换道超车
2021-07-11
汽车芯片:增长亮点
所谓汽车芯片,其发展倒也并不完全依靠新能源汽车来拉动。在传统汽车一统天下的时代,汽车芯片已经得到广泛的应用。除了使用认知最为直接的多媒体系统、智能钥匙、自动泊车之外,譬如动力传动、车身、底盘与安全等子系统之中,同样有大量芯片承担着功能支持的任务。
但不可忽略的是,正因新能源汽车的“不传统”,随着各国引导能源升级、汽车迭代的举措不断出台,新能源汽车比重日增必然会激发市场反响。数据显示,一辆传统燃油车对芯片的需求大致在100~200之间,电动及混动汽车的需求量则可达它的两倍。
如果按功能类型进行细分,传统汽车上最重头的芯片类型无疑是MCU(车用微控制器),其次才是功率半导体(IGBT、MOSFET等)、传感器、激光雷达等等。但到了纯电动汽车上,功率半导体的重要性就上来了,MCU退居次席。另外,随着汽车的自动化程度不断加深,对性能算力要求更高、相当于“大脑”作用的AI芯片地位也水涨船高。以上诸多因素,无疑都是汽车芯片需求快速增长的推动力。
另外,由于汽车对安全系数的要求更高,汽车芯片在设计、制造、封测等各个环节都必须符合车规,并严格遵循车厂的认证流程。这就导致了在芯片生产商眼中,汽车芯片并不是利润最丰厚、流程最简易的“大肥肉”——上一轮芯片荒中,汽车芯片被消费电子芯片挤占了产能,这也是其中的一大因素。
无论如何,随着疫情后车市快速复苏、能源迭代升级的不断进行,汽车芯片需求正在呈现出明显的增长趋势。早在2019年上半年,德勤已经发布过报告,认为汽车相关即将成为整个芯片行业中增长最快的部分,预计到2022年占比将达12%左右。
“头部效应”的重压
在汽车芯片领域,国内厂商并非全无布局,但这一行业技术密集加资金密集的特质本身就决定了一件事——只要能力足够,入局越早则越有利,后来者将不得不面对头部效应拉开的巨大壁垒。因此每每打开全球芯片厂商排名表,总是看到国外企业占据了前列位置,而且占据了很大的比重。
就以2019年为例,该领域排名前五分别是恩智浦、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体和德州仪器,并且这五家的市占率之和达到了总量的二分之一。对排名靠后的厂商来说,这种“巨无霸”式的压力可想而知。
看地域,北美占据了绝对主导地位——占比高达三分之一,不乏深耕多年的老厂商,还不断有闻风而来的新玩家投入其中。例如业界最大的芯片供应商德州仪器就名列其中,它在汽车这一片已经布局超三十年,目前产品种类超过十万,其中光车用级产品就接近两千种。
美国还拥有另一芯片巨头美光,市场份额超过40%、入局汽车领域将近三十年,同样坐拥巨大的影响力和能量。在这样的强敌环伺之下,特斯拉还能在几年之内异军突起,本身也是不可小视的证明。就连英特尔、英伟达、高通等原本重点不在汽车的巨头,甚至苹果,也都纷纷投入汽车芯片的大潮之中。
另一些大厂商在欧洲——意法半导体占据了汽车发动机定制芯片三分之一的市场份额,车灯控制芯片同样首屈一指;德国的博世、荷兰的恩智浦各有各的撒手锏,盘踞着各自占据的市场区间。
贸易战的反向催化
不难看出,这个领域的主导权仍掌握在国外厂商手中,国内厂商整体呈现出一种“还没占到优势,在追了,在追了”的画风。总的来说,就是高端产品遭遇技术阻击(造不出或者造不好),中端产品遭遇信任危机(即使东西不错,但打不过对手多年累积的口碑和信任度),低端产品又遭遇价格阻击(对面把利润空间压得极窄,难以挤进去)。
遭遇“头部效应”的压制,即使所有人都在预测汽车半导体市场即将迎来连续增长,国内厂商是不是真能把订单抢进碗里那也是另外一回事。但是在这个时间点上还有另一件大事发生,那就是来自美国的贸易战和技术制裁。
此前,由于国内厂商在芯片领域尚未成就够大的气候,自然也就分不到多少关注。无论业内还是业外,人们的视角往往更加“就事论事”——芯片的功能实现怎么样?技术更迭又如何?如果不是华为等企业在贸易战中遭遇封锁、很快又传出台积电即将搬到美国的消息,可能不少人还在用一种顺其自然的心态等待国内厂商猥琐发育、一步步抢到更大的市场份额。但如今,芯片是否“自主、安全、可控”的危机感却前所未有地高涨,创新战略联盟多少也是对此种局面的反馈之一。
