面對拐點從“芯”出發，推動汽車業與晶片業協同創新發展
中國汽車借協同創新實現產業向上的技術經濟學思考
中國品牌汽車在2018年中面臨的市場壓力，正是有志之士加大汽車電子化的動力，更是汽車生態與半導體生態加快融合的牽引力。
日前，中國汽車工業協會公佈了2018年全國汽車工業經濟執行資料，並從資料中分析了相關產業發展趨勢。據該協會統計和分析，2018年中國汽車工業總體執行平穩，但產銷量低於年初預期，全年汽車產銷分別完成2780.9萬輛和2808.1萬輛，連續十年蟬聯全球第一。汽車工業作為我國製造業的中流砥柱，不僅影響著我國和相關地區的整體經濟和製造業發展，而且智慧化、5G、車聯網和新能源化等新興技術的快速發展，致使汽車工業的相關動向對電子和晶片行業的影響巨大。
2018年和2017年全國汽車產量月度對比圖（圖片來源：中國汽車工業協會）
據此，專業技術經濟學研究機構北京華興萬邦管理諮詢有限公司認為：我國汽車市場出現的產銷量增長速度放緩甚至停滯，以及中國品牌乘用車的市場份額下降，代表著國內汽車市場與工業的拐點來臨；要應對從高速度向高質量的發展模式轉變，中國汽車廠商應藉助國家推動半導體行業本地化發展的東風，與晶片行業加快產業生態融合及協同創新，通過擴充套件思路佈局整車構成中基於電子系統和晶片的新功能，同時通過引入服務型製造等新興商業模式實現使用者體驗和服務質量的提升，突破技術經濟學難題實現向上發展。
行業拐點初現，產業向上是唯一機遇
據中國汽車工業協會行業資訊部統計分析，2018年中國汽車工業發展呈現出七個重要的特徵。一是汽車產銷增速低於預期。2018年的汽車產銷分別完成2780.9萬輛和2808.1萬輛，產銷量比上年同期分別下降4.2%和2.8%。二是乘用車產銷低於行業總體。2018年乘用車產銷分別完成2352.9萬輛和2371萬輛，比上年同期分別下降5.2%和4.1%，佔汽車產銷比重分別達到84.6%和84.4%，分別低於上年0.9和1.2個百分點。
2018年和2017年全國汽車銷量月度對比圖（圖片來源：中國汽車工業協會）
三是商用車產銷同比增長但增速回落。2018年商用車產銷分別達到428萬輛和437.1萬輛，比上年同期分別增長1.7%和5.1%，增速分別回落12.1個百分點和8.9個百分點。四是新能源汽車同比高速增長。2018年新能源汽車產銷分別完成127萬輛和125.6萬輛，比上年同期分別增長59.9%和61.7%；其中純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛，比上年同期分別增長47.9%和50.8%。
五是中國品牌乘用車市場份額同比下降。2018年中國品牌乘用車共銷售998萬輛，同比下降8%，佔乘用車銷售總量的42.1%，比上年同期下降1.8個百分點；其中，中國品牌轎車銷售239.9萬輛，同比增長1.9%，佔轎車銷售總量的20.8%，比上年同期提升0.9個百分點；中國品牌SUV銷售580萬輛，同比下降6.7%，佔SUV銷售總量的58%，比上年同期下降2.6個百分點；中國品牌MPV銷售132.8萬輛，同比下降23.1%，佔MPV銷售總量的76.6%，比上年同期下降6.9個百分點。
2018年中國品牌汽車分車型前十家生產企業銷量排名（資料來源：中國汽車工業協會）
六是前十大企業集團市場份額同比下降。2018年，汽車銷量排名前十位的企業集團銷量合計為2503.6萬輛，比上年同期下降2.1%，但降幅低於行業；佔汽車銷售總量的89.2%，比上年同期提高0.6個百分點。七是汽車出口同比實現了較快增長。2018年汽車出口量為104.1萬輛，比上年同期增長16.8%，繼續呈現較快增長態勢，但增速比上年有所放緩；除四季度外，汽車月度出口量均高於上年。
