台积电受益1200亿颗汽车芯片,中芯国际为何收益甚微|arm|台积电|高通

台积电受益1200亿颗汽车芯片，中芯国际为何收益甚微
汽车用芯片1200亿，获益最多的是台积电，而中芯只是少数？

产业预估显示，智慧型车辆的需求量在2030年将会激增。光是中国一年的需求就会达到1,200亿个以上。
7 nm、5 nm及更细的制程晶片等高精密晶片，使得台积电在该领域近乎一家独大，而中芯还没有完全掌控7奈米及以上制程制程的制程。
这样的市场分析实在是太糟糕了。
这不禁让人产生疑问：是否真有必要采用7 nm或5 nm这样的高级制程？中芯在接下来的数年里，有没有能力批量生产7 nm、5 nm制程？
车载集成电路
在汽车工业中，最显著的一个发展方向就是用电力驱动的车辆在将来代替常规燃油车。这个改变并不只是体现在车辆的表现上，而是体现了车辆智能的开始。
由于采用了大规模的晶片，所以智能电动车的造价要远远高于常规车辆。
普通的燃油汽车上大约有300块晶片，而这款智能化的电动汽

车上，其晶片的数目已经达到了2,000多个，并且有40多个品种。
车载芯片主要包括：功能芯片，功率半导体芯片，传感器芯片，记忆芯片。
函数型：在车辆运行时，要求对车辆的动力传输及电控等进行精密的操控，并增加行车的乐趣；其中也包含了一个娱乐及航海的系统。
电力器件：是一种重要的电能变换器件，在电力接口及外围器件中得到了大量的使用，例如 IGBT。
传感器：从车辆的防雷，到气囊，轮胎等，都要用到很多的传感器，特别是现在的激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达等无人驾驶系统，都是用在高档电动车上的。
记忆体晶片：包含运作记忆体与静止记忆体，很多记忆体整合于一块运体晶片，并可连结于座舱主机或数位仪器。
简而言之，汽车业和移动电话产业一样，都在进行着变革。
在这个特色移动电话的年代，有没有人能够想象到，它可以用于在线购物，预订机票，预定酒店，视频聊天以及看电影？谁能想得到只有收到 CAPTCHA的短信？
在将来，它也将具备手机点火，自动温控，自动驾车等多种新的功能，这将使我们对汽车的认识发生革命性的变化。您可以坐在车上，一边看

着一部影片，一边品尝着咖啡，很容易就能抵达您想要的地方。
而这种转变的先决条件是强有力的硬件支撑，尤其是在汽车工业中，对高性能、高安全性的集成电路的需要。
车载芯片对安全性的最大需求就是可靠性，即耐久性、环保性能等。
首先，一般情况下，智能机的使用时间是3-5年，有的人一年才换一次，相比之下，一辆可以用10多年的车。
其次，由于智能机的工作温度一般为0-35℃，而车辆需要能够承受从极端寒冷到极端炎热的多种极端条件，比如，在我国北部地区，普遍存在着-10℃以下的极端低温，而在夏天，人们可以将车辆放置在太阳底下，而在夏天，可以放置到150℃以上。
在信息安全上，由于智能机的信息泄漏，会造成用户的隐私和财产损失，而智能机遭到恶意入侵，会引发重大的道路交通事故。
所以，与智能机相比，智能车需要更高的信息安全性。
今后，汽车工业对集成电路的需求量不但将急剧增长，同时也

将越来越复杂，对其性能与安全性提出了更高的要求。
因此，是否真的要求在未来的智能车中采用7 nm或更低的制程？
尽管我们相信28 nm制程是够用的，但是像高通，特斯拉，华为，吉利这样的公司都已经发布了7 nm制程制程的车载晶片。
高通8155是目前市场上需求量最大的一款汽车用芯片。
高通8155是世界上第一款7 nm车载处理器，将于2019年上市。这款手机采用 ARM体系结构，采用台积电7 nm制程打造的8个核心，可达到360 W/s/s的平均计算速率，以及16 GB的存储空间。
这款电脑拥有8 TOPS或8兆次的 AI运算。此外，该手机还提供了一些高级的特性，如 Bluetooth5.0和Wi-Fi6。
与它的前任高通820 A相比，高通8155的性能要强大很多，它提供了更灵敏的响应，更强大的功能，以及更多的显示屏。
如今，这款芯片不但应用于长城，吉利，广汽，上汽，小鹏P5，梦幻朗途，蔚来ET5,ET7，泽鹏C11，理想LL9，威马W6等等。
华为发布麒麟990 A系列手机
麒麟990 A是专为车载设计的，它和麒麟990系列的智能机完全

不一样。
该处理器采用了华为自行开发的泰山构架与 ARM体系结构相融合的架构，该体系包含大型泰山V120Lite内核、小型Cortex-A55内核以及 ARMMaliG76 GPU。
其运算功能采用华为自行开发的达芬奇（DaVinci）构架运算芯片，采用双核D110+D100核，可实现3.5 TOPs的运算性能。
尽管麒麟990 A没有8 TOP高通8155处理器那么强大，但是网友对它的代工厂更加关注。
同样由台积电提供合同制造的麒麟990 A，将于2020年9月15日开始量产，现仍有存货。
麒麟990 A有望在2023年上市。若在2023年末之前仍未发现新的代工厂商，则华为或将再度面对晶片供应不足的困境.
吉利飞龙一号运载火箭
吉利公司于2021年12月10日发布了其7纳米座舱芯片"龙鹰一号"。
龙之鹰1号的体积只有83平方 mm，其内部包含880亿个晶体管，8个 CPU核心，14个 GPU核心，可提供8 T的运算容量。

