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中国汽车产业正在经历历史性机遇,汽车电动化、智能化是大势所趋,预计2027年汽车半导体市场总额将接近1000亿美元,中国作为汽车制造大国、尤其是新能源汽车后来居上,预计到2025年中国汽车半导体的市场总额将达到137亿美元。汽车电动化带动最大的是功率半导体,尤其是IGBT,预计到2025年全球新能源汽车IGBT规模接近40亿美元,中国市场规模达22亿美元。智能化方面,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。
整车芯片的价值量将不断攀升,预计2030年汽车电子在汽车总成本中的占比会达到50%。不仅是芯片价值量有所提升,数量同样有所增加。根据中国汽车工业协会数据显示,传统燃油车所需汽车芯片数量为600-700颗,电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆,而更高级的智能汽车对芯片的需求量将有望提升至3000颗/辆。
产品竞争力弱和缺芯制约中国汽车半导体的发展
展望未来,随着汽车进入了电动化+智能网联的时代,国内汽车半导体将迎来全新的国产化发展机遇,但是产品竞争力较弱和缺芯两方面问题也严重困扰着中国汽车半导体的发展。
由于技术差距较大,中国至今未形成具备国际竞争力的汽车半导体供应商,不仅在汽车半导体领域的市场份额较低、自主率也普遍较低。一方面由于车规级半导体对产品要求高,需要较长时间的技术积累和经验沉淀实现技术突破,并且认证周期和供货周期较长,导致车企与芯片厂商在形成稳定的合作关系后,就很难在原有车型上再次更换供应商,形成了业务稳定、格局垄断、关系牢固的三大竞争壁垒。另一方面,整车厂在认证车规级半导体的新供应商时,通常会要求其产品拥有一定规模的上车数据,国产厂商缺乏应用及试验平台,在车规级半导体正常供给的状态下较难寻得突破。
国际半导体厂商在汽车半导体领域占据主导地位

正是由于上述因素,英飞凌等国际半导体公司在与车企长期合作形成的稳固关系中确保了它们在汽车半导体领域一直处于领先地位,英飞凌、恩智浦(NXP)、瑞萨(RE)、德仪(TI)、意法半导体(ST)、博世、安森美、亚德诺、微芯、罗姆这10家企业占了汽车芯片出货量的40%以上份额,集中度虽然一般,但客户关系具有很大粘性,很难在短期内超越。但好在它们目前没有处于绝对垄断地位,因此,也有一定的市场空间留给新生的中国汽车芯片企业发展并逐步积累,国内汽车半导体厂商也可以借助国内造车新势力的快速发展切出一块市场。
国内也有一些汽车厂商也亲自下场做汽车半导体,虽然在规模获得数据和验证方面有优势,但也存在半导体行业经验不足、产品无法在其他汽车厂应用等问题;而一些参股汽车半导体厂商的汽车厂,也仅仅是在保证自家车厂产品供应稳定上有很好的作用,对国内汽车半导体行业本身的发展和提升车规半导体产品的竞争力并没有起到决定性作用。
汽车半导体中,除了算力芯片,大部分不是纯粹的数字芯片,跟制造工艺等相关,先进制程的算力芯片制造能力受到美国制裁方面的制约,国际前十家汽车芯片企业都有自己的芯片工厂,其中有些是IDM模式,国内汽车芯片厂商以设计公司偏多,这也是短时间无法追赶和替代的另一个因素。同时,这也是不同汽车芯片的结构性缺芯的一个原因。
缺芯等事件给了国内芯片供应链尤其是汽车芯片厂商提供了自主可控的发展机遇,国内汽车芯片厂商国产化进程正在加速。但是分析缺芯的一些深层次原因,我们就会发现,缺芯的根本原因也是制约国内汽车芯片公司快速发展的关键因素。另外,基于美国BIS宣布加大对华限制,汽车芯片产业链或面临新品研发进程受阻、供应链供应受限以及新品需求下滑的风险,汽车芯片厂商的发展也存在很大的不确定性。
缺芯状况正在缓解,但国内厂商追赶难度较大