“中國汽車工業協會的統計分析告訴我們，在經歷了近幾年的快速發展之後，儘管目前我國汽車市場仍處於具有較大增長空間的普及期，但中國汽車品牌的品類紅利和價格優勢開始面臨著越來越大的挑戰。”北京華興萬邦 管理諮詢有限公司特約首席分析師劉朝暉表示。“中國品牌汽車企業要保持國內市場既有的半壁江山並實現向上突破和走向全球，就需要更多的顛覆性技術創新和商業模式創新，更需要超前的產業生態創新，從而實現從追隨者到行業領袖的夢想。”
造車，還是造智慧化服務平臺？
中國汽車技術研究中心近期也釋出了該機構對相關自主車企新車型計劃的研究分析報告，該機構認為在車市告別20年高速增長之後，中國品牌汽車開始深耕細分市場，主要廠商的新車規劃盡顯其產業向上的決心。針對當前中國品牌汽車向上的趨勢，華興萬 邦認為汽車作為萬物互聯時代的一種產品，在新一代電子資訊科技的推動下，一家車企除了可以把汽車做得更大，還可以通過智慧化、服務化提升品牌價值，以及通過產業生態的創新，在諸多領域中與不同的合作伙伴攜手，實現跨越式的大發展。
部分自主車企的2019新車規劃盡顯向上決心（圖片來源：中國汽車工業資訊網）
為此，華興萬 邦建議業界關注四個重要的趨勢：首先，以綜合使用者體驗為中心重新定義核心產品價值和商業模式，從造車轉向創造平臺或是產業向上的新路；其次，擁有自主智慧財產權的國產晶片企業快速崛起，支撐了中國汽車產業鏈擴充套件產業生態的探索；第三，產業向上離不開產業生態向前擴充套件，汽車行業關注點要前移，甚至到半導體智慧財產權（IP）領域；第四，高質量發展離不開更高的質量品牌，要在全球範圍內尋找創新技術突破可靠性與安全性難題。以下是對這四大趨勢的分析：
趨勢一、以綜合使用者體驗為中心重新定義核心產品價值和商業模式，從造車到造智慧服務平臺或是產業向上的新路
汽車業發展百年，目前正面臨全新的發展機遇與挑戰，未來汽車業的變革就在不遠的地方，沒有人能夠漠視和逃避這一次變革。華 興萬邦認為，在中國推動這次變革的因素有三個：
首先，市場規模的停滯增長，意味著增長動力和利潤來源不再是消費者不斷增長的需求，車企的發展需要轉向更多技術和商業模式創新，重新梳理產業生態成為必然；
其次，不管車聯網、自動駕駛、新能源化等技術變革何時變為現實，但是它們最終將是重新分配整個行業利潤總額的手段，也是行業新進入者的銳利武器；
第三，消費者價值將代替整車價格競爭，綜合使用者體驗將貫穿汽車產品的整個生命週期，而每一次便捷愉悅的體驗就是一次獲取利潤的機會，這將促使車企邁向有利於延伸和提升價值鏈的服務型製造。
近年來無論是拉斯維加斯消費電子展（CES）還是巴塞羅那行動通訊展（MWC），智慧網聯汽車都是最熱的話題之一（圖片由華 興萬邦提供）
這種變革將影響車企的未來，或者說車企不去主動改變，隨著很多諸如華為、百度等車聯網方案+運營服務提供商的積極進入和參與，後來者將推動著車企被動地作出改變。就像自動駕駛領域領頭羊Waymo向捷豹訂購2萬臺純電動SUV，向菲亞特-克萊斯勒訂購6.2萬臺混動MPV，導致福特這樣的老牌車企坐立難安，決定重砸40億美金成立自己的自動駕駛子公司。
不知道未來是機構客戶越來越多地取代個人消費者，以更強的議價能力批量購買新車削減毛利，還是機構客戶對車輛的定製帶來更高的毛利；甚至是誰買下誰，誰來主導未來的變革，但是不去主動變革的結果肯定是被別人變革。仍以Waymo為例，其2016年從谷歌分拆獨立，到2018年8月大摩給出1750億美元的估值，甚至大眾有意出資137億美元收購10%的Waymo股份還被拒，這就是變革帶來力量。
