智能电动汽车技术革新对芯片和元件提出哪些挑战?

在当今汽车行业,智能电动汽车已成为无可争议的发展主航道。和传统内燃机和变速箱构成的燃油车不一样,智能电动汽车包含了复杂的电子元器件体系,数百种芯片和元器件星罗棋布于各个系统,成为驱动电动汽车创新与发展的核心力量。

芯片和元器件这些本来在汽车这个终端产品里面并不为人所知,但是随着 ICT 技术在汽车里占据越来越重要的部分,特别是目前的技术发展都是围绕电子和软件。

在软件定义汽车时代,电子元器件从业者研究电动汽车各部位的器件应用,已经超越了单纯满足客户需求的层面,更是在技术变革浪潮中抢占鳌头的关键。

Part 1.地缘政治、关税政策对电动汽车市场影响

在全面关税政策中,半导体获部分豁免,但形势仍不容乐观。

美国国际贸易委员会(USITC)发布的《协调关税表》(HTS)中,对芯片的豁免范围极为有限,仅涵盖少量先进芯片,如 HTS 代码为 8542.31 的电子集成电路,而 GPU、服务器及芯片制造设备等关键品类都被排除在外。

以英伟达为例,其超千种产品里仅约 20% 可能免税,而发展 AI 所需的核心硬件,比如 DGX 服务器等都将面临成本剧增。

直接进口裸芯片可以免税,但封装后电子产品及生产设备要承担高达 49% 关税,这不仅推高消费品价格,也严重削弱美国企业在 AI、云计算等领域的成本竞争力。

● 从全球供应链视角看,美国的众多盟友,如台湾、日本、荷兰等半导体供应链关键地区,东南亚的越南、泰国等新兴芯片制造外包地也受重创。比如,台湾台积电虽裸芯片免税,但出口服务器等成品需高额关税,供应链混乱将长期且痛苦。

美国以关税重振制造业目标难达成,半导体行业复杂,虽有《芯片法案》投入 520 亿美元,可新建晶圆厂耗时久,且设备、原材料依赖进口,关税使设备成本上涨,抵消投资吸引力。美国单边关税还引发盟友报复,区域化生产趋势加剧,削弱其在全球芯片市场主导地位。

● 对于中国来说,芯片和元器件供应问题成为汽车行业焦点。中国四大行业协会呼吁国内企业审慎采购美芯片,因其产品不再安全可靠。

对中国汽车企业而言,芯片和元器件需求庞大。传统燃油车每辆需 600 - 700 颗芯片,电动车提升至 1600 颗,智能汽车更是高达 2500 颗以上。

以每年近 3000 万台国产汽车计,每年芯片需求约 400 亿颗。此前芯片短缺让车企深受其苦,也促使行业寻求改变。

2021 年工信部鼓励汽车芯片国产化,如今成效初显。

2025 年,中国汽车品牌采购本国汽车芯片比例将提升至 20% - 25%,美国限制出口芯片正激发中国自主制造芯片的决心,未来美国恐逐步失去中国市场,中国攻克更高制程芯片也只是时间问题 。

Part 2.汽车领域使用的芯片和元件,及其国产化进程

汽车芯片类型丰富多样,在不同汽车系统中发挥着不可替代的作用:在智能座舱域,芯片负责汽车仪表、HUD(抬头显示)、车载音响等设备的运行,如控制显示效果的 LCD 驱动芯片,为车载音响提供音频处理的音频放大器芯片等。

自动驾驶域则依赖各类先进芯片,像用于环境感知的激光雷达(LiDAR)芯片、摄像头图像传感器芯片,以及承担数据处理重任的 FPGA、MCU 芯片等,它们协同工作,实现车联网、车道保持系统、自动泊车等功能。

● 动力域中,BMS (电池管理系统)需电池检测 AFE、MCU、MOSFET 等元器件来管理电池充放电、均衡保护、温度监测;电机逆变器则依靠 IGBT、MOSFET 等核心元器件,实现电机转速、扭矩控制与能量回收,动力总成系统中使用了大量的分立器件。

● 车身域里,区域控制模块的芯片掌控着电动天窗、水泵、油泵等设备,还有用于车窗控制的电机驱动芯片、监测车门车窗状态的霍尔传感器等元器件。

● 底盘域中的 EPS(电子助力转向系统),其运行离不开相关控制芯片和传感器元器件。

中国汽车芯片发展历程,从早期简单的电子设备应用,逐步演进到如今聚焦智能座舱、自动驾驶等领域。国内企业在部分细分领域,如自动驾驶芯片、智能座舱芯片以及中高端 MCU 实现了从成长到引领的跨越,像地平线、黑芝麻的自动驾驶芯片已在一些主机厂逐步上车。

比亚迪发起智驾平权,引发行业连锁反应,长安、奇瑞等自主品牌及合资品牌跟进,中端智驾芯片预期市场从数十万飙涨至数百万。智驾芯片市场呈现低算力芯片与高端芯片出货量高、中端芯片出货量低的 “中部塌陷” 局面。

