数字信号处理器原理及应用(关于芯片，汽车厂商策略要变了)

Posted 2023-05-27

篇首语：读和写是学生最必要的两种学习方法，也是通向周围世界的两扇窗口。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数字信号处理器原理及应用(关于芯片，汽车厂商策略要变了)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

数字信号处理器原理及应用(关于芯片，汽车厂商策略要变了)

简介

该战略文件强调，汽车、工业产品或消费电子产品等产业需要根据它们最近面临的半导体供应链中断考虑模式转变。在过去，原始设备制造商和供应商没有充分关注半导体。随着COVID-19危机的开始和随之而来的封锁，这种看法发生了变化。所有行业都受到了影响，但汽车行业受到的打击尤其严重。在2021年封锁期间，汽车整车厂基于日益增长的出行需求取消了供应订单。与此同时，消费电子部门的需求特别高。当情况好转时，半导体生产企业的订单已经爆满。结果，汽车工业日益增长的需求无法得到满足。

展望未来，可以预测，特别是成熟技术节点的半导体，短缺将持续到2025年以后。这种情况凸显了所有行业的领先企业重新考虑其半导体活动和建立战略性半导体管理的必要性。为此，保时捷咨询公司概念化了一个由八个行动领域组成的框架，如下所述。

观点：

供应链透明度和深度风险管理成为最低标准

批量捆绑的复杂性管理对半导体行业至关重要

围绕组织构建协作生态系统是确保供应安全的决定性因素

直接采购是企业恢复能力和创造利润的关键

企业必须从确保供应向通过半导体设计产生竞争优势迈进

透明度和风险管理是半导体战略管理的必要条件。因此，必须开发和实施一个半导体数据库，包括所有应用的半导体和长期需求，以及技术规范和供应链信息。根据这些信息，可以持续进行数据驱动的风险管理评估，还可得出有效的缓解措施。为了预测未来可能出现的中断，有必要进行全球需求和产能分析。公司使用的技术节点是透明的，可以将市场发展与公司需求进行比较。获得的透明度可以进一步资本化，以确保长期供应，增加盈利能力，并获得未来的竞争优势。为了实现这三个目标，复杂性管理是减少变体和捆绑包数量的方法，是新业务模式和技术优势的重要推动因素。在与技术战略的合作中，考虑到未来的产品路线图和创新，可以推导出战略半导体组合。在半导体生态系统中取得成功的另一个关键是与供应商的直接合作，包括持续沟通需求预测、确保供应、技术和产品路线图的交流。协同管理，结合半导体产品组合和捆绑销量也实现了新的采购策略，如由OEM直接采购芯片。所有这些措施最终导致采购和产品开发的指导方针，从而在整个产品开发过程和产品生命周期中实现可持续和战略性的半导体管理——在路上、在空中、在水中或在客户的口袋里。

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介绍

在半导体生态系统中取得成功的挑战和方法

半导体器件，又称集成电路(IC)或微芯片，以下简称“半导体”，是任何电子设备的基础。通过将PCB上的多个半导体设备组合在一起，可以在最小的可用空间内执行广泛的复杂任务，例如，通过智能手表检测心率和血氧。在过去的70年里，半导体使电子设备变得更小、更快、更高效。

半导体复杂性上升

半导体对于创新动力的重要性可以从汽车部门看出。电动控制单元(ECU)的首次应用是在1978年的保时捷911 G系列车上，每辆车大约有8个半导体电容。电控单元的任务是控制内燃机的喷射次数。目前的型号有50-90个电控单元，分别包含5000 - 7000个半导体，如图1所示。这些ECU的功能各不相同，例如，座椅位置的调整到高度自动化驾驶。

图1：半导体是汽车产业的创新动力

半导体是一种固体，就其导电性而言，位于导体和非导体之间。它们的导电性与温度有很大的关系。在接近绝对零度时，半导体绝缘体是绝缘体。半导体元素有一个很大的优点：通过引入外来原子，可以向一个方向或另一个方向改变它们的电学性质。通过这样做——例如，通过施加电压——它们可以导电，也可以完全屏蔽电流。硅和锗是半导体常见的材料。

晶体管最著名的例子可能是电子开关(晶体管)。它是微控制器和处理器等复杂部件的基本部件，这些部件可能由数千个晶体管组成。它们在手机或笔记本电脑中很常见。

由于分散的电子架构与大量的传感器和执行器相结合，车辆控制单元的数量增加了。此外，汽车工业还面临着高度个性化的汽车配置，这增加了所应用的电气控制单元和半导体的变异性。

