Các hãng ô tô Nhật Bản và các nhà cung cấp linh kiện đang tham gia vào một nỗ lực hợp tác toàn ngành trước giờ hiếm khi xảy ra, để tăng cường sức cạnh tranh của xe Nhật so với các đối thủ Trung Quốc, những người đã vươn lên giành vị thế dẫn đầu trong cuộc đua phát triển xe điện thông minh hiện tại.

ASRA là một liên minh có sự tham gia của Toyota Motor, Nissan Motor và Honda Motor hợp tác thành lập. Hiện tại đơn vị này đang dẫn đầu những cuộc thảo luận để tạo ra thiết kế tiêu chuẩn cho các kiến trúc chip xử lý cho ô tô thông minh thế hệ tiếp theo. Họ đang hy vọng sẽ tạo ra được tiêu chuẩn kiến trúc chip xử lý chung cho cả ngành xe Nhật Bản vào tháng 3/2029. Việc tiêu chuẩn hóa phát triển kiến trúc chip có thể giúp các công ty ô tô giảm chi phí và gia tăng tốc độ phát triển, có khả năng bù đắp cho khoảng cách về công nghệ giữa ngành ô tô Nhật Bản và Trung Quốc.

"Nhật Bản đang tụt hậu trong việc sở hữu một nền tảng phần cứng phù hợp để đảm bảo điều khiển xe theo thời gian thực, an toàn về mặt chức năng và khả năng vận hành phần mềm một cách đáng tin cậy," Nobuaki Kawahara, giám đốc điều hành tại ASRA trả lời phỏng vấn Nikkei.

Cuộc chiến cạnh tranh trên thị trường xe hơi thông minh giờ đang diễn ra trên hai mặt trận chính: Xe tự lái, và xe ô tô với trải nghiệm phần mềm (SDV - Software Defined Vehicles), nơi những chiếc xe sở hữu những chức năng có thể được cập nhật và nâng cấp, giống như ứng dụng trên smartphone.

Kawahara, người đồng thời là cố vấn cấp cao tại Denso, một nhà cung cấp phụ tùng cho Toyota, cho biết các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản có thể đang tụt hậu so với Trung Quốc khoảng hai hoặc ba năm trong lĩnh vực xe SDV. Điều này phần lớn là do các nhà sản xuất xe điện và các nhà sản xuất khác của Trung Quốc "thường thích chọn tối ưu phần mềm trước rồi mới đảm bảo yếu tố kỹ thuật phụ tùng xe phù hợp." Ông nói: "Các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản không tiếp cận vấn đề theo cách đó."

Thay vào đó, những gã khổng lồ có tiếng tăm trong ngành ô tô của Nhật Bản có xu hướng ưu tiên thiết kế kỹ thuật của toàn bộ chiếc xe trước, sau đó xác định phần mềm và chip bán dẫn dùng để điều khiển xe. Việc để dành những quyết định về phần mềm và chip, đến giai đoạn phát triển tương đối muộn mới làm, khiến việc lựa chọn các thành phần tốt nhất và hiệu quả nhất trở nên khó khăn hơn.

Gần đây, nhờ vào xe điện thông minh hơn, cùng giá cả phải chăng, các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc như BYD, Geely và Chery đã chiếm được phần lớn thị phần nội địa và ở các nền kinh tế châu Á khác, những nơi trước đây đều do các nhà sản xuất Nhật Bản và Châu Âu thống trị. Năm 2024, doanh số của Toyota tại Trung Quốc là khoảng 1.8 triệu xe, giảm 7% so với năm trước, trong khi Nissan và Honda lần lượt phải hứng chịu mức sụt giảm doanh số 12% và 31%.

Theo MarkLines, một công ty nghiên cứu ô tô có trụ sở tại Tokyo, thị phần của các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc ở Thái Lan vào năm 2024 là 7%, tăng từ mức 2.3% cách đây 5 năm, nhờ những thành công của BYD và SAIC Motor. Trong khi đó, Indonesia chứng kiến thị phần của các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc tăng từ 0.4% lên 2.9%. Ở cả hai thị trường này, tổng thị phần của các nhà sản xuất Nhật Bản đã giảm khoảng 10%.

