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汽车软件，芯片与新能源

2022-08-29 05:30:32 阅读：211 来源： 互联网

标签：欣旺达 FDD EDD 芯片奇梦达新能源 DRAM 软件电池

参考文献链接

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SOA软件最优化部署

将整体介绍整个软件模块在硬件中的部署方法论，在此之前，我们需要了解关于软硬件分离，硬件设备抽象等概念。
首先是介绍软硬件抽象的概念。软硬件抽象包括设置顶层功能到设备的驱动模块以及底层控制ECU到执行端的整个过程。在整个SOA的架构布局中，从上至下，分别提供服务接口、管理变量、服务转化为数据、面向数据域、构建通信帧格式（CAN/LIN），打包至UDP包中，解包UDP信息并通过区域控制器及网关，ECU执行单元执行CAN/LIN帧。
对于整个SOA的软件模块最优化部署来说，需要解决Adaptive Application的抽象和部署问题。如下各个方面都需要单独进行描述：
1、首先是设备抽象和部署所采用虚拟机（Virtue Machine）及CPU核ID号；2、其次是描述自适应应用的加载及通信端口、端口ID、通信方式等；3、整个软件抽象环境的CP和AP之间的通信方式、端口及接口定义；4、顶层设备抽象后的应用程序所表示的服务、身份识别、物理端口及接口定义（该接口可以用于对服务接口的详细描述）。同时，定义消息通知中所需要的Event ID、Data Type等；5、应用软件程序归属的功能模块及分组要求，各消息通知类型调用形式等；
通常情况下，每个SOC上可以运行多个Virtual Machine（每个Virtual Machine映射的是用于描述CPU/内存/物理单元的一个硬件资源），而各Application可以运行在对应的Machine上。其中，FDD（Application Device Driver）为功能设备驱动，EDD（ECU Device Driver）为执行控制单元设备驱动。分别可以看成如上Adaptive Application单元底层基础服务和Virtual Machine单元底层基础服务。

将重点对该两个软件模块进行详细介绍，就能很好的描述了设备抽象的本质。

功能设备驱动FDD模块
FDD功能设备驱动位于SOA架构分层的顶层封装层，主要是用于屏蔽对下层功能服务模块的调用封装，对于功能到设备FDD的驱动来说，这里需要了解几个要素。
首先，每个功能传感器和执行器（Sensor&Actuator，S&A）模块至少一个FDD，将 S&A 逻辑作为稳定的服务提供给应用程序，开发过程中S&A和DBC的变化，一定程度上可以保证SWC不变，SWC在不同芯片之间迁移时，可保持接口不变，同时减少SWC测试的工作。
其次，FDD可以为 S&A 在基于信号和基于服务之间进行转换；管理可变性，即信令改变，但应用程序的服务可以保持不变并且稳定。如果 S&A 发生变化，可能是传感器供应商对底层逻辑进行了更改，此时FDD会使用该更改后的设置参数，但对于上层来说仍然提供相同的服务，因此不必修改和重新测试应用程序，这就是FDD的核心优势所在。
此外，由相关的S&A 模块拥有，应用接口设计时，可以和硬件及总线形式无关，先设计接口，再根据部署设计相应的通.
执行控制单元驱动EDD模块
在FDD之下，到中间件之间通常还会有一个单独的执行设备驱动模块EDD。该EDD主要类似一种虚拟设备驱动控制单元，将顶层服务需要的设备驱动指令转化为执行端可解析的驱动代码，同时也将执行端的状态、执行结果等数据封装反馈给FDD服务端。因此，EDD的几个关键要素包括如下。
首先，需要了解关于通信打包数据模块的底层封装逻辑，知道哪个 UDP 端口与该特定 ECU 的 VIU 通信，其核心是数据传输和提供底层电压值到物理值的解析。这个过程实际是打包/解包 UDP 数据包和 CAN 帧，以便向 FDD 提供实际数据，其过程是实现16进制到物理值的转化。如果 FDD 提供的数据与信号不匹配，则按照帧中应有的方式构造信号。
其次，是EDD需要向 FDD 提供“数据更改”事件状态报告。例如，当有车门状态的周期性信号改变时，只有当它像事件信号一样更改值时才会被FDD所关注。如上EDD的虚拟设备驱动模块都由带有 ECU 的传感器和执行器单元所拥有。
EDD模块SWC部署原理
通常部署的基础软件模块是在标准的Autosar开源软件架构平台上，AUTOSAR是由三个主要层组成的标准软件：应用程序软件组件（ASWC），运行时环境（RTE）和底层软件（BSW）。每个层被模块化为各种软件组件SWC，并通过称为虚拟功能总线（VFB）的虚拟网络相互连接。对于整个高级自动驾驶的部署过程而言就是需要将各个不同的SWC分块部署到最优的硬件资源上，确保硬件资源利用率最大化，同时软件运行效率最优。
整体功能划分为不同的我们需要充分掌握其中软件模块分块过程、软件基础功能及软件模块部署原理，对于部署到Autosar的AP端还是CP端，需要了解其两者的不同特点。
AP端特点：高算力、大运算量、服务类通信、低安全级别、低实时性、功能多样化；CP端特点：中低算力、多控制功能、高安全级别、高实时性、快速启动；
对于FDD到EDD信号交互过程需要充分掌握AP端的EDD部署问题和AP端的UDP包解析问题。如图所示，EDD到FDD的数据呈递是通过COM包进行交互的，且在CP Autosar中，可以直接通过COM进行数据交互。因此EDD集成到COM层中，独立存在没有意义。

