中国车规级芯片企业版图

国际金属加工网 2021年11月25日

一大批中国芯片企业正在萌芽,寻求国产替代可能性。

汽车不断朝着智能化方向发展的今天,芯片价值越发显现,根据麦肯锡数据预计,2030年国内仅L3及以上的高阶自动驾驶汽车的半导体规模即可达到130亿美元。根据半导体在智能汽车上应用领域的不同,开源证券将其分为计算及控制芯片、存储芯片、传感器芯片、通信芯片、能源供给芯片等。

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Δ 中国车规级芯片企业

目前,中国汽车芯片市场长期被国外厂商垄断,国产芯片市占率不到10%。但,一方面,“芯片荒”问题持续发酵,芯片持续供不应求;另一方面,美国对中国芯片的“封杀”,也让国内市场感受到技术压力。基于此,一大批国产芯片企业正在萌芽发展,寻求国产替代可能性。

01

计算及控制芯片:老将与新秀

计算及控制芯片智能汽车之“眼”,以微控制器和逻辑IC为主,主要用作计算分析和决策,包括主控芯片和辅助芯片。从应用场景来看,计算芯片可以划分为智能座舱芯片和自动驾驶芯片、车身控制芯片。

智能座舱和自动驾驶芯片方面,英伟达、高通、英特尔、三星、瑞萨等厂商凭借优越的芯片性能和供应链积累,在中高端座舱芯片领域占据大半江山。国产领域近年来,除了华为,也有如地平线等初创企业冲出突围,开始落地上车。

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Δ 极狐阿尔法S华为HI版

目前,华为智能座舱芯片已搭载入极狐阿尔法S华为HI版,根据此前信息显示,新车车内座舱搭载的是麒麟990A芯片,具有3.5TOPs算力,支持5G网络连接;自动驾驶芯片上,华为主要采用将传感器、芯片、算法绑定销售的全家桶式方案,能够帮助主机厂快速上车量产,有消息称,搭载入极狐阿尔法S华为HI版或为麒麟990A芯片。

地平线合作伙伴也以中国品牌为主,已经公布搭载地平线征程系列芯片的车型有长安UNI-T、UNI-K、奇瑞蚂蚁、智己L7、广汽埃安Y、广汽传祺GS4 Plus、岚图FREE、思皓QX、2021款理想ONE等。上市车型目前多搭载征程2和征程3芯片,且智能驾驶和智能交互芯片为两个系统。据地平线创始人余凯称,伴随着征程5的发布,未来智能驾驶和智能交互会合在一个芯片上进行计算。且与一些芯片公司不同,地平线所有芯片拥有完全开放的生态和完备易用的工具链, OEM厂商可以在芯片、算法中的任意层次购买服务。

相对而言,车身控制芯片对算力要求较低,通常以8位或32位的MCU芯片为主。这部分芯片也被外资厂商高度垄断。它是汽车的微控制单元,可以理解为控制汽车各个部分的中枢神经,用以承载并实现不同的功能,一辆传统汽车平均用到70颗以上的MCU芯片,每辆智能汽车可能采用超过300颗MCU,因为也是“缺芯”浪潮中最“缺”的品类。在此次背景,比亚迪电子、杰发科技、芯旺微等一批企业正在加速替代。

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Δ  全球车规级MCU市场被外资厂商高度垄断。数据来源:IHS、开源证券

几乎在造车的同一时间,比亚迪已经开启了半导体研发之路。不过,由于车企背景,比亚迪的半导体主要是内部供应,从其公布的客户名单来看,2018年-2020年比亚迪一直稳居比亚迪半导体第一大客户的位置,销售额贡献超50%。尽管比亚迪半导体招股书称,其已进入小康汽车、宇通汽车、福田汽车、北京时代、英威腾、蓝海华腾、汇川技术等厂商的供应体系。这些都不算主流乘用车企,且外界观望态度更多。不过,随着比亚迪半导体寻求独立上市,或能拿下更多客户。

成立于2013年的杰发科技为四维图新全资子公司,下设上海途擎微电子有限公司。杰发科技专注于汽车电子芯片及相关系统的研发与设计,在合肥、深圳、上海、武汉设立有研发及市场销售中心。杰发科技于2018年推出车规级MCU芯片AC7811,截止2020年12月已累计出货几百万片。第二代MCU芯片于2020年推出,目前已上车。根据官方信息,杰发科技已落地通用、大众、上汽、一汽、长安、吉利、东风、奇瑞等多家车企旗下车型。

