汽車智能化為車規(guī)級芯片帶來的發(fā)展與變化

汽車“三化”提速，車載芯片得到廣泛應用

隨著電動化、網聯(lián)化和智能化的提速，汽車芯片廣泛應用在動力系統(tǒng)、車身、座艙、底盤和安全等諸多領域。

汽車芯片種類較為龐雜，主要分四類：

一是功能芯片，主要是指MCU（微控制器芯片）和存儲器，其中MCU負責具體控制功能的實現(xiàn)，承擔設備內多種數據的處理診斷和運算；

二是主控芯片，在智能座艙、自動駕駛等關鍵控制器中承擔核心處理運算任務的SoC，內部集成了CPU、GPU、NPU、ISP等一系列運算單元；

三是功率半導體，主要是IGBTs和MOSFETs；

四是傳感器芯片，包括導航、CIS和雷達等。

車規(guī)級芯片開發(fā)、認證和導入測試周期長，上車門檻高

相比于消費級芯片，車規(guī)級芯片驗證周期較長（3-5年），進入Tier1或車廠需要進行嚴苛的認證工作。認證工作主要有兩項：1）北美汽車產業(yè)所推的AEC-Q100（IC）；2）符合零失效（ZeroDefect）的供應鏈品質管理標準ISO/TS 16949 規(guī)范。

整體來看，汽車芯片主要關注三個方面：1）可靠性要求，相關標準包括AEC-Q100、IATF 16949規(guī)范、各國法規(guī)及車廠要求等；2）設計壽命，20年以上；3）高安全性要求， 包括功能安全國際標準ISO 26262、ISO 21448預期功能安全、ISO21434等。

汽車功能芯片以成熟工藝為主，主控芯片在持續(xù)追求高端制程

不同汽車芯片對工藝的要求存在較大差異。

1）功能芯片主要是依靠成熟制程。汽車芯片由于不受空間限制，高集成度的要求并不是非常緊迫，而且主要功能芯片用在發(fā)電機、底盤、安全等低算力領域，安全性、可靠性和低成本成為主要考慮因素，成熟工藝正好符合此類芯片的需求。

因此，我們看到，汽車上大部分所需芯片的制造技術是15 年前或更早的。為了進一步降低成本，芯片行業(yè)在2000年之后開始使用300 毫米晶圓，但大部分舊的200 毫米的生產線仍在繼續(xù)使用。

2）主控芯片持續(xù)向高端制程邁進。近年來，隨著汽車智能化的發(fā)展，更高級別的自動駕駛對高算力的急迫需求，正在推動著汽車算力平臺制程向7納米及以下延伸。

汽車芯片以Tier2的身份參與市場，與Tier1和主機廠關系牢固

汽車芯片廠商一般作為Tier2（二級供應商）參與整個汽車供應鏈，傳統(tǒng)芯片（功能芯片）廠商競爭格局相對穩(wěn)定，英飛凌、恩智浦、瑞薩、意法半導體、TI等公司位居市場前列，在MCU、功率半導體、傳感器等細分賽道上，都有著自己的專長，與Tier1（一級供應商）形成了牢固的供應關系。

近年來，隨著自動駕駛對算力要求的提升，大算力尤其是AI芯片需求上升，智能計算、消費級賽道的玩家開始進入該領域，我國一些創(chuàng)業(yè)企業(yè)在該領域也有了一席之地。

汽車芯片占全球半導體應用的12%，MCU和模擬電路等占比居前

整體規(guī)?？?，汽車芯片占整個集成電路市場的10%上下。據SIA數據顯示，2020年汽車芯片收入規(guī)模達到501億美元，同比下降0.3%，占整個芯片市場的比重為12%。從產品結構上看，MCU、模擬電路占比居前。據ICVTank數據顯示，2019年全球汽車芯片中，MCU占比達到30%，模擬電路占29%，傳感器約為17%，邏輯電路占10%，分立器件和存儲器市場份額均為7%。市場格局變化不大。

MCU是功能芯片的主角，新能源汽車中應用明顯增多

MCU是把中央處理器、存儲、定時器、輸入輸出接口集成在同一個芯片上的微控制單元，也稱單片機。MCU主要用于自動控制的產品和設備，可應用于工業(yè)、汽車、通訊與計算機、消費類電子領域。其中，汽車是MCU最大的應用領域，傳統(tǒng)汽車單車會平均用到70個左右，而新能源汽車則需要用到300多個，應用領域包括ADAS、車身、底盤及安全、信息娛樂、動力系統(tǒng)等，幾乎無處不在。

汽車MCU將延續(xù)較快增長，市場格局固化且難以改變

汽車MCU將延續(xù)較快增長。IC Insights統(tǒng)計數據顯示，2020年全球車用MCU市場規(guī)模為62億美元。2021年，汽車MCU需求旺盛，市場規(guī)模大幅增長23%，達到76.1億美元；2025年，市場規(guī)模預計將達到近120億美元，對應2021-2025年復合平均增速為14.1%，該復合增速明顯高于未來三年整體MCU市場的增速8%。

車載MCU群雄割據的局面在持續(xù)。不同廠商的產品難以相互替代，很大一部分原因是，MCU產品架構具有獨特性，找到第二家產品進行替換的可能性不大，這也給整個產業(yè)鏈帶來了潛在的風險。

