2014年(nian)起，我國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)新四(si)化(hua)帶動國(guo)內汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)從(cong)傳統燃油車(che)(che)(che)(che)向(xiang)新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)加(jia)速(su)轉型(xing)。2014年(nian)開始大量(liang)傳統車(che)(che)(che)(che)企進入(ru)(ru)新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)，造(zao)車(che)(che)(che)(che)新勢力(li)開始興(xing)起;2017年(nian)，新能(neng)(neng)源(yuan)量(liang)產車(che)(che)(che)(che)陸續進入(ru)(ru)大眾視(shi)野(ye)，小(xiao)鵬、蔚來、威馬(ma)等形成第一(yi)波交付熱潮;2019年(nian)至今，新能(neng)(neng)源(yuan)車(che)(che)(che)(che)企加(jia)速(su)優勝劣汰，近50家(jia)造(zao)車(che)(che)(che)(che)新勢力(li)大洗牌，互(hu)聯網(wang)巨頭、小(xiao)米、華為等紛(fen)紛(fen)下(xia)場造(zao)車(che)(che)(che)(che)，新能(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業(ye)(ye)進入(ru)(ru)高(gao)速(su)發展期，車(che)(che)(che)(che)企對芯片的依賴和需求不斷攀升。2020年(nian)“缺芯”催化(hua)了汽(qi)車(che)(che)(che)(che)芯片產業(ye)(ye)持(chi)續升溫(wen)。

　　汽(qi)(qi)車(che)芯(xin)片(pian)橫跨汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)業和芯(xin)片(pian)產(chan)(chan)業兩個產(chan)(chan)業。一(yi)方面，新(xin)四化過程中，汽(qi)(qi)車(che)芯(xin)片(pian)升(sheng)級(ji)帶動(dong)汽(qi)(qi)車(che)電子電氣架(jia)構不斷升(sheng)級(ji)，汽(qi)(qi)車(che)產(chan)(chan)業鏈面臨重塑;另(ling)一(yi)方面，在美國(guo)(guo)遏制我國(guo)(guo)半導體(ti)發展的新(xin)形(xing)勢下，國(guo)(guo)產(chan)(chan)汽(qi)(qi)車(che)芯(xin)片(pian)也迎來“國(guo)(guo)產(chan)(chan)替代”的新(xin)機遇。

　　為實現“碳中和(he)”的重要領域(yu)，新能(neng)源汽車(che)將迎來快速放量(liang)，據《中國2035新能(neng)源汽車(che)發展規(gui)劃》，2025年其滲透(tou)率將達20%。同(tong)時(shi)，美國對我國芯(xin)(xin)片(pian)的“卡脖(bo)子”行(xing)為，也推動芯(xin)(xin)片(pian)國產替(ti)代勢(shi)在必行(xing)，汽車(che)領域(yu)更是在“缺芯(xin)(xin)”催化(hua)下(xia)加(jia)速國產化(hua)。

　　接(jie)近500億(yi)美元(yuan)市場(chang)規模，“缺芯”危機不斷發酵，沖擊全球車企，因此，汽車芯片(pian)持續(xu)升溫(wen)。

　　那么(me)(me)汽車芯片為什(shen)么(me)(me)這么(me)(me)熱?為什(shen)么(me)(me)變得這么(me)(me)重要(yao)?

　　01  汽車芯片的范圍廣和品類多

　　首先，我們從汽(qi)(qi)車(che)芯片(pian)(pian)在汽(qi)(qi)車(che)系統(tong)(tong)中的功能角(jiao)度了解一下汽(qi)(qi)車(che)芯片(pian)(pian)。汽(qi)(qi)車(che)芯片(pian)(pian)，廣泛存(cun)在于汽(qi)(qi)車(che)各子系統(tong)(tong)內，包括動力系統(tong)(tong)、底(di)盤系統(tong)(tong)、安全(quan)舒適系統(tong)(tong)、駕駛輔助系統(tong)(tong)等(deng)。從智能輔助駕駛系統(tong)(tong)角(jiao)度，又可分為3層：感知層、決策(ce)層、執行層，分別涉及傳感器(qi)、SoC、MCU等(deng)。主要分五大品類：功率半導體、SoC、MCU、傳感器(qi)芯片(pian)(pian)存(cun)儲芯片(pian)(pian)等(deng)五類：

　　功率半導體：主要包括PM ICs、LDO、DC/DC、MOSFET、IGBT、Diodes(Fast Recovery，Schottky，High Voltage)。功率半導體是汽車半導體最主要構成，大約占汽車半導體市場的40%以上。

　　除(chu)MCU外(wai)的ASSP、ASIC、模擬(ni)、混(hun)合IC、FPGA、DSP與GPU，約(yue)占汽車半(ban)導(dao)體市場的20%。

