汽車電動(dòng)化與智能化趨勢(shì)打開(kāi)國(guó)產(chǎn)汽車芯片企業(yè)發(fā)展窗口期

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/程文智）在經(jīng)歷了2018年~2020年，國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)銷量連續(xù)3年下降后，從2021年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入上升階段，新能源汽車成為了拉動(dòng)汽車銷量增長(zhǎng)的重要推手。

根據(jù)乘聯(lián)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2021年，國(guó)內(nèi)新能源汽車的銷量達(dá)到了350.72萬(wàn)輛，同比增速高達(dá)165.11%；今年上半年就已經(jīng)完成260萬(wàn)輛的銷售，是去年同期的1.2倍。最新的數(shù)據(jù)是，7月份新能源汽車的銷量達(dá)到了48.6萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)117.3%。乘聯(lián)會(huì)預(yù)計(jì)今年新能源汽車的銷量會(huì)突破600萬(wàn)輛。

同時(shí)，汽車的電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)日益明顯。這從乘聯(lián)會(huì)與安路勤聯(lián)合發(fā)布的每月乘用車新四化指數(shù)可以看得出來(lái)。最新的2022年6月乘用車新四化指數(shù)是74.3，從近一年的趨勢(shì)來(lái)看，都是在持續(xù)上升。分指數(shù)來(lái)看，電動(dòng)化指數(shù)、智能化指數(shù)和網(wǎng)聯(lián)化指數(shù)都在上升趨勢(shì)當(dāng)中。

在汽車電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)的推動(dòng)下，單車汽車電子元件價(jià)值量得到大幅提升。從一開(kāi)始的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油電子控制和電子點(diǎn)火技術(shù)，發(fā)展到了智能座艙、ADAS，甚至是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。隨著新能源汽車滲透率的逐步提高，預(yù)計(jì)汽車電子占整車成本的比重業(yè)將不斷提升。比如每輛傳統(tǒng)燃油車上的芯片數(shù)量約為300顆，智能電動(dòng)汽車上的芯片數(shù)量將會(huì)在2000顆以上。因此，Omdia預(yù)計(jì)未來(lái)五年，全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)以10%的年復(fù)合增長(zhǎng)率持續(xù)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2025年，全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)可達(dá)804億美元。

就目前來(lái)說(shuō)，車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體主要應(yīng)用于車體控制裝置、車載監(jiān)測(cè)裝置和車載電子控制裝置，主要分布在車身控制、信息娛樂(lè)，電子座艙，車身與舒適系統(tǒng)，汽車網(wǎng)絡(luò)，以及ADAS和自動(dòng)駕駛等系統(tǒng)中。汽車架構(gòu)也在由傳統(tǒng)的分布式平面架構(gòu)向域和區(qū)域架構(gòu)轉(zhuǎn)變。

按照功能劃分的話，車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體大致可以分為傳感器、功率半導(dǎo)體、主控/計(jì)算類芯片、車用存儲(chǔ)器、無(wú)線通信以及被動(dòng)元器件等。

汽車傳感器
汽車傳感器是信息采集分析的前端系統(tǒng)，將汽車運(yùn)行中的光、電、溫度、壓力、時(shí)間等信息轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)，并傳送給ECU，進(jìn)行運(yùn)算處理后，發(fā)送指令給執(zhí)行單元。

目前汽車傳感器主要分為兩類，一類是傳統(tǒng)傳感器，一類是智能傳感器。

傳統(tǒng)傳感器主要用于車輛感知，存在于動(dòng)力、底盤、車身、電力電子系統(tǒng)中，包括壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、液位傳感器等；從制造工藝上來(lái)看，MEMS傳感器在車身中的應(yīng)用最多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前平均每輛汽車中含有24個(gè)MEMS傳感器，高檔汽車中更多，有25~40個(gè)。

目前汽車MEMS傳感器的頭部玩家比較穩(wěn)固，基本上是被歐美日的幾個(gè)巨頭所壟斷。根據(jù)IHS Markit的數(shù)據(jù)，前10大供應(yīng)商占了85%的市場(chǎng)份額。主要的廠商有博世、森薩塔、NXP、Denso（電裝）等。國(guó)內(nèi)有些玩家，比如明皜傳感、深迪半導(dǎo)體、美新半導(dǎo)體等，但與國(guó)外廠商比，還有很大的差距。

智能傳感器，主要用來(lái)進(jìn)行環(huán)境感知，它包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)等。其實(shí)智能傳感器主要是用來(lái)做無(wú)人駕駛的“眼睛”的，目前車載攝像頭是發(fā)展得最為成熟的產(chǎn)品。

