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  • 2022-11-28 20:52
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全球汽车产业正在向网联化、智能化加速发展,而汽车产品的创新高度依赖于底层芯片技术的创新,这为我国车规半导体产业的发展提供了良机。在供需急剧变化的市场环境中,如何更好地把握车载电子的时代机遇,成为萦绕在从业者脑海中挥之不去的谜团。

从紧缺到过剩的 " 突变 "

2020 年以来,全球汽车行业始终被缺芯的阴影笼罩。

汽车芯片是智能新能源汽车发展的基石,随着汽车行业加速向电气化、网络化、智能化、共享化方向发展,据统计,2021 年平均每辆车所需芯片数量已经超过 1000 颗,部分新能源汽车更是达到 2000 颗左右。

近年来,欧美、日本等地晶圆厂陆续因受火灾、地震等不可抗力及故障影响而减产。在普遍缺芯的宏观背景下,消费类芯片需求长期非理性增长,一度挤压了工控、汽车等芯片代工厂的产能和供应。此外,突发的俄乌战争一方面拉高了半导体制造中关键原材料的价格,另一方面又刺激了新能源车的需求增长,而新能源汽车芯片的需求规模在整个汽车芯片市场规模中的占比也越来越高。

一颗颗单价最高几十块钱的芯片,决定了一辆辆价值几十上百万元的汽车能否顺利出货。IHS Markit 数据显示,因为缺乏关键的汽车芯片,2021 年一季度到 2022 年二季度,全球各主要汽车产区共计减产 11468789 辆,其影响已远大于同期疫情造成的大面积停产。

群智咨询数据显示,刚刚过去的三季度,汽车功能芯片 MCU(微控制单元,又称 " 单片机 ")市场价格涨幅约 5~10%。预计进入到 2023 年后车用 MCU 紧缺现象将逐渐缓解,全年供需将恢复到较为良性的状态。但由于新能源汽车处于高速增长期,车用 MCU 的绝对需求量还处于大幅上升阶段,MCU 价格短期仍难以下行,预计到 2024 年将有所回落。

不过,在 2022 年终将至之际,汽车芯片供需情况却似乎已悄然逆转,全球汽车芯片产量开始出现供过于求的迹象。

市场急剧变化令全球头部企业都措手不及,车用半导体龙头厂商瑞萨和安森美甚至紧急削减了第四季度的芯片测试订单,而就在一个多月前,包括安森美在内的全球功率 IDM 三巨头刚刚集体建厂扩充了功率半导体的产能。

突变背后其实有迹可循:从供应端来看,车用芯片稀缺初期,各大厂商就已经相继扩大产能弥补生产线的不足,只不过因为受疫情扩散影响了运输,导致供应不畅;在全球经济衰退预期下,消费电子市场日渐萎靡又为汽车电子芯片的制造让出了曾经霸占的产能。而在需求端,占据全球半壁江山的中国新能源车市场接连遭遇了锂电氢能路线之争、锂矿被卡脖子、补贴政策将退出的打击,自今年 6 月起销量增速已连续 4 个月下滑,更难以支撑起车用半导体市场的信心。

智能化大势不改

大变革时代,虽然新能源汽车的动力来源有所分化,但百年历史的汽车产业向智能化转型的趋势不会动摇。展望未来,功能集中已然成为汽车芯片行业发展的必然趋势。智能网联、自动驾驶等新风口带来了新的半导体需求,也为国内创新芯片厂商进入汽车电子领域带来全新的产业机遇。

众所周知,车用半导体主要包括 MCU、功率半导体、传感器及其他芯片。以 MCU 为例,其主流工艺包含 8 位、16 位、32 位,其中 32 位多用于车规级,主要集中在车身控制、仪表盘、驾驶辅助系统等。伴随着汽车高速智能化升级,汽车电子控制功能日趋复杂,32 位高端车载 MCU 的需求将进一步显著增加。

随着自动驾驶、智能座舱等对汽车感知器件、运算能力、数据量需求日益提升,汽车控制芯片、存储芯片、模拟芯片、传感器成长空间广阔。

与传统燃油汽车平均单车搭载 70 个 ECU 相比,智能汽车平均单车搭载 300 个 ECU,新增的 200 多个 ECU 主要用于自动驾驶相关硬件控制,而每个 ECU 至少需要一颗 MCU 作为核心控制芯片。中信证券数据显示,每辆智能汽车平均用到 300 颗以上 MCU。

