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汽车芯片厂商竞逐先进制程 国产芯片何时走向量产

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  作者: 李娜

  [ 根据Gartner此前公布的数据,全球汽车半导体市场2022年有望达到651亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到12%,并成为半导体细分领域中增速最快的部分。 ]

  一场围绕汽车级芯片先进制程工艺的争夺战已经开始。

  10月31日,吉利汽车表示,由“芯擎”科技自研的“智能座舱芯SE1000”采用了车规级7nm工艺,将于2022年量产。

  如果能够真正实现落地,这将是国内车规级SOC芯片第一次走进7nm制程。在国际主流玩家中,包括高通、恩智浦在内的厂商早已围绕5nm制程展开了较量。

  高热需求“带动”新玩家入局

  在网络化、电气化、智能化趋势推动下,汽车已经成为“轮子上的数据中心”,汽车半导体用量迅速提升。根据Gartner此前公布的数据,全球汽车半导体市场2022年有望达到651亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到12%,并成为半导体细分领域中增速最快的部分。

  “无论是电动车还是自动驾驶,都将需要质量优良且安全等级高的半导体元器件。”集邦拓��产业研究院分析师姚嘉洋对第一财经记者表示,以自动驾驶为例,像车用雷达、车联网、车载资通信、车用传感器等,都会是半导体厂商很重要的机会点。

  从产业格局来看,过往把持车用半导体市场的主要为恩智浦、英飞凌、意法半导体、瑞萨等公司,由于市场较为稳定,外来者鲜有机会进入。但随着ADAS、自动驾驶技术的兴起,智能汽车对于计算和数据处理能力的需求暴增,让本来就对这块市场有兴趣的科技公司又有了进击的理由。

  在2021年德国国际汽车及智慧出行博览会上,英特尔首席执行官Pat Gelsinge表示,旗下公司Mobileye将在2022年起在德国慕尼黑和以色列特拉维夫市推出自动驾驶出行服务。

  英特尔预测,汽车芯片市场将在2030年(相较于目前)增长一倍以上达到1150亿美元。“芯片在全新高端汽车物料清单(BOM)中的占比仅为4%,而到2030年,这一数字将会增长五倍之多。”Pat Gelsinger表示,到2030年芯片将占高端汽车BOM的20%以上。

  而另一家芯片厂高通也在逐步加大在汽车领域的投资。

  10月5日,高通与自动驾驶Tier 1维宁尔达成最终收购协议,高通将与合作伙伴以45亿美元(约合290.03亿元人民币)的价格共同收购维宁尔,这意味着高通与麦格纳竞价收购维宁尔就此画上句号。

  明年,高通Snapdragon Ride自动驾驶平台将量产装车,集成维宁尔的自动驾驶视觉软件之后,高通在这一领域的短板将会被补上。

  国泰君安证券在最新发布的报告中表示,截至2020年底,25家顶级汽车制造商中已有20家选择高通骁龙汽车数字座舱平台。

  先进制程与产能争夺战

  面对英特尔、高通、英伟达等消费电子芯片巨头的“跨界”,传统芯片公司也在积极反击。

  比如瑞萨、意法半导体等芯片公司这几年不断推出自家解决方案,博世集团则为多家公司提供了全套ADAS解决方案。而在去年年中,一则恩智浦牵手台积电布局5nm制程汽车SoC的消息引发了业内高度关注。

  根据合作内容,这款芯片将采用台积电N5P工艺,两家公司预计在2021年向恩智浦主要客户交付首批5nm样品,这也被外界视为恩智浦为保持技术领先性所做出的尝试。

  “自恩智浦确定与台积电就车用产品上导入5nm制程后,高通也与Ambarella在车用芯片产品上导入了5nm制程,可以看到,先进制程在未来的发展上,车用处理器所扮演的角色也会越来越重。”一不愿透露姓名的分析师对记者表示,传统车用芯片虽然标榜高可靠度与供货稳定,但考量到自动驾驶的长期发展,负责信号判断的处理器芯片所需要的运算效能一定要提升,这样的话,先进制程成为不可或缺的关键。

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  但疫情叠加需求的爆发,让“产能竞赛”提前于“技术竞赛”爆发。

  集邦表示,在全球电子产品供应链出现芯片荒的同时,晶圆代工产能供不应求衍生的各项涨价效应,推升前十大晶圆代工业者产值在2020及2021年连续两年皆出现超越20%的年增率,突破千亿美元大关。其中供给予汽车的产能占比不可小觑。