比如說(shuō)車載攝像頭，根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2018年的時(shí)候全球一輛車平均用量1.7顆，2022年將會(huì)增加到3顆。同時(shí)，攝像頭數(shù)量的上漲，帶動(dòng)了視覺(jué)傳感器芯片的增長(zhǎng)。這包括CMOS圖像傳感器（CIS）和圖像信號(hào)處理芯片（ISP）。

從玩家來(lái)看，CMOS圖像傳感器芯片主要以索尼、三星、豪威科技、安森美等廠商為主。目前，國(guó)內(nèi)廠商在加速布局，比如格科微、思特微等，他們有望在高像素技術(shù)、車載應(yīng)用、產(chǎn)能擴(kuò)展等方面實(shí)現(xiàn)新的突破。

毫米波、超聲波、激光雷達(dá)賽道，國(guó)內(nèi)近幾年涌現(xiàn)出了非常多的初創(chuàng)企業(yè)，而且毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)這幾年在一些L2級(jí)別的汽車中有不少應(yīng)用；激光雷達(dá)是今年的熱點(diǎn)，不少量產(chǎn)車型比如說(shuō)小鵬P5、小鵬G9、蔚來(lái)ES7、理想L9等等，單車都搭載了1~4顆不等的激光雷達(dá)，根據(jù)目前車廠發(fā)布的消息，接下來(lái)長(zhǎng)城、廣汽、上汽等車企也會(huì)陸續(xù)推出配備激光雷達(dá)的量產(chǎn)車型。

這跟激光雷達(dá)的價(jià)格下降是分不開(kāi)的。據(jù)我們了解，現(xiàn)在激光雷達(dá)的價(jià)格普遍在800美元左右，這個(gè)也是車廠比較能接受的價(jià)格。當(dāng)然，800美元的激光雷達(dá)指的是905nm的產(chǎn)品，如果是1550nm的激光雷達(dá)，價(jià)格會(huì)更貴一些，基本需要2000美元起步了。如果是Luminar的話，可能會(huì)賣到3000~4000美元。當(dāng)然，這個(gè)價(jià)格主要跟規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度關(guān)系很大，隨著量產(chǎn)數(shù)量的增大，價(jià)格會(huì)降下來(lái)。

玩家方面，國(guó)際上有Luminar、Innoviz、Ouster、Aeva、Velodyne等，國(guó)內(nèi)有禾賽、速騰聚創(chuàng)、大疆、鐳神智能、華為等。據(jù)悉，速騰聚創(chuàng)今年要交付20萬(wàn)顆以上的激光雷達(dá)?？雌饋?lái)，激光雷達(dá)的春天即將來(lái)臨，不過(guò)，激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)目前也還面臨著一些問(wèn)題，比如可靠性、性能、成本，以及產(chǎn)能等。

可以確定的是，未來(lái)智能傳感器將會(huì)是汽車傳感器的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。

汽車功率器件
汽車電動(dòng)化趨勢(shì)下，“三電系統(tǒng)”的電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)，取代了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱或變速器。汽車新增大量部件，包括DC-DC模塊、電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、高壓電路等。其對(duì)功率半導(dǎo)體的需求量大幅提升。

目前車規(guī)級(jí)的功率半導(dǎo)體主要以MOSFET和IGBT為主。供應(yīng)商主要還是以外資為主，比如英飛凌、ST、NXP、TI、羅姆和東芝等。

據(jù)市場(chǎng)反饋，目前，應(yīng)用于高壓的超結(jié)MOSFET和IGBT需求旺盛，安森美已經(jīng)停止了車用IGBT的接單，英飛凌、ST等IGBT交期超過(guò)了一年。根據(jù)富昌電子2022Q2市場(chǎng)行情報(bào)告，功率器件（MOSFET，IGBT）多數(shù)貨期在30~60周，且仍有上升的趨勢(shì)。

在IGBT領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的斯達(dá)半導(dǎo)體、中車時(shí)代、比亞迪等企業(yè)也表現(xiàn)還可以。

比亞迪在收購(gòu)了寧波的晶圓廠之后，就一直致力于IGBT的設(shè)計(jì)、加工制造和使用。由于比亞迪是IDM廠商，而且在自己的車上大量使用了自己的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)多年的迭代，產(chǎn)品已經(jīng)做得很好了。當(dāng)然，比亞迪也同時(shí)在大量采購(gòu)英飛凌、富士電機(jī)和斯達(dá)等IGBT廠商的產(chǎn)品。

