截至目前，汽車芯片仍處于緊缺狀態(tài)，而且，短缺物料已從常規(guī)車用芯片延伸至IGBT等電動車增量芯片;而就在產(chǎn)業(yè)鏈加大力度解決汽車芯片短缺問題時，已有部分企業(yè)在規(guī)劃更先進制程工藝的車規(guī)級芯片，如芯擎科技、恩智浦、高通、英偉達等，陸續(xù)發(fā)布7nm、5nm制程芯片。那么，車用芯片向先進制程工藝發(fā)展是否已經(jīng)成為主流?
對此，業(yè)內(nèi)人士稱，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級芯片的最大訴求，車用芯片種類眾多，并非所有芯片都適用于先進制程，而AI計算單元等新一代芯片，出于性能、功耗和成本考慮，更傾向于采用先進制程工藝。芯擎科技董事兼CEO汪凱博士進一步指出，采用先進工藝的芯片還能為未來OTA等迭代升級預留空間。
日前小鵬汽車創(chuàng)始人何小鵬發(fā)文稱，一輛智能汽車需要幾百種、5000顆以上芯片，但目前仍有很多專有芯片處于短缺狀態(tài)。筆者從供應鏈了解到，IGBT目前供應緊張，部分物料交貨周期已拉長至50周以上。汽車行業(yè)數(shù)據(jù)預測公司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，今年全球汽車已累計減產(chǎn)達172萬輛。
而就在產(chǎn)業(yè)鏈極力解決芯片短缺問題之時，部分企業(yè)已在積極布局下一代先進制程工藝汽車芯片。
5月24日，恩智浦宣布采用臺積電5nm制程工藝打造新一代S32系列車用處理器，該芯片將導入鴻海與裕隆合資的鴻華先進科技Model C車型。恩智浦總裁兼首席執(zhí)行官Kurt Sievers同時宣布，已與臺積電合作開發(fā)5納米ASIL D安全等級的系統(tǒng)單芯片(SoC)。
而筆者盤點也發(fā)現(xiàn)，這并非業(yè)內(nèi)首次采用先進制程工藝打造汽車芯片。2021年底，高通就發(fā)布了全球首個5nm汽車芯片——8295，基于該芯片，高通推出了第四代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺，并將于2023年首搭于集度汽車。
目前采用先進制程工藝的芯片清一色為車用AI芯片。業(yè)內(nèi)人士表示，安全、穩(wěn)定、可靠是車規(guī)級芯片的最大訴求，車用芯片種類眾多，并非所有芯片都適用于先進制程。日前何小鵬也指出，目前短缺的芯片大部分是價格便宜的芯片，并非價格昂貴的先進芯片。
其中，MCU是常見汽車芯片之一，該類芯片并不需要很先進的制程工藝，28-40nm就可以滿足需求，相比先進工藝，全球能提供MCU代工的企業(yè)較多，國際上，ST、NXP、瑞薩等MCU主要供應商采用臺積電代工，國內(nèi)的中芯國際主要給兆易創(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，由于傳統(tǒng)汽車芯片多采用成熟制程，相比先進制程，利潤空間小，有業(yè)內(nèi)人士表示，價值量低、門檻高是本輪汽車芯片短缺過程中，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極性跟市場形成大反差的重要原因。臺積電財報顯示，2020年，其車用芯片業(yè)務營收占其總營收比重僅為3%;2021年在全球汽車芯片短缺背景下，臺積電汽車芯片的營收比重也僅提升至4%，而手機、電腦等采用先進制程工藝的業(yè)務領(lǐng)域，始終是其主要營收來源。
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)能相對寬裕的制造工藝。
不過，隨著汽車智能化發(fā)展，MCU等傳統(tǒng)芯片已無法滿足市場需求，上述人士同時認為，隨著汽車功能越來越豐富，需要處理的功能越來越多，以及集中控制等需求，市場對功能強大的芯片需求越來越強烈，特別是自動駕駛、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)的都是車載高算力芯片，而非傳統(tǒng)意義的汽車芯片。隨著汽車電子電氣架構(gòu)逐漸升級，每輛車中搭載芯片的數(shù)量和價值不斷增加，對核心芯片的算力和性能要求也越來越高，傳統(tǒng)汽車芯片供應商提供的芯片越來越難以滿足主機廠對于產(chǎn)品的迭代速度、成本和性能要求。其中，汪凱博士舉例認為，軟硬深度融合已成為未來汽車的發(fā)展方向，OTA升級等功能也將會越來越多得到應用，芯擎科技選用7nm先進制程工藝，也是為未來車機系統(tǒng)升級預留充足的升級空間。