  博世集团近日表示,已拨款超过4亿欧元(约合30亿元人民币)用于明年在德国和马来西亚投资生产的微芯片,以缓解全球芯片短缺问题。值得注意的是,今年6月,博世投资的德国德累斯顿半导体工厂刚刚投入使用,这是博世集团成立历史上最大的单体投资项目,该工厂主要生产用于电动工具的芯片,此后则逐渐加大对于车用芯片的生产。

  作为汽车半导体中的主要供货商之一,德州仪器也在扩大晶圆的生产能力,按照计划,该公司在未来10到15年的战略框架内,重点是汽车和工业产品。

  而面对这场“需求盛宴”,国内厂商中,闻泰科技(600745,股吧)等厂商也加入了扩产行列。

  此前,闻泰科技全资子公司安世半导体完成对英国最大晶圆厂Newport Wafer Fab的收购。闻泰科技董事长兼安世半导体董事长、CEO张学政表示,Newport的加入,将会有效提升安世半导体在车规级IGBT、MOSFET、模拟和氮化镓、碳化硅等化合物半导体等产品领域的IDM能力。全球车规级8英寸晶圆厂屈指可数,Newport预计从第四季度开始为安世半导体导入产能。

  10月29日,闻泰科技发布第三季度报告,2021年第三季度实现营业收入138.77亿元,归母净利润8.09亿元,同比增长45.06%。闻泰科技在公告中指出,归母净利润增长主要由于半导体业务在今年以来受新能源汽车需求驱动保持了持续较好的发展态势,车规级产品体现出了良好的竞争力。

  国产芯片要来了

  受到缺芯片影响,导致今年汽车行业持续供不应求,但在产能持续增加和供应链的恢复以后,汽车芯片产业的格局或将迎来新的变化。

  英飞凌首席运营官Jochen Hanebeck预测,2023年、2024年市场将达到顶峰,可能会有供应过剩的问题。他认为,更重要的是要关注不同领域的芯片分配问题,“哪些领域有增长,哪些领域需要更多的芯片分配”。

  从趋势上看,智能座舱被视为未来的“机会风口”之一,也是制程工艺竞争最为激烈的领域。

  根据ICVTank数据,2019年全球智能座舱域控制器出货量约为40万套,预计2025年出货量将达到1300万套,年复合增速为77%;根据盖世汽车数据,2020年中国乘用车智能座舱域控制器出货量约为63万套,预计2025年出货量将达到528万套,年复合增速约为53%。

  国泰君安认为,智能座舱域控制器出货量的快速增加,以及搭载高算力SoC芯片的智能座舱域控制器出货占比的提高,将带动 SoC芯片市场规模实现较快增长。

  上述机构表示,这一市场的主流玩家目前包括传统汽车电子厂商、消费电子厂商、人工智能企业。在自动驾驶时代,“CPU+GPU+XPU”的异构主控SoC芯片将逐渐成为主流,算力正在快速攀升。

  而目前几类厂商在智能座舱主控芯片上已形成差异化竞争。高通、英特尔、英伟达在中高端车型智能座舱主控芯片上竞争激烈,三星、华为异军突起,切入高端市场,AMD为特斯拉旗舰车型提供定制芯片,瑞萨、恩智浦等在中低端车型上应用较为广泛,地平线等国产创新厂商与国产车型展开合作。

  但从制程优势来看,高通、恩智浦都走在了前面,即将步入5nm时代。

  而国产芯片中,根据吉利披露的时间,智能座舱芯片SE1000在完成车规级认证后,明年就会量产。在规划中,2024年到2025年还将推出5nm车载一体化超算平台芯片和高算力自动驾驶芯片。

  但关于Soc产品的更多细节以及代工情况,吉利并未做详细披露。

  上述不愿透露姓名的分析师对记者表示,车用芯片相较于传统的消费性电子,难度更高,车厂(芯片)要取得基本的车用认证如AEC-Q100,以及Tier 1与车厂的认证许可,时间要预备非常长。

  一款车规级芯片需要2~3年的时间完成车规级认证并进入主机厂供应链,进入后一般拥有5~10年的供货周期。举一个例子,发布于2016年的智能座舱车规级芯片高通骁龙820A经历了多年测试,一直到2019~2020年才开始广泛应用于奥迪、小鹏、理想等主机厂。

  “芯片本身的投资也有一定的风险,短期来看,国产车规7nm芯片的真正实现仍需要时间验证,否则也是小规模的概念产品。此外,值得注意的是,5nm的主要产能现状依然是在智能手机上,即便是大厂力推,在车规芯片上普及也要在2024年左右。”上述分析师对记者表示,5nm是目前EUV(极紫外线)光刻机能实现的最先进芯片工艺,也是智能手机厂商的重要卖点,但在应用中也遇到过散热问题以及功耗消耗过大的问题。对于车企而言,这是不能发生的事情。

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