02

存储芯片:刚刚才起步

存储芯片,顾名思义,主要用于数据存储功能,包含DRAM(动态存储器)、SRAM(静态存储器)、FLASH(闪存芯片)等。

传统汽车上存储产品多数应用在导航系统、仪表盘等场景中,汽车智能化趋势下,车载存储应用逐渐丰富,开始应用在360环视、自适应巡航、高端HUD系统等,车载储存产品单车用量提升。

与此同时,智能汽车对瞬时计算的要求提高,逐渐转变为计算平台,车辆需要对传感器所捕获的大量资料进行实时处理,这就对带宽和空间需求提出了更高的要求,越来越多的芯片企业聚焦这一领域。

不过,国内相关供应商较少,此前存储芯片供应商多聚焦于消费电子领域,仅2019年底,北京君正通过并购北京矽成(ISSI)进入了车载存储芯片领域。

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Δ 存储芯片占汽车半导体份额不断提升(单位:亿美元)。数据来源:IHS、开源证券

ISSI主要产品包括存储芯片和模拟芯片,主要有DRAM、SRAM、Flash 和Analog四种,下游领域包括汽车、工业级医疗等行业。北京君正此前从事国内CPU设计,收购完成后搭建起了“CPU+存储芯片”平台,北京君正希望双方能形成有效联动,一方面,ISSI可以借助君正大力开拓国内车用存储芯片市场,另一方面君正可以借助ISSI的车载平台将CPU设计能力逐步导入至汽车市场。

但,ISSI在车规级存储芯片领域还未有更多经济效益体现。根据北京君正发布的2021年第三季度财报数据显示:芯片方面,汽车智能化使得汽车上的数据量越来越大,数据的传输、连接和融合需要互联芯片,这块市场保持高速增长。公司今年加大对车载互联芯片的研发投入,Q3单季度亏损约670万美金,预计明年将开始贡献营收,并有望在将来为公司成长提供长期动力。

尽管兆易创新、聚辰股份等存储芯片供应商也在加快向车载领域开拓,不过总体来看,国内供应商在这一领域动作较慢。

03

传感器芯片:自研加并购

传感芯片,主要是用于探测、感受外界的信号,并将探知的信息转变为电信号或其他所需形式传递给其他设备。主要包括CMOS图像传感器(CIS)、图像信号处理器(ISP)、激光雷达芯片等。

CIS芯片是车载摄像头中价值量最高环节,目前已有国内厂商进入头部。根据Couetpoint数据统计,2019年全球车用CIS市场份额前三的厂商分别为安森美(60%)、豪威科技(29%)、索尼(3%)。

其中,豪威科技于1995年成立于美国加州。2016年初,美国豪威科技被华创投资、中信资本和金石投资收购,成为北京豪威科技有限公司的子公司;2019年8月1日,韦尔股份收购了北京豪威科技有限公司85.53的股权。

从2005年开始量产第一颗车用图像传感器至今,豪威科技在汽车领域出货量累计已超过8亿颗。2014年4月,豪威科技加入英伟达自动驾驶汽车发展生态系统,并推出了第一组与英伟达DRIVE AGXAI计算平台兼容的CIS系列。

目前,豪威车用CIS 主要销给欧洲客户,产品用于奔驰、宝马、丰田、大众、特斯拉等整车。

ISP芯片方面,豪威也有布局。除此之外,富瀚微早在2018年便发布首款车规级前装ISP芯片,能够支持前视、环视和车内摄像头等不应用场景;今年4月,北京君正也拟定增14亿,其中2.37亿元用于车载ISP系列芯片的研发与产业化项目。

激光雷达芯片上,一部分激光雷达企业选择自研,以企业禾赛科技为例,其在招股书上显示,公司拟募集资金20亿,投向激光雷达的研发设计、产品方案、生产制造等关键环节。具体而言,主要用于智能制造中心项目、激光雷达专属芯片项目和激光雷达算法研发项目。在禾赛看来,自研芯片的使用为产品在性能、集成度和成本上带来了竞争优势。

另有一部分专门从事激光雷达芯片的企业,包括纵慧芯光和长光华芯、南京芯视界、博升光电、睿熙科技等,前三家华为都有投资入股。其中,纵慧芯光在车规芯片领域,已完成AEC-Q102车规认证,且公司自有外延产线;长光华芯拟通过IPO发展VCSEL及光通信激光芯片项目;南京芯视界产品包括单光子雪崩二极管SPAD芯片,可实现超高灵敏度光电探测以及单光子器件阵列高密度集成度。