对于AP Autosar端，针对常用的三种报文格式UDP、Someip、DDS，有不同的书记数据解析方式。

SomeIp/DDS报文的EDD解析部署方案
如果数据包格式直接是Someip或者DDS格式，可以直接由ARA：：COM进行解析。因此，针对如上两种报文可以直接将EDD部署在AP端的ARA：：COM模块中。
UDP报文的EDD解析部署方案
由于ARA：：COM无法直接解析UDP的数据包，对于UDP协议数据包有直接来自传感器和执行器的原始数据协议，根据AP上的SWC分配而定，借鉴设备抽象的方法概念，如果在相应的处理控制器将UDP协议报文直接封装SomeIP报头+PDU路由，则可以通过ARA：：COM解析数据。也就是说可以将解析模块EDD直接集成到ARA：：COM中，由UDP协议包打上Someip的报头，输入至ARA：：COM中，由EDD进行解析。
当然如果不考虑资源消耗，我们可以将EDD模块完整的从AP端ECU抽象层（ECU Abstraction Layer，EAL）中取出单独至于Autosar平台之外的Service Layer与EAL中间。这时可以将UDP数据包直接输入该EDD模块并直接与FDD进行信号交互。
当然从折衷的方案上讲，我们比较推荐将EDD并入ARA：：COM层，并由UDP打上报头的形式进行报文解析。
FDD应用场景部署原理方法论
FDD进行数据解析及分包后，输入至EDD进行设备驱动，EDD通过提供与FDD服务包需求对应的真实数据（这些物理真实数据包括原始Signal、物理值、解析偏移量、解析精度），将驱动软件接口与Autosar本来的Can网络管理应用关联模块Com接口进行对接，使得在该中间件Com模块中可以很好的处Net Management的Userdata数据，此外，通过选择管理类型，在PN下会使用Com相关的接口函数处理PN网络管理、通道管理，设置Gateway控制，根据channel关联到基础软件BSW和用户软件User中实现对状态的通知和接收来自BSW和User的控制。
对于FDD的部署过程来说，首先应该是对需要部署的芯片核中结构，核中哪些可以用于部署软件FDD组件，相应的核性能是否能够承载FDD对应的功能服务。
以视觉感知处理为例，FDD提供的服务组要承载其功能及性能的2类芯片：一颗是安全核（Safety Core）；另一个颗是性能核（Performance Core）。安全核一般由英飞凌TC297/397之类的MCU充当，承载控制任务（计算量通常面向较为简单的整型数据计算），因此需要较高的功能安全等级需求；性能核通常是具有更高性能算力的多核异构MPU，会承载大量的计算任务。FDD的SWC部署通常需要从整个ECU所包含的所有核间结构进行整体分析。