　　MCU：大約占汽車半導體市場的20%。

　　傳感器：主要包括圖像傳感器、MEMS傳感器、霍爾傳感器。約占汽車半導體市場接近10%。

　　存儲器：包括各種嵌入式內存，SRAM、DRAM、FLASH，約占10%左右的市場。

　　在(zai)汽車(che)(che)芯片的細(xi)分(fen)領(ling)(ling)域(yu)(yu)(yu)(yu)，MCU在(zai)車(che)(che)身域(yu)(yu)(yu)(yu)增(zeng)量上國產替代空間大，底盤域(yu)(yu)(yu)(yu)、動力域(yu)(yu)(yu)(yu)是(shi)高級別角逐賽;SoC領(ling)(ling)域(yu)(yu)(yu)(yu)，智能駕(jia)艙(cang)、自動駕(jia)駛等高級別芯片可(ke)能國產替代并進入國際(ji)市(shi)場;功率半導體方向(xiang)，IGBT、SiC MOSFET是(shi)市(shi)場主流;傳感器領(ling)(ling)域(yu)(yu)(yu)(yu)，車(che)(che)載攝像頭、雷達(da)領(ling)(ling)域(yu)(yu)(yu)(yu)未來有較大的市(shi)場空間。

　　02 汽車芯片產業周期長且復雜

　　從供應鏈角度看一下汽(qi)車(che)芯片產(chan)業，汽(qi)車(che)產(chan)業鏈周(zhou)期(qi)較長、復雜的(de)特點同(tong)樣(yang)適用汽(qi)車(che)芯片產(chan)業。

　　汽車芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)來自(zi)于Foundry，一種是IDM(也(ye)(ye)就是整合元件制造商)的工(gong)廠Foundry，IDM自(zi)己完成芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)設(she)計、生產、封測三(san)個主要環節。一種是晶圓(yuan)純代工(gong)制造芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)的Foundry。有(you)些IC設(she)計公司即Fabless，自(zi)己沒有(you)晶圓(yuan)廠，委(wei)托(tuo)晶圓(yuan)代工(gong)廠生產芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)。而IDM也(ye)(ye)會將(jiang)部(bu)分自(zi)己做起來成本效益(yi)不(bu)經濟或產能(neng)不(bu)足(zu)的時(shi)候，將(jiang)部(bu)分芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)委(wei)托(tuo)晶圓(yuan)代工(gong)廠生產。

　　晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)廠(chang)(chang)生產芯(xin)片后(hou)(hou)進入(ru)封測(ce)廠(chang)(chang)，封測(ce)完(wan)成(cheng)出貨給(gei)IDM/Fabless，也有一(yi)些(xie)封測(ce)完(wan)成(cheng)后(hou)(hou)先出貨給(gei)晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)廠(chang)(chang)，然后(hou)(hou)再轉(zhuan)交給(gei)IDM/Fabless，這樣IDM/Fabless就只(zhi)需要和晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)代(dai)工(gong)廠(chang)(chang)打交道即(ji)可。IDM/Fabless拿到芯(xin)片后(hou)(hou)大部分都(dou)出貨給(gei)大型Tier1即(ji)一(yi)級供應(ying)商(shang)，也有少量(liang)給(gei)分銷(xiao)網(wang)絡，有些(xie)需求量(liang)比較低(di)的廠(chang)(chang)家(jia)，IDM/Fabless有些(xie)時候直銷(xiao)成(cheng)本高(gao)，就通過分銷(xiao)商(shang)給(gei)這些(xie)需求量(liang)比較低(di)的廠(chang)(chang)家(jia)，通常小(xiao)微型的一(yi)級供應(ying)商(shang)，供應(ying)小(xiao)微車廠(chang)(chang)。

　　除了比(bi)亞迪這(zhe)樣(yang)很多(duo)元(yuan)件都內部完成的車廠(chang)(chang)是不會直接采購(gou)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)的，因此如果說因為芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)短(duan)缺(que)而(er)車廠(chang)(chang)減產(chan)，那肯(ken)定是錯(cuo)誤的，車廠(chang)(chang)直接面(mian)對的不是芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)廠(chang)(chang)家而(er)是Tier1，只能說某個零部件短(duan)缺(que)。至(zhi)于是否是芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)短(duan)缺(que)還是Tier1產(chan)能不足，只有Tier1才最(zui)清楚，車廠(chang)(chang)聽到的信(xin)息(xi)是二手(shou)信(xin)息(xi)。也有極少數芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)如特斯拉的FSD，由三(san)(san)星代工(gong)，從(cong)三(san)(san)星拿貨。

