就在日前，英飞凌砸50亿元扩产12英寸产能的计划还在让人感叹汽车芯片市场“霸气”依旧，毕竟全球半导体市场低迷已是不争的事实，但汽车芯片大厂英飞凌仍选择逆势扩产，甚至做出了史上最大的单笔投资，这似乎是汽车芯片市场上升势头强劲的最大印证。
然而，一周后，国际知名投资机构大摩证券却示警称汽车芯片出现供给过剩情况，并指出瑞萨与安森美都已发出砍单令，将削减第4季的芯片测试订单。在消费电子势弱的当下，汽车业务一度成为众多芯片厂商的“救命稻草”，从2020年年初到2022年年末，昔日的无限风光难道要迎来落幕时刻了吗？
汽车芯片陷“过剩”风波？
其实此前，台积电和世界先进就曾季度法说上提出车用及服务器芯片会库存调整的示警。而大摩证券认为汽车芯片将从短缺转为供给过剩，主要有两大原因：一是台积电第3季车用半导体晶圆产出年增达82%，较疫情前高出140%；二是中国电动车销量转弱（占全球电动车五至六成），使得车用半导体目前已足额供给，进而导致汽车芯片大厂纷纷砍单。
大摩半导体产业分析师詹家鸿指出，对比全球车用半导体营收趋势与汽车产量变化，可以发现近年车用半导体营收年复合成长率（CAGR）高达20%，汽车产量却只有10%。以此趋势来看，车用半导体供过于求的状况早该于2020年底、2021年初就该发生，不过当时受到全球新冠疫情扩散影响，运输不顺甚至断供，造成车用芯片极度短缺，并持续缺货。然而，近期随着运输影响渐趋缓和，芯片制造厂商产能的增加，加上汽车终端需求的减弱，致使车用芯片足额生产，困扰汽车业界多时的芯片短缺问题正式告终。
从周期上来看，汽车芯片短缺已有3年之余。3年前，由于汽车厂商没有预测到新能源汽车、智能汽车的快速增长，因而没有提前下单芯片厂商，加上疫情影响，汽车芯片荒愈发严重。3年后，随着全球疫情趋于缓和，半导体市场也由于高通胀导致需求收缩，再加上过去几年间投资的芯片厂商新产能逐步释放，汽车芯片短缺得到缓解似乎是很自然而然的事情，但是众多汽车厂商似乎并没有感受到汽车芯片“唾手可得”的快乐。
就在日前，福特首席执行官 Jim Farley 还在直呼：“太痛苦了，我们需要芯片工程师。”据福特负责人表示，在过去两年中，芯片供应受限已使福特汽车损失了 130 万辆汽车，而同样的问题导致福特今年损失了 400 万个员工工作日。
显然，因为缺芯影响汽车产量的不止福特一家，长安汽车今年前九个月也损失60.6万辆。汽车行业数据预测公司Auto Forecast Solutions数据显示，截至10月底，由于芯片短缺，今年全球汽车市场累计减产约390.5万辆汽车。根据预测，到今年年底，全球汽车市场累计减产量将攀升至427.85万辆，较此前的预估增加约1.62万辆。
从因缺芯而减产的汽车数量来看，汽车芯片短缺问题还远没有达到告终的地步。而另一边，据经济日报报道，不具名的IC设计业者也坦言称，与之前车用芯片奇缺无比的情况相较，现在确实供需较趋于平衡，供应链长短料的情形已有所改善，但还是不到供应过剩的程度。
明明汽车缺芯都已经长达3年，为何短缺问题仍然存在？既然上游芯片砍单风声已经传出，那么汽车芯片市场还能撑多久？
车规级芯片没那么快缓解
汽车芯片之所以至今还在缺芯，主要有两大原因：一是汽车供应链长且复杂。从晶圆厂产出芯片到汽车供应链加工，再到像博世这类供应链大厂可以产出，至少要三到五个月时间，此后还要经历组车厂取得车用芯片再组装成车，这期间，通过物流海运抵达目的地的时间相当长。据经济日报报道，众多车厂认为，以目前的供应链现况看来，恐怕到明年年中之前，因为芯片荒造成缺车的问题，还无法改善。
