技术整合推动供应链扁平化，软件话语权争夺战将愈演愈烈

在写完前面两篇文章以后，我们需要重点谈一谈随着汽车行业技术整合力度的增大，技术源头对车企的影响了，一方面当然是技术源头的影响力愈来越大，另一方面，技术整合还推动了汽车供应链的扁平化发展。

一、典型的传统供应链难以跟上技术迭代的速度

汽车是精密的工业制品，汽车制造是极其细化和系统的工程，自上而下按照物理层级可以分为整车层、系统层、子系统层、控制ECU层和元器件层，如下图所示。

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图1 EE相关部件开发

相应地，从整车到元器件的分层开发链条，也就涉及到整车工程师、EE架构部门、具体子系统负责部门，下层部件的设计发布部门，再往下涉及到Tier1供应商和Tier2供应商。

表1 不同的层级

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备注：单一机电系统打包，和多部件系统整合总成还是有一些层级上的区分，如下图所示

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图3 多供应商之间的协调和系统打包有挺大的差异

所以一项新技术在整车企业上的应用，非安全性的也得走一个系统化的过程；而涉及到安全性的过程，更是要从下层方案导入，层层对比。往往芯片解决方案需要先经过Tier1的企业评估和预先研究一番，才能到整车企业那里。这样的迭代和反应速度，对于快速提升整车产品的科技性和亮眼程度，明显是不够的。

二、 电气化元件供应链的扁平化机会

以前，由于层级和信息深度的原因，车企在制作系统规格书的时候，直接面对的是Tier1的系统整合商，所有的需求都是以部件的形式体现，在具体参数和功能上进行界定，所以某种程度上，如果Tier1已有储备相关的技术，无非是在功能和参数上进行改良和适应优化。而如今，在技术革新很快的座舱电子、电驱动的动力总成技术以及ADAS技术等方面，这种供应合作模式就起了变化。

由于传感器、功率电子在消费电子、工业领域应用的先后特性，使得相关技术渗透的需求来得越来越快。这种层级的变化，使得车企OEM的工程部门，特别是前沿的研发机构需要更多了解底端的情况，以便评估技术在汽车里面应用的速度。

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图4 OEM工程和产品部门对于部件层级的渗透

也正是这个原因，在很多领域里，车企直接与芯片厂家进行完整的接触和沟通，把系统性的需求分解成芯片层级的需求。所以就出现了对软件层面的话语权的争夺，整合过程中，供应链趋于扁平化，芯片算法与控制策略软件进行融合，这种前端和后端的直接沟通效率很高。这一扁平化趋向，导致价值链的中层系统整合者所能积累的know how和数据量，完全倾向了车企一方和算法提供者的芯片厂家。

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图5 器件开发的深入

三、 高压系统和功率半导体

从提升效率的角度考虑，元器件的特性和成本特点已经直接带入到了车型的谱系特点。

SiC（碳化硅）作为碳和硅的化合物，具有良好的硬度和耐热性，常作为电子元件的原材料使用。当SiC作为功率元件使用时，具有非常卓越的性能，与以往的Si半导体相比，SiC半导体低损耗、高耐压、高率工作及高温工作的特性更加卓越，采用了SiC二极管和SiC晶体管的全SiC逆变器高效优势明显，光伏发电用逆变器及铁路车辆的驱动用逆变器已开始全面采用SiC器件。

全球各家汽车OEM和Tier 1试制的新型逆变器，可以通过应用SiC-MOSFET降低电流损耗并可以均等化排列安装，新研发的逆变器与原有逆变器相比，能量损耗大幅减少，同体积的电力容量扩大了非常多。以整个行业标杆为例，汽车企业开始在2015年就采用SiC功率元件的试制车进行公路实验，从全球来看，这已经演变成为整个行业的发展趋势。

Sic器件温度耐受性的提高，使得逆变器可以更集成化 SiC器件可以显著的减少体积 SiC器件的功率损耗，可以进一步减少对液冷散热的需求 SiC器件可以进一步提高总线电压

在元器件层面的变化，使得整个EMC要求、冷却的要求、控制电路的要求还有整个特性出现了变化。

图6 逆变器层级的功率电子迭代

关于车载电气化驱动器不同阶段IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的设计，在之前丰田的闭合领域里面，丰田的工程师已深度介入IGBT功率元件

1） 第一代IGBT模组：采用了IGBT裸片接到铝基板上的方案，铝基板通过焊料直接连接水冷板，其散热途径为向下的单面水冷散热。

2） 第二代IGBT模组：进一步提升了散热性能，通过改进工艺，减少了原来的铜合金散热片。从间接散热方案转向直接散热。

3） 第三代IGBT模组：引入功率卡片式IGBT模块，每个功率卡片包含两个IGBT芯片和两个续流二极管组成的半桥。然后使用多组水冷冷却片来对如上的功率卡片式IGBT进行双面水冷。整体高压功率模块体积较之前减小了33%。同时电气损失减少了20%。

下一步，SiC-MOSFET将会成为主功率单元被应用到逆变器中，这些元器件上面的特性和成本特点已经直接带入到了车型的谱系特点里面去了。

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图7 SiC的应用和相应的系统和电子产品成本

这个趋势随着类似中国的新能源积分政策对于百公里能耗的要求，直接助推了驱动效率的提升。

1) 续航里程

这个值现在和电能的利用率直接挂钩了，以后可以比相同电量谁跑得多了。是双重激励，电池成本少，积分值还能有提升。

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图8 续航里程积分图

2) 百公里耗电

纯电动乘用车车型，按整车整备质量不同，综合工况条件下电能消耗量（Y）不满足条件一的，车型积分按照标准车型积分的0.5倍计算，并且积分仅限自身使用；满足条件二的，按照1.2倍计算；其余按照1倍计算。

​条件一：m≤1,000kg时，Y≤0.014×m+0.5；1,000<m≤1,600kg时, Y≤0.012×m+2.5；m>1,600kg时，Y≤0.005×m+13.7。 条件二：m≤1,000kg时，Y≤0.0098×m+0.35；1,000<m≤1,600kg时, Y≤0.0084×m+1.75；m>1,600kg时，Y≤0.0035×m+9.59。

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图9 百公里电耗加分和减分系数

四、小结和建议

1） 随着汽车技术整合程度的加深，国外车企必将加紧争夺软件话语权，从而将更多的话语权把握在自身手里；国内车企直接从Tier1系统供应商找现成成果的可能性也在下降，未来技术的应用不仅要靠Tier1还要靠自身的工程部门。

2） 在车企的工程开发部门内部，除了传统的设计发布工程师的角色之外，还会有更多的软件和部件开发的工程师，来支持自身的能力实施。层次的深入和增多，带来的工程能力需求和复杂度也在上升，理想的实现需要更多不同职能的工程技术人员在整车和系统开发时候努力。

3） 未来在变，对我们个体而言，各种能力和知识的储备就更关键了。因为公司在整个链条上的战略和打法都会有很大的变化和调整。

参考文件：

1） Automotive 4.0 Threat or opportunity for incumbents

2） Robustness Validation – System Level Appendix to Robustness Validation Handbook for EEM