在汽車整個產品生命週期中，使用者體驗可以創造的利潤甚至可能高於新車銷售利潤。以當前業內積極討論“無感”應用為例，有關部門和商業機構積極探索的“無感通行”和“無感加油”等消費者便捷應用背後潛藏著巨大的資金池金融價值和增值服務價值。在整個汽車和出行產業鏈中誰介入更早，誰就可以打造出又一家螞蟻金服；而後參與的車廠可能只能被動地參與，應市場需求升級到高精度定位車機，結果是隻能增加成本減少既有利潤。
通過創新的非接觸聯結器技術實現車內無感資料傳輸同時可減少介面數量（圖片由Keyssa公司提供）
“我們長期關注並積極參與全球晶片行業和中國服務型製造領域的相關行業活動，並高度關注汽車和交通出行產業等半導體應用領域，因此從2018年中國汽車工業和市場統計資料中感受到強烈的訊號。”華興萬邦特約首席分析師劉朝暉表示：“市場拐點的出現最終將引發產業變革，而汽車作為新一代智慧終端的趨勢也已確立，晶片行業也要積極創新來參與和支援汽車業的變革，併為雙方帶來空前的機會。”
全球晶片產業與汽車行業為應對這次變革進行的協同創新將產生廣泛而深遠的影響，除了那些做ADAS和車聯網等數字處理與通訊晶片的企業在推動這場變革，許多晶片公司正在圍繞汽車產業未來若干關鍵技術開展創新。以電動車（EV）和混合動力車（HEV）為例，其關鍵創新點是電池續航能力，而今天在電池儲能技術沒有重大進展時，如何更好地對電池進行管理影響著整個產業格局。先進的電池管理將帶來更長的續航里程和更短的充電時間，領先的晶片、軟體和解決方案供應商Silicon Labs則通過提供數字隔離技術支援了先進電池管理功能。
先進的數字隔離技術有助於提高EV/HEV電池續航能力（圖片由Silicon Labs公司提供）
“由製造業驅動的中國經濟正在擴大建設EV / HEV基礎設施。Silicon Labs是用於EV / HEV電池管理的數字隔離技術的領先供應商，並將受益於該市場的增長。” Silicon Labs企業市場營銷總監Deirdre Walsh表示。“中國規劃引領自動駕駛潮流，並準備在本國和全球範圍內提供顛覆性的技術創新。自動駕駛汽車將基於EV / HEV動力傳動系統，而Silicon Labs的數字隔離業務也將從由此帶來的市場增長中再次受益。”
趨勢二、擁有自主智慧財產權的國產晶片企業快速崛起，支撐了中國汽車產業擴充套件產業生態的探索
中國汽車產業的這場變革，最終結果是汽車製造業與電子資訊產業兩大產業生態的高度融合，這是因為隨著整車中電子部品/系統數量、品種與價值的增加，以及整車廠對最終消費者需求反應速度越來越快，由車廠、tier-1車機廠和晶片企業為主形成的硬體產業鏈需要更多的融合交流，尤其是車廠創新的功能需要引入晶片企業聯合進行使用者價值梳理和產品定義，從而通過推動跨越式創新而擺脫追隨者的地位。
“晶片行業是一個全球化的行業，全球晶片巨頭往往在傳統汽車電子應用和車聯網及智慧化等新興科技領域具有制定標準、先進技術和車規產品完善等優勢。”北京華 興萬邦管理諮詢有限公司高階分析師陳皓表示。“汽車市場對於晶片行業是一個既有量、又有較好毛利的高價值市場，是中外晶片企業都高度重視的市場，而晶片行業也是舉國上下重點推動的行業，因此我們希望汽車行業未來的這一輪創新能夠帶動國內晶片行業的發展。”
面對汽車智慧化應用，國內晶片企業也不斷取得突破，通過了包括難度極高的AEC-Q100 Grade 2等級認證