32位車載MCU是主流產品，未來占比還將繼續(xù)擴大

車載MCU按照位寬劃分，主要包括8位、16位和32位三類產品。其中，8位主要應用于一些簡單場景的控制，比如空調、風扇、雨刷器、車窗等；32位則主要面向的是對自動化、算力、實時性要求比較高的領域，占比接近80%，是主流；16位性能和成本處于中間位置，主要應用于動力和安全領域。

從產品趨勢上看，未來32位產品占比還將繼續(xù)提升，主要是對16位產品的替代。隨著汽車對精細化控制需求的增加，32位產品在傳動和安全在經過一段時間驗證之后，占比還會上升。

座艙芯片將支持“一芯多屏”，智能化提升將帶動芯片需求

智能座艙芯片主要支持信息娛樂和儀表盤，參與者相對較多。

智能座艙滲透率的提升將為座艙SOC提供增長動力。據IHS統(tǒng)計，全球市場及中國市場的智能座艙新車滲透率逐年遞增，預計2025年將分別增長至59.4%、75.9%。從趨勢上看，座艙芯片將重點向“一芯多屏”方向發(fā)展，即一塊大芯片同時為液晶儀表盤、信息娛樂屏等提供支撐。芯片本身也將朝著小型化、集成化、高性能化的方向發(fā)展。

自動駕駛芯片參與者增多，大算力、開放化成為趨勢

自動駕駛的核心是人工智能算法的應用，對自動駕駛主控芯片的要求主要是足夠強的算力，一般都是采用CPU+加速芯片的模式進行異構計算。

自動駕駛芯片的供應方式可分為軟硬件一體式方案和軟硬件分離的開放式方案，開放式方案受歡迎程度在上升。

傳感器在中高速、低速自動駕駛場景都在應用

工況的不同需要選擇不同的傳感器：

1）行車主要運行工況為中高速，需要選用檢測距離較遠的傳感器。目前應用的傳感器主要有：攝像頭、毫米波雷達、激光雷達。

2）泊車運行在低速，一般選用檢測距離10m內傳感器。目前應用傳感器主要有：雷達、攝像頭。

攝像頭是車上應用最廣泛的傳感器之一，其核心是COMS圖像傳感器（CIS）。相比于消費級CIS，車載CIS需要解決更多的出行工況的具體問題，比如高動態(tài)范圍、LED燈頻閃、低照和安全性保證等。目前，安森美、韋爾股份在這個市場上處于領先地位。

車載CIS受益于自動駕駛落地，市場規(guī)模將快速提升

車載CIS是ADAS的核心傳感器，可以彌補雷達在物體識別上的缺陷，也是最接近人類視覺的傳感器，其在汽車領域應用廣泛。CIS從早期用于行車記錄、倒車影像、泊車環(huán)視等場景，正逐步延伸到智能座艙內行為識別和ADAS輔助駕駛，應用潛力開始凸顯。

由于新增了自動駕駛功能，汽車的攝像頭需求量將快速增加，相應CIS的需求量也將明顯提升。如果在2023年能夠實現(xiàn)L3以上級自動駕駛的落地，單車攝像頭數量有望上升到11目到16目左右。結合全球每年8000萬到1億輛的汽車銷量，攝像頭需求量最多可能在16億顆左右，CIS均價可能在5美金以上，市場規(guī)?？赡苓_到80億-100億美元。

功率半導體：IGBT應用廣泛，本土廠商正在發(fā)力

功率半導體是新能源汽車中使用最多的半導體器件之一。新能源車電池普遍使用高壓電路，對電池輸出的高電壓進行電壓變化的需求大幅上升，因此需要大量DC/AC逆變器、變壓器、整流器等大量用到功率半導體。其中，IGBT下游應用中，30%來自于新能源汽車。

隨著國內新能源車滲透率的提升，IGBT等功率半導體的需求也將實現(xiàn)快速增長。國內廠商如時代電氣、比亞迪半導體、斯達半導、新潔能等廠商正在加快在這個領域發(fā)力。

總結：汽車芯片供應鏈將重塑

隨著汽車“三化”的推進、汽車電子電氣架構的升級，以及新能源汽車的占比在迅速提升，汽車芯片的需求隨之持續(xù)增加。缺芯之后，車廠開始嘗試改變傳統(tǒng)的供應鏈合作模式，不完全依托以前的Tier1去維系與芯片廠商的關系，選擇與芯片廠商直接合作，共同研發(fā)設計、制造和封裝芯片，提高對整個芯片產業(yè)鏈的掌控能力。同時，主流芯片制造商也在大幅擴產，預計可以提升中長期的供應能力，但短期壓力仍難以緩解。

貞光科技深耕汽車電子、工業(yè)及軌道交通領域十余年，為客戶提供車規(guī)MCU、車規(guī)電容、車規(guī)電阻、車規(guī)晶振、車規(guī)電感、車規(guī)連接器等車規(guī)級產品和汽車電子行業(yè)解決方案，成立于2008年的貞光科技是三星、VIKING、紫光芯能、基美、國巨、泰科、3PEAK思瑞浦等國內外40余家原廠的授權代理商。

免責聲明：本文源自網絡，文中觀點不代表貞光科技立場，如有侵權請聯(lián)系刪除。