根据 2021 中国汽车半导体产业大会发布的数据,预计 2027 年汽车半导体市场总额将接近 1000 亿美元。从全球市场竞争格局来看,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。市场研究机构 Omdia 公布的销售额排名显示,2021 年功率半导体市场前三大厂商分别是英飞凌、安森美和意法半导体,日本企业在前十中占据 5 个席位,中国闻泰科技旗下的安世半导体排名第 8。

我国作为汽车制造大国,同样对汽车半导体需求旺盛,前瞻产业学院预计,到 2026 年,我国汽车芯片行业市场规模将达到 288 亿美元。目前,外部收购、成熟企业布局车规半导体业务以及新兴领域创业是支撑我国汽车半导体发展的主要路径。

国内厂商主要从与安全性能相关度较低的中低端车规级 MCU 入手,如雨刷、车窗、遥控器、流水灯等车身控制模块,并逐步研发汽车智能化所需的高端 MCU,如智能座舱、ADAS 等。

目前,在车身控制、智能座舱、动力控制领域的众多玩家已实现车规级 MCU 批量生产,赛腾微、复旦微的 MCU 产品已进入上汽、吉利、奇瑞、蔚来等主流汽车厂商的供应链,兆易创新、芯海科技、华大半导体、BYD 半导体等均有功率半导体产品通过车规验证,中颖电子的车规级 MCU 已流片成功,在验证阶段。

机遇与挑战并存

数据显示,目前我国汽车芯片自给率不足 10%、国产化率仅为 5%,供应高度依赖国外。据行业机构统计,中国汽车功能芯片的市场份额中,美国占比超过 20%。这一方面反映出中国本土车规级芯片的短缺程度,另一方面也揭示了国产替代的巨大空间。

虽然增速有所下滑,但国内新能源车销量绝对值仍在上升通道中,对于本土车规级芯片的需求持续增长。在市场的发展过程中,越来越多的主机厂商和 Tier1 愿意将国内的车规级芯片厂商作为其二级、三级供应商,给国内芯片的研发机构、材料供应商、设计公司乃至检测机构带来更多发展空间。与已经过剩的全球市场相比,国产车规半导体市场也许有更长的景气周期。

不过,除了国产芯片行业的共性难题,国产车规级芯片领域还面临着多重严峻的挑战。

与消费级芯片和工业级芯片相比,车规级芯片在面对更为复杂、苛刻的应用环境的同时,还需保障功能和安全性,对于使用寿命、交付良率等方面的要求更为严格,验证周期更长,因此成为国产替代最难突破的领域。

其中,芯片的可靠性认证是进入汽车电子赛道的入场券,功能安全更是芯片供应商进入汽车领域的准入门槛。车规级认证技术难度大,需要在 6~24 个月内持续投入人力、物力进行测试,所需费用高达几十万 ~ 上千万元,且越复杂的产品所需的时间越久、费用越高;对于新进入市场的企业来说,即使通过车规级认证,还需要经历 18~24 个月的产能扩充和供应链导入过程。

头顶着硬科技光环的芯片产业是科创板支持力度最大的行业之一,但车规级芯片走向资本市场的路途也并不如想象中顺利。日前,深耕车规级芯片 10 余年、已在创业板顺利过会的比亚迪半导体在提交注册阶段主动撤回申请材料,原因是扩大晶圆产能导致财务状况不满足上市条件,万众瞩目的国产车芯第一股就此流产。

短期内,美国的芯片禁令对我国车规级芯片影响有限:除了特别高端的智能驾驶芯片,国内目前的车规级芯片多为 28nm 及以上的成熟制程芯片。但随着我国汽车智能化不断向前发展,自动驾驶芯片和智能座舱芯片的制程、算力需求不断提升,终将进入美国的审查限制范围。

在相对乐观的前景预期之外,车规芯片市场参与者更需要清醒地认识到风险并预备应对方案:对接资本和激励机制可在很大程度上缓解车规芯片产业资金和人才的缺乏,提前业务规划和引入专业第三方机构有助于规避上市过程中的阻碍,而来自国际市场的技术制裁还需要产学研用的深度融合协作共同抵御。

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