今年年初有參加 2017 年消費電子展的消費者可能會感覺自己參加了一次車展。這個一年一度的展會吸引了各行業頂尖的高科技公司,展出了 500 多件汽車的移動解決方案的展品。許多全球汽車制造商和汽車供應商都參與進來,引入了創新的傳感器、地圖應用、連接平臺和其他新技術。這些改進與電動汽車(EV)的擴張相結合,將會改變汽車市場——包括公共和私人交通,以及貨物運輸的市場。在新的環境中,汽車的電子元件和功能部件(已經成為購買時考慮的一項重要因素)可能使之脫穎而出。
半導體技術使最近的汽車技術創新得以實現,其中包括基于視覺的增強型圖形處理單元(GPU)和應用處理器、傳感器、DRAM 和 NAND flash。隨著汽車變得更加復雜,對汽車半導體的需求將繼續穩步上升,并提供一個重要的新的長期增長動力。
隨著許多半導體公司積極追求汽車市場的機遇,并在價值鏈上形成合作伙伴關系,那些動作緩慢的公司可能會被拋在后面。本文討論了所有半導體公司在為未來做準備時所必須考慮的三個問題:影響汽車前景的趨勢,影響汽車半導體需求的因素,以及在適應不斷變化的市場時必須應對的重大戰略問題。
不斷發展的汽車市場
汽車市場很少經歷如此多的同步「崩潰」。在過去的幾年里,我們已經看到各種各樣的技術越來越多地融入到汽車的大規模生產中,包括矩陣 LED 燈,增強型激光雷達傳感器(使用激光來測量目標的距離),以及更好的基于攝像機的傳感器。我們還看到了 3D 地圖應用、電動汽車電池、增強現實技術的提升,例如頭戴式顯示器。而 5G 網絡——下一代的移動解決方案——可能很快就會出現。在消費者方面,我們看到了他們對汽車的新偏好和態度,例如,認為需要擁有汽車所有權的消費者在減少。
在 2016 年的麥肯錫報告「汽車革命——展望 2030」中,回顧了塑造這個行業的主要力量,重點關注了以下特別重要的四個方面。
1、汽車電氣化
不包括全混合動力汽車,即僅使用電池動力的汽車,2016 年,電動汽車的銷量還不到新車銷量的 1%。然而,在接下來的十年里,隨著技術進步解決了兩個主要的增長障礙:高昂的電池成本和有限的充電能力,它的銷售可能會激增。到 2020 年,電動汽車的銷量將占到汽車銷量的 5% 到 10%,具體取決于它們在多大程度上符合排放法規,到 2030 年,這一比例將達到 35% 至 50%。后一個估計很寬泛,因為很難預測影響增長的許多因素,包括技術進步的速度、政府法規,以及電力和石油價格的變化。
2、增加的聯網
如今,在大多數新車中,免提移動服務和在線導航已經成為標準,汽車廠商已經轉向了下一波創新浪潮——聯網汽車。新產品包括依賴人機界面的遠程信息服務,包括語音輔助(例如轉彎音頻指令)和 eCall(一種促使車輛在發生碰撞時自動呼叫緊急服務的程序)。汽車與基礎設施的連接和車與車之間的連接都在增加,并將在 2020 年左右得到 5G 網絡的支持。例如,寶馬汽車可以連接到智能家居服務,比如德國電信的 SmartHome 應用,該應用可以讓司機在行駛時調整家里的供暖和照明。
聯網對購買汽車的決定有很大的影響,而且在未來可能會產生更大的影響。麥肯錫在 2016 年對 3 個國家的 3000 名消費者進行的調查顯示,41% 的受訪者表示,他們將轉向一個新的汽車品牌,以獲得更好的聯網。調查還顯示,在某些國家,聯網尤其重要。例如,62% 的中國買家表示,他們愿意轉向一個新的品牌,以獲得最新的聯網功能。而美國的這一比例為 37%,德國為 25%。隨著聯網解決方案變得日益重要,它們為 OEM 廠商帶來的收入將從今天的 300 億美元增長到 2020 年的 600 多億美元。
3、自動駕駛的增長
雖然 OEM 廠商已經引入了許多新的高級駕駛員輔助系統功能,例如自動制動和自適應巡航控制,但高度自主的車輛——換句話說,4 級車——預計在 2020 年到 2025 年的某個時間上路。它們可以穩步增長,麥肯錫提出的 2030 年最具顛覆性的場景暗示,35% 的汽車銷量將有條件自動化( 3 級),15% 將有高度的自動化(4 級)。確切的增長軌跡取決于多個因素,包括核心技術的改善、價格、消費者對于自動駕駛汽車的接受程度,以及 OEM 廠商和供應商解決安全和黑客攻擊等根本問題的能力。