将智能手机与乘用车进行比较，可以看出两者在复杂性上的差异。智能手机是高度集成的计算机。每一部手机大约需要60个半导体，而每辆汽车需要5000 - 7000个半导体。

此外，应用的半导体在各个领域有显著差异，例如，智能手机具有高集成电平、高能源效率和低电压水平。因此，一般采用45纳米以下技术节点的半导体。在处理高达900 V的高电压的汽车和工业领域，通常使用的是>45 nm成熟技术节点的电力电子产品，最高可达250 nm。相比之下，一个Covid-19病毒粒子的直径为80-140纳米。

目前的市场情况和预测

2019新冠病毒的封锁和由此产生的需求波动等造成了半导体供应短缺。对2022年第一季度因半导体短缺导致的汽车生产损失进行进一步分析，可以发现分布不均，见图2。与高端品牌(如宝马)和电动汽车品牌(如特斯拉)相比，丰田或Stellantis等高销量品牌受短缺的影响要大得多。

图2：基于数据的汽车特定产能和需求预测显示，到2025年都将出现短缺。

技术节点(也称为工艺节点、工艺技术或简称节点)是指半导体制造流程及其设计规则。不同的节点意味着不同的电路代和架构。一般来说，技术节点越小，硅模上的特征尺寸就越小，从而产生更小的晶体管，速度更快，更节能。

由于较高的产品型号和较低的电子传输率，短缺的具体风险增加。此外，批量领域更高的成本压力促进了成熟技术节点的应用。

电动汽车制造商使用集中式电子架构，总半导体变异性较低。他们进一步受益于可管理的模型数量和ECU的高结转率。

使用基于数据的全球生产能力和全球半导体需求的方法，可以确认和预测明显的市场状况6。以汽车行业为例，根据技术节点和应用，目前的供应短缺状态如图2所示。

结果表明，到2025年，大于 28nm技术节点的都将不足。这些技术节点大多应用于稳压器、电源开关、通信、LED驱动器和成熟的微处理器。只有在<90纳米的节点上投入资金提高生产能力。因此，基于电动汽车数量的增加，节点>90 nm可能会遭遇供应短缺或需求增加。全球半导体市场的增长证实了这一点。虽然整个市场以8.2%的复合年增长率(CAGR)增长，但半导体市场中的汽车行业正在经历高于平均水平的增长，从2020年到2025年的复合年增长率为16.3%。

增加将由汽车行业不断增加的需求，将增加对28至90纳米节点的需求。预期<28 nm的节点供应会出现松弛。在这一点上，有必要提到的是，通过裸片尺寸从成熟节点转向前沿节点，主要是与新芯片开发有关。新的发展和工业化可能需要三到五年的时间，可能不是一个充分的解决办法。特别是对于处理高电压的设备类型，由于物理限制，裸片收缩通常是不可能的。

美国《芯片法案》(U.S. CHIPS Act)等为提高半导体产能提供资金的计划，将有助于该行业在长期内重新站稳脚跟。然而，一个新工厂通常需要3年才能建成，而且目前设备制造商也存在交货周期长达24个月的瓶颈。此外，这些资助项目将只优先考虑当地的短缺问题。因此，这些问题不会在中期得到解决，整个行业必须确保他们的供应，不仅是在操作的方式，而且要发展对自己的电子产品的深刻理解，并掌握控制权，指导他们的公司度过未来几年。

走出危机的战略途径

1、供应链透明度和深度风险管理成为最低标准

必须对应用于产品的半导体产品建立透明度。相关半导体的订单代码、技术规格、长期需求以及供应链信息必须存储在中央数据库中。数据透明度是所有战略杠杆的必要条件。

过去几年无情地暴露了许多行业目前在半导体、供应链透明度和风险管理方法方面的不足。某些行业，如汽车业，尤其能感受到这些缺陷。特别是各种因素放大了对汽车工业的影响。

大多数原始设备制造商更喜欢直接从他们的部件制造商购买大的功能范围(如完整的控制单元)。因此，大多数元件制造商控制半导体的选择和安装，以及材料清单(BOM)中的半导体透明度，但不与OEM共享信息。此外，芯片的制造极为耗时，从原晶圆的制造到半导体的测试，涉及多达1000个工艺步骤和各种公司和设备。因此，在直接或间接参与工业运营的所有组织中保持供应链的可见性更具挑战性。最后，由于不断增加的供应链中断(如自然灾害、政治冲突等)，半导体供应链的脆弱性已得到强调，并暴露出企业缺乏积极的风险管理方法。

