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“缺芯”回归常态,国产汽车半导体“芯”机会都有哪些
2022-11-11 来源:网络整理
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关键词:缺芯芯片半导体

自缺芯潮爆发以来,多种因素导致汽车“缺芯”问题愈演愈烈,而我国汽车芯片约有90%都依赖进口,因此汽车“缺芯”对国内厂商来说,是一个很好的机会,汽车半导体国产替代进程有望全面提速。

同时,我国对石油的进口依赖程度不断增加,新能源车是缓解我国石油压力的方式之一,新能源车产业资本热度有望继续提升;我国作为汽车产销大国,新能源车产业链成熟,将进一步推动我国汽车半导体发展、因此综合来看,汽车半导体政策、资金、产业趋势全面向好,我国汽车半导体优秀企业有望崛起。

汽车芯片供应短缺既是全球共性问题,也折射出我国自主供给能力不足的深层次矛盾。在复杂国际形势以及汽车产业智能化、电动化、网联化趋势下,本土汽车半导体供应链作为后发厂商进入市场将面临哪些困境与机遇?




万里长征刚开始,下一步规划哪些芯片“上车”?

我国作为全球第一大汽车生产国,汽车电动化、智能化走在世界前列,对芯片的需求更多更复杂,汽车芯片的自我供应和自主可控难度更高。由于国内芯片公司在汽车领域起步晚,技术积累时间不长,占市场主流的美日欧整车品牌拥有固定的供应链,国内芯片公司渗透进度较慢,车规级芯片国产化率较低,与我国汽车产业全球28.02%的制造份额不相匹配。今年两会期间,广汽集团董事长曾庆洪就曾表示,我国汽车芯片自给率不足10%、国产化率仅为5%,供应高度依赖国外。

孙昌旭指出,近年来土半导体厂商逐渐开始在汽车领域取得了不错的进展,涌现了一些优秀的企业,比如君正收购ISSI之后发展很快,在汽车照明驱动的需求也在起量;纳芯微除了隔离芯片,开始向着更高端的接口芯片、传感器芯片和马达驱动等领域进军;比亚迪半导体在IGBT以及第三代半导体功率器件领域取得了很好的成绩,也大大帮助了比亚迪的新能源车销售;芯旺微已成为国产汽车MCU的代名词。

“尽管如此,我们同时也要承认,万里长征才刚开始。”她表示。那么,在取得一定成绩之后,本土芯片企业下一步想将哪些芯片做进车?

对于君正而言,弱水三千只取一瓢。刘强解释,汽车中使用的芯片种类非常多,单车中要用到3000颗,这样的规模不太可能由一家公司来覆盖。“弱水三千只取一瓢。君正的策略是进一步提升现有产品的市占率,比如汽车存储市场份额在50~60亿美元左右,君正目前占到3~4亿元规模,加起来不到10%。”他指出,“另一方面,现在以中小容量存储器为主,随着智能座舱需求更多大容量存储芯片,对团队、工厂、设计能力也提出更高要求,君正正针对此提升产品能力。同时,君正也将围绕大赛道结合自身优势,将正在开发的车上互连、充电桩互连芯片做上车。现在一部车平均下来先君正的芯片能贡献3~4美元收入,到2025年希望能达到10~20美元。”

以模拟芯片为主攻方向的纳芯微有着不同的策略。王升杨认为,模拟芯片的种类繁多,每一颗芯片的单价相对也不贵,因此纳芯微的目标是规划更多不同类型的芯片“上车”,以数量取胜。

纳芯微的隔离芯片目前在国内新能源车上应用情况还不错,很多车型都有了大规模应用,因此未来两年纳芯微最重要的目标是以此为契机,尽可能围绕汽车各个应用场景拓展更多的产品类型。“虽然每一颗模拟芯片的货值不大,当前纳芯微已经量产或即将量产的芯片在一辆新能源车上能覆盖的货值在300~400元人民币左右,未来希望通过长期的努力将单车价值量做到2000元的水平。”王升杨表示。

陈刚介绍,比亚迪半导体依托于比亚迪新能源车业务在今年取得的不俗战绩,在汽车半导体领域的规划是查缺补漏,秉承比亚迪集团“缺什么,追什么”的思路,从汽车核心的IGBT、SiC功率器件等开始,不断拓展控制类、驱动类芯片,以及传感器、光电类器件。“今年比亚迪半导体能覆盖约200万辆比亚迪车,外部品牌约300万辆,单车中的芯片贡献在小几千元,希望明年在整车领域继续大发展,销售额也实现大的增长。”陈刚说。

芯旺微目标则是将MCU做到极致。“一方面沿着通用MCU的方向,包括各种细分市场标准化的MCU继续开发;另一方面将MCU、电机、电源类芯片集成为一个小的SoC。目标是做到汽车MCU全覆盖,单车芯片贡献在100~200美元之间。”丁晓兵指出。




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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