4、共享移動服務
盡管發達市場的汽車擁有率一直在上升,但隨著共享移動服務的興起以及汽車共享和打車服務的快速增長,預計它們將會增速放緩或保持平穩。例如,北美地區在 2008 年至 2015 年期間,汽車共享服務的會員人數增加了 400%。預計未來還會有更大的收益。麥肯錫的一份預測顯示,到 2030 年,電子商務或乘車分享服務將占到汽車購買總量的 10%——這一轉變促使許多 OEM 廠商加大努力,以占領這個市場。
不斷變化和多樣化的收入來源
如今,全球汽車收入每年總計約為 3.5 萬億美元,絕大多數來自新車銷售和售后市場(首次購買車輛后提供的維修和其他服務)(圖 1)。 只有 300 億美元,不到總數的 1%,可以歸結為常續性營收——包括通過 e-hailing 或汽車共享服務產生的廣泛類別的收益,以及來自數據連接服務(例如,應用程序, 導航工具,車載娛樂和軟件升級等)的收益。
圖 1
然而,我們即將看到收入來源的規模和組成會發生重大變化。在一個極具破壞性的情況下,到 2030 年,它的總規模將超過 6.7 萬億美元,其中有 5.2 萬億美元——約 78%,來自新車銷售和售后市場。常續性營收占剩余的 22%,超過 1.5 萬億美元,比 2015 年增長了 50 倍。
上述四種趨勢將在收入來源的多元化和增長中發揮重要作用。移動服務的興起和大規模聯網帶來的常續性營收的增加可能是最顯著的變化。但這四種趨勢也會影響到其他領域。例如,自動駕駛汽車( 3 級和 4 級)價格都很高,這將增加新車銷售收入。
在售后市場中,新的移動服務將增加收入,因為共享車輛的維護成本更高。不過,售后市場也會面臨下行壓力,因為電動汽車的維護成本比傳統汽車要低,自動駕駛汽車的維修成本可能會降低 90%。所有這些變化都可能改變半導體和其他零部件的需求來源。
對汽車半導體市場的影響
盡管存在潛在的不確定性,但我們預計汽車半導體的需求將在中長期增加,因為汽車行業將努力提高汽車的安全性、舒適性和聯網性。自動駕駛技術的發展將尤為重要。長期來看,電動汽車市場的增長也將加速增長,因為混合動力電動汽車中含有的半導體價值約 900 美元,而標準電動汽車的價值則超過 1000 美元,遠遠高于傳統汽車的平均 330 美元的價值。
從 1995 年到 2015 年,對汽車廠商的半導體銷售從大約 70 億美元增加到 300 億美元(圖2)。隨著這一增長,汽車半導體現在占整個行業銷售總額的近 9%。目前的預測顯示,汽車半導體的銷量將繼續上升,2015 年至 2020 年之間的年增長率約為 6%,高于半導體行業預計的3%至4%的增幅。這將使汽車半導體的年銷售額在 390 億—420 億美元之間。
圖 2
雖然前景看好,但我們對汽車半導體行業的分析表明,它們在地理、汽車應用領域和設備領域將有顯著差異。我們探索了其中的一些變化,以指導半導體公司進行戰略規劃。
地理增長:汽車—半導體行業的新興力量
盡管歐美在汽車半導體市場占有最大的需求,但是中國現在的全球銷售增長率領先,2010 至 2015 年間平均漲幅為 15%(圖 3)。中國預計將繼續保持銷售增長的世界領先地位,但由于國內經濟放緩,汽車銷量到2020年平均漲幅將下降至 10%。
圖 3
設備和應用程序的需求:正在變化的風景
除了研究地理趨勢外,我們還探討了核心汽車應用領域和設備類別的半導體需求會如何變化。
1、分析出不同汽車應用領域的增長點
我們研究了核心應用領域的增長模式:安全、動力系統、車身、底盤和驅動信息。趨勢表明,到 2020 年的最大增長將出現在安全領域(圖4)。
圖 4
