若論及Z世代心中兼具理想主義底色與商業(yè)破圈能力的企業(yè)家圖騰,小米科技創(chuàng)始人雷軍堪稱現(xiàn)象級存在,僅憑借小米SU7和小米SU7 Ultra兩款神車,雷布斯就后發(fā)制人,在極度內(nèi)卷的新能源汽車殺出重圍,趕上行業(yè)的末班車。

小米的兩款神車有多受粉絲喜愛大家打開社交媒體就能刷到,風云君今天準備聊點不一樣的,一個大家關注不是特別多的點,小米汽車所采用、業(yè)內(nèi)逐漸達成共識的新一代電子電氣架構(E/E架構)所蘊含的產(chǎn)業(yè)鏈機會。

一、架構演進:從分布式到集中式,中央域控芯片國產(chǎn)替代勢在必行

一、架構演進:從分布式到集中式,中央域控芯片國產(chǎn)替代勢在必行

如果把汽車比作人,電子電氣架構就是它的“神經(jīng)系統(tǒng)”和“大腦系統(tǒng)”——用來控制全車所有電子設備(比如車燈、屏幕、雷達、電池、電機)如何連接、溝通和協(xié)同工作。

傳統(tǒng)E/E架構采用分布式架構,一個ECU(電子控制器)負責某個特定功能,每個ECU帶有嵌入式軟件,ECU與ECU之間通過總線進行通信,有點像用10部諾基亞手機拼成一臺車,每個手機管一個功能,互相打電話溝通。

(來源:西部證券)
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更形象點說,由于功能相對單一,傳統(tǒng)E/E架構的“大腦系統(tǒng)”并沒有發(fā)育完成,全靠駕駛員的人腦賦能。

隨著車輛智能化提速,ECU數(shù)量快速增長,車輛需要實時互動、溝通和處理的信息量完全上升了一個幾何級,是先剎車還是先關閉空調(diào),先打開音樂還是全息影像,都需要一個超級的“中央大腦”來實時裁決處理。

新一代E/E架構有點像智能手機,是一種集中式的信息處理架構,所有功能都連接到“中央大腦”(高性能電腦),通過一套精簡的“神經(jīng)系統(tǒng)”(高速網(wǎng)絡)傳遞指令,靈活高效,且全車功能可像手機一樣OTA遠程升級。

基于上述邏輯,車輛E/E架構由分布式向域控制器方向演進,并最終邁向整車中央E/E架構?,F(xiàn)階段,走在前沿探索的車企普遍都在嘗試“中央計算+區(qū)域控制架構”的域集中方向。

特斯拉是新一代E/E架構的鼻祖,通過“區(qū)域控制器+中央計算單元”,特斯拉Model 3的全車ECU數(shù)量僅20-30個,而傳統(tǒng)的分布式架構需要100+個ECU。

降本和減重是新一代E/E架構的最大優(yōu)勢,全球知汽車零部件廠商安波福對某車企的一項調(diào)研發(fā)現(xiàn),除了減少ECU使用,其款車型少用了數(shù)百根單獨電線,最終減重8.5kg。

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廣汽是國內(nèi)首家采用“中央計算式“架構的車企,據(jù)報道,其星靈架構(EEA3.0)在算力上提升50倍,數(shù)據(jù)傳輸速率提升10倍,線束回路減少約40%。小鵬的X-EEA電子電氣架構也將小鵬的整車綜合研發(fā)成本降低50%,智能體驗迭代周期縮短30%,OTA速率提升300%。

在巨大的經(jīng)濟效益及操控體驗驅(qū)動下,國內(nèi)車企也紛紛布局新一代E/E架構,其他各主流頭部車企也均在緊鑼密鼓的規(guī)劃量產(chǎn)。

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在新一代E/E架構下,汽車的“大腦系統(tǒng)”初步發(fā)育完成,與大腦相匹配的,承載中央計算功能的、在智能座艙和智能駕駛之外的第三顆車規(guī)級SoC大芯片中央域控制器芯片也應運而生。