二是汽车所需的成熟芯片短缺严重。相对于先进芯片，成熟芯片才是影响汽车生产的一大阻碍，比如福特用于挡风玻璃刮水器的MOSFET 芯片，每片成本仅为 0.40 美元，但却影响了福特公司40,000 辆车的生产。
为了延续摩尔定律，巩固自身在晶圆代工领域的地位，台积电、三星等半导体大厂大举攻向先进制程，但这些举措对于渴望成熟芯片的汽车厂商来说，更像是斩断命脉的屠刀。虽然目前在巨大需求的推动下，芯片制造商也已经意识到了成熟芯片的市场前景，并开始扩大投资，但是“远水救不了近火”，未来的成熟芯片产能又如何填补得了眼前的芯片缺口呢？
S&P Global Mobility Autonomy 和 E/E & Semiconductor 主管 Jeremie Bouchaud就认为，2022-2023 年，芯片制造商对成熟工艺节点产能激增的扩张投资，是无法在未来 18-32 个月之前的任何时间显示出理想的产能结果，这是平均交货时间半导体行业新产能的调试。
虽然奔驰、和泰、裕日车等车厂认为车用芯片短缺问题要到明年才会有解，但从Jeremie Bouchaud提出的这个时间点来看，汽车芯片明年得到缓解已经是十分乐观的预期，博世中国执行副总裁徐大全就表示，缺芯的问题还没有解决，而且明年的预测也不乐观，很多芯片供货商反应明年还不能满足采购需求，目前汽车芯片供应还有缺口，有些芯片缺口较大。福特Farley甚至认为汽车行业的芯片危机在 2025 年之前都不太可能缓解。
主控和功率芯片价值最高
根据应用环节，车规级芯片可以分为五大类：主控芯片、功率芯片、模拟芯片、传感器芯片和存储芯片，其中主控芯片和功率芯片的价值占比最大，两者合计占汽车半导体成本50%甚至更高。
主控芯片就是汽车电子系统的大脑，负责计算、分析、输出、控制。当前汽车中最主要使用的控制芯片是单片微型计算机MCU，它是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，每辆车所需的MCU平均在70颗以上。为了应对日趋复杂的执行任务，MCU逐渐从8位发展到16位，再到当下的32位，已广泛应用于仪表盘控制、车身控制、引擎控制、多媒体系统等。全球汽车MCU的市场几乎被瑞萨电子、恩智浦和英飞凌垄断，并且巨头们还在不断并购巩固地位。
尽管宽位不断提高，但MCU简单的架构仍然无法支持多任务和复杂数据，这推动了系统级芯片SoC在汽车上的应用。相较于MCU，SoC的架构中还包括了复杂的外设、音频处理器、图像处理器和神经网络处理器等，这类芯片是智能座舱和自动驾驶趋势下的控制核心。随着自动驾驶算力需求的指数化提升，SoC的技术难度和价值量也会远超MCU，将涌现出更多机会。
功率芯片是新能源汽车动力系统的核心部件，目前最常用的是绝缘栅双极型晶体管IGBT，它是用绝缘栅双极型晶体芯片与续流二极管芯片通过特殊的工艺封装成的模块化半导体芯片，由于制造工艺非常复杂，只有少数大品牌具备制造这种芯片的能力。
IGBT在驱动系统、转向系统、电池、空调控制等模块上均有应用，例如充电时，IGBT把220V标准交流电转换成电池需要的直流电，当在行驶状态下，IGBT再将电池输出的直流电转换成交流电供给交流电机。同时，IGBT还需要实时调控全车电压。另外，它可以根据油门输入大小以及车辆的状态调节整车输出功率。
当前比亚迪半导体是目前国内唯一一家拥有 IGBT 完整产业链的企业，在 1200V 等级的大功率 IGBT 器件领域，完成了设计、流片、封装的一体化发展，正在冲刺上市。除了比亚迪，士兰微、华润微、斯达半导和华微电子等企业也在IGBT设计上不断地突破，供货量一直在提升。