　　還有(you)一(yi)些電子制造(zao)服務(EMS)如偉創(chuang)(chuang)力、廣達(da)、和(he)碩之類的(de)，直接從IDM/Fabless采購芯片(pian)，廣達(da)為特(te)斯拉(la)采購并制造(zao)特(te)斯拉(la)車(che)機(ji)和(he)智能(neng)駕駛系(xi)統，偉創(chuang)(chuang)力為福特(te)制造(zao)車(che)機(ji)和(he)車(che)燈。除(chu)此之外，很少有(you)汽車(che)產品委托EMS廠家制造(zao)。

　　汽(qi)車芯片從Tier1下單(dan)到(dao)(dao)(dao)(dao)拿(na)到(dao)(dao)(dao)(dao)產品通常需要100-120天，大(da)約3-4個(ge)月(yue)時間，以恩智浦為(wei)例，其典型庫存周期就是(shi)(shi)110天。從Tier1拿(na)到(dao)(dao)(dao)(dao)芯片，制造出(chu)產品再(zai)交貨給整(zheng)車廠(chang)(chang)，大(da)約需要1個(ge)月(yue)時間，整(zheng)車廠(chang)(chang)拿(na)到(dao)(dao)(dao)(dao)Tier1提供的零組件到(dao)(dao)(dao)(dao)上組裝線再(zai)到(dao)(dao)(dao)(dao)出(chu)貨給4S店(dian)，大(da)約需要1-2個(ge)月(yue)時間。也(ye)就是(shi)(shi)說汽(qi)車芯片廠(chang)(chang)家會滯后整(zheng)車廠(chang)(chang)的需求5-6個(ge)月(yue)。

　　各領域(yu)的典(dian)型代表廠家見(jian)下表。

　　03  汽車芯片需滿足汽車本身苛刻的安全要求

　　既然是汽車(che)(che)(che)行業(ye)的芯片(pian)，那么汽車(che)(che)(che)行業(ye)苛刻的安全、惡劣(lie)環境要(yao)(yao)(yao)求等(deng)車(che)(che)(che)規自然就(jiu)需(xu)要(yao)(yao)(yao)汽車(che)(che)(che)芯片(pian)廠(chang)商也要(yao)(yao)(yao)滿足(zu)，所以(yi)我們從車(che)(che)(che)規角度來看一下汽車(che)(che)(che)芯片(pian)問題。絕大部分汽車(che)(che)(che)芯片(pian)需(xu)要(yao)(yao)(yao)滿足(zu)車(che)(che)(che)規級(ji)要(yao)(yao)(yao)求，例如(ru)：

　　環境要求。其中比較重要的是溫度要求，汽車對芯片和元器件的工作溫度范圍比較寬，根據不同的安裝位置等有不同的需求，但一般都要高于民用產品的要求，比如發動機艙要求-40℃-150℃;車身控制要求-40℃-125℃。而常規消費類芯片和元器件只需要達到0℃-70℃。另外其它環境要求，比如濕度，發霉，粉塵，鹽堿自然環境(海邊，雪水，雨水等)，EMC，以及有害氣體侵蝕等，都高于消費類芯片的要求。

　　運行穩定要求。汽車在行進過程中會遭遇更多的振動和沖擊，車規級芯片必須滿足在高低溫交變、震動風擊、防水防曬、高速移動等各類變化中持續保證穩定工作。汽車對器件抗ESD靜電，EFT群脈沖，RS傳導輻射、EMC，EMI等抗干擾性能要求極高，，芯片在這些干擾下既不能不可控的影響工作，也不能干擾車內別的設備(控制總線，MCU，傳感器，音響，等等)等。

　　可靠性與一致性要求。一般的汽車設計壽命都在15年20萬公里左右，車規級半導體產品壽命周期的要求遠大于消費電子產品壽命要求。零公里故障率是汽車廠商最重視的指標之一，而要保證整車達到相當的可靠性，對系統組成的每一個部分要求是非常高的。由于半導體是汽車廠商故障排列中的首要問題，因此車廠對故障率基本要求是個位數PPM(百萬分之一)量級，大部分車廠要求到PPB(十億分之一)量級，可以說對車規級半導體的故障率要求經常是“Zero Defect”故障零忍受。相比之下，工業級芯片的故障率要求為<百萬分之一，而消費類芯片的故障率要求僅為<千分之三。而一致性方面，車規級半導體在實現大規模量產的時候還要保證極高的產品一致性，一致性差的半導體元器件將會導致整車出現安全隱患，因此需要嚴格的良品率控制以及完整的產品追溯性系統管理，甚至需要實現對半導體產品封裝原材料的追溯。

　　供貨周期要求。汽車半導體產品生命周期通常會要求15年以上(即整車生命周期均能正常工作)，而供貨周期，則可能長達30年。因此對汽車半導體企業在供應鏈配置及管理方面提出了很高的要求，即供應鏈要可靠且穩定，能全生命周期支持整車廠處理任何突發危機。