图3从汽车OEM的角度展示了电源管理集成电路(PMIC)的制造过程的例子。单晶硅坯料最初是用纯硅铸造的。在日本的晶圆制造厂，晶圆被切成小片(生晶圆)，然后抛光。然后，原始晶圆被送到意大利前端晶圆厂，在那里，通过重复一系列的程序(氧化、涂层、光刻、蚀刻等)，集成电路被应用到抛光的原始晶圆上。成品晶圆被送到马来西亚后端晶圆厂进行切丁、组装、包装和测试。在罗马尼亚元件制造商，半导体被集成到ECU中。然后，ECU被交付到OEM的制造工厂，集成到汽车中。目前，代工转移仅限于其价值链的初级阶段。

图3：汽车半导体的简化生产过程和供应链

由于目前半导体供应链的能见度有限，整车厂无法及时识别和缓解供应链中断。然而，这是至关重要的，因为与2020年相比，供应链中断在2021年已经增长了88%，并导致了重大的经济损失和各种行业的长期生产力赤字。为了增加透明度以及识别和减少风险，半导体供应链、原始设备制造商和元件制造商建议建立四个必要的行动流程。

1.半导体透明度

第一项工作是鉴别所购产品中的内置半导体。整车厂可以通过拆卸ECU来产生透明度。然而，这不能保证所有半导体的完全透明度，因为标签或订单代码等信息可能不会打印在芯片包装上。因此，目标必须是通过与组件和半导体制造商的直接合作来实现组件的透明度。除了所用半导体的透明度外，还需要提供其他关键参数，如每个半导体的总体积和半导体的技术规格。对每个半导体的总体积的理解和透明度是复杂性管理的基本基础。半导体的技术规格允许对半导体进行比较，以便分析和评估在发生意外风险时使用的技术替代方案。

2.供应链透明度

为了提高透明度，第二批工作需要收集有关参与这一过程的供应商及其次级供应商的必要信息。OEM和供应商必须了解半导体行业的生产流程，包括生产什么，在哪里生产，由谁生产。只有这样，才能发现早期的供应链中断，并采取相应的措施加以预防。也应考虑供应链中的间接参与者，如为支持生产作业提供专门设备或材料的参与者，因为供应链的中断可能会影响到他们。

3.半导体数据库

由于半导体数据量巨大(例如，每辆车需要5,000-7,000个半导体)，领先的公司应该使用一个集中的数据库来存储和管理半导体数据。为了确保可用性和质量，整车厂必须引入治理流程，以实现可持续的数据收集。总之，在供应链的多个层面上提供数据可以提高透明度，因此应该优先考虑所有利益攸关方之间的合作。

总之，前三个流程允许在半导体器件上开发更多的数据开放。然而，由于近年来半导体供应链的波动性不断上升，OEM和供应商也必须主动识别和管理风险和不利影响。

4.数据驱动风险管理

第四个也是最后一个行动流程是建立一个综合的风险管理工具，如图4所示。风险管理应由不同的评价维度组成。第一个维度必须区分几个风险方面，如自然灾害、贸易战、产品生命周期、安全库存、固定替代品或大流行风险。还必须考虑到更多的风险因素。所有维度都必须链接到数据库中的数据。考虑到并非所有必要的数据都存储在数据库中，建议包括更多的外部数据来源，如供应商的安全库存，或关于政治和地理风险的信息。数据集应该用来构建数据模型。该模型的目的是计算一个风险得分，作为下列缓解措施优先次序的基础。在建立、评估和测试该模型之后，OEM已经向数据驱动的半导体风险管理方法迈出了第一步。有效监控、评估和减轻供应链风险的能力增加了，需要锚定到产品开发过程中。因此，可以减少风险对组织的早期影响，同时也可以减少风险发生的可能性。此外，可以克服整车厂、零部件制造商和供应商之间的整个供应链的信息鸿沟。