斯達(dá)則從其工業(yè)變頻器的成功，依托于匯川、英威騰從變頻器轉(zhuǎn)向車用電機(jī)電控、電源等產(chǎn)品，帶動(dòng)斯達(dá)從江淮、吉利的A00級(jí)汽車，往A0級(jí)，甚至是A級(jí)和B級(jí)車滲透。比如，我們可以看到斯達(dá)在小鵬汽車內(nèi)已經(jīng)有小批量使用了。據(jù)其年報(bào)顯示，2021年斯達(dá)配套裝車量超過(guò)了60萬(wàn)輛，其中A級(jí)車及以上車型超過(guò)了15萬(wàn)輛。

時(shí)代電氣做車規(guī)級(jí)IGBT產(chǎn)品的歷史不長(zhǎng)，以前其產(chǎn)品主要聚焦在高壓IGBT模塊上，主要用于機(jī)車牽引。從去年開(kāi)始，由于車規(guī)級(jí)IGBT大規(guī)模缺貨，時(shí)代電氣獲得了很多新車定點(diǎn)的機(jī)會(huì)。預(yù)測(cè)蔚來(lái)、小鵬和理想，北汽、廣汽等新車大概率會(huì)采用其產(chǎn)品。今年時(shí)代電氣在汽車上的出貨量有望達(dá)到10萬(wàn)級(jí)別。當(dāng)然，最終表現(xiàn)取決于其產(chǎn)能和上量后的表現(xiàn)。

宏微科技IGBT模塊產(chǎn)品成功通過(guò)客戶認(rèn)證，已進(jìn)入小批量交付階段；820A750V車用6單元IGBT模塊產(chǎn)品已完成設(shè)計(jì)定型，客戶認(rèn)證及全自動(dòng)模塊生產(chǎn)線的導(dǎo)入工作，為大批量訂單交付做好了準(zhǔn)備；

士蘭微在汽車應(yīng)用方面有點(diǎn)落后于其他幾家廠商，去年他們?cè)谝恍┬”娷囆蜕希热珙I(lǐng)克上有小批量供貨。但從該公司的期望，以及進(jìn)入新能源汽車領(lǐng)域的企圖心上來(lái)看，相信今年應(yīng)該會(huì)起量，加上士蘭微有自己的晶圓廠，產(chǎn)能是有保證的，今年大概率能沖到大幾萬(wàn)，甚至10萬(wàn)級(jí)別的出貨量。

另外，SiC和GaN等第三代半導(dǎo)體也備受關(guān)注，隨著特斯拉Model3采用了SiC MOSFET器件之后，很多車廠都在考慮SiC器件。目前，SiC MOSFET出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況，特別是隨著蔚來(lái)ET5、ET7、小鵬G9等搭載了SiC車型的交付和放量，對(duì)SiC MOSFET的需求將會(huì)激增，而襯底和晶圓廠技術(shù)壁壘高，產(chǎn)能擴(kuò)張慢，需求將可能難以被滿足。畢竟積塔、臺(tái)灣漢磊、X-Fab等SiC MOSFET晶圓代工廠的產(chǎn)能已經(jīng)很緊張了，需求增大，只能進(jìn)一步加劇緊缺。

在廠商方面，車用SiCMOSFET主要以ST的為主。國(guó)內(nèi)廠商也都在積極布局，2021年，斯達(dá)半導(dǎo)體新增了多個(gè)使用全SiC MOSFET模塊的800V系統(tǒng)的主電機(jī)控制器項(xiàng)目定點(diǎn)。斯達(dá)半導(dǎo)體的SiC模塊采用的是羅姆的芯片，目前在給小鵬P9和宇通客車供貨，且與蔚來(lái)、理想、紅旗也在談合作，現(xiàn)在主要在測(cè)試階段。

此外，新潔能的1200V新能源車用SiC MOSFET產(chǎn)品首次流片驗(yàn)證完成；時(shí)代電氣已經(jīng)開(kāi)發(fā)出1200V SiC六單元模塊和基于該模塊的電機(jī)控制器，有望在年內(nèi)開(kāi)始獲得小批量定單；士蘭微的SiC單管和主驅(qū)模塊也已經(jīng)在給客戶送樣過(guò)程中；宏微科技1500A/1200VSiC模塊產(chǎn)品已完成設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)并通過(guò)客戶端測(cè)試驗(yàn)證。還有天科合達(dá)、三安集成等都在跑馬圈地。

隨著800V高壓平臺(tái)在新能源汽車領(lǐng)域的采用，SiC等第三代半導(dǎo)體器件的應(yīng)用也將會(huì)水漲船高，目前SiC還沒(méi)有大規(guī)模裝車的原因，一是成本，現(xiàn)在SiC成本是IGBT成本的3~5倍；另一個(gè)是技術(shù)難度，目前很多電控廠商還沒(méi)有研究到位，電驅(qū)不好控制，另外模塊廠在封裝上也要繼續(xù)研究?？偟膩?lái)說(shuō)，SiC應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)性問(wèn)題。