每個核心應用的細分市場中,某些類別的產品增長將明顯高于其他產品。例如,在安全類應用中,預計在 2015 年至 2020 年期間,碰撞預警系統的復合年增長率(CAGR)將達到 22%,屆時銷售額將高達 41 億美元。展望 2020 年以后的長期發展,我們預計發動機控制領域將繼續增長,包括電動機和電力電子設備。集成系統和解決方案領域的也將繼續發展,例如用于融合傳感器的發動機控制單元(ECU)和能夠實現 4 級自主駕駛的集成控制系統。
2、了解設備的增長
我們還研究了器件領域的半導體需求:存儲器,微型元件,邏輯,模擬,光學和傳感器以及分立器件。雖然一些細分市場的增長將超過其他市場,但我們預計到 2020 年行業將不會發生重大變化。大約在那個時候,電動汽車會開始激增。除了包含比傳統汽車更多的半導體設備,電動車還需要不同類型的汽車半導體,這將改變需求模式。
除了包含比傳統車輛更多的半導體內容,電動車還需要不同類型的汽車半導體,這將改變需求模式。例如,在傳統汽車中高達 10% 的汽車半導體被集成到分立器件(電力電子)中。相比之下,混合動力電動汽車的汽車半導體中約有 35% 至 40% 是離散型的,這一比例在其他電動汽車中高達 50%。盡管預計電動汽車可能直到 2020 年左右才能得到廣泛普及,但電動汽車的銷售已經呈現上升趨勢。這意味著行業對汽車半導體的需求已經開始轉變。
與核心汽車應用領域一樣,每個半導體器件領域也都會有機會獲得發展。例如,在微型元件領域,微處理器單元的年復合增長率(CAGR)最高,為 14%,微控制器單元(MCU)的 CAGR 為 9%,而數字信號處理器的 CAGR 為 3%(如圖表 5 所示)。
2020 年后,我們仍然期望所有核心領域都將繼續增長。然而,自動駕駛和電動汽車的發展將有益于諸如 GPU 和傳感器之類的應用,而對其他應用的發展并沒有太多促進。
戰略問題和后續步驟
我們已經與半導體行業領導人以及美洲、亞洲和歐洲的專家進行了多次討論,議題是關于汽車行業未來面臨的挑戰。他們的關鍵問題包括:
1、如何區分我們的產品?
大多數領頭人都提到,在不斷發展的汽車行業中,對硬件的關注不會在獲得所期望的價值。他們都希望通過在其產品中增加軟件算法來提供系統或解決方案,還有一些人選擇與伙伴合作,以其他方式使其產品差異化。
例如,NVIDIA 最近宣布計劃繼續與高清(HD)地圖玩家 Here 的合作。他們將共同開發 HERE HD Live Map,這是一款用于自動駕駛車輛的實時測繪產品。英特爾還宣布成立 5G 自動駕駛平臺 Intel GO。這是最早的 5G 平臺之一,它將允許汽車制造商和一級供應商證明他們的 5G 設計(是切實可行的)。
如果企業專注于整個系統,而不是增加單個芯片,它們就能避免巨大的價格壓力。 例如,NXP 半導體公司剛剛推出了一個軟件定義的無線電(SDR)解決方案,用于車載信息娛樂(IVI)系統,稱為 SAF4000。該公司聲稱,這是世界上第一個覆蓋全球音頻廣播的標準單芯片系統,包括 AM / FM,DAB +,DRM(+)和HD。
2、我們能否看到車輛半導體生命周期的變化?
未來,只要有一輛車上市,我們就可能會看到 OEM 廠商更頻繁地購買芯片。并且這一趨勢將會獲得增長,這是因為可供選擇的功能,例如 IVI,它的升級將于其他硬件的升級(如與動力總成相關的升級)分離開來。
3、確保冗余的同時,需要多少集成來減少材料成本?
行業中的一些領頭羊正在努力將系統構建為一個集成單元以確保冗余,這個集成單元包括多個 MEMS,MCU 和其他傳感器。在這種情況下,冗余是指系統的關鍵組件或功能的重復,以提高系統的可靠性。
例如,冗余可以提供備份或失效保護。OEM 廠商還可能會發現,某些冗余可以提高系統性能,例如包含額外的 ECU。有些人還研究了線傳控制技術(線控技術x-by-wire)(電氣或機電系統執行傳統上由機械聯動控制的車輛功能)來剎車或轉向。
然而,問題仍然存在,比如需要多少冗余?冗余減少到什么程度時,從業玩家才會覺得滿意?