面對全球領先晶片企業的競爭優勢，國內許多晶片企業也開始嶄露頭角，力爭在汽車市場中創出一番天地。同時，國內晶片企業更完善的在地支援，以及各級政府為推動行業發展而推出的各種支援政策等因素，也將成為國內晶片企業加速進入汽車電子市場的推動力。近年來，國內晶片企業在相關領域內也成功推出了許多新產品，如深圳市森國科科技股份有限公司歷時三年推出的一顆整合度非常高的ADAS晶片，現在已經正式出貨用於汽車先進輔助駕駛，它可基於視覺做各種安全預警和提示。
領先的衛星定位導航技術及晶片和解決方案提供商泰斗微電子科技有限公司（TechtoTop Microelectronics Technology Co. Ltd.）不久前宣佈：該公司的衛星定位導航射頻基帶一體化晶片TD1030-Q3003AB通過了AEC-Q100 Grade2認證，不僅成為國內第一家通過該認證的衛星定位導航射頻基帶一體化晶片廠商，而且TD1030-Q3003AB也獲得了同類晶片最高等級的車規認證，其-40℃~+105℃的工作溫度範圍可支援汽車廠商、Tier-1供貨商及智慧化應用方案商開發可靠性更高的車載導航系統。
泰斗微電子衛星定位導航射頻基帶SoC晶片TD1030-Q3003AB的AEC-Q100 Grade2證書
TD1030-Q3003AB晶片是泰斗微電子自主智慧財產權研發的一款高效能多模衛星定位導航射頻基帶一體化晶片。該晶片集成了射頻前端、數字基帶處理、電源管理器、32位的RISC CPU以及各種外設通訊功能，支援多種衛星導航系統，包括BDS/GPS/GLONASS/QZSS以及衛星增強系統SBAS。TD1030-Q3003AB採用40nm工藝，尺寸僅為5mm x 5mm；定位精度為3米，速度精度達0.1m/s，同時，通過進一步的方案級設計可實現亞米級精度。
趨勢三、產業向上離不開產業生態向前擴充套件，汽車行業關注點要前移到技術之源，甚至到半導體智慧財產權（IP）領域
面對我國汽車市場的全新發展動向，多家中國汽車製造企業已經在2019新車釋出計劃和未來研發計劃中確立了向上突破的發展之道。產業向上離不開產業生態的擴充套件，尤其是向產業鏈上游前端的擴充套件，車廠在定義新的電氣/電子功能時的關注點要前移到作為創新根源的晶片技術，甚至是作為晶片行業技術之源的半導體智慧財產權（IP）領域。這其中的原因是電子通訊系統在產業向上的實踐中越來越重要，選擇什麼樣的技術路線決定了整車的價值。
以正在重塑世界運作方式、為商業和工業系統創造出無數機遇的人工智慧（AI）為例，AI應用覆蓋了不同的市場，在汽車行業也影響著諸如駕駛員輔助和無人自主駕駛等功能的開發及實際應用。說到AI功能和應用，可通過通用處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、專用積體電路（ASIC）和現場可程式設計門陣列（FPGA）等技術來實現，那麼，一家車廠、其tier-1裝置供應商及其上游的晶片供應商在推進智慧化時到底採用什麼技術路線呢？在實際應用中是需要更強大的實時處理能力，還是可程式設計性，抑或是神經網路加速能力呢？這都是車廠在開發智慧化產品時不可避免的問題。
智慧化晶片的幾種主流核心技術（圖片由Achronix公司提供）
而反過來汽車智慧化和車聯網的發展，也為國內晶片行業提供了巨大的創新機會，並且也在影響著晶片行業的格局。FPGA是晶片領域內一個重要的產品門類，被廣泛應用於包括通訊和汽車等在內的各類電子系統中。但是過去高效能、高容量FPGA產品長期被全球少數幾家廠商壟斷，是國內晶片廠商亟待突破的領域之一，但到目前為止國內晶片企業很難在主流市場上與那些領先廠商直接抗衡。