持续了两年多的芯片的结构性紧张,引起汽车厂商的关注,汽车供应链条有针对性地进行了变革和重塑,但目前结构性缺芯仍然存在,但情况有所缓解。最新的市场动态是,相比之前,算力Soc(系统级芯片),比如高通的8155芯片、英伟达的AI芯片,采购价格只上涨了10%,是由于台积电代工汽车芯片的产能扩大80%以上,维持了大致的稳定。存储类产品价格在向下走,三星美光在收缩产能,长江存储等一批中企崛起,导致市场产能预期看好,供应反而增加。功率芯片(包含IGBT、氮化镓、场效应管、碳化硅)价格居高不下。功率芯片目前只能满足主机厂80%的需求,这一领域,缺芯仍是主题,各地都在上产能,包括英飞凌等厂商也在中国加大投入、扩大产能,但短时间内难以缓解。另外,自动驾驶类的MCU芯片也会缺,比如英飞凌的Aurix系列,几乎没有替代。这类产品将长期短缺。除了Aurix系列技术方面的优势之外,国内的高算力芯片或先进制程受美国制裁等方面因素也是造成短缺的另一个因素。
全球经济普遍不振、居民收入增速大幅降低,消费电子的大规模砍单,腾出的产能,部分产品可以投向汽车电子,同时,类似台积电的芯片厂增加的产能也有助于缓解部分汽车芯片的需求短缺问题,因此部分汽车芯片需求将在今年内有所缓解。
但是化合物半导体的产能,如汉磊6英寸晶圆,主要生产碳化硅和场效应管等车功率级半导体,设备和工艺都是成熟工艺,无法满足先进制程数字汽车芯片的生产要求;另外,场效应管价格很便宜,近年投资的消费类芯片生产晶圆产能(均为12英寸及以上),技术更先进、投资更大,生产场效应管投入产出比不合适,这块产能就算订单减少,也只会维持低速生产,不会转产汽车类芯片。

但与此同时,在国际上英飞凌从去年起,就加大了功率电子产能,其IGBT、氮化镓功率芯片规模都是业内最大,碳化硅业务仅次于意法半导体(ST)。英飞凌因此已经成了全球最大的IGBT供应商(市占率超过50%)。在中国,英飞凌市场占有率更是达到60%,即使是自己能生产IGBT的比亚迪,也是英飞凌客户。同时,英飞凌正在马来西亚扩建碳化硅和氮化镓产能,项目投资20亿欧元,2024年建成,届时可以更加巩固其功率芯片地位;另外,在新能源产业当中,英飞凌也在MCU芯片、车机芯片、核心算力芯片、传感器后端处理芯片等方面扩张,建立了感知、计算、执行、连接、安全五个方向的业务群。英飞凌大中华区业务规模,在2020年就达到了1287亿欧元,比全球其他地区总和还多,2025年之前,英飞凌大中华区增量仍然多于世界其他地区总和。英飞凌在国内长期稳固的市场,令国内汽车芯片厂商的竞争压力非常大。
结言:国内厂商任重道远
对比全球车用半导体营收趋势与汽车产量变化,可以发现近年车用半导体营收年复合成长率(CAGR)高达20%,汽车产量却只有10%。也就是说,车用芯片供过于求的状况应该在去年就出现,不过受疫情影响,全球运输不畅,所以造成了芯片极度短缺,并持续缺货。而今年以来,随着运输状况的改善、台积电第三季度大幅提高车用芯片产量(车用半导体晶圆产出同比增长达82%,较疫情前高出140%)、以及国内新能源汽车的需求减弱,汽车行业芯片短缺的问题将部分得到缓解,国内汽车半导体厂商的市场空间没有预计的大、增速也没有之前预测的快。除了英飞凌等大厂扩大在中国的产能,一些国内厂商成熟的工艺工厂也会逐步扩大产能,国内汽车芯片厂商面临国产替代难度也非常大,所以说国内汽车芯片厂商发展任重道远。
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