中美貿易摩擦,,尤其是美國對中國的技術封鎖、對部分商品增收關稅等操作,。
集成電路是高度國際化的產業(yè),,目前全球產業(yè)鏈分工基本形成,美國對外加征關稅等一系列舉措,,干涉了國際集成電路產業(yè)的正常秩序,,打亂了正常的國際分工體系,在一定程度上降低了資源配置效率和產業(yè)發(fā)展速度,。同時,,由于美國限制中國半導體企業(yè)在美投資及開展業(yè)務,導致國內半導體產業(yè)向高端技術領域的直接投資和技術受讓形成實質障礙,。
疫情時代下全球半導體產業(yè)面臨的機會與挑戰(zhàn),。
全球政府為了防堵疫情蔓延也祭出各種封鎖措施,導致半導體廠產能供應不及,,引發(fā)全球芯片短缺,,從而引爆2021年半導體市場大幅成長,此外半導體產業(yè)鏈環(huán)環(huán)相扣,,一旦產業(yè)鏈上游任何一個環(huán)節(jié)出現問題,,將導致下游整條產業(yè)鏈欠缺即時調整的彈性而因此停擺,使我國半導體全球化發(fā)展態(tài)勢受到了極大的挑戰(zhàn),。
由于近期新冠疫情和貿易摩擦影響半導體供應鏈穩(wěn)定性,,半導體工廠開工率和產出量下降,使需求端收緊,。對全產業(yè)鏈缺貨漲價潮“一環(huán)接一環(huán)”,,導致供應極其緊張、缺貨成為新常態(tài)、設備交貨延期的消息接連不斷,。由于汽車的產業(yè)鏈很長,,汽車芯片短缺,會形成蝴蝶效應,,不僅影響上下游產業(yè)鏈,,而且會對其他行業(yè)造成擠壓,導致汽車成為影響最大的一波產業(yè),。
缺芯問題正如同一把達摩克利斯之劍,,懸于汽車行業(yè)上空,無論國內外皆面臨汽車芯片荒的困境,。為了避免貿易戰(zhàn)風險,,推動國產替代進程,從而實現自主可控,,就變得尤為重要。在這個進程中,,也有很大一批優(yōu)質企業(yè)涌現出來,,遍布汽車芯片各個領域。
強芯穩(wěn)鏈,,汽車布局正當時
車規(guī)級芯片供應短缺問題,,也在加速倒逼我國汽車產業(yè)鏈的發(fā)展變革。多家車企已經加入到了汽車芯片國產化的技術“保衛(wèi)戰(zhàn)”之中,,當前,,提高車規(guī)級芯片國產化率、實現進口替代,,已經成為國家產業(yè)重要戰(zhàn)略方向,,加快實現車規(guī)級芯片自主可控時不我待。
MCU,、功率半導體,、CMOS傳感器、車用存儲等領域有望成為國內企業(yè)追趕甚至趕超國外企業(yè)的重要突破口,。
1. 主控MCU
隨著智能化提升不斷提升,,對算力有著更高的要求,推動主控芯片高速增長,。自動駕駛芯片一方面需要滿足更高的安全等級,,同時隨著自動駕駛幾倍的提升,需要更高的算力支持,, 其中具有代表性的就是具有思考,、運算、控制工作的MCU,。
國內車規(guī)級 MCU廠商包括兆易創(chuàng)新,、比亞迪半導體,、芯旺微電子、杰發(fā)科技(四維圖新子公司),、賽騰微電子等,。產品主要集中在車身域,包括汽車窗,、車燈,、雨刮器等。
兆易創(chuàng)新:2022年3月17日接受機構調研時表示,,從2022年至今MCU仍缺貨,,今年會發(fā)布首顆M33內核的車規(guī)MCU。其存儲芯片38nm SPI NAND Flash——GD5F全系列已于2022年2月宣布通過AEC-Q100車規(guī)級認證,。