图4：所有内置半导体的透明度和技术和供应链信息的数据聚合是数据驱动风险管理的关键。

企业必须提高对半导体数据透明度和风险管理的理解水平，因为这是制定长期半导体战略的最低标准和基石。

2、批量捆绑的复杂性管理是半导体行业的关键

有多种方法来定义半导体的复杂性。半导体中集成电路的密度和种类是描述半导体复杂性的两个因素。

相比之下，复杂性可以被描述为在某种产品或组织中使用的所有不同的半导体及其变体的多样性。在接下来的内容中，仅在复杂性管理的背景下检查产品多样性。

由于高度的集成度和功能密度，以及未来产品(如汽车)在性能和能源效率方面的预期持续改进，不同半导体的数量在过去十年中逐渐扩大，未来还将继续如此。对于汽车工业来说，这意味着将重点从汽车零部件(如座椅、车轮或灯)的复杂性管理扩展到基础硬件和软件，重点是半导体。

通过更好地理解内置的半导体组件和技术规范，复杂性管理可以减少变体，并将大量产品捆绑到一个完整的半导体产品组合中。大量的订单是控制自身供应链的关键，从而形成新的商业模式和竞争优势。

为了能够在半导体级别建立复杂性管理，领先的公司必须从新的、部分未知的角度检查他们的产品。在图5中，从汽车OEM的角度使用一辆汽车作为例子，对这些进行了简要的详细说明。

从车辆的角度来看：今天，汽车整车厂关注他们的车辆的产品端口，包括不同的车型系列，包括他们的车辆及其衍生品。接下来，每辆车都采用电气/电子体系结构(E/E体系结构)，它基本上连接了车辆所有重要的电气控制单元，如图5所示。目标是确保ECU可以在多辆车辆之间使用。

图5：在一个没有复杂管理的中型汽车OEM中，半导体变体的数量可能是巨大的。

从ECU的角度来看：再往下一级，元件制造商跟踪他们的ecu以及半导体的数量和种类，因此负责当今复杂的管理工作。车辆的ECU(每辆50-90)分布在多个零部件制造商。因此，OEM的半导体没有存储在中心位置。每个ECU都包含不同的有源和无源电子元件，例如微控制器、存储器等，这导致每个ECU都有大量的半导体数量。

从ECU的角度来看，元件制造商也要对所有ECU中的半导体负责。

为了估计一家中型汽车OEM(约120个型号)使用的半导体(此处为微控制器)，进行了多项数据分析和拆卸。总的来说，整车厂的产品组合中有148个微控制器，总使用量约为1.51亿部。在这些微控制器中，25%的微控制器占所有车辆微控制器总量的80%；75%的微控制器只占总体积的20%。根据研究结果，原始设备制造商应检查差异(75%)，以减少产量(20%)，因为随着时间的推移，公司可能会产生大量的复杂成本(例如，由于必要的研发、生产和采购工作)，每个半导体变体。

OEM的结论

透明度一直到半导体级别，为半导体的变种减少和批量捆绑提供了机会，特别是对于战略上重要的半导体。OEM也应该记住，批量捆绑也可以通过每个半导体制造商的高BOM覆盖率来完成。因此，由于直接订单量较高，可以通过与半导体制造商的直接讨论实现每个半导体的价格降低。如果没有高产量，原始设备制造商就没有机会直接与半导体制造商合作。如图6所示，当今汽车行业的半导体产品系列具有显著的多样性和可变性(芯片A、B和C跨越3个ECU)，这增加了管理半导体总数的工作量。

此外，它还有助于增加车辆的整体复杂性。因此，汽车OEM无法对多个ECU共享的关键半导体使用捆绑效应。

图6：在多个控制单元中战略性地放置半导体可以实现高产量。

复杂性管理的未来方法

为了为未来有效的复杂性管理提供基础，整车厂必须首先对多个部件制造商的重要ECU和半导体进行深度分析(例如，ABC分析、成本分解)。然后，原始设备制造商可以对各种半导体及其生产商的数量和重要性进行分类和优先级排序。

最后，整车厂必须选择重要的芯片，并将它们分布在多个ECU上，从而产生巨大的体积效应(芯片A跨越2个ECU)。特别是在半导体行业，具有高销量的原始设备制造商和组件制造商被给予优先考虑。没有这些，直接的客户互动和机会，如直接采购或与半导体制造商的合作开发活动都是不可能的。有了未来的方法，原始设备制造商为最具有战略重要性的半导体的复杂性管理创造了新的视角。很明显，如果OEM想要保持自己的竞争力水平，并对当前的供应链施加更多的控制，就必须迅速调整他们对半导体复杂性管理的观点，并积极地开始管理它。