4、半導體公司如何與汽車OEM廠商和一級供應商合作?
半導體公司越來越多地與 OEM 廠商和一級汽車供應商直接合作。寶馬、英特爾和 Mobileye 宣布,他們已經合作,并且將在 2017 年下半年之前建立約 40 輛自動測試車輛的車隊。
同樣,奧迪表示,與 NVIDIA 的持續合作將為其最新的A8豪華轎車引入創新功能,包括在復雜情況下進行自動駕駛的系統,比如涉及高速公路和交通堵塞的車輛。
人工智能領域,奧迪和 NVIDIA 也形成了合作伙伴關系,以便創造他們所描述的「世界上最先進的AI [人工智能智能]車」,他們希望 2020 年之前,AI 車就能上路行駛。
為了合作成功,半導體公司必須首先確定這些機會所帶來互補技能的領域,例如,一個企業,其硬件專業知識可以使軟件技能強大的公司受益。然后他們應該決定哪種形式的合作最適合他們的需求,比如并購交易、合資企業、獨家合作伙伴關系或戰略伙伴關系。
5、自動駕駛前景如何?這將對半導體公司產生什么影響?
競爭格局和價值鏈的一些變化可能會影響半導體廠商。
盡管全球領先的 OEM 廠商預計將在全球市場占據主導地位,但是作為破壞者,專注于大眾市場的 OEM 廠商可能開始損失收益份額,建立或擴大業務,包括新的中國 OEM 廠商。
其他國家的信息和通信技術(ICT)參與者也看到其產品(包括傳感器和軟件)需求的增長,這可能使其在價值鏈中發揮更大的作用。
最后,一些一級汽車供應商可以獲得與相當于太占主導地位的 OEM 廠商的議價能力。
6、我們應該向安全產品擴展多遠?
對于半導體公司來說,將安全特性整合到芯片中是至關重要的,但這并不能完全解決所有安全問題,包括與黑客有關的問題。因此,他們還應考慮開發其他安全解決方案,特別是在被忽視的汽車連接領域。少數半導體廠商,如 NXP 半導體公司,已經在與汽車合作伙伴合作開發端到端的安全解決方案,而其他半導體廠商也可能會以此為例。
半導體公司在從事安全行業時,可能會從其他生產創新產品的高新技術領域的公司獲得靈感。例如,博世(Bosch)最近發布了一款無鑰匙進入及啟動產品,允許駕駛員僅僅使用完全加密的智能手機安全地訪問他們的車輛。
7、我們應該如何應對中國市場?
半導體企業應該從多個角度來看待中國市場。雖然中國將是重要的需求來源,但也可能成為自動汽車和電動汽車(EV)的主要測試地點,部分原因在于消費市場具有一定的獨特性。
2016 年麥肯錫 3 個國家的 3000 多名汽車買家進行了調查,結果顯示,對于汽車與汽車之間的數據共享,中國車主比德國、美國的駕駛員更加開放——車輛交換位置、速度和其他方面的信息。
我們還發現,中國消費者更愿意在自己的車內升級 IVI。這兩個因素可能會促使汽車 OEM 廠商在中國測試和推廣新的汽車技術,特別是在國內汽車擁有率迅速增長的情況下。
中國還為半導體公司提供了大量潛在的汽車企業合作伙伴。這一事實從 2017 年消費電子展覽可見一斑:中國公司在展會上展出了超過 1300 件展品,占了 500 件汽車技術展品的 20% 以上。
與美國和其他國家一樣,那些最有希望的合作伙伴也許是剛剛進入汽車行業的新成員。例如,中國互聯網巨頭百度正試圖通過與全球 OEM 廠商的合作,開發自動駕駛和電動汽車技術。
半導體公司也看好中國作為市場和合作伙伴的潛力,因為政府已經出臺了幾項支持國內制造業發展的舉措。
例如, 「中國制造 2025」政策為當地企業提供了補貼和其他激勵措施,對其設備進行升級,并將重點放在了創新上。
因此,半導體公司可能會發現,未來幾年,潛在合作伙伴的規模將會更大。中國政府也對促進自動汽車和 EV 的技術以及與物聯網相關的技術表現出濃厚的興趣,這些技術使得許多相關的汽車功能得以實現。政府的支持促進了更多汽車和 ICT 從業者建立更龐大的業務。
