為何芯片對智能電動汽車很重要？

美國對華芯片限制政策雖然對“汽車”一字未提，但對產業的長遠影響著實不小。

8月9日，美國總統拜登正式簽署《芯片和科學法案》（下稱“芯片法案”）；10月7日，美國BIS公布了最新的制裁法案《對向中國出口的先進計算和半導體制造物項實施新的出口管制》。

外媒也稱這次的禁令，美國是想把中國的半導體產業打回“石器時代”。

從最新的法案可以看出，此次美國對華芯片限制的范圍非常窄，但是非常精準，目的就是限制中國先進芯片和超級計算機的發展。

如果還在燃油車時代，也許芯片對汽車的影響微乎其微，但是進入電動化智能化時代，自動駕駛芯片和智能座艙芯片作為汽車智能化最核心的芯片，制程算力必然向前發展，進入美國的限制范圍只是時間問題。

如果按照法案目的推導，美國希望中國AI芯片設計企業面臨無工具可用、無代工廠可加工芯片的尷尬處境，從而最終全面退出市場競爭。

《電動汽車觀察家》請教了多位業內專家，以及汽車電子方案的頭部供應商技術負責人，他們談到對芯片的影響時分為兩派，一派比較悲觀，認為中國智能電動汽車未來可能喪失競爭力；一派比較樂觀，芯片封鎖會倒逼產業發展，也許十年內中國大陸就能建立起自主的高端芯片供應能力。

01、為何芯片對智能電動汽車很重要？

芯片對智能電動汽車的意義，中國工程院院士、中國汽車工程學會理事長李駿的觀點概括最為精煉：“軟件定義汽車、數據開發汽車、芯片制造汽車”。

在清華大學車輛與運載學院教授、汽車產業與技術戰略研究院院長趙福全與李駿的一次對話中，趙福全將芯片對汽車的意義進行了進一步闡述，“芯片承載著數據的處理能力以及軟件的運行能力，否則自動駕駛等功能都無從實現，再優秀的汽車硬件也發揮不了太大作用。芯片作為智能汽車的大腦，將成為未來汽車產品的核心。同時，芯片還將成為汽車智能制造中的關鍵環節。”

如果說傳統汽車與傳統功能手機類似，那么智能汽車就相當于目前廣為普及的智能手機，需要軟件迭代，以及復雜的邏輯數據處理能力。

或許可以用更簡單的話概括，“無芯片，不智能”。

智能駕駛帶來了半導體器件需求的激增，主要包括整車控制器、模擬芯片、主控芯片、功率半導體和存儲芯片。

首先控制器方面，根據廣汽研究院預測，傳統汽車控制器數量為40-70個，芯片數量為 400-700個。預計新能源汽車控制器數量為45-80個，芯片數量為500-800 個。

其次，模擬芯片需求增多。智能駕駛需通過傳感器獲得大量數據。自然界的真實信號通過傳感器提取后變為模擬信號，模擬信號需要經由模擬芯片處理后才能被數字芯片使用。模擬芯片的作用就是將模擬信號轉換為數字信號，或者數字信號轉換為模擬信號。

德勤最近的分析顯示，L4級別自動駕駛的傳感器數目可達29個，L5級別時將達到32個，因此模擬芯片需求顯著提升。

第三，主控芯片算力提升快。隨著智能傳感器的增多，未來收集的數據也是巨量的。低級別的L1、L2到高級別的L3、L4等，算力的需求呈現幾何級數提升，一些新車型預埋算力已經達到1000TOPS以上。

第四，功率半導體方面，價值也在翻番增長。天風證券的數據顯示，傳統燃油車功率半導體單車價值量達到87.6美元，其在新能源汽車端的單車價值量達到458.7美元，實現4倍以上增長。

此外，存儲芯片需求增長也很快。汽車存儲系統隨著智能化水平提升容量和性能也將實現快速增長。

02、專家：限制短期影響不大

《電動汽車觀察家》在與芯片設計公司相關人士，以及業內多位專家溝通后了解到，美國此次芯片限制對中國汽車產業，短期內影響并不大，但長期影響不容忽視。

要分析影響大小，先要看美國具體限制了什么？

根據10月13日美國商務部工業和安全局（BIS）的電話會議紀要，美國政府要尋求先進邏輯和存儲芯片的“領先優勢”，而不再是之前的“相對優勢”。

為了保持這種“領先優勢”，采取了一系列具體措施，包括限制高算力芯片、超級計算機芯片，以及半導體制造設備等。

此外，對芯片企業和從業人員也有很多限制，若為中國提供受限制的服務，基本就是有罪推定；美國人不能參與與中國芯片產業相關的業務，包括美籍、綠卡、受庇護人之外，甚至擴充到了美國公司工資單上的人。