　　所以，進入汽車半導體產業有非常高(gao)的標準和(he)高(gao)壁壘， 由于車規級半導體極其嚴(yan)苛(ke)的可靠性一(yi)致性、安全穩(wen)定(ding)性和(he)產品長效性等(deng)要(yao)求(qiu)，大大提高(gao)了進入這個(ge)行業的標準與門檻。主(zhu)要(yao)體現在：

　　車規標準多。為滿足車規級半導體對可靠性、一致性、安全性的高要求，企業要通過一系列車規標準和規范。最常見的包括可靠性標準AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO 26262等。AEC-Q100主要用于集成電路(離散部件為AEC -Q101/AQG324，無源部件為AEC- Q200)。而ISO 26262則是用于汽車半導體汽車開發過程中功能性安全的指導標準。近期，國際標準化組織還更新了ISO 26262:2018。在這一版本中，新增了半導體在汽車功能安全環境中的設計和使用指南。此外，還有針對車規級半導體制造相關的VDA6.3等標準。

　　研發周期長。一家從未涉足過汽車行業的半導體廠商，如果想進入車規級市場，至少要花兩年左右時間自行完成相關的測試并提交測試文件給車廠，并通過相關車規級標準規范的認證和審核，只有通過嚴格考核的企業才能進入汽車前裝供應鏈。此外，車規級半導體廠商需要在產品研發初始階段就開展有效的DFMEA(Design Failure Mode and Effects Analysis的縮寫，即設計失效模式及后果分析)與PFMEA設計(Process Failure Mode and Effects Analysis，即制程失效模式及后果分析)，無形中增加了車規級半導體產品的研發周期。

　　隱形成本高。可靠性是車規產品最關鍵的指標，為提高可靠性而增加的質量管理投入也是車規產品成本高的原因之一，一般汽車行業的百萬產品失效率(DPPM)為個位數，需要非常有效的各級質量管理工具和方法才能實現，這些都是極其隱形但不可省略的投入和成本。

　　配套要求高。由于可靠性要求，對車規級半導體生產和封裝的規范測試比消費級半導體的同類產品要嚴格得多。比如，安全功能件的配套要求必須要有一條經過ISO 26262 ASIL認證的專用車規級生產線。因此對于汽車半導體廠商而言，只掌握設計部分符合車規級標準還遠遠不夠，還需要找到符合車規級認證，具備車規級半導體產品生產經驗以及長周期穩定供貨的制造及封裝產線，無形中提高了進入車規級市場的難度。因此在汽車半導體行業，IDM(垂直整合)模式是廠商主要的發展模式，2019年全行業 IDM企業貢獻的收入為364.71億美元，占比達到88.9%。

　　連帶責任大。如果由于汽車半導體導致出現安全問題，模塊供應商甚至半導體廠商將承擔責任，支付包含產品更換、賠償、罰款等等各類支出，對于資金實力相對較弱的中小企業而言，很可能因此而陷入困境，以致于再也不能進入汽車供應鏈。汽車半導體關于安全和可靠性的連帶責任問題，也會使眾多廠商對做出進入車規級市場的選擇慎之又慎。

　　由于(yu)上述汽車(che)半導體(ti)(ti)產業(ye)(ye)的高標準和高門檻，把大量缺(que)乏(fa)(fa)資金實(shi)力，缺(que)乏(fa)(fa)產業(ye)(ye)配套資源，并且想要快(kuai)速做出芯片投(tou)放(fang)市場取得(de)效益的半導體(ti)(ti)廠(chang)商拒之門外。缺(que)乏(fa)(fa)新玩(wan)家(jia)的進入，也使得(de)現(xian)有汽車(che)半導體(ti)(ti)企(qi)業(ye)(ye)(Tier2)、零部(bu)件(jian)供(gong)應(ying)商(Tier1)、整車(che)廠(chang)商(OEM)已形成強綁定的供(gong)應(ying)鏈關(guan)系，對(dui)新進企(qi)業(ye)(ye)構成堅實(shi)的行業(ye)(ye)壁壘。

　　也正是因為(wei)汽(qi)車(che)芯片(pian)范圍廣且(qie)品類多、供應鏈體系復雜、且(qie)安全性要求最為(wei)苛(ke)刻，故此，隨著新(xin)能源(yuan)車(che)的加(jia)速(su)，各方力量(liang)涌進汽(qi)車(che)產業領域，汽(qi)車(che)芯片(pian)的需求供應增量(liang)巨大的背景下，汽(qi)車(che)芯片(pian)是越(yue)來越(yue)熱!

來源:科聞社