整个FDD的软件主要部署在Service Layer与应用软件组件服务之间，部署的数量、位置都主要针对不同的应用软件服务需要实现的功能有所不同。
对于整个FDD所实现的应用服务而言，需要充分考虑如下一些要素进行软件部署和资源利用。
a)功能是否对其响应的实时性要求很高。高实施性功能通常需要直接部署在其实现该FDD服务功能的硬件ECU中；
b)功能是否需要有很多的模拟量输入和输出。模拟量的输入输出就意味着抗噪能力相对较差，其传输的链路应该保证尽可能短且稳定，以确保信号尽量不失真；
c)I/O和计算分离后业务逻辑的变化是否有特殊需求；业务逻辑变化主要指顶层计算服务需要的执行层能力在发生变化时，底层执行层是否能应时变化并自适应；
d)计算时的输入参数是否需要通过虚拟总线VFB传递；如果参数需要总线传递参数可能会造成处理延迟，从而影响应用层软件的处理能力；
e)部署在Autosar的不同应用端软件组件，还需要充分考虑不同软件组件SWC模块在顶层应用和底层基础软件之间需要调用的数据读写次数尽量少。同时，AP端和CP端通过虚拟总线VFB交互的数据带宽和数据量尽量不要太大，以免造成传输延迟或总线负载过大等不利结果。
f) 此外，OEM或供应商是否有把某个功能做I/O,计算分离的技术能力，是否对优化成本有优势，每个功能对硬件能力是否会有不同的需求，整合后在新的硬件平台上是否同样满足需求，整合后的ECU开发难度等等。
FDD与EDD之间的交互逻辑
如下以逻辑架构图和时序图说明FDD和EDD的交互方式逻辑。
从下图中不难看出，对于以中央控制器+区域控制器的控制逻辑来说，整个FDD与EDD的交互过程可以分解为从上到下三种分层模式。顶层为中央控制器单元Central ECU，中间为区域控制单元Zone Controller，底层为传感器&执行器ECU，最下层为物理I/O接口输入输出。从上至下，首先是应用软件通过FDD模块提供固定服务接口给实际应用单元。其中包括重新封装接口、提供物理值、匹配精度、矫正偏移，建立网络管理与应用层的交互。其次，是通过设计网络管理Net Management报文中的Userdata内容提供打包和服务转化，使得应用层可以参与到底层驱动控制和相应的网络管理逻辑控制中，同时，当传感器或执行器更改时可以对应用保持接口尽量不变。

如下图，以SWC表示的软件组件传递方式，FDD的软件组件模块首先将传感器&执行器端的信号接收后通过信号组合、提供服务/内部接口等形式，打包成对应的应用层服务包，比如A1只对应着底层S1信号，A2对应着底层的S2、S3打包组合信号服务内容，A3服务则对应着S4、S5打包定义的服务内容。

对于FDD的服务打包而言，如果FDD的两种应用级服务软件组件SWC分别位于不同的MCU或SOC芯片调用时，则该两种服务调用的方式是定义的外部接口方式进行调用，如果两种应用级服务软件组件SWC位于同一种MCU或SOC芯片调用时，则采用内部接口进行信号交互。这里需要注意的是，接口类型分为S/R接口或C/S接口，根据接口数据方向和业务方向可以决定接口类型，和SWC部署无关，通常应用端使用的都是FDD的接口类型。

小结
本文从整个设备抽象的角度宏观分析了如何建立从顶层功能服务需求到底层硬件驱动的软件组件部署过程。其中提出了两个比较重要的概念，功能设备抽象服务FDD与执行设备抽象服务EDD，两者并不属于严格意义上的Autosar的某个核组件，而是在上层与下层传递数据过程中起到了数据转化，使得目标层能够很好的解析原子服务。对于FDD和EDD如何最优的部署到我们常用的芯片核上，本文也给出了重点讲述，下节我们讲以实例分析常用的几个功能服务的部署问题，同时给出典型的部署过程中常出现的问题进行具体分析。

300亿独角兽

今年最大一笔人民币融资诞生了。

投资界获悉，本周欣旺达电动汽车电池有限公司（欣旺达EVB）正式宣布完成约80亿元人民币的A轮融资，投资方阵容十分豪华——博华资本、深创投、源码资本、国家绿色发展基金、IDG资本、基石资本、美团战投....这份名单还很长，投后估值达到了300亿元。

说起这个超级独角兽，不得不提到广东茂名两兄弟——王明旺、王威白手起家创办的上市公司欣旺达。1993年，王明旺在深圳创办一家电子加工厂，后来又与弟弟王威成立了欣旺达电子，叱咤手机电池江湖，最新市值500亿元。随着新能源汽车爆发，王氏兄弟进军汽车电池，欣旺达汽车电池以前所未有的速度崛起。

今年电池独角兽大爆发，令人印象深刻。几乎所有VC/PE都在投新能源，所有人都相信这是一条关乎国运、关乎未来的超级赛道，于是蜂巢能源、中创新航、万向一二三、辉能科技、卫蓝新能源等等一个个电池独角兽横空出世。宁德时代领衔，中国电池军团浩浩荡荡，蔚为壮观。

一口气融资80亿，估值300亿

半个VC/PE圈都来了

本轮融资的投资方名单之长，令人咋舌。

具体来看，欣旺达汽车电池新一轮融资共分两笔交易完成。据欣旺达发布的《欣旺达汽车电池增资暨关联交易的公告》显示，欣旺达全资子公司惠州新能源以20亿元人民币向欣旺达汽车电池增资，认购欣旺达汽车电池 5.84亿元人民币的新增注册资本。本次增资完成后，惠州新能源持有欣旺达汽车电池的股权比例由 56.64%变更为 50.00%。

