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中國汽車電子芯片業好消息不斷,但仍充滿挑戰

作者:時間:2019-03-29來源:半導體行業觀察收藏

  日前,兆易創新宣布,其GD25全系列SPI NOR Flash產品已完成AEC-Q100認證,是目前唯一的全國產化車規閃存產品,可以為汽車前裝市場以及需要車規級產品的特定應用提供高性能和高可靠性的閃存解決方案。

本文引用地址:http://www.tsejo.com.cn/article/201903/398985.htm

  近些年來,伴隨著等趨勢,使得汽車電子市場持續升溫,不僅讓半導體廠商加大在此間的投入,也讓傳統車廠開始重視汽車的研究。新的市場環境,也促生了一批新的汽車公司林立而起。由這些企業之間展開的競爭,使得汽車市場百花齊放。但是礙于汽車電子產品門檻較高,也讓中國企業感受到了困難。此次,兆易創新通過了AEC-Q100認證,是否也讓我們尋到了一絲中國汽車芯片即將迎來曙光的氣息。

  汽車電子市場誘惑力大

  2016年,汽車芯片憑借300億美元的市場被視為是半導體市場成長最快的應用領域之一。同時,GGII預測,2020年全球車用芯片市場規模將增至430億美元。目前看來,盡管汽車相比其他領域對整個芯片產業而言占比只有大約10%,但未來,伴隨著市場的迸發,汽車將用到更多的芯片。高德納咨詢公司預測稱,到2020年,汽車半導體這一業務板塊的利潤增長率將是全球芯片市場的兩倍。

(來源:中國閃存市場ChinaFlashMarket)

  目前,一輛普通的新車芯片數量超過600個,芯片在每輛汽車中的價值超過2000元。而2018年全球汽車銷量接近1億輛。而未來的ADAS系統在向L3、L4階段升級的過程中,則需要更多的CMOS傳感器、 MEMS傳感器、以及探測雷達來感知周圍環境。同時,汽車動力系統的電氣化使得功率器件使用量大幅增加。同時,由于新能源汽車的動力結構發生改變,也為電源管理芯片帶來了新的發展機會。在和新能源兩者的驅動下,便可窺見汽車芯片的誘惑有多大。

  根據不同的用途,汽車芯片又可分為 MCU、功率半導體(IGBT、MOSFET 等)、傳感器及其他。根據Strategy Analytics數據顯示,在純電動車中,MCU 占比僅次于功率半導體,為11%。DIGITIMES預測,功能芯片MCU市場規模有望從2017年66億美元穩步提升至2020年72億美元。

(全球汽車半導體市場規模(億美元),來源:眾調汽車大數據)

  通過這些數據,我們不難看出,未來汽車芯片潛力巨大。汽車市場為眾多半導體企業提供了發展機會,從MCU到功率器件都有涉及。在這種情況下,也難免增加了許多之前從未涉足過汽車芯片的玩家。

  歐美日廠商把持

  從全球汽車芯片市場來看,恩智浦、英飛凌、意法半導體、瑞薩、博世、賽普拉斯等是汽車芯片的傳統玩家。

  2015年,恩智浦收購飛思卡爾以后,一直穩居全球汽車電子市場榜首。公司憑借在處理、連接與安全三個方面的優勢,打造了嵌入式處理器與MCU、各類通信模塊以及安全芯片等產品,可以提供較為廣泛、全面的汽車芯片。除此之外,在傳統汽車芯片企業中,英飛凌以向汽車領域供應傳感器、微控制器和功率半導體等產品見長;瑞薩電子以車用MCU方面占有著領先優勢,賽普拉斯長期居于全球汽車NOR閃存市場榜首,以65%的市場份額傲視群雄。

  汽車市場的火爆,也讓一些老牌芯片廠商看紅了眼。傳統汽車芯片廠商不僅要與自己的老對手競爭,還要時刻關注著包括高通、英特爾、三星、英偉達、賽靈思等新進玩家的動態。而這些玩家,除了英偉達以外(英偉達憑借GPU優勢布局汽車芯片),幾乎無一例外地都走上了通過收購發展汽車芯片的路線。