許多半導體公司的汽車創新正在迅速發展,有些公司打算成為自主車輛和 EV 的 OEM 廠商的主要供應商。然而,在與汽車廠商建立合作伙伴關系或者進一步投資滿足于他們需求的技術這些方面,其他公司進展緩慢,也許是因為他們不愿承擔風險,尤其是該風險與不確定的快速發展的市場息息相關。
但是,那些在戰略問題上猶豫不決的公司,即使它后來采取了果斷的行動,現在還是可能會失去市場份額,輸給更具侵略性的競爭對手。如今汽車市場日漸成為半導體行業最大的增長動力之一,缺乏行動才是這些企業真正面臨的風險。
延伸閱讀
汽車半導體迎來產業變革
來源:中國電子報
我國是全球最大的汽車產銷國,然而我國汽車半導體產業基礎非常薄弱,僅有極少數產品能進入全球汽車供應鏈。
未來汽車將向安全、互聯、智能、節能的方向發展,高級汽車駕駛輔助系統(ADAS)、無人駕駛、車聯網(V2X)、新能源汽車等新產品和新功能層出不窮,算法芯片、毫米波雷達、激光雷達、新型MEMS傳感器等技術飛速發展,與供應鏈緊密牢固的汽車產業呈現新的發展機遇。
我國作為行業新進者,應抓住此次產業變革的機會窗口,使汽車半導體成為我國半導體產業和汽車產業實現騰飛的重要突破口。
全球汽車半導體產業呈現三大特征
市場占比穩定,行業集中度提高
根據 Gartner 公司的研究數據,1998 年,汽車市場占全球半導體市場的 7%,直至 2016 年,市場份額僅緩慢增長至 9.5%,表明汽車半導體市場長期處于穩定發展階段。2016 年,全球汽車半導體市場規模達到 317 億美元。
近兩年來,汽車半導體行業并購案例頻發。2015 年~2016 年,全球汽車半導體行業共發生 10 起并購,總金額超過 800 億美元。2015 年年末,荷蘭恩智浦公司完成對美國飛思卡爾公司的收購,成為全球第一大汽車半導體企業。2016 年 10 月,美國高通公司宣布收購尚處于消化整合階段的 NXP 公司,進軍汽車半導體市場。并購完成后,高通將成為僅次于英特爾和三星的全球第三大半導體公司。2015 年汽車半導體排名前五的企業銷售額合計超過 130 億美元,市場份額超過 40%。
汽車電子產業特點突出
產業鏈形成強綁定關系
汽車電子產業鏈具有以下特點:
一是單個汽車廠商對芯片的需求量偏低。單個汽車廠商對單個芯片廠商的需求量遠低于智能手機等產品動輒上億顆的市場需求。加之汽車芯片有定制化需求,因此長久以來半導體企業很少與汽車廠商產生直接業務聯系,大多通過零部件供應商完成產品供應。
二是對產品可靠性和壽命要求極高。汽車的使用環境更接近于工業機械產品,所以汽車半導體通常工作在極端溫度、高濕的惡劣環境中,加之汽車對安全事故的零容忍要求,對半導體產品的抗干擾能力,可靠性和穩定性要求極高。不同于智能手機1年左右的升級換代周期,汽車產品更新換代頻率非常低,整車服役壽命接近20年,對半導體企業長周期供貨能力提出了很高的要求。
三是產品認證周期長、標準嚴格。汽車電子協會(AEC)的 AEC-Q100 標準和國際標準組織(ISO)的 ISO-26262 標準對汽車電子的安全性和可靠性有極高標準,要求半導體廠商獲得相應的認證方能進入汽車產業鏈。
以上特點使得半導體企業、零部件供應商、整車廠商形成強綁定的供應鏈關系,對新進企業構成堅實的行業壁壘。
汽車價值鏈重構
新進從業者不斷涌現
一是互聯網企業探索進入汽車行業。近幾年來,互聯網企業在無人駕駛汽車領域非?;钴S,谷歌、百度、優步、阿里巴巴等互聯網企業均宣布了無人駕駛汽車的研發計劃,谷歌和百度等企業已實現了上路實測。谷歌公司在 2005 年開始無人駕駛汽車研發和測試工作。截至 2016 年 10 月,谷歌無人駕駛汽車已行駛超過 322 萬千米。