除了惠州新能源之外，还有一支豪华投资方阵容: 天津和谐、英飞尼迪、江峡绿色、星纳旺、科濠基石、知畅投资、日初天晴、华资投资、华民鸿鹄、佛山广盈、博华瑞辰、博风投资、源沐投资、深投控、金镒煦投资、开弦资本、申万宏源、绿色基金、凡卓皆成、红土渝富、盈科值得、酷讯科技等共计22家机构参与，以合计49.2亿元人民币向欣旺达汽车电池增资，认购后者14.37亿元人民币的新增注册资本。

与此同时，第二笔交易也浮出水面。据欣旺达发布的另一份公告显示，欣旺达汽车电池将分别与12家企业签署签署《可转债协议》——

海南楹骏投资合伙企业（有限合伙）、中金协鑫碳中和（绍兴）产业投资基金合伙企业（有限合伙）、深圳美珠美鹏企业管理咨询合伙企业（有限合伙）、常州瑞良创业投资合伙企业（有限合伙）、西藏瑞华资本管理有限公司、深圳市蕴和投资有限公司、宁波梅山保税港区汉途投资合伙企业（有限合伙）、枣庄耀顺股权投资合伙企业（有限合伙）、广西陆海新通道股权投资基金合伙企业（有限合伙）、中美绿色睿合垚（舟山）创业投资合伙企业（有限合伙）、海南鑫宸投资合伙企业（有限合伙）、深圳市中小担创业投资有限公司。欣旺达汽车电池将向上述各方进行可转债借款，合计11.9亿元人民币。

通过两份公告，可以计算得出，在完成这一轮累计约80亿元的巨额融资后，欣旺达汽车电池的最新估值已达到300亿元，俨然是一只超级独角兽。

在6个月前，欣旺达汽车电池刚刚完成24.3亿元的融资，共计19家投资方参与。透过这轮融资，外界罕见到了一众车企的身影。

其中，理想汽车关联企业江苏车和家汽车有限公司出资4亿元，成为欣旺达汽车电池的第五大股东，持股比例3.2%；还有融资名单出现的蔚瑞投资，其执行事务合伙人为宁波蔚新企业管理咨询合伙企业（有限合伙），后者所属机构正是蔚来资本；小鹏汽车也来了，融资名单中Sky Top的关联实体便是小鹏汽车。这也意味着，这轮融资中罕见聚齐了造车新势力的三大头部品牌，理想、蔚来和小鹏全部参与了。

不仅如此，多家传统主机厂也一同入局。上汽金石为尚颀资本管理的基金之一，后者是上汽投资旗下的私募股权投资平台之一；而广祺欣电同样为广汽资本所属基金，广汽资本则是广汽集团全资子公司；交银辕憬即为东风交银汽车基金，是由东风集团与交银集团联合设立。

两轮融资超百亿元，欣旺达汽车电池到底有何来头？

实际上，虽然欣旺达汽车电池起步较晚，但势头正猛。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，2021年欣旺达在国内的市场份额为1.3%，排名第十。但转眼到了今年8月，在SNE Research发布的上半年全球动力电池装机量排名中，欣旺达份额已达1.5%，排名第九，装机量同比增长超6倍。

快速增长的背后，是欣旺达汽车电池正收获更多的订单。此前，欣旺达曾披露已获得上汽通用五菱、东风柳汽等多款新车型的动力电池订单，同时还与雷诺-日产联盟、吉利等车企开展业务合作。

更具标志性事件，则是小鹏可能舍弃宁德时代转而采用欣旺达汽车电池。今年2月初，有媒体报道称，小鹏汽车已确定在中大型SUV车型 G9中使用欣旺达的4c动力电池，欣旺达会是G9某一版本的A供，供应份额超过50%。

毋庸置疑，欣旺达汽车电池已是动力电池赛道一匹不可忽视的黑马。

从手机电池发家

广东兄弟，缔造500亿市值

为何一众VC/PE偏偏选择欣旺达汽车电池？

这要从上市公司欣旺达说起，这是一对广东兄弟白手起家的故事。

1967年出生于广东茂名的王明旺，自小家境贫寒，1991年从中山大学电子专业进修班毕业后，便进入香港精森（深圳）电子公司做产品销售，开始接触电池行业，同时萌生了创业的念头。

工作了一年后，王明旺决定创业，先从模具市场入手。结果生意刚有起色，主管客户资源与业务市场的合伙人提出分家，导致他第一次创业宣告失败。但王明旺并未放弃，在1993年又与几位同学开办了一家电子加工厂，主要生产用于手机、传呼机等通信产品的锂电池。