不過隨著Achronix等公司推出可以嵌入到一款系統級晶片（SoC）或者專用積體電路（ASIC）中的嵌入式FPGA半導體智慧財產權產品（eFPGA IP），行業格局可能會發生巨大的變化。國內無論做ADAS或者車聯網的車廠或者晶片企業，可以根據車廠的技術路線，選擇eFPGA IP來與相關的處理器及外圍電路結合，開發更能直接、高效地滿足車廠需求和未來演進的SoC或者ASIC，實現中國車廠及國內晶片企業雙贏。
Achronix的Speedcore eFPGA技術為車廠和晶片企業提供高效能和可程式設計靈活性
對於像Achronix這樣的同時提供獨立的高效能、高容量FPGA晶片及eFPGA IP的企業，可以幫助車廠、車機廠/方案商及晶片公司大大縮短相關電子資訊系統的研發週期。在開發車廠專有的SoC或ASIC的同時，可以使用Achronix的FPGA晶片進行相關係統的開發，等專有晶片開發出來後，可以將該系統設計方便地移植到專有的晶片之上，從而極大地簡化了整體開發流程。
當然，這種協同創新機會還可以在很多晶片及汽車應用領域內展開。不久前，全球第二大IP企業Imagination Technologies宣佈推出PowerVR Automotive完整產品套裝，用以促進汽車半導體行業的增長和加速。PowerVR Automotive結合了硬體智慧財產權（IP）、軟體、工具、文件和長期支援五大基本要素，隨著汽車行業邁向全自動駕駛，其可支援市場中的現有客戶和新進入者以滿足行業的安全標準和效能要求。
Imagination在2019年消費電子展（CES 2019）上展示的汽車IP套裝包，該公司也是全球全數字儀表盤底層技術領先供應商
Imagination推出的汽車套裝包包括新推出的PowerVR Series8XT-A GPU核心，以對其在資訊娛樂系統、數字駕駛艙和先進駕駛輔助系統（ADAS）中廣泛使用的現有IP進行補充。PowerVR Series8XT-A增強了恢復和可靠性功能，使系統級晶片（SoC）設計人員能夠更輕鬆地為其針對數字人機介面（HMI）和自動駕駛汽車（AV）的SoC獲得汽車安全認證。
趨勢四、高質量發展離不開更高的產品質量，要在全球範圍內尋找創新技術，從底層開始突破可靠性與安全性難題
正如中國汽車工業協會在分析中指出的那樣，推動行業高質量發展是中國汽車工業當前和未來發展的重要途徑。尤其是在市場整體需求出現放緩甚至停滯的情況下，品牌及質量競爭會變得更加激烈；加上隨著國內人工成本的不斷提升，服務成本的增加會放大任何質量問題和錯誤的代價。因此，除了要繼續提升傳統機械和電氣方面的質量和可靠性以外，越來越多的電子部品和子系統的可靠性及安全性成為車廠一個重要的課題。
要提升越來越多、越來越複雜的電子系統的可靠性與安全性，一方面要堅持晶片、模組和車機的各種車規合規認證，如針對器件和裝置可靠性的AEC-Q100和ISO16949標準，以及面向自動駕駛等新興技術強調功能安全性的ISO26262、強調網路安全的J3061，以及其他如IEC 61508、EN50126 / 8/9和CE 402/2013等全球性標準。另一方面，在實際應用中，可靠性與安全性還不只是來自於相關標準的貫徹，同樣重要的是採用相應的技術手段或者創新來實現質量與安全性的提升。
對於中國車廠，不僅需要去有規劃地嘗試採用全新的電子資訊科技來推動產品向上，而且也要大膽採用最新晶片技術來提升汽車電子系統的可靠性與安全性，為全新的技術和解決方案保駕護航。
英國新創企業UltraSoC在2018年中國積體電路設計年會上推出了其UltraSoC Lockstep Monitor鎖步監測器，可幫助汽車晶片和系統實現ISO26262等標準合規