車規(guī)級(jí)MCU
傳統(tǒng)汽車有40個(gè)左右的ECU模塊，每一個(gè)模塊至少需要1顆MCU。隨著汽車電氣化和智能化程度的不斷提高，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)到2025年，單車MCU的用量會(huì)提升到55~80顆，甚至超過(guò)100顆。

目前車規(guī)級(jí)MCU主要分為8位、16位和32位三種類型的MCU，8位MCU主要用于風(fēng)扇、空調(diào)、雨刷、天窗、座椅，以及門窗的控制；16位MCU主要用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，比如引擎、離合器、剎車等；32位MCU主要用于儀表盤、車身、娛樂(lè)、ADAS、自動(dòng)泊車等應(yīng)用場(chǎng)景。

主流的車規(guī)級(jí)MCU廠商中，瑞薩電子、英飛凌、恩智浦、ST、TI、Microchip這6家就占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)MCU廠商目前的占比在2%~3%之間。

其中8位MCU供應(yīng)商主要是英飛凌、恩智浦和Microchip，Microchip的量最大；16位MCU供應(yīng)商主要是被恩智浦收購(gòu)了飛思卡爾，由于16位比較尷尬，不是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在大家基本都放棄了，停止了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；32位MCU的供應(yīng)商主要有瑞薩、恩智浦、英飛凌和ST四家。

而國(guó)內(nèi)MCU廠商針對(duì)汽車市場(chǎng)的產(chǎn)品幾乎都集中在32位。目前已經(jīng)進(jìn)入前裝市場(chǎng)的有芯旺微、杰發(fā)科技和小華半導(dǎo)體等，另外還有不少在MCU廠商已經(jīng)推出，或即將推出車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品，比如兆易創(chuàng)新、復(fù)旦微電子、中穎電子、航順、中微、芯?？萍?/u>、國(guó)民技術(shù)等。

車內(nèi)MCU其實(shí)還可以劃分為具有功能安全的MCU和不具備功能安全的質(zhì)量管控類MCU兩大類。質(zhì)量管控類MCU一般用在沒(méi)有功能安全目標(biāo)，不會(huì)影響到整車行為和人身安全的場(chǎng)景；帶有功能安全的MCU更多地用在底盤、動(dòng)力總成（包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS剎車制動(dòng)等）、安全氣囊控制、車身穩(wěn)定系統(tǒng)等場(chǎng)景。

國(guó)內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)比較晚，很多都是從2019年才開(kāi)始進(jìn)入。因此，目前國(guó)內(nèi)MCU廠商主要專注在不涉及功能安全的控制器類MCU，也就是管控類等級(jí)的MCU。

在底盤動(dòng)力方面，需要功能等級(jí)安全的MCU，目前國(guó)內(nèi)MCU廠商很少有廠商推出相關(guān)產(chǎn)品，其市場(chǎng)缺口也是最大的，國(guó)產(chǎn)化替代目前幾乎為0，未來(lái)機(jī)會(huì)很大。

在車身控制方面，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始國(guó)產(chǎn)替代了。目前國(guó)產(chǎn)MCU的技術(shù)性能已經(jīng)可以滿足汽車需求了，因此，整體需求的增長(zhǎng)速度很快。

智能座艙SoC
智能座艙是由不同的座艙電子組合成為一個(gè)完整的體系，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制、手勢(shì)操作等智能化交互方式，未來(lái)還有可能將人工智能、AR、VR等技術(shù)融入其中。

智能座艙將會(huì)涵蓋四大方面，一是豐富的娛樂(lè)信息，高清的屏幕體驗(yàn)；二是電子化產(chǎn)品應(yīng)用，比如電動(dòng)座椅、智能空調(diào)、智能燈光等等；三是社交的引入，通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)和智能交通的融入，汽車將會(huì)加入更多的社交元素；四是交互體驗(yàn)，5G、生物識(shí)別和AI的融入，會(huì)不斷刷新智能座艙的交互體驗(yàn)。

我們可以看到，越來(lái)越多的廠商在智能座艙領(lǐng)域投入很多的資金和精力，探索智能座艙更多的新玩法。比如高通、TI、NXP、瑞薩、英偉達(dá)、英特爾、地平線、杰發(fā)科技、華為、芯擎科技等都眾多廠商都在積極探索中。