Trong xếp hạng chỉ số số hóa của các nhà sản xuất ô tô vào năm 2024 của Gartner, đánh giá mức độ tích hợp phần mềm vào các quyết định kinh doanh và mức độ số hóa của xe như thế nào, Toyota xếp hạng thứ 20 trong số 22. Honda, Nissan và Mazda cũng nằm gần cuối bảng:

Mặc dù các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc tập trung vào xe sedan điện, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản có nhiều lựa chọn đa dạng hơn, từ xe minivan gia đình đến xe sedan hạng sang. Cá biệt là Toyota. Họ theo đuổi một cách tiếp cận "đa hướng", cung cấp nhiều loại tùy chọn điện khí hóa khác nhau, từ động cơ hybrid đến xe điện pin và cả xe chạy nhiên liệu hydro.

"Thách thức đối với ngành ô tô Nhật Bản là tất cả các hãng đều cố gắng bao phủ mọi phân khúc. Các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản cần có sản phẩm phục vụ cho một loạt các phân khúc, từ cao cấp đến giá rẻ. Họ quan tâm tới điều này hơn mọi ngành sản xuất xe của bất kỳ quốc gia nào khác," Kazuhiro Sugiyama, giám đốc tư vấn tại Omdia, nói.

Vậy là, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản đang chuẩn bị cho một cuộc phản công thông qua ASRA, liên minh bao gồm sự hiện diện của các nhà cung cấp chip ô tô lớn như Denso, Renesas Electronics và Socionext. Liên minh này dự kiến sẽ ứng dụng kiến trúc chiplet, kết hợp các die silicon mạch tích hợp bán dẫn nhỏ với từng chức năng cụ thể, có thể ghép lại với nhau thành một giải pháp toàn diện hơn.

Thông qua gói hỗ trợ của tới 41 tỷ Yên (286 triệu USD) từ chính phủ Nhật Bản, ASRA đang tìm cách phát triển thiết kế chiplet nền tảng đáp ứng nhu cầu của càng nhiều nhà sản xuất ô tô càng tốt.

Một chuẩn kiến trúc chip chung sẽ giúp các nhà sản xuất ô tô Nhật tiết kiệm thời gian và tiền bạc, vì họ không cần phải phát triển một chip tùy chỉnh cho mỗi mẫu xe của mình. Thay vào đó, họ có thể tạo ra nhiều loại chip khác nhau, bao gồm một "chip nền" có thể được mở rộng hiệu năng theo yêu cầu của một dòng sản phẩm cụ thể. Ví dụ một chiếc ô tô nhỏ, giá cả phải chăng cho thị trường mới nổi có thể chỉ cần một chip nền, trong khi một chiếc xe điện tự lái hoàn toàn sẽ cần một loạt các chip nền cùng với những die chip xử lý thuật toán AI chẳng hạn.

Sự khác biệt giữa xe thông minh của Trung Quốc và Nhật Bản không nằm ở khả năng của chip trang bị bên trong xe, theo Thaddeus Fortenberry, phó chủ tịch phụ trách ô tô tại startup chip của Mỹ, Tenstorrent. "Các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc chỉ quan tâm đến hai điều: Họ có thể nhận đơn hàng chip nhanh như thế nào? Chi phí là bao nhiêu?" Fortenberry nói với Nikkei Asia. "Nếu tôi nói chuyện với họ về chi tiết kiến trúc... họ hoàn toàn không quan tâm."

Ông cho biết rằng các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc đang tiếp cận phát triển ô tô theo cách tương tự như cách họ đã làm với smartphone, sản xuất hàng loạt và thương mại hóa bộ phận bên trong.

"Bởi vì họ ban đầu không có ngành công nghiệp ô tô nào cả, nên họ thực sự không cần phải quên đi bất cứ điều gì được coi là lạc hậu," ông nói thêm.

Tenstorrent cũng là thành viên của Automotive Chiplet Program, một nỗ lực nghiên cứu chung được dẫn đầu bởi IMEC, một viện nghiên cứu Bỉ chuyên về điện tử nano và công nghệ số.