与此同时,睿熙科技已与多家车企合作,完成用于车载激光雷达的VCSEL芯片定制开发,该芯片峰值输出功率数百瓦,支持逐行按序点亮;博升光电可通过单层HCG光栅替换现有100多层的DBR反射镜,大幅简化了VCSEL外延结构,缩短了外延生长时间,提高了生产效率。

04

通信芯片:优劣势分明

通信芯片,则主要用于发送、接收以及传输通信信号,包括基带芯片、射频芯片、信道芯片、电力线载波通信芯片等。无论是对于单车智能,还是车联网,通信芯片都足够重要。

目前基带芯片领域,在海思芯片短缺的背景下,高通一家独大。

车规级通信模组上,国产厂商具有绝对优势。根据开源证券相关报告,2020年上半年,国产厂商在国内前装通信模组市场份额超过90%,其中移远通信(35.99%)、慧瀚微电子(17.53%)、SierraWireless(17.04%,广和通收购其车载模块业务)位列前三。

涌现出华为、大唐、高新兴、移远通信等为代表的一大批C-V2X芯片模组企业,大唐高鸿顺利实现C-V2X车规级模组DMD3A量产。

此外,国外企业高通与高新兴、移远通信等国内模组厂商广泛合作,推动C-V2X芯片组在中国的推广应用,Autotalks积极与大唐等中国厂商进行C-V2X芯片组级互操作测试。

另一个重要的通信芯片——以太网芯片形势则是不容乐观。

在智能汽车时代,电子电气架构和软件架构齐变革,车载以太网将成新一代主干网络。不过目前全球仅NXP、博通、Marvell、瑞昱、Microchip、德州仪器六家供应商能够实现以太网芯片量产。国内仅裕太微电子等少数企业在进行研发,不过远未到可以量产阶段。

裕太微电子是一家车载核心通讯芯片研发商,成立于2017年,该公司在苏州高新区和上海市张江高科技园区两地均设有研发中心,于2021年第四季度正式推出第一代2.5G以太网芯片并对外送样测试,值得一提的是,华为、小米都投资了裕太微电子。

05

能源供给芯片:自给率不足

能源供给芯片主要用于保证和调节能源传输,以分立器件为主。具体包括电源管理芯片、晶体管(IGBT、MOSFET等)等。

纵观全球电源管理芯片市场分布情况,欧美大厂同样占据绝大部分份额,根据Yole数据,德州仪器、高通、模拟器件、美信、英飞凌、安森美、恩智浦、戴洛格半导体、瑞萨电子合计市场份额超过75%。

国内产业长期面临自给率严重不足的局面,直至国际贸易形势变化触发了芯片国产化的浪潮,这一局面才出现一些转变。包括闻泰科技、南芯半导体等企业加速向电源管理芯片拓展。2021年7月,闻泰科技发布公告,子公司拟收购英国晶圆制造资产Newport Wafer Fab(NWF)100%权益,加码功率半导体与车载电源管理芯片业务全球化布局。

IGBT产品上,英飞凌依旧是绝对的龙头老大,从2019年国内新能源汽车IGBT模块市场来看,市场占比58.2%。比亚迪市占率为16%,另一家中国企业斯达半导为13%。而从全球IGBT市场看,比亚迪半导体和斯达半导话语权更低,所占据的市场份额均不到2%。

从制造工艺看,目前,比亚迪已经发展到第五代IGBT,可对标英飞凌第四代IGBT产品,后者已经做到第七代;斯达半导稍快一步基于第六代Trench Field Stop技术的650V/750V IGBT 芯片及配套的快恢复二极管芯片,已在新能源汽车行业实现应用。

“中国现在冒出来很多企业,也是和华为一样,专心致志做一件事的。一个人一辈子能做成一件事,已经很不简单了。为什么,中国13亿人,我们这几个人把豆腐磨好,你那几个企业好好去发豆芽,把豆芽做好,我们13亿人,每个人做好一件事,拼起来就是伟大祖国。”

这是几年前,华为创始人任正非在新闻联播节目上的一段讲话。

如今,在科技日益发达、全球化不断加速、产品越发精细化的今天,专心做好一件事格外重要。期待在全球“缺芯”的当下,中国有企业能够“补位”,专心做好一件事,成为芯片领域的“华为”,亦或是“宁德时代”。



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