3、在组织周围建立协作生态系统，以超越同行

基于半导体产品组合，根据组件的数量、战略重要性以及短缺情况的严重程度，寻求不同的合作方式。虽然对于通过经纪人或分销商采购较小数量的晶体管是一种明智的方法，但必须直接从半导体制造商获得大量具有战略重要性的元件。

领先的公司围绕其组织建立半导体生态系统，以实现协作、直接接触利益相关方并做出正确的决策。

半导体的生态系统

在过去的十年里，半导体行业发展了很多，变得更加复杂。商业模式之间的界限越来越模糊。晶圆生产商进行制造过程，制造原始晶圆，并将其提供给半导体供应商，以进一步创造价值。此外，芯片设计公司，也被称为无晶圆厂公司，在外包硬件制造的同时开发并持有知识产权(IP)。代工厂进行许多微加工过程，如离子注入、蚀刻、各种材料的薄膜沉积和光刻图案。集成器件制造商(IDM)结合了大多数生产步骤，自主设计、制造和销售集成电路。经销商在OEM、零部件供应商和半导体制造商之间扮演着重要的角色。他们捆绑批量并为OEM提供半导体相关物流服务。芯片代理商作为短期需求的合作伙伴，向不同制造商提供芯片。

基本交互模型

基本上，领先的公司关注三个合作维度。通过建立跨越芯片价值链的跨行业创新委员会，促进了知识交流和透明度的建立。更进一步，整合和共同开发使高度个性化的解决方案能够实现竞争优势。最后，合同协议或激励措施使新的商业机会和潜在的利润增加。

芯片组合和组件覆盖是关键驱动因素

基于芯片组合，组织必须单独制定最适合其需求的协作方法，参见图7。领先的公司将直接采购付诸实践，并为半导体制造商提供高产量和长期预测。有长期需求但中小规模的公司应该与经销商合作以确保供应并实现第一效率。短期需求但需求量大的企业可以与分销商合作，但在他们的方法中包括代理商的报价。具有短期需求和中等规模容量的组织需要使用半导体代理商提供的服务。对于领先的公司来说，捆绑销量以实现最佳的采购定位是至关重要的。此外，在直接采购方法中，从技术和商业的角度与半导体供应商从系统的角度讨论覆盖率是有益的。重点是共同确定技术改进和增强组件覆盖率，以激励和产生商业潜力。

图7：协作目标和采购方法的决策指南。

下面介绍两项高层组织的具体合作活动。来自直接采购方法的见解是共享的，通过指导共同开发提供了对合作活动的深入研究。

4、直接采购是恢复能力和创造利润的关键因素

领先的公司直接从半导体制造商采购其战略半导体产品组合，以实现长期供应安全并实现成本优势。

全球需求明显超过供给。另外，2019冠状病毒病危机和自然灾害破坏了半导体供应链。特别是汽车行业在供应链上面临短缺。可用库存必须在价值链的每一个步骤上以公平的份额分配方法进行分配。汽车工业有一个很长的供应链，有许多方和各自的分配阶段。内置半导体的高差异直接阻碍了汽车整车厂使用追逐芯片。此外，汽车市场在全球半导体市场的份额不到13%。所有这些都加剧了汽车制造商的处境。

公平份额分配：在供应短缺的情况下，半导体供应商必须遵循公平份额分配，以符合竞争法。这种分配方法指出，每个客户(A、B、C)在所有订单的总累积量中被给予其公平份额(“配额”)。没有一个顾客受到与其他顾客不同的待遇。

使采购策略与运营模式一致

直接购买半导体是在半导体供应链中扮演积极角色的一个有意义的基石。为了将与半导体制造商的直接关系付诸实践，原始设备制造商必须在第一步就决定需要实施哪种采购战略。

因此，整车厂必须在内部评估进行和维护采购活动所需的资源和能力。由于直接采购，OEM将承担更多的责任，创建一个清晰的目标运营模式的图片是至关重要的。此外，根据更新的流程，与整个价值链上的供应商在角色和责任上保持一致是很重要的。这里对直接购买和直接购买进行了区分。