芯旺微電子:KF8A/KF32A系列車規(guī)級MCU已量產,,和部分車企達成合作。其核心產品車規(guī)級MCU通過AEC-Q100品質認證,,已實現汽車前裝市場批量商用,,廣泛覆蓋車身控制、汽車電源與電機,、汽車照明和智能座艙等場景,。
比亞迪半導體:現擁有雙核觸控MCU、EMC增強型觸控MCU,、工業(yè)三合一MCU以及電池管理MCU,。自2018年成功推出第一代8位車規(guī)級MCU芯片后,其MCU產品裝車量在2020年已超500萬支,。
杰發(fā)科技:2022年3月10日,,杰發(fā)科技首款功能安全MCU –AC7840x提前回片,并成功啟動點亮,。
賽騰微:成立以來陸續(xù)推出兩大系列,、多款通過AEC—Q100標準認證的車規(guī)級MCU,成功應用于汽車LED動態(tài)流水燈,、車載無線充電發(fā)射器以及車窗玻璃升降器等汽車電子零部件中,,并批量供貨給多家知名汽車廠商。截至2019年10月,,賽騰微車身控制MCU已累計出貨100萬顆,,裝車10余萬輛。
2.功率半導體
相較于燃油汽車,,電動車新增功率器件的需求主要有三個方面:逆變器中的IGBT模塊,;OBC、DC/DC中的高壓MOSFET;輔助電器中的IGBT分立器件,。功率半導體是新能源汽車價值量提升最多的部分,,需求端主要為IGBT、MOSFET及多個IGBT集成的IPM模塊等產品,。
IGBT不僅是國產功率半導體企業(yè)的布局重心,,也是車廠與半導體大廠強強聯手的破局點。
據悉,,5月10日,,車用芯片大廠安森美車用IGBT訂單已滿且不再接單,雖然不排除有部分客戶重復下單的可能,,但其2022年-2023年產能已全部售罄,。可見IGBT需求暴漲,,國內企業(yè)機會空前,,紛紛鉚足力量進擊功率半導體。
中車時代半導體擁有國內首條,、全球第二條8英寸IGBT芯片線,,全系列高可靠性IGBT產品已全面解決軌核心器件受制于人的局面,基本解決了特高壓輸電工程關鍵器件國產化的問題,,并正在解決我國新能源汽車核心器件自主化的問題,。
比亞迪半導體從F3DM采用的IGBT 1.0芯片,,大規(guī)模配置于e6,、K9等新能源車型上的IGBT 2.5芯片模塊,到去年推出的IGBT 4.0芯片,,比亞迪的IGBT芯片已經研發(fā)了超過十年,,成為國內首個貫通新能源汽車IGBT芯片設計、晶圓制造,、模塊封裝,、仿真測試以及整車測試等全產業(yè)鏈企業(yè)。成功緩解了我國車規(guī)級IGBT芯片市場一直被外企“卡脖子”的局面,。
斯達半導體是國內唯一進入全球前十的IGBT模塊廠商,。相較于比亞迪半導體的IGBT技術從1.0迭代到4.0(相當于國際第五代),斯達半導的IGBT技術已經發(fā)展到了第六代,,基于第六代 Trench Field Stop 技術的IGBT芯片及配套的快恢復二極管芯片已在新能源汽車行業(yè)實現應用,。
華潤微:功率IC迎來大年的背景下,華潤微IGBT產品已進入整車應用并拓展了工業(yè)領域的頭部客戶,。同時,,華潤微自主研發(fā)的平面型1200V SiC MOSFET進入風險量產階段;自主研發(fā)的第一代650V硅基氮化鎵D-mode器件樣品靜態(tài)參數達到國外對標水平,進入轉量產階段,;自主研發(fā)的第一代650V硅基氮化鎵E-mode器件性能達標,,器件封裝開發(fā)完成。
3.CMOS圖像傳感器
智能傳感器是汽車傳感器的重要增長點,。其細分品類眾多,,車載攝像頭、雷達(毫米波雷達,、超聲波雷達,、激光雷達)主流產品。其中,,車載攝像頭是發(fā)展最成熟的類別,。
