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新能源汽车下半场突破之路在哪?

2023-07-20 21:53 来源: 中国汽车报网 作者: 万仁美

摘要:智能座舱描绘了一幅蓝图,而其关键在芯片。

?人工智能是全球发展一大热点,汽车领域更是走在前列,汽车智能化的机遇与挑战是什么?

7月18日,2023年新能源汽车智新峰会在北京举办,专家们就新能源汽车智能化和动力电池的发展进行了广泛交流,思想的碰撞将对我国新能源汽车发展产生积极影响。

01 智能化稳步推进

无论哪种技术,最终要服务于消费者,被消费者认可才能得到长足发展。博泰车联网科技(上海)股份有限公司CTO梁晨认为,智能座舱是关键要素之一,“智能座舱与客户体验紧密相关,车企需要真正以用户为中心,在整个业务流程中做出提升,并在公司形成响应能力。”

据介绍,智能座舱的人机交互将从被动响应走向主动交互,定向AI助力发展,可实现人车路云的联动互通,智能座舱的系统架构不断升级,座舱功能升级成为“移动生活空间”,以智能座舱为入口,形成了软件收费等商业模式的创新,强化了软硬一体的要求。

梁晨把智能座舱分为几个时代。传统座舱由内饰、电子件构成,纯机械按键交互;电子座舱的显著标志是中控屏成为主流,触摸按键取代了物理按键;座舱进入驾乘助理阶段,智能硬件得到广泛应用,AR-HUD、一芯多屏、舱内监测等辅助价值体验更加直观,通过语音手势,视觉追踪等多模交互响应乘客需求,提升驾驶安全、乘坐体验。到了出行伙伴阶段,车机将会主动的感知理解及服务乘客的需求,由出行工具演变为出行伙伴。进入情感空间阶段,通过AI及生物识别等技术提供拟人的情感化服务。

智能座舱描绘了一幅蓝图,而其关键在芯片。广东省大湾区集成电路与系统应用研究院常务副院长、研究员王云提到,汽车数模混合芯片成为全球模拟芯片第二大下游运用市场。

据介绍,2022年全球模拟芯IC市场规模约832亿美元,汽车专用模拟芯片市场规模约138亿美元,预计2022~2026年全球汽车专用模拟芯片市场 CAGR高达11%,增速位居模拟IC所有下游应用领域的第1位。

据IC insight预测,2024年全球电源管理芯片约为485亿美元,汽车领域电源管理芯片约为46亿美元。中国电源管理芯片规模约为150亿美元,汽车领域约为4亿美元。

有些观点把芯片的等级划分为军工级、汽车级、工业级、消费级。王云对这个划分不认同,他认为,汽车级芯片的可靠性不亚于军工级,两者几乎是并列的。军工产品对经济性考虑较少,然而汽车是大件商品,汽车芯片的难点在于要用消费级的价格做出军工级的品质与可靠性,这对芯片研发提出了挑战。

王云在演讲中强调,芯片市场金字塔格局有望被打破,从整车厂主导发展到掌握核心技术关键环节企业主导。

近来,美国联合日本、韩国、荷兰等对我国半导体行业进行打压,比如,日本将高端半导体制造设备等23个品类加入到出口管制对象,这对我国汽车芯片有何影响?在会议间隙,记者询问了多位专家,他们说,汽车芯片对制程的要求不高,很少使用28纳米以下的芯片,28纳米及以上的芯片,国产光刻机已能生产,国外对我国芯片的封锁对我国汽车智能化发展没有太大的影响。

中电科集团芯片技术研究院集成电路领域首席专家王育新的演讲是我国芯片发展的一个缩影,中电科已全面布局十大类芯片,开展了200多项产品集中攻关,2023年将提供样品。

02 固态电池引人关注

最近,丰田举行以“改变汽车未来”为主题的技术说明会,对包括尚在开发阶段的技术概念在内的多项技术具体开发情况与细节进行了公布,其中固态电池的介绍引人关注,这个动作让中国科学院物理所研究员李泓的演讲格外引人关注。

据介绍,日本在硫化物基全固态电池研究上比较领先,硫化物固态电池面临的难题主要是材料成本较高,制造环节需要特别的干燥环境,硫化物电解质不够稳定,电芯安全性不够突出,电芯常压低温性能较差。

李泓说:“丰田公布的固态电池技术并未提及技术参数,比如能量密度、充放电速率、循环次数,极寒条件下的衰减率以及材料等,丰田宣布2027年量产固态电池,2025年就应该试车,我们期待日本丰田的进展,等待下次公布详细的技术参数。”

目前,全固态电池有三条技术路线,硫化物是其中之一,氧化物基全固态电池也得到许多机构的重视,氧化物固态电池面临的问题是陶瓷片电解质容易碎裂,室温离子电导率相对较低,电解质没有弹性,界面接触差,全氧化物电解质电芯难以设计,大容量多层电芯难以制备。聚合物固态电池的能量密度较低,市场竞争力不足。

李泓认为,原位固态化是解决界面问题的方法之一,这个方法的核心思路是通过化学或电化学反应将液体电解质转发为固体电解质,从而实现电解质与电极材料颗粒表面的原子及接触钝化正极表面,从而达到综合平衡,高能量、高安全,低体积膨胀,低内阻、宽温区等性能要求。

李泓的团队已开发出360Wh/Kg的电池,2022年11月车规级动力电池试生产,2023年6月30日,卫蓝车规级360Wh/Kg动力电池上市,助力我国电动汽车继续领先世界。

03 面临的困难不少

汽车智能化,车规级芯片的市场前景很诱人,但面临的困难不少,王云提到几个主要问题,产品线总体单一,尤其缺乏成套解决方案,同质化竞争的现象出现端倪,部分相对门槛较低的产品可能迅速成为红海,品质问题尚未充分暴露,资本催生跳槽挖人,公司体量总体偏小,且存在知识产权隐患,Pin 2pin替代为主,缺乏产品定义能力。

在车规级芯片设计方面,国内企业也面临不小的困难。据介绍,在制造方面,目前国内工艺参数控制水平存在差距,比如CPK>1.67或者2,不支持DTI/SOI等特殊工艺,100V,80V,60V,40V,20V等关键器件缺失,老化特性NBTI等不完全满足车规的标准。PCM控制水平不足。

在封装方面,功率较大需要带散热片的TQFP芯片封装,国内企业不掌握这项核心技术。在测试方面,国内企业往往把通过AEC-Q100等同于达到车规,实际上这是最低标准,这是由于国产芯片企业缺乏对芯片使用实际工况的了解造成的。相关技术和Knowhow积累较薄弱造成了国内企业的认知存在偏差。

王云说:“尽管存在问题,但国内企业认识和改进的步伐也很快,比如,国内第1颗引擎控制芯片研发成功,打破车规动力领域核心控制芯片的国外垄断。”

面对成绩,反思不足,王云提出了几点建议,汽车智能化、汽车芯片的窗口有限,行业发展,并购整合是大趋势;设计工艺深度协同势在必行;产品定义能力将成为公司差异化发展的核心竞争力;中国汽车芯片有能力实现整体突破。

责任编辑:枯川

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