车企对智驾芯片诉求在两极:传统油车和中低端新能源车用低价入门级芯片保安全、防销量受影响;新势力用大算力高端芯片打城市导航辅助驾驶擂台。全民智驾浪潮改变格局。

在中端智驾芯片赛道,英伟达、高通、地平线、德仪形成多强态势。英伟达靠 CUDA 生态吸引比亚迪、小米;地平线靠性价比和广结善缘获自主车企青睐;高通联合智驾供应商服务多家车企且不惧价格战。

曾经的智驾芯片王者 Mobileye,因性价比和自研支持问题,在中端市场的销售受到挑战在当前的王者英伟达也并不是可以高枕无忧,一方面,各家车企在追求中端价格的高端智驾体验;另一方面,高通 8650 和地平线 J6M 都在对标 Orin X。

而英伟达 Orin 架构老旧,更新一代的产品 Thor,聚焦高端且发货优先级不高;

而且还有车企下场跟芯片公司肉搏,比如蔚来、小鹏、理想等车企都在推进智驾芯片自研,这个领域特别热闹。

● 控制芯片部分领域国产化率极低,动力域、智驾域国产化率近乎为零,车身域部分实现国产化。

◎ 模拟 / 电源芯片方面,电源芯片 90nm 以上制程国内已具备一定制造能力,除高频 PMIC、模拟前端、DC - DC 等面临痛点外,大部分可实现国产化。

◎ 驱动芯片中,功能安全要求不高的如 LED 驱动、马达驱动、功率驱动、音频驱动具备国产化能力。

◎ 存储芯片领域,国内企业在车规级 SRAM、DRAM、NOR Flash 等实现突破,但国产化率< 10%。

◎ 传感芯片国内具备一定设计、制造能力,图像、电流、温湿度、压力等传统传感器可实现国产,不过国产化率< 4%。

◎ 通信芯片在车载 4G/5G 通信、导航芯片领域有成熟产品和一定制造能力,国产化率< 3%。

◎ 功率芯片是目前国产化率最高的,包括 IGBT、硅基 MOS、碳化硅等,不过国产碳化硅还处于起步阶段,整体功率芯片国产替代率在 15% - 20%,像比亚迪可能已突破 50%。安全芯片基本达国外水平,国产化率< 5%。

● 车规级芯片市场规模因新能源汽车渗透率提升和单车芯片需求增加而不断扩大,汽车芯片呈现功能集中、进口替代、产业链重构、软硬结合等趋势。

◎ 车厂与芯片公司关系重塑,向 “平台 + 生态” 模式转变。

◎ 智能网联汽车芯片在通信、计算、存储、感知方面提出全新需求。

◎ 本土汽车芯片虽面临激烈国际竞争,但坚持创新驱动、加强产业链协同,在芯片国产化及突破高端芯片瓶颈上必将取得进展。

Part 3.智能汽车中的线束和 EE 架构

智能汽车中的技术变化,不仅仅在芯片;汽车线束和连接器作为整车电子电气系统的关键部分,也随着汽车电动化、智能化及 E/E 架构逐步升级。

线束由连接器、线缆等组成,是汽车电路网络的基础。该行业包括设计和制造两大环节,具有高度定制化和劳动密集的特点。这个行业竞争正从单纯的成本转向综合性价比。

随着电动化和智能化的发展,线束的设计能力正变得越来越重要,早期的合作研发的必要性凸显出来;而国内厂商过去主要扮演制造商角色,在设计上相对落后。制造过程中,由于后道工序难以自动化,降低成本的重点在于优化劳动力、物流成本以及提升设计能力。

连接器对实现线束性能至关重要,技术要求高,价值占比超过 40%,其核心竞争力在于模具设计和精密制造能力。

市场规模方面,传统线束和连接器市场较为稳定,但电动化和智能化推动了高压线束市场的快速增长。普通低压线束单车价值约为 2000-3000 元;高压线束因新能源汽车的需求,预计单车价值约 2000-3500 元,其中高压连接器价值占比超 55%;智能汽车的高速数据传输需求,如自动驾驶和车联网等,推动了高速线束的发展,预计单车价值在几百到上千元不等,其中高速连接器价值占比超过 65%。

随着智能化和电动化的深入发展,线束和连接器正从传统的“隐形配角”转变为智能汽车中不可或缺的关键器件。它们在安全、性能和整车架构优化中扮演着核心角色。

小结

智能电动汽车正以前所未有的速度发展,背后的电子元器件体系不仅结构复杂,而且在整车性能与安全中扮演着至关重要的角色。当前,地缘政治风险和关税政策正持续冲击全球芯片供应链,中国汽车行业也在加快推进核心元器件的国产替代。

随着汽车电子架构不断演进,芯片、传感器、线束与连接器等需求也在快速变化。行业技术更新迭代快,大家都在密切关注趋势的走向。

在此背景下,2025 深圳国际电子展(elexcon)紧扣电动化与智能化主题,聚焦汽车嵌入式设计、自动驾驶、智能座舱、人机交互、三电系统等关键技术,全面展示最新产品与方案。

今年还将携手 OE 汽车共同举办“大型华南汽车电子采供对接会”,为快速成长的华南汽车电子产业集群搭建高效对接与交流平台。对汽车行业的伙伴来说,这不仅是一场展会,更是一次洞察趋势、把握机会的重要窗口。

END

作者:芝能芯芯
文章来源:芝能智芯

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