汽车芯片行业研究
功能集中已然成为汽车芯片行业发展的必然趋势。随着汽车进入了电动化+智能网联的时代,新能源、智能化、自动驾驶等领域趋势带来了新的半导体需求,也为国内新进芯片企业进入汽车领域带来全新的产业机遇。
一、汽车芯片行业概况
(一)汽车芯片的定义和分类
汽车芯片指用于车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的半导体产品,大致可以分为主控芯片、功率芯片、存储芯片、通信芯片和传感芯片五大类。
(二)车规级芯片认证标准
1.可靠性标准AEC-Q系列。AEC-Q系列是主要针对可靠性评估的规范,详细规定了一系列的汽车电子可靠性测试标准。其中,AEC-Q100是基于失效机理的集成电路应力测试鉴定,是适用于车用芯片的综合可靠性测试,强调的是保障芯片长期可靠能用。通过AEC-Q100可靠性认证试验条件,需要多轮验证且过程中更多侧重多方协作(晶圆厂、封测厂等产业链企业的配合),周期一般较长。
2.功能安全标准ISO26262。ISO26262是全面规范汽车零部件以及芯片功能安全的基本规则,强调的是保障功能正常,分为功能流程认证和功能安全产品认证。
综合来看,真正的车规级芯片一般需要通过可靠性测试认证+功能安全流程认证+功能安全产品认证,才能算完全
满足车规认证中的所有要求,才算是“车规级芯片”。
(三)车规芯片和消费芯片的区别
1.设计目标不同。消费类芯片主要考虑性能、功耗和成本,车规芯片还会综合考虑可靠性、安全性、一致性和长效性。
2.工作环境不同。消费类芯片一般满足0-70℃环境温度,而车规芯片要满足-40-105℃的使用温度要求。
3.设计寿命不同。消费类产品一般不超过5年;汽车设计寿命是10-15年,汽车芯片寿命也要按此设计。
4.生产制造不同。汽车芯片在制造和封装测试上比消费电子要求相对高。
(四)我国汽车芯片行业的发展历程
我国汽车芯片行业发展主要分了四个阶段:第一阶段(1970年前),以传统车载音响喇叭及点火装置为主;第二阶段(1970-1980年),以动力及制动系统为主;第三阶段(1980-1990年)主要以胎压监测、ESC、道路监测等主动安全产品;第四阶段(2000年-至今),涉及越来越多驾驶辅助、智能座舱、新能源等系统。
纯电动汽车排名
(五)行业发展驱动因素
1.政策推动行业发展。近些年,我国发布了一系列关于
汽车半导体的政策法规,支持汽车半导体行业不断完善产业链,持续实现技术突破。
2.汽车三化加速需求上升。在汽车电动化、智能化和网联化三大趋势驱动之下,当前汽车内半导体含量大幅提升。汽车的智能化、网联化带来的新型器件需求主要在感知层和决策层,包括摄像头、雷达、IMU/GPS、V2X、ECU等,直接拉动各类传感器芯片和计算芯片的增长。
3.汽车智能化趋势驱动单车芯片价值提升。根据中国汽车工业协会数据显示,传统燃油车所需汽车芯片数量为600-700颗,电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆,而更高级的智能汽车对芯片的需求量将有望提升至3000颗/辆。
4.电气化架构推动芯片性能转变。随着车内ECU、传感器数量增加,整车线束成本和布线难度也跟着大幅提升。因此无论是对更强大的算力部署、更高的信号传输效率需求,还是出于车身减重和成本控制的考量,都要求汽车电子电气的硬件架构从传统分布式朝着“集中式、轻量精简、可拓展”的方向转变。
二、汽车芯片产业链剖析
(一)产业链分析
1.上游。一般为基础半导体材料(硅片、光刻胶、CMP 抛光液等)、制造设备和晶圆制造流程(芯片设计、晶圆代
工和封装检测)。
2.中游。一般指汽车芯片制造环节,包括智能驾驶芯片制造(GPU芯片、FPGA芯片、ASIC芯片),辅助驾驶系统芯片制造(ADAS芯片)、车身控制芯片制造(MCU芯片)等。
3.下游。包含汽车车载系统制造、车用仪表制造和整车制造环节。
(二)上游市场规模分析
1.半导体材料市场规模。预计2022年中国半导体材料市场规模将达127亿美元。
2.芯片设计行业市场规模。已经成为国内半导体产业中最具发展活力的领域之一,预计2022年,市场规模将达4765.2亿元。
(三)中游市场规模分析
1.全球市场规模。根据海思在2021中国汽车半导体产业大会发布的数据,2021年全球汽车半导体市场约为505亿美元,预计2027年汽车半导体市场总额将接近1000亿美元,2022-2027年增速保持在30%以上。
2.国内市场规模。预计到2025年将达到137亿美元,年均复合增长率达
3.03%。
3.传统燃油车各类芯片应用占比情况。根据Strategy Analyt ics数据,在传统燃油车中,MCU价值占比最高,达到23%;其次为功率半导体,达到21%;传感器排名第三,占
比为13%。
4.纯电动车半导体价值分配情况。由于动力系统由内燃机过渡为电驱动系统,传统机械结构的动力系统被电动机和电控系统取代,致使功率半导体使用量大幅提升,占比达到55%,其次为MCU,达到11%;传感器占比为7%。
(四)下游市场规模分析
2021年以来我国新能源车渗透率持续走高,2022年1-7月,新能源汽车产销分别为327.9万辆和319.4万辆,同比均增长1.2倍,市场占有率为22.1%。
(五)MCU市场需求分析
MCU是将计算机所包含的CPU、存储器、I/O端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等集成在一颗芯片上,将其应用在不同产品里,从而实现对产品的运算和控制。汽车电子化程度的加速驱动MCU市场需求的增长,汽车端成为全球MCU最大的应用市场。
三、汽车芯片行业发展现状和趋势
(一)汽车芯片行业发展现状
1.全球市场竞争格局。国际厂商在车规级半导体领域中占据领先地位,车规级半导体国产化率较低。
根据Omdia统计,2020年全球前五大厂商包括英飞凌、恩智、瑞萨、德州仪器、意法半导体,前25强中闻泰科技名列第19位,是中国唯一一家上榜的公司。