  2014年,高通以驍龍芯片開始布局車載娛樂市場,而后,高通從車內蜂窩調制解調器業務入手,形成了電動汽車無線充電、遠程信息處理、資訊娛樂三大板塊。高通曾想通過收購恩智浦布局汽車芯片領域,可惜這樁交易在2018年正式宣告結束。2017年,英特爾斥資153億美元收購Mobileye,布局自動駕駛領域,據悉,Mobileye計劃在2021年批量化實現L4-L5級別的自動駕駛應用。2018年,賽靈思收購深鑒科技,強化汽車領域市場,有統計數據顯示,到2018年賽靈思的芯片已經被運用到29個汽車品牌,111款車型中,且未來這個數字還會繼續擴大。同樣走著收購發展汽車芯片的還有三星電子,三星電子收購哈曼在前,隨后還成立了專門的ADAS/自動駕駛戰略業務部門,研發車聯網、自動駕駛相關的前沿技術,后來又推出了自家全新汽車芯片品牌——Exynos Auto和ISOCELL Auto。

  同時,類似特斯拉、豐田等整車廠也開始參與到汽車芯片的制造研發中來,開始搶奪汽車電子這塊蛋糕。

  在上述的介紹中,無論是傳統汽車芯片供應商還是老牌芯片廠,亦或是整車廠都能憑借自身技術經驗或者是資本上的強大優勢,占據了汽車電子的大部分市場。面對國際市場上汽車芯片熱火朝天的局面,我國在汽車芯片上的情況卻又是另一番天地。我國汽車芯片嚴重依賴進口,上述的各大廠商也將中國市場視為汽車芯片領域重要的增長地區,紛紛布局其汽車芯片在中國的發展。據統計,我國汽車芯片市場規模約占全球的 20%,但是國產汽車芯片在全球占比不到 1%。

  為什么會出現這種情況?

  兩道必須跨越的鴻溝

  要想弄清楚這個問題,就先要了解汽車芯片市場的門檻在哪里。汽車,在現代生活中占有了重要的地位,因而,其安全性必須得到保障。汽車芯片對安全性的要求包括,對溫度、質量、使用壽命和可靠性。如何判定安全性,這就要靠AECQ100和ISO16949這兩個認證。

  AECQ100由AIAG汽車組織開發的用于集成電路的資格認證測試流程。此規格的目的是要確定一種器件在應用中能夠通過應力測試以及被認為能夠提供某種級別的品質和可靠性。AEC-Q100包括了一系列應力測試失效機理、最低應力測試認證要求的定義及集成電路認證的參考測試條件。 這些測試能夠模擬跌落半導體器件和封裝失效,目的是能夠相對于一般條件加速跌落失效。在這個標準中,涉及汽車的部分有:AEC-Q001?零件平均測試指導原則、AEC-Q002?統計式良品率分析的指導原則、AEC-Q003?芯片產品的電性表現特性化的指導原則、AEC-Q004?零缺陷指導原則以及SAE?J1752/3?集成電路輻射測量程序。

  ISOTS16949是國際標準化組織于2002年3月公布了一項行業性的質量體系要求。ISOTS16949是國際汽車行業的一個技術規范,其針對性和適用性非常明確:此規范只適用于汽車整車廠和其直接的零備件制造商。這些廠家必須是直接與生產汽車有關的,能開展加工制造活動,并通過這種活動使產品能夠增值。對所認證的公司廠家資格,有著嚴格的限定。那些只具備支持功能的單位,如設計中心,公司總部和配送中心等,不能獨立獲得ISOTS16949:2002的認證。對那些為整車廠家或汽車零備件廠家制造設備和工具的廠家,也不能獲得ISOTS16949:2002的認證。因此,ISOTS16949:2002的實施,對三大汽車公司和他們的零備件制造供應商將有直接的影響。ISOTS16949特別注重廠家的完成品及實現這個完成品的質量系統能力。它認為這是整個制造過程活動的基礎。另一個特點是,它特別注重一個機構的質量管理系統的有效性。ISOTS16949:2002的審核,由從單一的要素的審核轉變成一個過程的審核。

  以上這兩個認證通對汽車芯片的要求極為嚴格,中國汽車芯片研發經驗不足,很難通過這兩項認證。這也是中國芯片要想進入到汽車領域的第一道門檻。

  同時,汽車芯片使用周期較長,往往是十年起步。與消費電子1-2年的更換周期相比,汽車芯片的投資明顯要長很多。而目前很多企業都追求短平快的盈利模式,也使得中國汽車芯片市場并沒有像消費電子芯片市場一樣火爆。

