，很可能会亏损。芯片的成本必须通过大规模生产稀释R&D成本和工厂建设资本支出来确定，生产能力和销量直接决定。因此，在存储、面板和汽车芯片等高度标准化的领域，率先发动价格战的往往不是新玩家，而是富有的老霸主。没有一定的市场份额，甚至没有资格打价格战。因此，与高通和英伟达在12英寸硅片上挑战物理极限的艺术相比，汽车芯片的竞争格局相当简单：生产控制。芯片的生产能力建设时间很长。在这个过程中，市场供求会发生很大的变化。如果规划能力过大，供过于求；规划能力太小，市场被给了同行。在缺芯潮之前，汽车芯片格局稳定，六大巨头各有多少产能，即使芯片价格下跌也在预测范围内。即使供过于求超出预期，汽车公司可供选择的供应商也是有限的。不管厂房有多糟糕，莫名其妙的失火也不是不可能。在此过程中，六大巨头还将通过大量并购扩大产品组合，巩固份额优势。在过去的十年里，日本汽车芯片制造商瑞萨先后收购了美国公司英特硅尔（Intersil）、IDT，在电源管理芯片、无线网络和数据存储芯片、无线通信等方面，英国公司Dialog弥补了不足。在这种竞争模式下，我们可以理解缺芯潮对中国汽车芯片公司的意义。由于市场对汽车销售的悲观预期，汽车公司削减了订单，德州仪器、英飞凌等制造商开始从8英寸生产线升级到12英寸生产线，关闭了旧生产线。结果，新能源汽车市场爆发，芯片价格直接上涨。只要有一点产能，就成了稀缺的目标，业绩一飞冲天。瑞萨净利润和收入创历史新高，德州仪器连续七个季度收入增长两位数，IGBT老板安森美收入创纪录。然而，“六大”可能并没有想到，从2020年到2023年，中国汽车芯片供应商从几十家飙升到300多家[6]，大量新产能被释放，价格战接踵而至。洗牌:对于汽车公司来说，面对库存红线和芯片价格上涨，汽车规则验证和产品矩阵都是优先级较低的小问题。为了保证汽车的出货，汽车公司不得不为国内汽车芯片打开绿灯，取代不能供货的海外产品。另一方面，国内大部分新势力都有足够的工程经验，对自己的电子电气架构比较熟悉，更倾向于使用国产芯片。L9369开头提到的意法半导体拳头产品-TR，其客户大多是博世、采埃孚等tier 1供应商，Tier 将芯片安装到整个ESP系统中，交给汽车公司，汽车公司实际上并不了解具体的结构。曾经掌舵大众电气化转型的赫伯特·迪斯表示，大众“几乎没有一行软件代码是我们自己写的。在这种情况下，研发团队的草台指数或多或少决定了更换芯片供应商的心理负担。国内汽车企业研发投入高，车型相对较少，上车意愿较强。2023年，刚上车的国产汽车芯片再次迎来硬仗。今年的中国汽车市场，“降价”贯穿始终，国内外老牌汽车企业、新势力纷纷下场肉搏战:大众ID.3打出历史最低价12.59万元，特斯拉开年祭出降价礼包，小鹏、蔚来、理想不敢落后，立即跟上。在过去的三年里，中国市场推出了170多款车型，几乎两天内就推出了一款新车。惨烈的价格战背后，是中国作为世界上最大的汽车市场，竞争白热化的现实。甲方带头切肉，作为乙方的汽车芯片，自然不能置身事外。德州仪器去年在中国启动的全面降价是依靠较低的生产成本从中国制造商手中夺回失地。同样的市场价格，老厂商还在赚钱，国内厂商却在赔钱。但老玩家显然低估了国内市场的内卷程度。2023年，德州仪器销量下降13%，创造十年来最大降幅，其中中中国收入大幅下降32%，拖累最大后腿。国内公司破釜沉舟的决心，自然来自于上车的困难，毕竟前所未有的缺芯潮，很可能不会有第二次。10%的国产化率看起来不高，但很可能只是国产汽车芯片的冰山一角。在海面以下，许多国产汽车芯片距离上车只有最后一公里-汽车规级验证。与手机等消费芯片不同，汽车芯片需要考虑更极端的工作环境。比如工作温度范围，前者要求0℃到0℃ 汽车芯片需要70℃-40℃ 86℃。汽车公司供应链的验证周期通常是两三年，许多产品可能已经进入了最后的测试和验证环节。因此，尽管国产化率刚刚达到10%，但《日本经济新闻》仍表现出强烈的焦虑[8]：即使是技术难度极大的芯片，中国也有望在5-10年内取代国产化。作为日本汽车半导体的唯一幼苗，瑞萨很难抢占Mobileye和英伟达的领土；放下身材比中国公司更东亚，或多或少超级大纲。高端望洋叹息，中低端遭遇阻击，可能是六大巨头的共同烦恼。对于国内汽车芯片公司来说，打破底线的价格战是残酷的，但半导体行业的竞争一直无处不在。经过激烈的战争，芯片公司仍然只是“坐在牌桌上”。一个行业的进步总是比我们想象的要长，成本总是比我们预期的要高。