在上一波全球“芯片荒”中,正是台积电董事长刘德音发出了“不是真实需求,小心产能过盛”的声音。当时大部分声音认为芯片需求走高已成定局,他卻认为需求数据受到了新冠疫情、美国制裁等诸多因素影响,并不能完全反映真实情况。
行业老炮的言论当然自有道理,但是如果把他的言论与台积电紧抓风口、投资在美国建厂的事实对照起来看,其中看似矛盾之处倒也不是不能理解——即使全球范围内供求平衡甚至供大于求,也不见得你想买啥都能买到。要是想不通这个道理的话,看华为就好了。这也正是市场调查机构VLSIResearch总结为“各国都忙着建自己的芯片供应链,避免受制于人”的弦外之音。
2018年,中国汽车半导体市场规模为611.6亿元人民币,同比增长15.6%,看这趋势2021年能破千亿关口。而在2020年9月,“中国汽车芯片产业创新战略联盟”正式建立,此时我国汽车芯片的自主率尚不足10%。
科技部、工信部以及国家新能源汽车技术创新中心作为牵头和支持者,70多家产业链上下游参与其中,不但有车企、有芯片厂商,还有软件商、高校等机构,其中规划引导的信号相当明显。
打压与机遇
美国针对芯片领域施加制裁当然是逐利而为、谈不上有什么好意,一系列操作下来,原本丝滑顺畅、在商言商的进口芯片供应链变得风险大增。毕竟芯片质量稳定、价格便宜固然重要,但在现代化工业生产中,不能稳定供货带来的风险同样巨大。这就逼迫着对芯片有需求的厂商(甚至不仅仅是中国厂商)未雨绸缪,先行看好“万一制裁来了也能顶上”的替代方案。
如果按照材料设备、设计、加工、封测的分类法来看,国内厂商目前除了封测已经冲到全球第一梯队之外,其他类型仍存在不小的差距,而且基本上,越靠近上游则差距越明显。虽然如此,在汽车芯片大量走高的背景下,仍有不少国内厂商因为各自成绩获得了注目和看好:有来自官方的扶持和投资,也不乏民间资本进入。
所以说那句名言“所有打不倒你的东西,都将使你变得更强大”,倒也并不全是浪漫主义的文艺发言。置之死地而后生,谁都喜欢轻松又安全的道路,但对面给我们把这条路堵死了啊!
在国内现阶段的汽车芯片相关厂商中,以芯片设计厂商和芯片制造厂商为主,前者一般被称为Fabless。大部分企业在进入芯片领域之后,往往会选择成为一家Fabless。理论上讲,如果能把设计、制造和封测全部工序都一勺烩了当然很美,问题就在于一般厂商它做不到——全球这么多国家,知名企业中做到IDM模式的也就英特尔、三星和德州仪器三家而已。
华为海思:首进前十
今年5月初,调研机构IC Insights发布了当年第一季度全球半导体(IC和OSD)销售排名表,华为海思以大幅上涨的销售额同比一路前冲,销售额接近27亿美元,首次进入该榜单前十。
海思自从成立之后一直作为“后备队”存在,用了16年时间上榜。之前推出對标骁龙865的麒麟9000也被称为一代神U,但不可否认遭到制裁、无法通过台积电流片对海思打击巨大。余承东甚至一度说过,麒麟9000可能是华为最后的旗舰芯片了。
然而在去年年中,媒体曝出海思与比亚迪低调签约、即将提供麒麟710A车机芯片用于汽车智能座舱的消息。消息中耐人寻味的点至少有两个:一,这是海思麒麟芯片首次用于华为(荣耀)之外的产品;二,该芯片的代工方由台积电替换成了中芯国际。
今年4月,搭载另一款车规芯片麒麟990A的北汽极狐阿尔法S华为HI版在上海车展亮相,同批发布的还有鸿蒙OS智能座舱、智能驾驶平台MDC810、4D成像雷达等新品。网络媒体一度惊呼“华为要造车了!”,但实际上早在2009年,华为已经着手入局这一领域。
到了2019年,华为成立智能汽车解决方案事业部,随即接连拿下安全技术认证、联手18家车企成立5G生态圈,一连串动作之后才有麒麟990A的出现。华为将自己的策略概括为“帮助车企造好车”,最新这一款芯片比当前广泛使用的车规芯片高几个级别,官方声称至少两年之内够用。
比亚迪:玩半导体的车企
而比亚迪选择麒麟710A作为车机芯片之前,原定计划是骁龙820A……。这一波更换芯片为完全国产知识产权的麒麟,显然比亚迪也看到了进口芯片供应链隐藏的潜在风险。