很快，踩中市场风口的王明旺，仅用一年时间就做出了近百万元的利润。但相同的剧情再次上演，负责市场的两位同学又提出分家。无奈之下，王明旺的第二次创业又宣告失败，但这一次他坚持保留住了工厂以及设备材料，给自己留下了东山再起的机会。

时值1995年，索尼电池厂遭遇火灾，由于找不到替代的电池产品，导致索尼手机价格翻倍且供不应求。王明旺自然不愿错过这次商机，他从前东家那里拿到了低价的电池材料，拉来自己的亲弟弟王威，开启了第三次创业之旅。

1997年，王明旺与王威正式在深圳成立了欣旺达电子，成为电池OEM、ODM供应商。王威回忆，欣旺达在深圳成长起来，更像是一个偶然因素。在他看来，深圳汇聚了全国各地的人，大家都说普通话，这让他充分体会到了“来了就是深圳人”这句话。

在兄弟二人的努力下，欣旺达的营收逐年上升，随后收购了深圳汇创达科技的60%股份，增加了薄膜开发与销售的产业。而在1999年拿下康佳集团的手机电池订单，成为欣旺达的转折点。

彼时，康佳集团准备生产自主品牌手机，王明旺便主动上门拜访寻求合作。他曾回忆道，“当时的康佳已经是上市公司了，我们还只是一家小企业，也没什么名气”，但他还是“厚着脸皮”，建议康佳试试自己的产品，成功打动了对方。

紧接着，有大企业背书的欣旺达，又在2000年与飞利浦、日本电气、海尔达成了合作；2003年，欣旺达销售额首次突破一亿元，并进入联想、ATL的供应链。而正是凭借与ATL的合作，欣旺达在2011年进入了苹果产业链，迎来高光时刻。同年4月，欣旺达在创业板成功上市，成为创业板第一家以“锂电池模组整体研发、制造及销售”为主的上市公司，最新市值也达到518亿元。

时至今日，欣旺达已发展为全球锂离子电池领域的领军企业，形成了3C消费类电池、智能硬件产品、动力电池及动力总成、储能系统及综合能源、自动化与智能制造、实验室检测服务等六大产业群。

实际上，欣旺达对动力电池行业倾心已久。早在2008年，欣旺达就建立了相应的事业部，开始切入汽车动力电池模组业务，先从动力电池包和BMS（电池管理系统）开发起步。随后在2014年，欣旺达成立了汽车电池子公司，披露正加大对动力电池等新能源产业链产品和技术的研发；2017年，欣旺达又确定了“三全”业务战略举措，即全面进入动力电池产业、全面把控核心资源、全产业链战略布局。

去年9月在股东大会现场，欣旺达现任董事长王威也表示，从营收规模来看，动力电池市场机会比较大，营收增长会快一些；在投入方面，动力电池偏多一些。他同时直言：“从业务比例来看，短期内还是以消费类为主，但是从增长来看，动力类会比较强。”毫无疑问，欣旺达并不愿错过这一场动力电池盛宴。

值得一提的是，欣旺达赴瑞士发行GDR申请事宜已获中国证监会受理；同时，有媒体报道，欣旺达在2021年末已启动汽车动力电池业务分拆上市计划，欣旺达汽车电池或将在2023-2024年提交IPO。如此一来，王明旺、王威这对广东兄弟有望再收获两个IPO。

下一个世界首富从这里诞生

电池独角兽大爆发

中国电池独角兽军团，正迅速崛起。

以上市公司宁德时代为首，动力电池军团还集结了比亚迪、蜂巢能源、中创新航、万向一二三、辉能科技、卫蓝新能源、欣旺达等独角兽。从2021年以来，国内动力电池领域的融资可谓疯狂——

蜂巢能源、中创新航、林立新能源、氢晨新能源、辉能科技、奥动新能源、捷氢科技、南都华宇、唐锋能源、协能科技等纷纷获得融资，背后的VC/PE机构更是浩浩荡荡——红杉中国、深创投、IDG资本、高瓴、君联资本、春华资本、凯辉基金、光速中国、软银中国等在内的数十家VC/PE机构。

正进入新能源时代，而优质的动力电池始终是车企们甚至所有人的“焦虑”所在。如今，老大哥宁德时代始终拥有绝对的话语权，在国内动力电池市场份额占一半以上。所有人都想打破宁王一家独大的电池格局。于是，一个个独角兽拔地而起

这场战役中，新能源汽车公司更是集体发力——为了造车顺利，不受巨头垄断控制，他们也在以合资或投资的方式争抢电池企业。欣旺达电池背后就集结了众多车企，此外，电池领域的超级独角兽蜂巢能源也是车企布局电池行业的典型代表：凭借超前的战略眼光，长城汽车掌舵人魏建军在2012年就在内部成立了动力电池项目组，2018年将其独立。

