行業(yè)資訊 I 芯片短缺為汽車電氣化帶來(lái)的挑戰(zhàn)

電動(dòng)汽車 (EV) 市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，針對(duì)構(gòu)成汽車終端市場(chǎng)的自動(dòng)駕駛和信息娛樂(lè)系統(tǒng)，各種投資進(jìn)行得如火如荼，這為芯片制造商和供應(yīng)商帶來(lái)了收入增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。由于平均每輛電動(dòng)車配備的芯片數(shù)量（2000 個(gè)芯片）是燃油動(dòng)力車的兩倍，芯片制造商面臨著巨大的壓力，需要嘗試更快、成本更低的制造技術(shù)和裝配流程。

德勤預(yù)測(cè)，從 2020 年到 2030 年，電動(dòng)車銷量將增長(zhǎng) 12 倍，而 IHS Markit 的研究結(jié)果則預(yù)計(jì)將增長(zhǎng) 5 倍，即從 2020 年的 250 萬(wàn)輛增長(zhǎng)到 2025 年的 1250 萬(wàn)輛。

美國(guó)方面提出，到 2030 年將使一半以上的新車實(shí)現(xiàn)電氣化，這一計(jì)劃主要取決于美國(guó)對(duì)芯片生產(chǎn)的投資。繼 “CHIPS for America Act” 美國(guó)芯片法案在眾議院擱淺后，2030 年的新能源汽車目標(biāo)面臨著風(fēng)險(xiǎn)。已經(jīng)有一家著名的汽車制造商暫時(shí)關(guān)閉了電動(dòng)汽車生產(chǎn)工廠，此外另一家汽車廠商也將電動(dòng)汽車交付時(shí)間推遲了數(shù)周——這都是因?yàn)?a target="_blank">半導(dǎo)體芯片的短缺。為了彌補(bǔ)這些損失，后者計(jì)劃將沒(méi)有后置空調(diào)和加熱控制功能的車輛降價(jià)出售。

性能更好的硅芯片替代品、更快的芯片生產(chǎn)方法，以及高能效電動(dòng)汽車車型的合作或伙伴關(guān)系有望緩解電動(dòng)汽車面臨的窘境。

電動(dòng)汽車是有車輪的計(jì)算機(jī)，從安全氣囊到動(dòng)力總成在內(nèi)的一切都由硅芯片驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在是改用新型芯片材料的絕佳時(shí)機(jī)，以加快充電速度和提高續(xù)航里程。那么，傳統(tǒng)硅芯片有哪些更好的替代品？碳化硅和氮化鎵的導(dǎo)電性能更好，損失最小。此外，預(yù)計(jì)充電時(shí)間也將減少到一半。對(duì)于電動(dòng)汽車的采用乃至汽車制造商引進(jìn)或開設(shè)新的新能源汽車生產(chǎn)線而言，這種向新型替代品的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。

Tesla是最早采用 STMicroelectronics N.V.（意法半導(dǎo)體） 碳化硅芯片的公司之一，Toyota也緊隨其后，推出了碳化硅-氫動(dòng)力汽車——Toyota Mirai。由 Fiat Chrysler Automobiles（菲亞特克萊斯勒汽車） 和 PSA 集團(tuán)合作成立的 Stellantis NV （斯特蘭蒂斯）公司預(yù)計(jì)將使用碳化硅電源轉(zhuǎn)換器，進(jìn)而大規(guī)模生產(chǎn)新系列電動(dòng)汽車。

氮化鎵作為芯片在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用還有待探索，但BMW公司已經(jīng)與 GaN Systems Inc. （氮化鎵系統(tǒng)公司）簽署了半導(dǎo)體產(chǎn)能協(xié)議。Navita Semiconductors （納微半導(dǎo)體）公司表示，使用氮化鎵作為半導(dǎo)體可以將電動(dòng)汽車的充電時(shí)間從 11.3 小時(shí)縮短到 4.7 小時(shí)，使電動(dòng)汽車更適用于日常通勤。