(注:中央域控制器承載中央網(wǎng)關功能,核心是信息分發(fā)實時處理)
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(注:中央域控制器承載中央網(wǎng)關功能,核心是信息分發(fā)實時處理)

中央域控制器芯片是智能汽車的核心計算平臺,承擔數(shù)據(jù)處理、實時控制、通信協(xié)調(diào)等任務,在自動駕駛、智能座艙、車載網(wǎng)絡通信等場景中至關重要。

不過,與智能座艙和智能駕駛領域的芯片都存在國產(chǎn)替代不同,中央域控制器芯片目前尚無國產(chǎn)量產(chǎn)替代方案,恩智浦的NXP S32G幾乎壟斷全球中央域控芯片市場,小米汽車的整車控制器使用的就是恩智浦的NXP S32G。

一句話概括,中央域控制器芯片核心技術攻堅刻不容緩,破繭突圍只待彎弓。

二、藍海掘金:500億市場潛力與三重系統(tǒng)性挑戰(zhàn)

二、藍海掘金:500億市場潛力與三重系統(tǒng)性挑戰(zhàn)

盡管半導體產(chǎn)業(yè)格局重構與供應鏈安全訴求已成共識,但中央域控制器芯片的自主化進程仍需直面多重系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。

首要挑戰(zhàn)在于高端人才的供給缺口。作為全球汽車芯片領域的領軍企業(yè),恩智浦的核心研發(fā)資源長期集中于海外,導致國內(nèi)在高門檻車規(guī)芯片領域難以形成系統(tǒng)化、成規(guī)模的高端研發(fā)團隊。

其次,芯片在研發(fā)設計階段主要依賴研發(fā)人員對其具體應用場景的產(chǎn)品定義,同下游客戶的實際需求并不能完全對齊,這導致芯片研發(fā)后無法滿足整車適配從而無法實現(xiàn)真正意義上的量產(chǎn)上車。

廣汽是新一代E/E架構集中化轉(zhuǎn)型的先行者,其2023年上市的昊鉑車型即采用了恩智浦S32G的中央域控解決方案,該項目歷經(jīng)幾年攻堅,組建過百人專項團隊進行跨部門協(xié)同后適配,最終在2023年完成量產(chǎn)落地。

該說不說,這幸好是2023年之前的事,按照目前新能源汽車的迭代速度,以這個效率,極有可能車型還沒落地,設計理念就已經(jīng)落伍。

最后,芯片研發(fā)專家不一定是企業(yè)管理專家。

遠的不說,前段時間剛剛起死回生的國產(chǎn)GPU獨角獸象帝當初也是頭頂明星光環(huán),其創(chuàng)始人是帶隊研發(fā)出龍芯1號、2號芯片的唐志敏,公司累計融資25億,估值高達150億,但此前因經(jīng)營管理不善一度被傳言解散。

雖然道阻且長,中央域控制器+區(qū)域控制器卻是個不折不扣的新興藍海市場。

根據(jù)佐思汽研的統(tǒng)計,2024年上半年,“準中央+區(qū)域架構”的乘用車銷量占比3.4%,“中央+區(qū)域架構”乘用車銷量更是僅占比0.7%,基于“中央+區(qū)域”架構帶來的巨大成本優(yōu)勢,以及整車空間設計優(yōu)勢,未來滲透率有很大的提升空間。

根據(jù)西部證券的估計,預計到2027年,“準中央+區(qū)域”架構滲透率將達到16.3%,“中央+區(qū)域架構滲透率將達到14.3%”。屆時,我國區(qū)域控制+車身域控市場規(guī)模有望達到476億。

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三、天時地利,一顆芯片新星已頭角崢嶸

三、天時地利,一顆芯片新星已頭角崢嶸

碰巧,風云君最近參加線下活動時恰好接觸到一家從事中央域控芯片研發(fā)設計的初創(chuàng)公司——北京市辰至半導體科技有限公司(以下簡稱“辰至半導體”)。