直接购买：OEM直接从半导体制造商购买芯片，并提供给组件制造商。供应商在PCB上安装半导体，并将组件交付给OEM。

定向购买：OEM向组件供应商指定必须从哪个子供应商采购半导体适配器。然而，在元件供应商和半导体供应商之间存在着一种常规的契约关系。该部件的付款由OEM签发。

捆绑销售提供了新的采购策略

行业领导者执行复杂性管理来绑定重要的数据量并简化技术架构。由于可与供应商数量的大幅减少，这种整合的芯片组合提供了新的采购机会，同时可以通过数量非常有限的供应商采购大量产品。为了建立直接采购方案，半导体制造商必须有高产量的承诺，因为直接采购阻碍了生产能力。领先的公司直接从制造商采购其战略半导体组合，以实现长期供应安全。

通过实施直接购买策略，企业获得了强大的地位，如图8所示。OEM的出发点是谈判具有约束力的长期批量订单和半导体价格。与此同时，他们需要建立一个合同框架，在该框架中，ECU制造商承诺在OEM组件中嵌入公司特定的芯片。半导体制造商直接得到酬金。芯片制造商将电子部件卖给OEM，所有权转让就发生了。然后将芯片提供给组件制造商。根据协议，半导体被阻塞在组件和运输。之后，OEM按减少芯片费用和管理费用的零件向ECU制造商支付费用。由此创造了五个核心优势:

芯片是OEM的财产，不受公平份额分配的影响

料流可由OEM控制

可建立一个三至六个月的安全库存

由于规模经济，可以减少间接费用，提高利润

建立了组织在半导体价值链中的主动定位

要考虑内部和外部的成功因素

为了成功地长期实施新的采购战略，需要考虑关键的内部成功因素。首先，必须有意识地建立内部能力，一方面规划行政活动，另一方面控制额外的采购流动。第二，必须在新的供应商关系的工作框架内分配内部任务和作用，这是至关重要的。

图8：直接从半导体供应商采购半导体的示意图。

对于物料搬运，必须检查进站和出站的现有物流流程，以满足新任务以及货物搬运的技术要求。

此外，外部成功因素也适用，如与供应商建立的采购模型的共同理解。共同商定的治理在这里特别重要。要考虑的关键内容包括供应流程和标准、数据驱动的KPI管理和c级报告以及通信流。报告的关键绩效指标需要反映所有重要的客户供应商指标，从而为每个半导体的(长期)供求状况创造透明度。建议实现通用的供应链座舱。在这个指示板中，价值链上的所有参与者都对交付状态和能力有最好的概述。在实施未来的采购策略时，OEM应该考虑这些成功因素。直接采购降低了间接成本，并实现了灵活的零件分配。成为半导体生态系统的积极合作伙伴，这将改变OEM领域的游戏规则，正如过去所定义的那样。一方面，整车厂必须大力深化对已经存在了几十年的电子行业的了解。另一方面，半导体供应商必须熟悉OEM所面临的严格要求和挑战。建立对彼此的理解并开始联合开发活动将提高双方的学习曲线。

5、从确保供应向创造竞争优势迈进

后续的新半导体产品的联合开发被认为是在半导体生态系统中产生竞争优势的未来手段。

除了采购战略，还有更多具有竞争力的选择来确保和积极塑造未来的半导体供应。领先的公司通过与半导体制造商和设计师建立共同开发协议来提高产品的差异化和性能，从而在竞争中取得更高的表现。

需求与性能差距

近年来，在汽车市场上，领先的汽车公司和半导体制造商之间已经开展了几项共同开发活动(例如多芯片模块、电力电子)。汽车原始设备制造商注意到，由于汽车的新功能和不断增加的系统复杂性，半导体半导体制造商的传统产品目录无法满足他们不断扩大的技术需求。图9说明了标准和共同开发的半导体(例如:SoC，片上系统)之间的需求和后续性能方面的差异。