新的芯片材料和智能制造工藝可以幫助解決汽車行業(yè)目前面臨的芯片短缺問(wèn)題。芯片制造商繼續(xù)生產(chǎn)傳統(tǒng)的硅芯片，因?yàn)?strong>碳化硅硬度很高，因此制造難度很大。此外，這也限制了芯片制造商的能力，使之難以對(duì)大型晶圓進(jìn)行拋光，同時(shí)讓表面沒(méi)有任何缺陷。

為了解決這一問(wèn)題，Applied Materials （應(yīng)用材料）公司推出了一款新工具，可以拋光 200 毫米寬的晶圓。增加了晶圓尺寸后，產(chǎn)量可以增加一倍，并大大降低價(jià)格。最近，一家美國(guó)跨國(guó)技術(shù)公司宣布進(jìn)入汽車領(lǐng)域，其新組建的汽車部門專注于現(xiàn)代化的駕駛體驗(yàn)，這是一個(gè)顛覆性的消息。他們預(yù)計(jì)將花費(fèi) 1000 億美元建立 8 個(gè)芯片制造設(shè)施，并于今年在俄亥俄州新奧爾巴尼建造第一家工廠，這應(yīng)該會(huì)提振美國(guó)芯片制造的士氣。

小型實(shí)體和大型實(shí)體之間建立了各種合作和伙伴關(guān)系，旨在提高電池容量、開發(fā)新車型，從而讓更多電動(dòng)汽車成功上路。這些合作可以為有效利用芯片的智能界面技術(shù)奠定基礎(chǔ)。電池是電動(dòng)車的功能單元，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以獲得更好的性能，這也是幾家電池制造商和汽車制造商開展合作的唯一目標(biāo)。

Ashton Martin （阿斯頓馬丁）公司與 British Volts （英伏特）公司合作，為定于 2025 年推出的新系列全電動(dòng)汽車制造高性能電池。Fiat、Dodge（道奇）和Maserati（瑪莎拉蒂）的母公司 Stellantis 與韓國(guó)電池供應(yīng)商建立了合作關(guān)系，目標(biāo)是到 2030 年銷售 500 萬(wàn)輛電動(dòng)汽車。無(wú)獨(dú)有偶，通用汽車公司與加拿大的 POSCO 公司合作，為其 Ultium 電動(dòng)汽車電池開設(shè)了一個(gè)價(jià)值 4 億美元的陰極材料生產(chǎn)廠。Ultium 電動(dòng)汽車電池是通用汽車公司和 LG 公司近期合作項(xiàng)目的一部分。

這些創(chuàng)新的伙伴關(guān)系表明，未來(lái)電動(dòng)車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將異常激烈。為了進(jìn)行市場(chǎng)定位，KIA 的目標(biāo)是從 2023 年開始每年發(fā)布兩款新的電動(dòng)汽車，到 2027 年將達(dá)到 7 款。KIA EV6 已經(jīng)上市，EV9 SUV 計(jì)劃在 2023 年上市銷售?，F(xiàn)代汽車公司計(jì)劃投資約 160 億美元實(shí)現(xiàn)旗下車型的電氣化，使其在電動(dòng)汽車市場(chǎng)的份額翻倍。

電動(dòng)汽車市場(chǎng)風(fēng)起云涌，同時(shí)也存在一些困難，特別是芯片短缺問(wèn)題使得不斷增加的電動(dòng)汽車型號(hào)難以順利出貨。芯片制造商和汽車制造商正在努力尋找硅芯片的替代品，開發(fā)新的裝配線或工具以加快周轉(zhuǎn)，同時(shí)研發(fā)新的高能效電動(dòng)汽車車型，這些舉措都有助于實(shí)現(xiàn)汽車電氣化目標(biāo)，打造綠色可持續(xù)的當(dāng)下及未來(lái)。