ADAS和自動(dòng)駕駛芯片
按照SAE的分級(jí)，將自動(dòng)駕駛分為了5級(jí)。其中L0~L2也可歸結(jié)為ADAS系統(tǒng)，主要是用來(lái)輔助駕駛員駕駛。L3以上就具有自動(dòng)駕駛功能了。不過(guò)在L3啟動(dòng)時(shí)，駕駛員還需要時(shí)刻準(zhǔn)備進(jìn)行人工干預(yù)。L4級(jí)別后，駕駛員基本就可以不用干預(yù)了。

在芯片結(jié)構(gòu)方面，目前主要以“CPU+GPU+NPU”的SoC異構(gòu)方案為主。比如英偉達(dá)的自動(dòng)駕駛芯片Orin系列就包含了控制單元、計(jì)算單元和AI加速單元三大模塊。

玩家方面，目前有兩大陣營(yíng)，一是提供軟硬一體解決方案，一是開(kāi)放式解決方案。

提供軟硬一體解決方案的廠商有英特爾和華為，他們將傳感器、芯片、算法都綁定一起銷售。

只提供硬件的開(kāi)放式解決方案主要代表是英偉達(dá)，目前很多新勢(shì)力廠商和自主品牌廠商都在采用，比如小鵬、理想、蔚來(lái)等新勢(shì)力品牌，上海智己等自主品牌；國(guó)內(nèi)的地平線也有一些客戶，比如理想ONE。

這兩種方案各有好處，一般研發(fā)能力比較弱的車廠傾向于采用軟硬一體的解決方案，頭部的OEM廠商自己有一定的算法開(kāi)發(fā)能力，更傾向于采用開(kāi)放的計(jì)算平臺(tái)，在完善的開(kāi)發(fā)工具鏈上結(jié)合場(chǎng)景自研算法，以滿足差異化需求。

車規(guī)級(jí)模擬芯片
模擬芯片在整車應(yīng)用很多，像是車身、儀表盤、底盤、ADAS（高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)）、動(dòng)力總成（如發(fā)送機(jī)、變速器、離合器、動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)零部件等等，主動(dòng)是將動(dòng)力從汽車傳遞到路面）等等。而在這些不同的應(yīng)用中，模擬芯片主要可以分為信號(hào)鏈芯片和電源管理芯片兩大板塊。

BMS系統(tǒng)中的模擬前端芯片就是信號(hào)鏈芯片的一種。PMIC則是屬于電源管理芯片，目前主要的供應(yīng)商有TI、英飛凌、ADI、ST、NXP、安森美、瑞薩、Microchip、羅姆等；國(guó)內(nèi)思瑞浦、潤(rùn)石科技、納芯微等有車規(guī)級(jí)模擬芯片，上海貝嶺、力芯微等有在研的車規(guī)模擬芯片。

圣邦微于2021年正式啟動(dòng)電壓基準(zhǔn)芯片AEC-Q100車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)，首款支持AEC-Q100車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的電壓基準(zhǔn)芯片LM431BQ已經(jīng)正式規(guī)模交付用戶。潤(rùn)石科技今年有多顆模擬芯片通過(guò)了AEC-Q100認(rèn)證。

目前在電動(dòng)汽車當(dāng)中，40%的成本來(lái)自電池，一輛電動(dòng)汽車中，往往有100個(gè)，甚至更多的鋰離子電池通過(guò)串并聯(lián)的方式連接后，來(lái)滿足汽車電機(jī)的負(fù)載要求，驅(qū)動(dòng)汽車行駛。那么該使用什么技術(shù)來(lái)保證電池組的安全可靠，以及性能呢？答案就是BMS解決方案。

電池管理系統(tǒng)（BMS），能夠密切監(jiān)視、控制和分配整個(gè)電池系統(tǒng)在使用壽命期間的可靠充電和放電，保證電池的安全性、耐久性和動(dòng)力性。

電池組組一般都多個(gè)電池模塊組成，每個(gè)電池模塊又包括多種傳感器、AFE(模擬前端)、主控/MCU、電流測(cè)量、以及充電/不充電開(kāi)關(guān)等部分。其中，AFE專指電池采樣芯片，用來(lái)采集電芯電壓和溫度等信息。同時(shí)，它還要支持電池的均衡功能，通常來(lái)說(shuō)芯片會(huì)集成被動(dòng)均衡功能。MCU主要是用來(lái)處理AFE收集來(lái)的信息，計(jì)算SOC、SOH等參數(shù)，并將這些信息傳送給上一級(jí)VCU。充電/不充電開(kāi)關(guān)由MCU控制，這個(gè)切換開(kāi)關(guān)一般使用繼電器，很少使用MOS管。