TakeshiYoro的代表作是《BakanoKabe》(新潮新書,2003 年第一版)。其中有聲明,“......我自愿屏蔽我不想知道的事情的信息。這里有一堵墻。” 并且寫到這是“一種愚蠢的墻”。
筆者相信半導體也存在愚蠢之墻。半導體行業(yè)是如此復雜和充滿壁壘,從行業(yè)外很難理解。因此,那里有一堵愚蠢的墻可能是不可避免的。
正因如此,汽車行業(yè)和半導體行業(yè)之間似乎豎起了一堵巨大的愚蠢之墻。筆者認為包括豐田汽車公司在內(nèi)的許多汽車制造商都面臨著“半導體愚蠢之墻”。并警告稱,在被稱為Connected(連接)、Autonomous(自動化)、Shared(共享)和Electric(電動化)的“CASE”的百年一度大變革期的汽車產(chǎn)業(yè)中,無法跨越半導體”愚蠢之墻“的汽車制造商將被淘汰。
一家汽車制造商出現(xiàn)了,它克服了這堵半導體”愚蠢之墻“。那就是特斯拉(Tesla),它在電動汽車(EV)方面遙遙領先。
特斯拉成立于 2003 年 7 月 1 日,由企業(yè)家和太空火箭公司 SpaceX 首席執(zhí)行官埃隆馬斯克于 2020 年推出,他克服了多次破產(chǎn)危機。在市值方面輕松超越豐田汽車公司,并在 2021 年售出 936,000 輛電動汽車,成為明確的領導者(圖 1)。
2021年汽車制造商電動汽車銷量Top 20來源:36氪數(shù)據(jù)
從2021年電動汽車銷量前20名來看,中國、歐洲和韓國制造商占據(jù)前列,日本制造商中,豐田汽車公司排名第16(11.6萬輛)。
筆者看到新聞,特斯拉不僅在電動汽車,而且在自動駕駛汽車方面也占據(jù)第一的位置。很明顯,特斯拉已經(jīng)訂購了大量由臺積電最先進的4nm/5nm(納米:納米=十億分之一米)工藝生產(chǎn)的半導體(可能用于人工智能AI),用于全自動駕駛汽車。
消息稱,特斯拉已成為臺積電七大客戶之一,也是所有電動汽車制造商中最大的客戶。特斯拉為全自動駕駛汽車設計了自己的 AI 芯片,已使用臺積電的最先進工藝成功量產(chǎn)。CASE時代可能再也沒有人能與特斯拉抗衡。
如果說有誰能與之抗衡,那就只有銷售 iPhone 和開發(fā)自動駕駛電動汽車的蘋果公司了。筆者想在下面討論這樣做的理由。
什么是自動駕駛汽車?
圖 2 顯示了自動駕駛的級別。目前,在日本銷售的大多數(shù)自動駕駛汽車都在高速公路上具有防撞裝置和車道保持功能的“2 級”左右。2021年,本田發(fā)布了搭載“Level 3”功能的新款Legend,但售價超過1000萬日元,因此一直沒有普及開來。
那么,什么樣的車才是“4級”或“5級”全自動駕駛汽車呢?
圖 3 顯示了將安裝在全自動駕駛汽車中的半導體。確切地說,一輛完全自動駕駛的汽車將包含大量的半導體。處理毫米波和紅外線雷達 (LiDER) 信號的模擬半導體、作為相機模塊核心的 10 多個圖像傳感器、數(shù)百個微型計算機、用于 5G 通信的半導體、超高速 DRAM 和大容量 NAND、EV其中包括用于驅(qū)動電機的功率半導體,以及即時判斷大量數(shù)據(jù)的高性能 AI 半導體。
圖 3 自動駕駛汽車中安裝的各種半導體
圖 4 全自動駕駛系統(tǒng)概念
一輛完全自動駕駛的汽車預計將按如上方式運行(圖 4)。
(1) 將出售配備訓練有素的AI芯片的汽車。
(2) 在汽車開關打開的瞬間,AI芯片被激活,5G通信半導體連接到GPS和主機。
(3) 從GPS獲取幾厘米精度的位置信息,從上位機更新最新的自動駕駛系統(tǒng)(OS)和最新的地圖信息。
(4) 每輛車中的AI芯片在每輛車自動駕駛的同時不斷學習。
(5) 例如,假設有10,000輛全自動駕駛汽車在運行,上位機聚合10,000個AI芯片的學習結果。
(6) 在上位機上,根據(jù)10000輛汽車的學習結果,將自動駕駛系統(tǒng)更新到更好的狀態(tài),并將最新的OS反饋給10000輛汽車。
換句話說,一輛完全自動駕駛汽車進化為更安全的自動駕駛汽車,而AI芯片在駕駛過程中不斷學習并更新到最新的操作系統(tǒng),聚合了 10,000 個單元的學習結果??紤]到這一點,本田的新 Legend 完全自動駕駛是不可能的,它僅限于 100 臺。
采用尖端微細加工技術生產(chǎn)的AI芯片必不可少
全自動駕駛汽車需要大量的各種半導體。其中,以最尖端的微細加工技術生產(chǎn)的超高性能AI芯片是必不可少的,筆者確信,獲得該技術的AI芯片將征服完全自動駕駛汽車。