例如，美國此前已經要求英偉達暫停向大陸出貨的A100、H100 GPU，要求AMD 暫停出貨的MI200 GPU，并且以A100為基準，后續峰值算力和芯片間I/O性能均等于或大于A100的其他芯片，以及包括這些芯片的任何系統都將受到出口管制。除非獲得美國商務部的出口許可證。

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英偉達A100GPU

例如，在中國大陸設計超算芯片的芯片設計廠商、制造超算芯片的晶圓廠，以及海外晶圓廠只要用到美國技術，為中國超算芯片設計公司代工芯片，都將受到美國的出口管制。

再如，所有的中國大陸芯片制造廠商都將受到限制，并且限制的范圍由10nm及以下擴大到16nm或14nm邏輯芯片。中芯國際28nm及以上的制程擴產，所需的美系半導體設備的采購，也需要經過美國嚴格審查流程，獲得許可證才能夠實現。

目前來看，汽車芯片主流尺寸一般在14-40nm，基本都在成熟制程范圍內。

尤其是模擬芯片，大多在成熟制程范圍內，技術和產品都相對成熟，雖然很多也需要依靠三星、臺積電等企業生產，但是并不在這次美國限制的范圍之內。

不過，與智能化關系最為密切的數字類芯片，是迭代最快的產品，對算力和制程需求較高。

清華大學計算機科學與技術系長聘教授、國家新能源汽車創新中心首席芯片專家李兆麟告訴《電動汽車觀察家》，目前常見的自動駕駛SoC的生產工藝為16/14nm，而智能座艙SoC多為7-10nm。

國內大部分企業智駕芯片產品仍然在成熟制程范圍內，以地平線為代表的企業，J5的制程在16nm低于美國的限制范圍，仍然可以正常生產使用。

即使是高制程的芯片，其量產產品的算力仍然還未達到美國限制的范圍內，也因此是暫時安全的。

在李兆麟看來，目前美國沒有直接影響車用MCU、自動駕駛類SoC等芯片，但長期來看，該法案對汽車智能網聯化發展的影響巨大，畢竟芯片的功能與性能對汽車的智能化和網聯化發展的影響和決定作用越來越大。

03、為何SoC的算力、制程要不斷提升？

智能座艙SoC和自動駕駛類SoC符合數字邏輯芯片特點。

邏輯芯片的特點就是強調運算速度與成本比，必須不斷采用新設計或新工藝。

一般來說，制程會影響芯片面積，并因此直接影響芯片價格，通過增大芯片面積，一個芯片中可以放下更多的晶體管。

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SoC芯片

從英特爾的摩爾定律來看，芯片的強弱取決于芯片的晶體管的數目，當晶體管的數目越多，電路對電流的邏輯控制能力也就越強，芯片可實現的功能就越多越強大。

此外，同樣數量的更大晶體管組成的芯片，因為其面積更大，其布線連接也會相應變大，這會增加信號傳遞的延遲，從而拉低運算效率。

因此，芯片每提升1nm，整體性能提升大約30%。

除了性能以外，制程工藝的提高也會降低制造成本。需要說明的是，XXnm指的是晶體管門的寬度，當制程工藝越高時，晶體管門的寬度越小，就可以把晶體管做得更密集，芯片面積也就越小，耗用的晶圓面積就越小，這樣就可以更大程度節省晶圓，降低芯片制作成本，芯片制造企業的凈利潤就會越高。

所以無論是芯片設計方還是芯片制造方，都會想盡辦法提升芯片的制程工藝。

邏輯芯片的市場占比最高，且產品更新最快，制程也是一馬當先。

目前最新高端SoC芯片制程為5nm，專用SoC芯片如智能音頻芯片的制程普遍在16-55nm之間。

目前來看，將受到直接影響的就是地平線，其下一代J6的算力將達到1000TOPS，采用7nm工藝，具備成為車載中央計算平臺的潛力。未來，這款芯片是否能夠面世，變數較大。