蜂巢能源缔造了惊人的融资历程，并以前所未有的速度崛起：过去一年之内，蜂巢能源获得了四笔巨额融资，在今年2月的新一轮增资之后，蜂巢能源估值已经高达460亿元，增长十分迅猛。

另一个备受瞩目的动力电池独角兽中创新航，也和蜂巢能源一样坐落在江苏常州。2007年，中创新航的前身天空能源正式在沈阳创办，背靠航空工业集团，并在两年后更名中航锂电。2015年中航锂电迎来一次高光时刻，营收破10亿，同一时期的宁德时代营收只有8亿。

也是在2015年，中航锂电入驻常州金坛，并在此后完成了多轮融资。目前，中创新航背后的投资方名单包括成飞集成、金圆集团、金坛投资、红杉中国、小米长江产业基金、基石资本、广汽资本、中国保险投资基金等等。2021年9月，中创新航再次获得120亿元的新一轮融资，并在同年正式赴港IPO。就在今年8月，中创新航香港上市获得证监会核准。

此外，电池军团今年又新诞生一只浙江籍独角兽——万向一二三。成立于2011年7月，万向一二三的前身是美国老牌锂电池企业A123。彼时，A123陷入破产困境，最终由万向集团以近2.6亿美元的价格接手。10年过去，万向一二三已经成为万向集团重要的电池业务板块，电池产品已锁定大众、宝马、奥迪、雷诺、通用、保时捷、戴姆勒奔驰、沃尔沃、捷豹路虎、斯特兰迪斯海外顶级主机厂订单。今年3月，万向一二三获得新一轮融资，投后估值将超400亿元。

动力电池混战正酣，为什么如此火爆？

究其原因，一是双碳背景下，汽车产业转型的必然需求——动力电池是新能源汽车最核心的材料；二是储能行业的崛起，使得动力电池市场的直线上升。新能源，有望成为中国乃至全球今年数十年的超级赛道。

正如市场流传着一种说法，谁能掌握电池话语权，谁就有机会成为下一个世界首富。电池世界大战，来了。

半导体：格局将变

2022年美国正式通过《2022年美国芯片与科学法案》，其中针对半导体领域，计划未来五年提供合计527亿美元的政府补贴，且禁止获得补贴的企业10年内在中国或其他相关国家进行实质性扩张。

我们认为这奠定了未来全球半导体行业发展的基调：
①将由供需竞争框架，转向国家科技竞赛框架；
②将由全球化大分工，转向逆全球化分久必合；
③将由自由市场竞争，转向国家资本主导扶持。
我们以全球化分析框架为视角，以产业链分析为落脚点，将半导体全球化分为四段：
1990-2009：美国半导体内循环（一家独大）
2010-2017：全球半导体外循环（全球化蜜月期）
2018-2022：中美+中间体局部外循环（三足鼎立）
2022-未来：中、美内循环主导模式（两大阵营）
1、美国国内超级内循环（一家独大）
2010年之前，以AMD、IBM、德州仪器、Intel、镁光为首的半导体巨头以IDM模式占据了全球领导地位，此时为美国国内大循环阶段：

1）fabless：美国（博通、高通、英伟达）2）晶圆厂/IDM：美国（AMD、IBM、德州仪器、Intel）3）存储厂：美国（镁光）4）封测厂：美国5）设备厂：美国（应用材料、Lam Research、KLA）+欧洲（ASML）6）材料：日本、美国7）终端消费电子：美国（苹果、摩托罗拉、戴尔、惠普）

此时的美国基本上是超级内循环模式，美国在全球科技版图占据主导地位，并可以实现内循环。
2、美日欧韩+中国台湾超级外循环（全球化蜜月期）
2010 年后，AMD、IBM 相继剥离晶圆厂独立成格罗方德。美国在 fab 领域和 IDM（CPU、DRAM）的竞争优势逐步向亚洲转移，苹果主导的全球大分工模式开始：

1）fabless：美国（博通、高通、英伟达）2）晶圆厂：韩国+中国台湾（台积电、三星电子）3）存储厂：韩国（三星、海力士） 4）封测厂：中国台湾（日月光）5）设备厂：美国（应用材料、Lam Research、KLA）+欧洲（ASML） 6）材料：日本 7）终端消费电子：中国（华为、小米、OPPO、VIVO、联想）