Fortenberry từng là thành viên nhóm chip tự lái của Tesla và dự án phát triển ô tô điện khét tiếng Project Titan bị hủy bỏ của Apple. Ông lập luận rằng, Nhật Bản và các nhà sản xuất ô tô phương Tây vẫn có thể được hưởng lợi từ việc thương mại hóa điện toán ô tô, hoặc “cuộc đua bắt đáy”, thuật ngữ được sử dụng trong ngành công nghiệp điện toán để mô tả quá trình mà những người đến sau nhanh chóng thương mại hóa, giảm mạnh chi phí để ứng dụng những công nghệ từng là mạnh nhất.

Ý tưởng là, bằng cách tiêu chuẩn hóa thiết kế chip và cuối cùng là ứng dụng chúng dưới dạng nguồn mở, sẽ có nhiều đối thủ cạnh tranh hơn trên thị trường. Điều này sẽ làm giảm giá thiết kế chiplet và cuối cùng làm giảm chi phí điện toán của ô tô Nhật Bản và phương Tây, thu hẹp khoảng cách cạnh tranh giữa các công ty Trung Quốc. "Nếu tôi là Toyota, tôi không muốn trực tiếp tham gia vào cuộc đua bắt đáy công nghệ chip, nhưng tôi muốn được hưởng lợi từ nó," ông nói. "Nó sẽ là một lựa chọn tốt hơn cho thời gian dài."

Tenstorrent dự kiến sẽ phát triển chiplet chuẩn hóa của riêng họ vào năm 2026, ông Fortenberry cho biết thêm.

Sugiyama của Omdia thì cho biết, việc tiêu chuẩn hóa chip xử lý trong ô tô có thể giúp các nhà sản xuất giành lại một số quyền mặc cả với các nhà sản xuất chip hợp đồng lớn, chẳng hạn như TSMC. Vì chip ô tô rẻ hơn và được sản xuất với số lượng nhỏ hơn so với chip AI được sử dụng trong trung tâm dữ liệu, ngành công nghiệp ô tô có thể không phải là ưu tiên hàng đầu đối với các nhà sản xuất chip theo hợp đồng.

Theo dự báo của Deloitte, ô tô sẽ chiếm 12.7% tổng nhu cầu chip bán dẫn vào năm 2025, trong khi điện toán và truyền thông dự kiến sẽ chiếm lần lượt 32.9% và 30.2%.

Các chip ô tô cao cấp sản xuất rất phức tạp, nhưng tỷ suất lợi nhuận thấp hơn nhiều so với chip cho trung tâm dữ liệu và PC, giá bán ra thị trường của chúng đã tăng vọt trong bối cảnh sự bùng nổ AI. Sự kết hợp này có nghĩa là các nhà sản xuất chip có thể ít ưu tiên khách hàng ô tô riêng lẻ khi họ tăng cường sản xuất cho khách hàng AI.

Kawahara của ASRA cũng đồng tình với điều này. "Chip cho ô tô không hấp dẫn đối với các đơn vị gia công chip ở khía cạnh số lượng, nhất là nếu so với doanh số chip cho smartphone hoặc trung tâm dữ liệu. Nhưng nếu chúng ta có thể tiêu chuẩn hóa nền tảng, khối lượng chip nền có thể khá lớn, và điều đó giúp các nhà cung cấp dễ dàng sản xuất hơn," ông nói.

ASRA là một trong những liên minh đầu tiên trên thế giới nỗ lực nghiên cứu chung về chip với sự tham gia của các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp nổi bật. Nếu thành công, nó có thể đánh dấu trường hợp hiếm hoi mà Nhật Bản định hình một tiêu chuẩn quốc tế, vì điều này thường do các tập đoàn và công ty châu Âu chiếm ưu thế. Ông Kawahara cho biết, ASRA thậm chí đã được một đơn vị tại Châu Âu tiếp cận để thảo luận về việc tiêu chuẩn hóa công nghệ giao tiếp được sử dụng trong chip xử lý cho ô tô.

"Rất hiếm khi thấy một nhóm ngành như thế này có sự tham gia của các đơn vị OEM. Nhưng đó chính xác là vì họ đang phải đối mặt với những thách thức. Có một cảm nhận chung vô cùng rõ ràng về mức độ khó khăn của tình hình thị trường xe hơi."