除了IGBT，以碳化硅为代表的第三代半导体有望在功率器件上发挥重大作用。第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点，相较于传统硅晶半导体，SiC可以减少50%电能转换损耗，提升续航、安全性，最终综合提升整车的性价比。以配备了SiC电控核心的蔚来ET7为例，850的最大扭矩以及480的最大功率，较智己L7和极氪001等传统硅基IGBT车型有明显提升。
当前SiC衬底的成本、难度和技术壁垒较高，国内天科合达、天岳先进和泰科天润等企业是SiC衬底的第一梯队。天科合达在国内率先研制出6英寸的SiC衬底，于2021年开始建设生产线；天岳先进于2022年开始试生产；泰科天润具备SiC功率器件的核心工艺和设备能力。
相较于主控芯片和功率芯片，模拟芯片、传感器芯片和存储芯片的价值占比、迭代难度、紧迫性较小一些，但需求也很旺盛，国产替代空间也很大。
模拟芯片主要分为信号链芯片和电源管理芯片。信号链芯片是电子智能化的桥梁，将传感器探测到的真实世界的物理、化学信号转化为模拟的电信号，并通过放大、数字信号转换，用于电子控制单元处理。电源管理芯片具有稳压、防击穿、电流保护、恒流驱动等作用。当前模拟芯片在国内的竞争格局较分散，但是总体的梯队趋势已经比较明晰，关注现有企业的装车进程是重点。
传感器芯片的成长直接受驱于MEMS传感器和智能传感器装车的增量。当前众多传感器企业已经开始自己布局传感器芯片，追求产业链融合，可见传感器芯片本身有一定的价值量，但是单独做传感器芯片的节点价值不大。
存储芯片的发展趋势就是更大的带宽与容量，让汽车能够存储更多的信息和数据，并且在存储和读取时有更快的速度。当前国内北京君正和兆易创新的存储芯片产品已经在多家车企批量采用，应重点关注这些成熟企业在带宽和容量上的突破。
国产电子企业争上“高地”
2021年全球汽车半导体市场规模达436亿美元，预计2026年为676亿美元，复合增长率为9%。产品结构上，在2020年半导体产品的市场需求中，控制类芯片占比23%、功率半导体占比22%、传感器芯片占比13%，存储芯片占比9%，其他占比33%。
汽车是MCU最大的应用领域，传统燃油车单车平均需要70个MCU，智能汽车单车平均需要300个MCU，应用领域包括ADAS、车身、底盘及安全、信息娱乐、动力系统等。车载MCU产品主要有8位、16位和32位三类，32位MCU目前是主流，未来随着汽车对精细化控制需求的增加，其占比还会上升。
全球汽车MCU市场规模将持续增长，竞争格局稳定，以欧美日传统厂商为主，2021年CR5 约占90%，市场集中度较高。国内车规级MCU厂商处于起步阶段，凭借价格和服务优势，正逐步抢夺低端 MCU 市场。
智能网联对算力提出更高要求，汽车芯片结构形式由 MCU 进化至 SoC。SoC是系统级别的芯片，相比MCU在架构上增加了音频处理DSP、图像处理GPU、神经网络处理器NPU等计算单元，常用于ADAS、座舱IVI、域控制等功能较复杂的领域。SoC市场上高通和英伟达处于霸主地位，传统电子巨头TI、NXP和瑞萨进展缓慢，国内科技企业崭露头角，如芯驰、地平线、黑芝麻等。
座舱SoC需求将随着智能座舱渗透率上升而增加，随着座舱智能化发展，座舱域控制器进一步集成车载信息娱乐系统、仪表、HUD等其它系统/功能，未来“一芯多屏” 式智能座舱方案将成为主流趋势。
自动驾驶SoC对安全的要求更高，同时随着自动驾驶级别的增加，需要算力支持也更高，未来自动驾驶SoC会往集成“CPU+XPU”的异构式（XPU包括GPU/FPGA/ASIC 等）方向发展，长期来看CPU+ASIC方案将是未来的主流架构。