二是消費電子半導體企業進軍汽車電子。汽車半導體市場的穩定增長和可觀前景,以及智能手機和 PC 市場發展增速下滑,使得消費電子半導體企業迫切希望進入汽車電子領域來鞏固其市場地位。高通公司已從汽車制造商獲得大量無線調制解調器訂單,其支持自動駕駛功能的驍龍車載處理器將于 2017 年搭載在奧迪公司的新車中。2016 年,高通收購 NXP 后成為全球最大汽車半導體企業。英特爾公司于 2011 年組建車載創新和產品開發中心,提供完整平臺化解決方案,2016 年宣布與捷豹公司合作開發車載智能互聯系統。我國臺灣聯發科公司于 2016 年宣布進入車用芯片市場,計劃于 2017 年第一季度發布首批車用芯片解決方案。英偉達公司已完全撤出手機市場,憑借在 GPU 圖像處理方面的技術積累,專攻 ADAS 算法芯片,2016 年發布與沃爾沃公司合作的 Drive PX2 自動駕駛平臺。
智能化推動汽車中半導體的搭載數量和性能提升
汽車智能化趨勢使得汽車半導體市場的增長不再依賴于汽車產量的增加,而是車載半導體數量的增加。ADAS 系統需要大量 CMOS 傳感器、MEMS 傳感器、各種原理的探測雷達來感知周圍環境,如識別交通標志、甄別障礙物類型、測量障礙物距離車身距離,以及計算相對移動速度。目前主流 ADAS 系統解決方案包括 CMOS 傳感器、微波雷達和核心計算芯片。特斯拉汽車裝配的全自動駕駛系統包括 8 個攝像頭、12 個超聲波雷達及一個前向探測雷達。預計處于完全無人駕駛階段的汽車中,半導體成本將超過 1000 美元。
新能源汽車對功率器件需求旺盛
新能源汽車動力系統的電氣化使得功率器件使用量大幅增加。新能源汽車動力產生和傳輸過程與汽油發動機有較大差異,需要頻繁進行電壓變換和直流-交流轉換。加之純電動汽車對續航里程的高需求,電能管理需要更精細化。實現以上功能需要大量的逆變器、變壓器、變流器,對 IGBT、MOSFET、二極管等功率器件的需求遠高于傳統汽車。據統計,純電動汽車的半導體成本為 704 美元,比傳統汽車的 350 美元增加了 1 倍,其中功率器件成本為 387 美元,占 55%。純電動汽車相比傳統汽車新增的半導體成本中,功率器件成本約為 269 美元,占新增成本的 76%。
汽車智能化帶來海量信息存儲需求
未來汽車將不僅是交通工具,更是信息匯總、計算和傳遞的中心,對信息存儲提出了更高要求。一是車載信息娛樂系統(IVI)存儲需求不斷提高。IVI 系統的顯示器尺寸越來越大、分辨率越來越高,承載的信息也更加復雜和豐富,對存儲空間和速度提出更高要求。存儲器產品一般是在消費電子應用成熟之后才向汽車領域推廣。近年來汽車內存更新換代頻率顯著提高。普通汽車上使用的 DDR2 內存從消費電子到汽車系統的推廣經歷了 5 年時間,而 LPDDR4 內存在 2015 年剛在手機上使用,2016 年已開始進行汽車產品驗證,預計 2017 年即可進入市場。
二是ADAS系統存儲需求不斷提高。ADAS系統需要大存儲空間和高存儲速度支撐系統的快速反應能力。尤其是圖像傳感器的數量和分辨率不斷提升,產生海量數據存儲需求。汽車存儲芯片企業美國美光公司已推出可用于ADAS系統的240GB車載固態硬盤。
汽車電子成為半導體新技術的發展驅動力
汽車電子領域對產品可靠性和壽命的極高要求使得只有成熟的半導體技術才會在汽車領域推廣,新興技術很少首先使用在汽車領域。近年來,汽車逐漸成為電子信息系統的新興載體,推動新興車用半導體技術的發展。