在安全性上，龙之一号拥有一个单独的资讯安全模组，可提升资料的加密与解密能力，并提升效能。通过 OTA实现安全系统的安装、调试和安全升级。
公司拥有先进的 CPU，图形处理单元， NPU, DPU, SIP以及 DSP，在世界范围内处于领导地位。
可见，7 nm处理器已经是当前市面上主流的高端电动车的必备装备。另外，晶片生产商也在研发5奈米制程制程的车用晶片。
高通最近推出的8295芯片，其 AI运算力可达30 TOPS，比8155提高了4倍。CPU、 GPU等 CPU的运算能力也有50%的提升，同时核心部件的综合效能提升超过100%。
高通8295拥有出色的表现能力，它可以同步地控制多个屏幕，例如仪表板，驾驶舱屏幕，增强现实屏幕，后排屏幕，以及电动反光镜。
另外，8295还具有较强的联网通讯能力，在隧道，地下停车场，以及边远的山地环境中都可以保证流畅的通讯。
除了高通之外，特斯拉还拥有5 nm的市场份额。特斯拉将利用台积电5 nm制程，为车辆制造 HW4.0晶片，并将在将来和高通进行一场角逐。

在5 nm制程技术的推动下，未来5 nm及3 nm制程制程的制程技术将于2030年投入使用。那么，那些28 nm,14 nm,12 nm的常规处理器还能保住它们的市场位置么？
晶片合约工业
在晶片制造领域，台积电因其制程技术先进及良率高而享有盛名。
2022年第一季度，台积电占有53%的晶片合同，其次是三星（Samsung)，为16%。
在制程上，无论是台积电还是三星，均已具备3 nm制程量产晶片的能力，但中芯目前才刚刚进入12 nm制程，距离上述两者还有相当大的距离。
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考虑到汽车工业对于安全的需求，大部分的设计厂商都选择了台积电，三星位居其次。
中芯在28 nm和14 nm制程上，想要拿到一块蛋糕，难度可想而知。
在下一代车载集成电路的发展过程中，7纳米乃至5纳米将是主导，而老制程则会越来越少。
有人说，汽车不需要那么好的晶片，小型制程的安全性和良率都会降低，但是这个想法是不对的。台积电的3 nm制程，不但比三星的4 nm制程要少，良率也要高得多。
这说明，在生产过程中，安全性和产出的问题并非因为过分细致的工序，而在于资质的高低。
若此势头持续，台积电将在5 nm及3 nm制程上保持领先地位，三星则稍有成长，而中芯则完全没有成长空间。
只有加大自主研究开发力度，才能走出困境。
家庭制作的马铃薯片

国内的集成电路技术已经基本上达到了国产化，但是在高端器件上还有很大的差距。
首先，在很大程度上，它的主导地位是 ARM与英特尔。
如果没有独立的体系结构，那么制造芯片将会非常困难。现在，国产的系统基本上都是以龙芯为基础的，能够达到正式的要求，但是在个人电脑中却很少能看到。
手机主要被 ARM所掌控，华为，阿里，腾讯等已经在向RISC-V体系结构过渡，但是成功还是失败还未可知。
其次，在 EDA软件领域，欧美三大公司处于绝对的主导地位。
如果要发展低于7 nm的制程，就需要采用欧美企业所提供的 EDA工具，其中有新思电子、凯顿电子、西门子等。
中国的华九天目前的16 nm工艺，要实现7 nm工艺的突破，还需要和国外同行密切配合，而目前我国的企业还没有做到这一点。
最终，产品才是最大的难题。

台积电与三星已经进入3 nm制程，走在世界前列。
由于缺乏 EUV光刻技术，中芯国际一直被7 nm制程所困扰，要想有所突破，就必须掌握极紫外光刻的制造方法。
极紫外光刻是高科技产业的精华所在，包括多个国家，而 ASML只掌握了10%的关键科技。
《瓦森纳协定》规定，极紫外光刻机和元件不得对中国进行进口，所以中芯必须依赖于本国的技术开发。
仅凭一己之力，开发出一种非常复杂的光刻工艺，难度之大，不亚于核弹、氢弹的研发。没有五到十年的努力，是很难有所突破的。
此外，由于 EUV光刻胶、掩膜板、晶片等技术瓶颈的制约，中芯国际是否能够在2030年实现7 nm、5 nm制程的技术瓶颈尚不明确。
然而，预计到2030年，台积电将会大规模生产2 nm乃至1 nm制程的晶片。
论文文摘
到2030年，中国对新能源车辆的需求将达到1200亿个，其中蕴含了大量的商业机会。

然而，受限于 EUV光刻工艺的匮乏，中芯国际至今仅能制造12 nm以下的常规工艺，而不能自主研发出更先进的集成电路，这对台积电来说无疑是一个巨大的打击。
若中国无法在2030年前研发出 EUV光刻工艺，则该公司只能依靠台积电来制造这1200亿个晶片。
届时，7 nm及5 nm制程的制程上，我们有没有取得重大突破？
#图文新星计划#