图9：标准和OEM特定的系统芯片(SoC)之间的技术要求差距。

这两种SoC都由几个构建模块组成，这些模块在框图中映射在一起，形成半导体的原理图布局。为了处理数字信号，与标准产品相比，数字信号处理器(DSP)扩展了共同开发的SoC。当比较两种芯片的技术规格时，很明显，标准半导体的性能优于共同开发的半导体。对于OEM来说，这意味着很大一部分可用性能不能被利用，因此，标准产品的价格对于OEM的性能需求来说过高。此外，不符合技术要求的规格也是可能的。在这种情况下，如果OEM想使用标准产品，就必须接受功能上的妥协。与标准半导体相比，共同开发的半导体确保技术要求与技术规格相符。在特别关键的技术规格的情况下，可以考虑建筑元素的超性能，这样就可以计算出潜在的开销，并相应地扩展未来的功能。因此，整车厂可以根据需要启用新功能(例如，通过air - over- air更新)，而不必修改现有的硬件。标准半导体超性能趋势的原因在于满足广泛的不同产品要求和规格。例如，一个传统的SoC可以集成到车辆的ECU中，并且通过少量的软件修改，它也可以集成到标准的计算机中。

这表明，标准产品的设计几乎适用于任何地方，无论产品的具体要求如何。共同开发的半导体设计用于特定的用例，因此消除了未使用性能的支出。然而，开发oem专用芯片的初始成本显然比从半导体制造商那里购买标准产品要高得多。要缔结这种关于共同开发公司的伙伴关系协定，应注意三个基本因素:

1.战略相关性

优先考虑作为战略半导体投资组合一部分的半导体，因为它们对公司最有价值。

2.经济可行性

支持每一个合作开发活动与强有力的业务案例，以避免浪费公司的资源，因为这是一个长期的承诺和投资。

3.技术可伸缩性

确保半导体的技术可扩展性，例如跨多个产品(汽车中央控制单元)，或考虑到足够的空间来创建额外的功能。

共同发展的机遇与挑战

同时，建议公司分析机遇和挑战，如图10所示。从长远来看，共同发展的好处大于潜在的后果。这是因为，正如本文所述，许多挑战已经有了解决方案。挑战一和挑战二可以通过直接与半导体制造商进行讨论。对于第三个挑战，整车厂可以保持或实施3到6个月的车辆，以确保其半导体的安全。

图10：整车厂在合作开发活动中的机遇和挑战。

下一步

当涉及到为他们的产品选择合适的半导体时，原始设备制造商自然被宠坏了。特别是消费电子行业必须比汽车行业更快地引进新技术，因此需要更广泛的标准半导体产品组合，以理想地选择最接近其自身技术要求的产品。

由于汽车应用分布在多个技术节点上，在可用的标准产品范围内实现汽车特定需求变得越来越困难。因此，领先的汽车公司必须通过共同开发伙伴关系承担更大的责任，以进一步满足其在半导体方面的技术要求。此外，整车厂需要考虑的合作开发不仅是在半导体层面，而且在整个系统层面。这使得半导体制造商不仅能更好地了解某一特定元素的需求，而且能更好地了解系统本身，从而使他们能够为客户提供更具体的产品。只有这样，原始设备制造商才能确保技术领先，同时通过降低复杂性和未来发展的更多空间获得竞争优势。

许多现有的合作开发伙伴关系证明了它们的成功，例如苹果公司和台积电公司在开发和生产M1/M2芯片方面的合作。消费电子产品不仅关注战略合作发展活动;CARIAD和ST Microelectronics最近宣布联合开发下一代芯片，用于他们未来的汽车E/E架构。这表明，现在是整车厂承担更多责任的时候了，以便增加他们的产品差异化和性能，在未来产生更多的竞争优势。

结论

本文提出的框架有助于高管在采购、技术开发和战略方面以结构化的方式满足半导体管理的挑战。保时捷咨询公司成功管理半导体的战略包括八个行动领域，并通过半导体生态系统中的具体例子进行了详细解释。

为了介入半导体业务，原始设备制造商需要详细了解他们的内置半导体和产品供应链。透明度和风险管理是有效风险管理的第一步。

人们发现，汽车原始设备制造商只要与半导体行业更紧密地合作，而不是让第三方接管，就可以减少生产损失。最迟的时候，整车厂需要做出可靠的需求预测，并直接与半导体行业沟通。

由于OEM负责半导体产量，而组件制造商赚取利润，合乎逻辑的反应是，以半导体产品组合和产量捆绑为目标的复杂性管理必须成为OEM的强制性要求，以便在技术和采购方面获得更多的控制权。长期供应安全和利润的关键是直接采购半导体——目前只有极少数人能做到这一点。

OEM能力的下一个层次包括定制公司自己的半导体:与半导体供应商的联合开发伙伴关系为OEM带来更大的技术和经济优势。这一举措成功地将供应安全的现状转变为竞争优势的产生。