一是汽車電子驅動激光雷達向固態化發展。目前主流激光雷達為機械結構,價格非常昂貴,早先應用于遙感、軍事、測繪等領域。固態激光雷達使用MEMS反射鏡替代機械結構控制激光束的發射角度和方向,成本大大降低,具備進入民用汽車領域的價格優勢。
二是汽車電子驅動毫米波雷達向低成本 CMOS 工藝發展。毫米波雷達早先應用于導彈制導、近程雷達、火控雷達等軍用領域。無人駕駛和 ADAS 的應用需求推動汽車裝備毫米波雷達來提升汽車輔助駕駛性能,并促進毫米波雷達技術的不斷進步,成本不斷降低。毫米波雷達芯片主要基于 SiGe 工藝,未來成本更低的 CMOS 工藝將成為技術主流。
三是新能源汽車推動新型 SiC 功率器件應用。新能源汽車是 SiC 功率器件的優勢應用領域。SiC 功率器件相對于傳統 Si 基器件具有耐高溫、耐高電壓、可高速開關、開關損耗和導通電阻更低等特性,使得功率系統體積更小且能耗更低。然而 SiC 技術尚沒有 Si 技術成熟,價格非常高,市場占有率還很低。未來新能源汽車對電能精細管理的需求將驅動 SiC 器件技術快速進步。
我國發展汽車半導體具備后發優勢
中國已成為全球最大的汽車產銷國
中國汽車產銷量已連續 8 年位居全球第一。根據中國汽車工業協會的數據,2016 年中國汽車產銷分別為 2812 萬輛和 2803 輛。 2015 年,中國汽車產量占全球汽車產量的 27%,超過第二大生產國美國 1 倍以上。
國有汽車品牌實力不斷壯大。在中國乘用車市場,2016 年,中國自有品牌乘用車共銷售 1052.9 萬輛,同比增長 20.5%,占乘用車銷售總量的 43.2%。
新能源汽車產業高速發展
一是國內新能源汽車產銷量屢創新高。中國汽車工業協會數據顯示,2016 年,國內新能源汽車產銷 51.7 萬輛和 50.7 萬輛,同比增長 51.7% 和 53%,連續兩年保持全球第一。
二是國家政策鼓勵發展新能源汽車產業。新能源汽車已上升為國家戰略。《中國制造2025》、《「十三五」國家戰略性新興產業發展規劃》等國家規劃明確將新能源汽車列為重點發展產業。2015 年國家發展和改革委員會公布的《電動汽車充電基礎設施發展指南(2015~2020年)》提出,到 2020 年,新增集中式充換電站超過 1.2 萬座、分散式充電樁超過 480 萬個,以滿足全國 500 萬輛電動汽車充電需求。
龍頭企業加速汽車半導體產業布局
汽車半導體設計方面,大唐公司與 NXP 合資成立大唐恩智浦公司,其產品包括車燈調節器芯片、門驅動芯片和新能源汽車電池管理芯片。其中門驅動芯片是中國汽車電子前裝市場的第一顆國產芯片,也是中國首個符合 AEC-Q100 行業標準的產品。地圖服務商四維圖新以 6 億美元收購聯發科旗下的杰發科技公司,主攻車載、車控類汽車電子芯片解決方案。
CMOS 圖像傳感器方面,2016 年年初,國內資本以 19 億美元收購美國 OmniVision 公司,使其成為北京豪威科技公司的子公司。2016 年 7 月,北京君正集成電路公司宣布擬以 120 億元收購豪威科技公司、6.2 億美元收購思比科公司,深度布局 CMOS 市場。收購完成后,北京君正公司將成為全球第三大 CMOS 圖像傳感器企業。
新能源汽車 IGBT 方面,比亞迪是全球新能源汽車的領軍企業,2015 年銷售額超過 6 萬輛。公司已布局 IGBT 全產業鏈,包括芯片設計、晶圓制造、測試、封裝、新能源汽車應用等。旗下比亞迪微電子公司與上海先進半導體制造公司正合作開發 IGBT 產品。
代工制造方面,中芯國際通過收購意大利 LFoundry 公司,獲得具有汽車半導體產品經驗的 8 英寸生產線。華虹宏力公司深耕 FS-IGBT 工藝產品,與多家合作單位推出了 600V、1200V、1700V 等 IGBT 器件工藝。