在车载计算由分布式向集中式演进趋势下，未来车载芯片将向多芯片融合、高计算能力和高安全性方向发展。座舱域SoC和自动驾驶SoC有望融合，同时具备座舱芯片和自动驾驶芯片全栈能力的芯片厂商在未来将更具竞争力。
功率半导体是新能源车使用最多的半导体器件之一。根据使用环境，车规级IGBT功率模块性能向着高功率密度、低热阻、高可靠性趋势发展，半导体材料向第三代SiC和GaN发展。国内车规级IGBT已经突破技术壁垒，部分厂家已实现国产替代，如斯达半导体和比亚迪半导体等。
本土企业加速布局车用封装
从产业链的角度来看，封测厂受到大环境的影响并不小，众多厂商的库存修正延续至明年上半年，并下调明年资本支出规划。然而，即便如此，他们依旧看好车用及工控需求的持续稳健，封测龙头日月光投控财务长董宏思就预期，今年日月光投控在车用业绩可望成长超过50%，明年第1季车用和网通应用持续强劲。
就在11月，日月光斥资3亿美元在马来西亚建设新厂，预计于2025年完工。日月光方面强调，马来西亚增建新厂主要迎合在 5G、人工智能、高效能运算以及车用电子发展的需求。除此之外，日月光旗下的环旭电子也在积极扩大车用电子业务，目标是到2024年，汽车电子相关年营收挑战突破10亿美元。而旗下日月光半导体则布局chiplet先进封装，锁定人工智能和车用。
另一家封测大厂京元电子也对汽车市场的前景表示了肯定，其法人认为，目前消费性电子需求依然看不到回升迹象，而网通需求也自第三季开始放缓，仅车用大致维持稳定。受到整体市场影响，京元电子预期第四季业绩将下滑个位数百分比，但其也预计全年营收估年增高个位数百分比(7~9%)，将续创新高。
中国大陆作为另一大封测战场，厂商们对于车用封装的布局也在加速中。比如，通富微电最新消息透露，其在车用无人驾驶芯片已与国际大厂合作，5纳米芯片封装产品已完成研发逐步量产。通富微电在汽车电子领域布局20年，今年上半年还获得了与英飞凌、恩智浦、意法半导体、博世、比亚迪、士兰微、合肥杰发等汽车电子企业的合作机会。
长电科技作为大陆封测龙头厂商，在11月17日业绩说明会上表示，已持续加大在5G通信、高性能运算、汽车电子和高性能存储领域的产能扩张，尤其在汽车电子行业补足产能短板和在chiplet技术领域。早前，长电科技就规划下半年加速产品结构从消费类向汽车电子，工业控制类应用结构优化的战略布局，2022年在测试领域的资本开支较去年显著提升，还将引入更多的5G射频，汽车芯片，高性能计算芯片的测试业务。
在车载电子领域，长电科技设立专门的汽车电子事业部，今年上半年旗下星科金朋韩国厂获得了多款欧美韩车载大客户的汽车产品模组开发项目，中国大陆的厂区已完成IGBT封装业务布局，同时具备SiC和GaN芯片封装和测试能力，已在车用充电桩出货第三代半导体封测产品。下半年，长电科技宣布完成向全资子公司长电科技管理有限公司的10亿元增资，旨在推动高端封装和车载芯片开发及验证。
此外，华天科技的汽车电子封装产品也已量产，华天科技最新财报指出，消费类电子产品的需求有所减弱，封测订单及产能利用率有所下滑，业绩短期承压，但先进封装和汽车电子将提供长期成长动力。据了解，华天科技封装的汽车电子产品主要涉及电源管理、MCU、MEMS、CIS、SOC 等。
写在最后
虽然目前计算机与通信仍是集成电路市场的主要拉动力，汽车应用占比相对偏低，但是放眼未来，前景无疑是巨大的，IDC报告显示中国新能源汽车市场规模将在2026年达到1598万辆的水平，年复合增长率35.1%。芯片厂商们之所以转向汽车半导体，很大部分原因就是超前部署以应对景气未来。至于以后可能会面对的供给过剩问题，整个半导体产业都有着周期特性，只要实力过硬，何惧未知未来？