2020年2月12日,我在豐田汽車總部發(fā)表演講,遺憾的是,豐田汽車公司有一堵“半導體愚蠢之墻”,看來筆者的想法并沒有達到。
正當筆者在想“再這樣下去,日本的汽車制造商就要倒霉了”的時候,特斯拉的新聞突然跳進了筆者的腦海。
接下來,我們來解釋一下特斯拉大量訂購臺積電最先進的4nm/5nm半導體用于全自動駕駛汽車,特斯拉成為臺積電的前7大客戶,以及這些將產(chǎn)生多大的影響。
臺積電技術節(jié)點
臺積電獨行世界最先進的微細化技術節(jié)點的狀態(tài)如圖5所示。臺積電的計劃本應在今年2022年下半年推出3nm,但正在努力。因此,臺積電可以量產(chǎn)的最先進的微加工技術將是5nm家族的“N5”“N5P”“N4P”。也就是說,臺積電的4nm是5nm的改良版。
圖 5 臺積電尖端技術節(jié)點路線圖
因此,“特斯拉向臺積電訂購了大量4nm/5nm半導體”,這實際上意味著臺積電將為特斯拉使用最先進的生產(chǎn)能力。而且,作為汽車制造商,這是第一次。
令人驚訝的是,特斯拉成為臺積電的7大客戶之一。圖6顯示了臺積電銷售額中所占比例的7大企業(yè)。在這里,2019~2021年是實際值,但由于沒有數(shù)據(jù),所以假設2022年與2021年相同,并預測進入前7名的特斯拉將獲得什么樣的份額。
圖6. 臺積電各公司銷售額占比(2022年隨機預測)
第一名是蘋果(25.4%),為iPhone外包處理器,第二名是AMD(9.2%),外包處理器,第三名是聯(lián)發(fā)科(8.2%),為智能手機外包處理器,第四名Broadcom(8.1%)、第五名高通(7.6%)、第六名英特爾(7.2%)、第七名英偉達(5.8%)。其中,華為旗下的海思在2019年占15%,僅次于蘋果,在2020年此后,由于美國的制裁,臺積電停止了向Hi-Silicon的生產(chǎn)和出口,2021年以后將為“0%”。
特斯拉在臺積電的地位
現(xiàn)在,作為焦點,特斯拉進入前7名,在2021年排名第7位。NVIDIA(5.8),則會更高。這意味著特斯拉將占臺積電總銷售額的6%。而且,僅4nm/5nm的最尖端工藝就位居第七位。
事實上,占臺積電25.4%營收的蘋果,壟斷了臺積電80-90%的尖端制程。第二位的AMD,第三位的聯(lián)發(fā)科,第五位的Qualcomm,第七位的NVIDIA等,都是臺積電最先進的4nm進行生產(chǎn),但由于蘋果壟斷,這一希望并沒有實現(xiàn)。
盡管如此,在AMD、聯(lián)發(fā)科、Qualcomm和NVIDIA的推動下,特斯拉還是搶走了臺積電最先進的工藝能力。這是令人驚嘆的一件事。此外,在臺積電的銷售額中,作為汽車制造商,Tesla將處于領先地位,如圖7所示。
圖7 臺積電5萬億日元銷售額占比(2020年)
這顯示了臺積電在2020年銷售額約5萬億日元中所占的份額,而排名第一的蘋果約占25%(1.3萬億美元),而車載半導體僅占全部銷售額的4%(2000億日元的份額)。在這4%中擠滿了100多家汽車制造商(豐田汽車也只是其中的一家)。
在圖 7 中,特斯拉以超過 5% 的銷售份額位居第三。特斯拉將以臺積電最先進的4nm/5nm制造AI芯片,并使用它大規(guī)模生產(chǎn)全自動駕駛汽車?,F(xiàn)有汽車制造商承擔了臺積電 4% 的收入,因此無法與特斯拉相提并論。
只有蘋果可以與特斯拉競爭
臺積電尖端工藝生產(chǎn)的AI芯片,除了特斯拉之外,車企很難獲得。但是只有一家公司可以得到它。那家公司就是蘋果公司,它每年將 2.3 億顆 iPhone 尖端處理器的生產(chǎn)外包給臺積電。
2014年,蘋果啟動“Project Titan”開發(fā)自動駕駛電動汽車,今年(2022年)該項目進入第八個年頭。從去年左右開始,關于誰將生產(chǎn)自動駕駛電動汽車 Apple Car 的討論就很多了。有傳言說它會像iPhone一樣由蘋果設計,由鴻海代工,但不知道真假。
蘋果無疑可以用臺積電的最先進工藝來制造用于完全自動駕駛的AI芯片。畢竟,蘋果是臺積電最大的客戶,占其收入的25%以上。
這樣一來,可以說全自動駕駛汽車的霸主之爭已經(jīng)縮小為特斯拉和蘋果之間的較量。這是因為兩者都擁有臺積電的尖端產(chǎn)能。筆者還不知道其中哪一個會獲勝。但最起碼,像豐田這樣的汽車制造商,在半導體上無法克服半導體的“愚蠢之墻”,甚至無法進入全自動駕駛汽車的競爭舞臺。
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