制程不提升不行嗎？

不行。因為更高的制程意味著更低的制造成本和更強的性能。用佐思產研研究總監周彥武的話說，“（假如人家制程進步）性能比你強10倍，價格是你的1/10，你還怎么做？”

換句話說，在整體智駕SoC和座艙SoC制程工藝還有進步空間的時候，中國芯片工藝的停滯，意味著中國的芯片產品將在國際上沒有沒有競爭力，從而被淘汰。

李兆麟表示，目前國內已經具備了142840nm等制程的生產工藝，且在今后3-5年車載核心芯片仍會主要采用這些工藝。

當然，14nm產能的擴產也受到了限制。

在李兆麟看來，自動駕駛SoC不會一味地追求更先進的制程，是因為除了性能因素外，還要考慮成本、可靠性、安全性等因素。

換個角度看，這個平衡性能、安全、成本和可靠性的窗口期，也是中國芯片產業發展實現趕超的黃金窗口期。

04、英偉達A100芯片被限制的影響

再來看，限制英偉達A100和H100對智能電動汽車的影響。

被限制出口的英偉達A100和即將出貨的H100，主要部署于高性能數據中心的服務器，用于云端大規模AI訓練等高算力應用，是AI系統訓練的關鍵。如果斷供這些高端芯片，將會導致AI的訓練速度變慢，對于自動駕駛這類對AI算力要求較高的領域的影響自然也就很大。

有報道說，蔚來、小鵬、理想、威馬、上汽、集度和小馬智行等中國新能源車企和自動駕駛技術企業都在使用英偉達的AI芯片。

不過，在周彥武看來，大部分車企也沒必要自建數據中心，成本太高，采用公有云或者混合云的模式，成本更低。

當然，此時數據安全或許是另外一個問題。

而且AI訓練芯片不是短期的消耗品，多存點兒貨足夠滿足幾年內的擴容。比如小鵬汽車董事長認為公司目前存貨可以滿足未來幾年的需求。

而且周彥武也表示，市場上并不缺乏相關的替代品。

英偉達自己就先出了替代品。11月8日，英偉達表示，將在中國推出一款新的A800GPU替代A100，該芯片符合美國的出口管制規定。

為符合美國近期的出口管制規定，A800性能肯定遠不如A100。A800的芯片互聯數據傳輸速率為每秒400GB，低于A100的每秒600GB，對于規模較大的數據中心來說，運行速度會有所下降。

國內也有一家企業的一款芯片有望平替英偉達A100，不過被叫停了。這款芯片就是壁仞科技的BR100。這款芯片的停產，是受到美國“芯片法案”的間接影響：臺積電決定暫停為中國新創公司壁仞科技生產先進芯片，以確保符合美國新法規。

壁仞聲稱其7nm的AI圖形處理器BR100，采用壁仞原創的“壁立仞”芯片架構，容納近800億顆晶體管，在性能方面是英偉達 A100芯片的3倍，達到了每秒1萬億次計算。

據臺灣自由財經媒體報道，遭到臺積電暫停供貨的上海壁仞智能科技受到重創，傳出將裁員三分之一。

由此可見，受到影響最為直接的還是芯片企業，對車企的影響尚不大。

05、對車企遠期影響不容小覷

不過，遠期來看，必然會對中國智能電動汽車行業造成影響。

在談到對中國智能電動汽車產業的影響，專家的態度分為兩個派別，一個是悲觀派，一個是樂觀派。

悲觀者認為，對于中國智能電動整車企業來講，沒有自主可控的供應，意味著又會多一項“卡脖子”的環節，想要在智能化方面有所發展的企業，將面臨產業鏈受制于人、成本高企的問題，進而喪失企業在智能化方面的國際競爭力。

“美國隨時通過臺積電卡斷你的供應，或者將你的供應推后?！蹦硺I內人士說道。

因為中國芯片產業鏈所處位置較為低端，從芯片制造設備、EDA工具、芯片IP核等環節對外依存度都非常高，要做到產業鏈的自主可控并不容易。“中國更高制程的芯片有斷代的風險?！?/strong>