此时各国家和地区因自身比较优势深度参与全球化大分工，中国大陆深度参与其中，国内电子产业进入快速发展蜜月期，直至 2018 年。

3、美、中、中间体局部外循环（三足鼎立）

2018年后，美国开始针对华为开启了三轮科技封锁，全球半导体格局开始分化，形成三大循环体：

美国内循环：以半导体设备、EDA软件、芯片设计为核心，号令全球晶圆厂产业链。

中间循环体：独立于中美的中间势力，即能对美国也可以对中国大陆外循环，包括了欧洲的光刻机、日本的芯片材料、中国台湾的晶圆厂、韩国的存储厂。

中国内循环：逐步开始建立自己的全套半导体内循环产业链，但优势行业依旧是终端制造（手机、电脑、电视机）。

此为过渡阶段，美国开始酝酿《芯片法案》和CHIP 4联盟，为后续逐步围堵他国和将半导体拉入国家科技竞赛做准备。

4、CHIP 4 + 中国，局部内循环

美国芯片法案的核心是将晶圆厂制造产能重新回流美国，并且限制相关国家地区在中国大陆投资晶圆厂，叠加美国准备推出CHIP 4 联盟，很明显未来半导体反全球化将持续，半导体将由供需竞争框架，转向国家科技竞赛框架。

会逐步形成两大阵营：

1）以美国为主导的半导体内循环：美国法案的核心要点是将晶圆制造回流美国，未来美国将重新补全fabless（下游设计）+晶圆厂（中游制造）+半导体设备（上游），重新开始内循环。

2）以中国为主导的半导体内循环：晶圆代工权作为半导体承上启下的核心，能否主导独立自主的fab厂将成为国家间竞争的关键，中国大陆将会以fab厂自给自足为基础，重塑产业链格局，中国晶圆厂产能的建设分为三个阶段：

外资主导：无锡海力士、西安三星、厦门联电、南京台积电；

内资主导（基于美国设备为主）：中芯国际、华虹半导体、合肥长鑫等；

内资主导（基于国产设备为主）：基于美国的技术封锁，未来晶圆厂的建设将更多的基于国产设备。

建议关注国产晶圆厂产业链：

半导体设备：北方华创（平台级）、拓荆科技（PECVD）、华海清科（CMP）、中微公司（刻蚀机）、盛美上海（清洗机）、万业企业、芯源微、芯碁微装、长川科技、华峰测控、江丰电子（零部件）、精测电子

半导体材料：安集科技、沪硅产业（大硅片）、立昂微（大硅片）、神工股份（硅材料）、TCL中环（大硅片）、华懋科技（光刻胶）、鼎龙股份、雅克科技、晶瑞电材、江化微、有研新材

风险提示：（1）中美贸易冲突加剧；（2）终端需求疲软；（3）晶圆厂扩产不及预期。

存储器巨头，奇梦达破产后

奇梦达前世

欧洲三大芯片巨头分别是德国英飞凌公司，荷兰恩智浦公司和意法半导体公司。

➢其中英飞凌公司起源于德国西门子公司半导体事业部；

➢恩智浦公司起源于荷兰飞利浦公司半导体事业部和美国摩托罗拉公司半导体事业部；

➢意法半导体公司则由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。

DRAM版美国演义和日本演义过程中，欧洲人一直处于DRAM江湖的边缘。在这三大欧洲芯片巨头中，英飞凌公司曾经在DRAM江湖中留下一段精彩传说。

1985年，西门子公司生产了第一台现代意义上的商用移动电话，其重量约为3公斤。同年，西门子半导体事业部成立。1994年，西门子公司推出了第一款基于GSM制式标准的手机——西门子S1 Marathon。

1999年4月1日，西门子旗下半导体事业部正式独立，于2000年在法兰克福交易所上市，代码IFX，并于2002年改名为英飞凌公司。2004-2005年，全球DRAM市场增长了57%，但内存平均价格下跌了40%。为了规避风险，2006年5月，英飞凌公司决定专注于逻辑芯片业务，并将其内存事业部剥离。英飞凌公司内存事业部正式独立，命名为奇梦达（Qimonda）公司。

奇梦达公司成立，英飞凌公司和奇梦达公司两位CEO捧起12寸晶圆。图片来源：百度

与日本尔必达公司成立之初的状况不同，奇梦达公司成立之初营收额达到49亿欧元。2006年8月，奇梦达公司在纽约证券交易所上市，股票代码“QI”，是“剥离独立即上市”的典型。奇梦达公司在全球DRAM厂商中率先采用12英寸晶圆制造DRAM。尽管12英寸晶圆厂的投资比8英寸晶圆厂的投资高出近一倍，但是可以使单颗DRAM的制造成本降低30%左右。
这使奇梦达公司在2006年个别季度超过当时的海力士公司，曾经成为DRAM江湖的榜眼。2008年，奇梦达公司成为全球首个宣布突破30nm工艺的DRAM厂商，在欧洲、亚洲和北美拥有五个12英寸晶圆生产基地，全球拥有约13000名雇员。

