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中国汽车半导体迈出自主一步

时间:2022-08-12

来源:半导体产业纵横

导语:汽车传感器的市场的国外巨头主要有意法半导体、英飞凌、博世、森萨塔科技等;而国内的车规传感器厂商相对较少但在细分领域取得了一定成绩。

  2022年上半年,半导体产业持续一整年的强劲增长有所缓和。随着消费电子下行周期来临,半导体行业也难免受到冲击。根据工业和信息化部运行监测协调局统计,上半年我国集成电路产量1661亿块,同比下降6.3%。

  需求疲软并非“无差别攻击”所有半导体产业的下游市场,汽车领域的需求依旧旺盛,汽车电动化、智能化、网联化、共享化的“新四化”浪潮,成为汽车半导体发展的主要推动力。台积电Q2财报中,汽车行业成为当季度增速最快的平台。德勤表示在过去一年,中国汽车供应链在经历了缺芯和原料价格上涨等冲击后,将在2022年逐步过渡到稳健恢复期,同时汽车行业供应链将呈现出三大主要趋势:供应本土化、运营精益化、产业内部结构优化。

  根据IHS Markit Automotive数据,2022年上半年,国内本土汽车制造商的乘用车销量同比增长14.7%,至402万辆,市场份额从36.4%提高至42%。同时IHS给出预测,2022年全年中国大陆,轻型汽车产量为2,468万辆,同比增长0.4%。旺盛发展的中国本土的汽车市场加上全球汽车半导体厂商都面临的缺货问题让国产汽车半导体厂商迎来了窗口期,让以车规MCU为代表的国产半导体迎来黄金发展期。

  车规MCU仅是汽车半导体的一部分,汽车行业给半导体带来的机遇还有许多,国产厂商的万里长征仅踏上了第一步。

  国产车规MCU迎来上升期

  在汽车半导体的缺货列表上,MCU是缺货的主角之一。IC insights数据表示大约 46% 的MCU销售额来自“通用”嵌入式应用(包括智能手机、计算机和外围设备、工业用途和消费产品)中的 MCU,汽车系统占MCU应用市场比例超40%,已经成为MCU最大的应用市场。

  汽车的部分控制模块

  MCU主要用于汽车的控制模块,既可以用于雨刷、车窗、电动座椅等车身控制领域,可以用于车内影音娱乐、信息显示、手机APP控制等功能。中信证券数据显示每辆传统汽车平均用到70颗以上MCU,智能汽车则超300颗。

  车规MCU市场原本被国外三家巨头瑞萨、NXP、英飞凌垄断,但受多种因素影响,三巨头的产量都受到了影响。芯片缺货导致的减产让整车厂、零件厂都意识到了供应链多样化的重要性。车厂、零件厂都在提升供应链整体风险管理能力,加紧供应源控制并构建本土供应链的完整性。因此本土MCU厂商得到了机会。相当多的国产厂商的MCU产品已经进入主流汽车厂商的供应链。赛腾微批量出货的汽车主机厂包括上海通用、上汽通用五菱、奇瑞汽车、吉利汽车、江淮汽车等。复旦微的车规MCU也已经进入上汽、长城汽车、一汽、蔚来、奇瑞的多个车型。

  通过上图对比可以看出,虽然国产MUC已经上车,但主要还是聚焦于中低端领域,而国外的MCU巨头则更重视在中高端领域的布局。产品也已经从MCU向更高端形式发展,例如恩智浦在发展的产品——实时处理器,实时处理器既可以像MCU一样能够保持安全确定性操作,同时结合了微处理器的典型特点,高速、多应用隔离和内存扩展能力。恩智浦的实时处理器计划用于电动汽车控制和智能驱动。

  国产车规MCU厂商的不断突破的同时也缓解了MCU的缺货,此前价格曾高达200元人民币的意法半导体STM32系列MCU也暴跌至两位数的价格。国产车规MCU的成绩已经显而易见,但我们也需要清醒国产车规MCU攻占了仍是最底层的产品。表面上看这是国产半导体确实取得了一定进步,不过可以看到国外巨头正在布局更复杂、更先进的产品。

  汽车行业的未来趋势影响多种半导体

  事实上,汽车行业的新趋势不止带动了MCU产品,传感器、通信芯片、存储芯片、功率器件等产品均受到积极影响。

  汽车传感器是重要的信息输入装置。汽车传感器分为车身感知传感器和环境感知传感器。车身感知传感器需要收集的信息包括温度、压力、速度、流量、位置(指车身部件,如制动踏板、变速杆、离合器等)等。环境感知传感器则包含视觉、雷达、定位等。