比亚迪不仅在车载智能方面与华为早有合作(其旗舰车型“汉”也搭载了华为MH500 5G 模组),更在2004年就将旗下的半导体相关业务单独拆分出来,并于2007年在港交所独立上市。就在官宣“麒麟上车”的前后,比亚迪半导体刚刚完成了8亿元的融资,投资者包括韩国SK集团、小米长江产业基金、ARM、中芯国际等,估值高达102亿元。
比亚迪半导体的主营方向为IGBT,这也是当前电动汽车上主流的功率半导体。多年深耕之下,比亚迪自研自制的IGBT 芯片已批量用在自家电动车上,2019年国内出货量达19万套,市占率18%,仅次于英飞凌,是国内车规级IGBT的领军者。前一波芯片荒困扰各个车企的时候,比亚迪甚至表示自产芯片不仅足以自足,还“有余量外供”。
中车:高铁转电动车
以IGBT为代表的功率半导体是新能源汽车的关键技术之一,其市场同样主要由国外厂商把持。11年前,比亚迪率先完成了汽车IGBT芯片领域的重大突破,但是要求更高的高铁IGBT芯片却是由中国中车完成的。
自20世纪六十年代开始,用于高速列车的IGBT芯片先后由日本、德国垄断,由于该芯片的制造对环境条件、环节链接的要求都很高,因此国产化的技术突破耗费了漫长的时间。2008年,中车集团并购了持有相关技术的英国老牌公司丹尼克斯,攻关多年才让国产3300伏IGBT芯片通过技术鉴定认证,得以满足高铁使用标准。
中车的IGBT芯片至今已更新到第六代技术,包揽了复兴号上所有的此类芯片需求。其产品不仅用于高铁,还供给航空航天、电动汽车等行业使用。中车与长安汽车联合成立公司生产IGBT芯片,就是供新能源汽车之用。
IPM双雄
在IPM(智能功率模块)领域,杭州士兰微和吉林华微分别位居2019年排名的第九和第十位。二者同样布局较早深耕多年,是集设计、制造、封测等多个产业链环节为一体的半导体企业。
前者多年来逐步投产了5英寸、6英寸、8英寸、12英寸的生产线,并拥有自有封测基地。产能这一利好条件在芯片荒中极为吃香,据官方数据,本年第一季度实现营收14.75亿元,同比增长113.47%;归属于上市公司股东的净利润1.74亿元,同比增长高达7726.86%。
后者则是国内第一家芯片上市公司,除生产、检验之外,还可对产品进行高低温冲击、HAST、高温反偏、盐雾、高低温存储等全方位的可靠性测试及分析。
华大半导体:国内MCU扛旗者
电子汽车上重要性仅次于功率半导体的MCU,则由华大扛起国产的旗子:它是中国电子信息产业集团有限公司(CEC)整合旗下集成电路企业而组建的集团公司。自2014年成立开始,华大半导体就把重点方向锁定在MCU,多年以来从未跌出过中国IC设计企业的前五。
在经营最久的安全芯片与MCU两大领域,华大半导体已成为全球第十大MCU供应商、全球第五大安全芯片供应商。其旗下MCU产品众多,车规MCU为独立的一大系列。
兆易创新:NOR Flash全球第四
兆易创新以NOR Flash为主攻方向,涵盖了市场绝大部分容量及电压产品,2019年中,其全球排名在第3~4浮动。在涵盖NOR Flash、NAND Flash、MCU、指纹识别等芯片关键技术领域,该公司已积累千余项国内外有效的专利申请。
2019年,兆易创新收购思立微获证监会通过,其后进行了产品线的重新整合,确立了以存储、MCU、传感器为核心的新架构,并针对车用市场推出了车规级产品。
安世半导体:电源分立元件和模块全球第十2019年中,闻泰集团斥资268亿收购了荷兰安世半导体(Nexperia),中国史上最大规模的半导体收购案正式完成。通过收购,安世半导体成为国内企业,在2019年的统计数据中,其电源分立元件和模块名列全球第十。
对于安世而言,细分领域的排名也许更具意义——其小信号二极管、晶体管和ESD保护器件均排名第1,PowerMOS在汽车领域排名第2,逻辑器件也排名第2,小信号MOSFET排名第3。
写在最后:
除此之外,在新能源汽车大潮中异军突起的还有M E M S 产业,歌尔仅用了四年时间就完成了全球前二十到前十的跨越,赛微电子(原耐威科技)则站上了M E M S代工第一的位置。中芯国际、紫光等生产厂商,四维图新、全志等科技公司,地平线、寒武纪等从A I切入的初创企业,上汽、通用、五菱等车企,也都纷纷在需求激发机遇的大环境下寻求自身道路,谋求国产芯片领域的加速突破。