辰至半導體由一批先后在Marvell、NXP、哲庫等知名國內(nèi)外大廠任職的數(shù)十年的芯片專家創(chuàng)辦,公司核心團隊過往主導完成了多款車規(guī)和手機大芯片的研發(fā)設計,剛好屬于國內(nèi)稀缺的具有成熟落地經(jīng)驗的高端車規(guī)芯片成建制研發(fā)團隊。

2023年5月,哲庫芯片團隊的解散給這個初創(chuàng)團隊補足了最后一塊短板,成建制的國內(nèi)擁有手機SoC芯片開發(fā)經(jīng)驗的硬件系統(tǒng)和軟件團隊被補充進來,使得辰至形成了完整的芯片設計-硬件系統(tǒng)-軟件開發(fā)-產(chǎn)品測試的全流程研發(fā)體系。

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有了具備豐富研發(fā)經(jīng)驗的團隊以及部分下游種子客戶最新的產(chǎn)品定義輸入,新三板掛牌公司金證互通(838334.NQ)也適時切入進來,承擔了資本和橋梁的角色金證互通成為核心股東,研發(fā)團隊則更專注芯片研發(fā)本身。

據(jù)金證互通公告顯示,此次投資將有助于公司對于汽車生態(tài)、芯片及人工智能領域的深度理解,有利于促進相關產(chǎn)業(yè)中信息、業(yè)務、資源等有效對接及高效利用。

據(jù)了解,辰至半導體首款中央域控制器芯片C1已流片完成。該芯片為ASIL-D級車規(guī)芯片,同時兼具硬件加密、多核異構架構的差異化優(yōu)勢,能夠滿足整車對多通道數(shù)據(jù)傳輸分發(fā)、功能安全的嚴格要求。

按照車規(guī)芯片一般的驗證測試時間,辰至半導體的中央域控芯片有望在2026年達到量產(chǎn)要求并上車,這對其拓展其他車企業(yè)務也將產(chǎn)生積極影響。

值得一提的是,辰至半導體中央域控芯片為車規(guī)最高安全等級ASIL-D級,這個安全等級意味著,芯片故障概率比被雷劈還低,而且就算真出故障了,備用系統(tǒng)也會迅速切換,人根本察覺不到。

四、生態(tài)延展:從車規(guī)到工控,國產(chǎn)替代的星辰大海

四、生態(tài)延展:從車規(guī)到工控,國產(chǎn)替代的星辰大海

除了應用在智能汽車,辰至半導體的域控芯片還可以拓展至中高端工控、信息安全、低空經(jīng)濟領域,在成功應對了智能汽車領域的復雜信息和高并發(fā)數(shù)據(jù)處理挑戰(zhàn)后,在其他領域也就輕松拿捏。

在這些領域,國產(chǎn)替代同樣大有可為。以工控(PLC)領域為例,根據(jù)上市公司合川科技(688320.SH)可轉(zhuǎn)債募集書,2022年我國PLC市場規(guī)模為170億,其中大中型PLC和小型PLC市場份額各占一半左右。

西門子、歐姆龍和三菱三大巨頭聯(lián)手瓜分了2022年國內(nèi)工控市場72.00%的市場,而我國的匯川、信捷、禾川,再加上中國臺灣的臺達,才合計拿下僅14%的市場。

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另一方面,即便國內(nèi)目前最能打的匯川技術(300124.SZ),競爭優(yōu)勢也主要體現(xiàn)在小型PLC領域,在中大型高端PLC市場,國內(nèi)企業(yè)很少染指,這都是辰至半導體未來的用武之地。

(匯川技術2023年年報)
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(匯川技術2023年年報)

道阻且長,行則將至。

從車規(guī)級芯片研發(fā)本身極高的底層技術壁壘,到芯片-操作系統(tǒng)-應用生態(tài)的垂直整合難題,再到國內(nèi)車規(guī)級晶圓制造與封測代際差距的傳導制約,國產(chǎn)中央域控芯片的自主化之路注定是一場跨學科、跨產(chǎn)業(yè)鏈的長期攻堅。

盡管前路荊棘密布,但產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新、中國新能源車企的迫切需求以及資本與技術的深度融合,已為這場硬仗點燃星火。