車載攝像頭是ADAS系統的主要視覺傳感器,ADAS的普及為其帶來巨大市場空間,。攝像頭數量的上漲,,也帶動內部視覺傳感器芯片的供不應求。視覺傳感器芯片,,主要包括2類:CMOS圖像傳感器(CIS)和圖像信號處理芯片(ISP),。其中,CIS中的CMOS芯片供應較為緊張,,主要由于其擴產壁壘高,,但需求增長快。
國內廠商的大部分產品處于中低端水平,,較少開發(fā)出并量產應用于汽車等領域的高端CMOS傳感器芯片產品,。國內CMOS芯片廠商的大部分產品用于中低端手機、平板,、通訊,、游戲機、監(jiān)視器等領域,,僅有比亞迪等少數廠商能夠開發(fā)出應用于汽車等領域的高像素CMOS傳感器芯片產品,,并成功量產。近年來,,國內廠商韋爾股份和思特威等企業(yè)開始發(fā)力,。
韋爾股份主要通過子公司豪威科技布局CMOS業(yè)務,目前與眾多國內外車企建立了合作關系,,產品覆蓋從VGA到800萬像素區(qū)間,,能滿足產品應用領域從傳統的倒車雷達影像、行車記錄儀擴展到電子后視鏡,、360度全景成像,、高級駕駛輔助系統(ADAS),、駕駛員監(jiān)控(DMS)等領域。
思特威相繼發(fā)布多款車規(guī)級CMOS傳感器瓜分市場,。還推出了AI高階成像系列,、SL超星光級系列、GS全局快門系列,、IoT系列,、CS消費類系列等多系列產品匹配更多的應用場景。以自主創(chuàng)新的CMOS圖像傳感器技術助力國產替代的快速發(fā)展,。
4.存儲芯片
未來智能汽車,,尤其是無人駕駛,將不僅僅是交通工具,,更是信息匯總,、數據中心和傳輸中心,對于數據和處理能力的要求也會越來越高,。預計汽車存儲系統隨著智能化水平提升容量和性能將實現快速增長,,汽車將成為存儲器步入千億美金市場的核心因素。
汽車智能化,,對兩類存儲芯片的需求增量最大:DRAM和NAND,。其中,DRAM,,是目前“缺芯”危機中告缺的品類,。在汽車存儲芯片方面,國內的北京君正,、兆易創(chuàng)新產品均已導入車用市場,。
北京君正收購北京矽成后進入車載存儲芯片領域,已與博世汽車,、大陸集團等下游車企達成緊密合作?,F在已研發(fā)并在全球大規(guī)模銷售工業(yè)級RAM芯片的企業(yè),,具備成熟的車規(guī)級芯片研發(fā)平臺,,生產流程中的所有環(huán)節(jié)均已通過ISO/TS16949認證,且所有產品均達到或超過AEC-Q100,。
兆易創(chuàng)新推出內存最高容量為2GB的NOR Flash GD25系列產品,,該系列產品通過了AEC-Q100認證,是國內唯一實現全國產化的車規(guī)級閃存芯片,,主要面向汽車,、工業(yè)應用領域,具有隨機存儲,、可靠性強,、讀取速度快,、可執(zhí)行代碼等特性。同時,,該芯片的數據保存能力可達20年,,編程/擦除周期達100000次,能為汽車和工業(yè)應用提供穩(wěn)定,、高效的數據讀寫能力,。
結語
單一國家或地區(qū)建設完整產業(yè)鏈確實有難度,在某些環(huán)節(jié)一定會遭遇“卡脖子”現象,。然而全球分工模式正在被打破,,國家開始重視發(fā)展產業(yè)鏈。不管是從國家戰(zhàn)略層面來思考,,還是地方政策和企業(yè)自身來考量,,我國都在積極建設半導體全產業(yè)鏈。
在全球最大的市場及國家資金等的支持下,,半導體國產化正在全面提速,,中國半導體細分領域核心公司也迎來了歷史性發(fā)展機遇。