根據(jù)麥肯錫預測，至2025年，L1級單車AI SoC芯片價值量為69美元，L2級為190美元/輛，L3級為685.9美元/輛，L4/L5級為1487.9美元/輛。麥肯錫據(jù)此分析認為，2025年全球車載AI SoC芯片的市場規(guī)模為160億美元，其中中國市場為55.2億美元;到2030年，全球車載AI SoC芯片的市場規(guī)模將達303.4億美元，其中中國市場規(guī)模為104.6億美元。
在當下的半導體先進制程領(lǐng)域中，三星、英特爾、臺積電可謂是三足鼎立，各有千秋。
三星是IDM和Foundry企業(yè)，在存儲器領(lǐng)域長期霸占全球首位，占比約為40%，在全球代工領(lǐng)域排名第二，2021年銷售額達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年銷售額達到738億美元，位居全球第二位;而臺積電是全球Foundry企業(yè)的首位，占比為54%，2021年銷售額達到565億美元。
現(xiàn)在，業(yè)內(nèi)總喜歡將摩爾定律作為指引,用來比較誰的工藝制程技術(shù)占先。而實際上，全球半導體業(yè)自22納米之后，就不再用晶體管的柵長來定義工藝尺寸了，這也導致當下產(chǎn)生了很多分岐，使得三星、英特爾、臺積電之間的競爭顯得撲朔迷離。
臺積電一家獨大，三星與英特爾伯仲難分
從銷售額來說，高德納咨詢公司發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，三星2021年半導體銷售額達732億美元，市場份額達12.3%。這是三星時隔三年再度力壓英特爾奪回市場份額冠軍。
三星本就是全球存儲器領(lǐng)域的王者，已經(jīng)連續(xù)霸榜多年，據(jù)統(tǒng)計，2021年它的DRAM市占率達到了43.6%,NAND達到了35%。
連臺積電創(chuàng)始人張忠謀也承認三星如同“700磅的大猩猩”，很有實力。
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，目的是要在2030年超越臺積電，搶下晶圓代工龍頭的寶座。
據(jù)TrendForce集邦咨詢的數(shù)據(jù)，盡管三星在2021年第四季的晶圓代工營收突破新高，達到了55.4億美元，但還是屈居第二。因為臺積電的營收達到了驚人的157.5億美元，并且還掌握著全球超過五成的市占率，穩(wěn)居第一。
在競爭激烈的3納米制程工藝方面，三星和臺積電的技術(shù)路線并不相同，三星首先采用全環(huán)繞柵極晶體管(GAA)，臺積電則是繼續(xù)采用鰭式場效應晶體管(FinFET)架構(gòu)。
自1993年，英特爾從日本NEC手中奪得全球銷售額第一，已經(jīng)連續(xù)稱霸近30年。在半導體工藝制程技術(shù)方面,英特爾2003年的應變硅技術(shù)、2007年的HKMG技術(shù)以及2011年的3D finfet技術(shù)，對于全球半導體行業(yè)來說都具有著里程碑似的意義。
但是在2014年，從14納米finfet工藝開始，或許是因為英特爾此前前進的步伐邁的太大了，后面就開始逐漸減速，尤其是在10納米制程工藝期間，耽誤了太長時間。
近日英特爾在VLSI技術(shù)研討會上，給出了有關(guān)Intel4工藝的更多細節(jié)。
據(jù)了解，Intel 4是英特爾首個采用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)進入tape-in階段。
據(jù)傳，Intel 4的性能可能在臺積電的N5及N3E之間。
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