總部位於英國劍橋的UltraSoC公司可以提供嵌入式晶片內部追蹤和分析技術，其IP產品通過監測晶片內部各種處理器的行為，在一旦發生異常時或者晶片遭到攻擊時就發出報警，可在包括晶片研發和實際應用的晶片全生命週期中確保安全性和可靠性。在汽車應用中，UltraSoC和ResilTech宣佈了一項合作計劃，雙方將結合其專業知識和技術來進一步提高汽車系統的功能安全合規性，尤其是符合ISO26262標準。
在2018年底於珠海舉辦的中國積體電路設計年會上，UltraSoC推出了其UltraSoC Lockstep Monitor鎖步監測器，這是一種基於硬體的可擴充套件解決方案，它通過檢查關鍵系統核心單元的處理器核心是否在可靠、安全、無隱患地執行，顯著地提高了其功能安全性。UltraSoC靈活的IP支援所有常見的鎖步/冗餘架構，包括雙冗餘鎖步、分離/鎖定、主系統/核查器，以及利用任意數量核心或子系統投票等全部模式。而許多安全標準都要求鎖步操作，例如汽車領域的ISO26262、以及IEC 61508、EN50126 / 8/9和CE 402/2013。
當然，高質量與高可靠性來源於對細節的關注，如新型汽車中的USB等各種暴露給外部的介面就是高風險的地方；同時，對於許多汽車電子應用，有些可靠性與安全性技術還是需要時間沉澱，因而車廠需要與半導體行業中那些歷史最悠久的公司合作。例如Semtech公司，儘管該公司近年來以其低功耗遠距離LoRa技術在物聯網中的廣泛應用而聲名鵲起，但該公司是一家在超過60年的時間裡一直堅持研發各種電路保護技術的企業，在全球汽車行業中有著廣泛的應用和卓著的名聲。
Semtech這類長期領先公司伴隨國際汽車工業一起發展，其電路保護技術可全方位提升汽車的可靠性和安全性
作為一家過去幾十年與國際汽車行業一路走來的公司，Semtech的汽車產品應用也給我們提供了現今和未來汽車設計中必須考慮的高風險環節參考建議。Semtech符合AEC認證的汽車級TVS、電源管理及智慧控制晶片被用於資訊娛樂系統，剎車輔助，側面及後備攝像頭，無線充電，LED照明，以及溫度感測、導航、電話和音樂控制等儀表盤電子產品。中國的車廠和車機廠同樣也可以在這些環節中採用高度整合的、符合AEC認證的產品，在提供時尚設計的前提下去提供卓越的質量效能。
總結與展望
通過以上分析，華興萬邦認為當前我國汽車市場正在告別產銷量高速增長的發展模式，行業發展拐點已經清晰可見。中國車廠必須通過技術創新、生態擴充套件、產品升級和更高的質量品牌來提升毛利和吸引客戶；同時還需要轉換思維把造車變成創造智慧化、服務化平臺，藉助現代資訊科技和服務型製造理念，將盈利模式從傳統的獲取一次性製造銷售利潤轉換到分享整個汽車生命週期的累計利潤。要實現這些目標，汽車行業的市場營銷、產品定義和研究開發工作必須實現關注點前移，要與包括中國晶片企業在內的全球半導體行業做更多交流與合作。
“要應對市場變遷帶來的行業變革，就要用新視野和新思維去融合創新，藉助新技術和新的商業模式走服務型製造的發展道路。”北京華興萬邦管理諮詢有限公司高階分析師陳皓總結到。“晶片行業是全球最具創新力的行業，成功地支援全球個人電腦、網際網路、移動網際網路和物聯網的興起和繁榮，相信在汽車的智慧網聯化發展程序中將繼續扮演非常重要的角色。同時，晶片行業也是我國政府高度重視的行業，中國汽車與晶片行業的融合發展是一項值得去推動的事業，具有利國利民的戰略意義。”
本文由北京華興萬邦管理諮詢有限公司撰寫釋出，作者為公司特約首席分析師劉朝暉、高階分析師陳皓、高階分析師胡霞。轉載需說明撰寫單位及作者，謝謝！
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