奇梦达公司显示内存，图片来源：驱动之家

2007-2009年，全球DRAM产业第三次大萧条的故事上面已经描述过了。这时候，奇梦达公司首先顶不住了，一个原因是其员工福利较好，DRAM制造成本比竞争对手的制造成本高。现金流很快就清零了，被迫廉价出售和中国台湾省南亚科技公司合资的华亚科公司。
➢2007上半财年，奇梦达税前息前净利3.35亿欧元，2008上半财年，净亏损超过10.58亿欧元。
➢2008年10月，奇梦达公司宣布了3000人的裁员计划，并向德国政府申请贷款，用于提升改造其在德国本土德累斯顿晶圆厂的生产线。
2008年11月，奇梦达公司再次向德国政府、英飞凌公司（持有奇梦达77.47%股份）和葡萄牙州立银行（奇梦达公司在葡萄牙设立了DRAM生产基地）申请3.25亿欧元贷款。
然而，德国政府设置了两个前提条件，一是英飞凌公司同等出资，奇梦达公司部分国有化；二是欧洲委员会需批准。设置两个前提条件的结果可想而知，英飞凌公司拒绝出资，德国政府认为大股东都不救了，所以也就放弃注资了。
奇梦达今生
➢2009年1月23日，欧洲大陆硕果仅存的DRAM厂商，奇梦达公司终于宣布破产，从而正式宣告欧洲告别全球DRAM江湖。当时的难兄难弟，日本尔必达公司是非常希望和奇梦达公司结盟以应对危机的，结果只好独自前行了，随后日本尔必达公司也告别了DRAM江湖。
➢2009年下半年，随着Windows 7操作系统，iPhone 3等各种智能手机的陆续上市发布，“需求提出-供不应求-价格上涨”的市场规律再次得到验证。
2009年年末和2010年年初，即将熬过DRAM产业第三次大萧条的各大厂商又一次迎来了DRAM江湖的小希望，开始小规模盈利。此时，DRAM江湖上奇梦达公司已经成为了传说。
最早期的DRAM是平面式的架构，随着线宽减少，表面积相应缩减，电容值已经无法满足读取需求。因此，不断缩微的DRAM架构演变技术路线有两条：一是堆叠式（Stack）电容器，二是沟槽式（Trench）电容器，其基本原理都是以空间结构的变化来获取更大的表面积。
前者将电容叠加在晶体管上面，可以用内表面、外表面这两面作为电容，工艺相对简单。后者在晶体管下面挖沟槽，工艺相对复杂，但是单元所占的面积更小，功耗更低（这对智能手机特别重要）。
奇梦达公司是沟槽式技术路线的提出者，对堆叠式技术路线的发展也有重要贡献。破产之前，奇梦达公司提出了类似堆栈式技术的“埋入式字线DRAM单元”，并在实验室验证了46nm工艺的产品的可行性。
可惜的是，既没有等到德国政府的注资，也没有熬到半年后DRAM的价格回升，来不及进行量产销售，就倒闭了。在这两条技术路线并存20多年后，随着奇梦达的结束倒闭，加上技术联盟规模太小，沟槽式技术路线最终被弃用。
从2008年开始，DRAM江湖的三大巨头开始采用堆叠式技术路线。但是，这三大巨头的DRAM产品或多或少都可以找到“埋入式字线DRAM单元”的元素，比如，采用了内外两面的电容增大面积。

奇梦达公司的“埋入式字线DRAM单元”，图片来源：2008年IEDM会议

为此，【芯光社特邀专家】还专门找到了奇梦达公司在芯片产业界的顶级会议、美国电气和电子工程师协会（IEEE）举办的IEDM会议（国际电子器件会议）上发表的“埋入式字线DRAM单元”的论文。这篇论文的引用次数仅为63次，但是却代表了当今DRAM不断缩微的一条技术路线。

奇梦达公司发表的经典论文，图片来源：2008年IEDM会议

如上所述，2009年1月23日，欧洲大陆硕果仅存的DRAM厂商，奇梦达公司宣布破产。2009年4月，山东华芯半导体有限公司（山东华芯）联合浪潮集团，完成对奇梦达全球第二大研发中心——西安研发中心的收购，5月成功交割，8月正式开业，采取了保留团队、提升技术、研发产品和开拓市场等多种措施，被广泛认为是一个成功的抄底动作。2015年，又被紫光国芯收购。

浪潮集团联合山东华芯收购奇梦达西安研发中心的，图片来源：CCTV

奇梦达公司不存在了，但是，其技术衣钵最终传到了中国，后回故事还会详述。