  同時,汽車芯片廠商也需要與中下游零部件廠商和整車廠長久的合作關系,這也是為什么中國汽車芯片很難打開局面的困難之一。

  另外還有大眾汽車CEO Herbert Diess表示,大眾的汽車電子系統正在從分布式向集中式處理方式轉換,計劃將ECU(車載控制單元)功能集成起來,最終實現系統模塊數量級的減少,核心架構從當前數十個甚至上百個控制單元減少到三到五個車載中央處理器。而這種做法將有益于英偉達和英特爾這樣的公司。若這種做法得到了大部分整車廠商的認可,對整個汽車芯片供應商,尤其是對于正在謀劃進入這個市場的國產廠商來說,更將倍受打擊。

  但面對著壓力,國內汽車芯片廠商迎難而上。

  中國玩家初露曙光

  事實證明并沒有,在前不久結束的兩會期間,政府工作報告中指出,未來我國要深化大數據、人工智能等研發應用,培育新一代信息技術、高端裝備、生物醫藥、新能源汽車、新材料等新興產業集群,壯大數字經濟。同時,2019年推出的科創板,也意在扶持包括新能源和芯片之類的企業。

  在這種環境下,也為中國汽車芯片的發展提供了土壤。除文章開頭的兆易創新以外,還有一些廠商在汽車電子領域取得了不錯的成績。

  國內汽車品牌比亞迪,擁有獨立的微電子公司,專門從事芯片研發與制造,目前擁有從IC設計、功率芯片設計、晶圓制造、IC封

  裝測試、模組封裝測試等完整產業鏈,從業工程師超過2000人,其自主設計與制造的IGBT芯片和模組,已批量應用于自家電動汽車。

  同時,加特蘭、全志、四維圖新等科技公司,也都在加緊布局車載芯片。

  其中,據介紹,加特蘭是目前國內唯一量產77GHz毫米波雷達芯片的企業,公司于2017年成功量產了第一代芯片,也是全球首顆成功量產的GHz CMOS工藝毫米波雷達芯片,并成功導入多家汽車零部件一級供應商和傳感器制造商。3月21日,加特蘭正式發布了第二代CMOS毫米波雷達芯片SoC- ALPS系列,覆蓋全車雷達需求。

  與加特蘭不同的是,四維圖新開始在自動駕駛上的布局是從2016年開始,公司基于數字地圖,布局車聯網、自動駕駛、汽車芯片以及位置大數據。改變策略后,四維圖新先后與蔚來汽車、威馬汽車、英特爾、一汽解放達成合作,開始在汽車領域大展手腳。

  全志科技作為國內領先的智能應用處理器SoC和模擬芯片設計廠商,在2018亞洲CES上,正式發布了其針對數字座艙的車規(AEC-Q100)平臺型處理器T7。該平臺支持Android、Linux、QNX系統,集成多路高清影像輸入和輸出,完美支持高清多媒體處理,內置的EVE視覺處理單元可提升輔助駕駛運算效率。

  國內以AI芯片起家,走向汽車芯片的廠商也不在少數。類似地平線、寒武紀、西井科技等初創企業也加入到了汽車芯片的角逐中。

  2018年,地平線發布了基于新一代BPU構架的產品Matrix。地平線也是目前中國唯一在全球四大汽車市場(美國、德國、日本和中國)同頂級汽車Tier1s 和 OEMs 建立合作關系的智能駕駛創業公司。

  2018年5月,寒武紀推出的1M芯片可支持 CNN、RNN、SOM 等多種深度學習模型,以及SVM、k-NN、k-Means、決策樹等經典機器學習算法的加速,幫助終端設備進行本地訓練,從視覺、語音、自然語言處理等領域為智能汽車提供計算。

  同樣從AI切入的還有西井科技,之后公司又向封閉場景自動駕駛領域進軍。2018年,公司發布了號稱“全球首款真正意義的全時無人駕駛電動重卡”—— Q-Truck。8月,西井科技與西藏珠峰達成戰略合作,并收獲了首個自動駕駛礦車訂單,雙方未來將攜手打造中國礦業首個全局化人工智能智慧礦場。

  雖然中國汽車電子芯片近來有了不少好的消息,但可以預見的是,國內的汽車電子芯片廠商還有很長的一段路要走。



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