  汽车的智能化增加了对汽车感知传感器的需求,而自动驾驶的趋势则提高了对环境感知传感器的需求。MEMS传感器主要应用于动力总成系统、车身控制系统和底盘系统中,对汽车的速度、排放、动力总成、悬架、气候控制、环境控制等起着至关重要的作用。汽车智能传感器主要包括车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达、红外传感器、超声波传感器等。

  目前感知类芯片,传统车领域被国外企业高度垄断;智能车领域,国内创业企业很活跃。汽车传感器的市场的国外巨头主要有意法半导体、英飞凌、博世、森萨塔科技等;而国内的车规传感器厂商相对较少但在细分领域取得了一定成绩。主营产品为车规CIS的豪威科技目前已经进入了奔驰、宝马、丰田、大众、特斯拉等整车的供应链。雷电芯片方面,纵慧芯光的芯片完成AEC-Q102车规认证;睿熙科技完成用于车载激光雷达的VCSEL芯片定制开发;上海加特兰的毫米波雷达芯片也已经进入汽车的供应链。

  车规通信芯片将越来越重要。汽车中的通信芯片的作用包括车身各部件之间的车内通讯也包括与外部通信的车联网通信,包括基带芯片、射频芯片、信道芯片、电力线载波通信芯片等。作为通信芯片龙头,高通已经开始布局车载通信芯片;国内方面的主要企业有华为,大唐、紫光展锐。但国外企业高度垄断车内网领域,车际网和车载互联网领域。国外以DSRC为技术路线,国内以C-V2X为技术路线。

  汽车存储芯片需求增长。随着智能汽车自动化程度提高,数据生产量级呈指数级增长。智能化下占据车辆车载存储数据的最大份额的是各类传感器的数据,传感器数据主要来自ADAS系统和V2X功能。

  2021年,汽车存储占据汽车半导体市场的7%,其中大容量DRAM和大容量NAND占据八成以上份额,多在软件更新中发挥作用。此外NOR闪存的需求也在增加,用于信息安全、相关系统快速触发启动等多个不同任务中。

  目前推出汽车存储的国外品牌有美光、Marvell;国内的北京君正、兆易创新产品均已导入车用市场。北京君正收购北京矽成后进入车载存储芯片领域,已与博世汽车、大陆集团等下游车企达成紧密合作。兆易创新自2014年以来开始布局汽车行业,目前,相关产品在英伟达、高通、Mobileye、NXP、TI等主芯片平台上已经或正在得到验证,特别是NOR 闪存领域,兆易已经是全球领先者。

  汽车电子缺货已经逐渐过渡到模拟芯片不足。消息人士称,2022年下半年,车用IGBT短缺对中国新能源汽车市场的影响可能比车用MCU短缺更严重。消息人士指出,汽车 IGBT 供应商的订单出货比已经达到 2:1,并补充说英飞凌的汽车 IGBT 总是供不应求,而 Onsemi 由于供应紧张而不得不停止接受订单。

  同时新能源汽车带动基于碳化硅材料的功率器件的需求。许多领先的碳化硅IDM 宣布扩大其制造设施。Wolfspeed建设新的200 mm晶圆厂;博世正在德国建设新碳化硅专用洁净室;Rohm 在日本开设了一家新工厂;英飞凌也在在马来西亚建设新的碳化硅工厂。碳化硅解决方案可用于制造用于电动汽车传动系统的功率半导体元件。意法半导体最近宣布向赛米控供应其SiC技术,蔚来汽车采用了onsemi的SiC功率模块。

  但是,国产碳化硅产业链还极其不成熟和脆弱。目前能通过大批量验证的衬底厂是空白。因此国内基于碳化硅的产品能够批量交付的也只是碳化硅二极管,而汽车领域需要的是碳化硅MOS,目前能量产的国内企业屈指可数。派恩杰SiC MOSFET产品在新能源汽车OBC应用验证取得了重大突破;清纯半导体发布国内首款15V驱动的1200V SiC Mosfet器件平台产品已经通过了车规级测试,且获得了国内领先新能源逆变器制造商的批量订单。

  汽车半导体不可偏安一隅

  从整个产业链来看的自主率来看,国产汽车半导体厂商只迈出了万里长征的第一步,但这也意味着国产汽车电子仍有广阔的空间可以成长。

  未来,汽车将由软件定义,汽车半导体的主角也会从MCU迈向SoC等更高端半导体。未来汽车数据处理芯片逐步向智能化AI方向发展,汽车智能化趋势,智能座舱和自动驾驶对汽车的智能架构和算法算力,带来了数量级的提升需要。汽车芯片快速转向搭载算力更强的SoC芯片,将成为半导体行业、IC产业未来的发展方向。

  随着汽车企业的业务越来越多元化。汽车行业对半导体产业的影响已经越来越大,国产汽车芯片厂商才刚刚迈出了一小步。


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