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+ 低压差线性稳压器 |
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持续近半年的晶圆代工产能紧张蔓延,对全球汽车产业的冲击有目共睹。多家汽车半导体供应商先后宣布涨价,包括大众、福特、通用、本田、斯巴鲁、日产汽等在内的全球主要汽车制造商因“缺芯”宣布减产。市场机构IHS Markit预测,2021年一季度汽车芯片短缺可能影响全球67.2万辆轻型汽车的生产,这一情况可能会延续到三季度;伯恩斯坦研究公司预测,由于2021年全球范围内汽车芯片短缺,预计今年将造成多达450万辆汽车产量的减少,相当于全球汽车产量的近5%。近日日本福岛7.3级强震使汽车芯片主要供应商之一瑞萨不得不暂停芯片生产,对无芯可用的汽车制造商而言无疑更是雪上加霜。 汽车半导体大致可以分为三类:数字芯片,包括CPU、MCU、GPU等等,通常使用先进制程;模拟芯片,包括无线通讯的功率放大器、音频放大器、传感器等,通常使用成熟制程;功率器件,包括IGBT,MOSFET等。按用途来看,可以分为主控芯片、功能芯片、功率芯片和传感器芯片等。 据集微网了解,目前汽车芯片供应紧缺,主要是2020年初疫情导致各家汽车半导体IDM厂商大幅削减第二季度库存(超过3成),包括代工厂因此空出的产能很快就被ASIC、挖矿、HPC等产品填补。⿊芝麻智能科技CMO杨宇欣也对集微网记者表示,汽车芯片厂商的forecast一般情况下就做的比较低,2020年上半年甚至出现了砍单的情况。随着下半年晶圆厂产能日渐紧张,也由于汽车市场回暖快于预期,芯片供应链缺货的态势,从消费电子应用逐步蔓延至工控和汽车产品。 在全球代工产能都不足的情况下,2020年上半年消费电子市场需求却一直在增长,因此大量产能向该领域转移,汽车半导体受产能排挤影响显著,例如12英寸厂的车载MCU与CMOS图像感测器(CIS)、8英寸厂的车载MEMS、分离式元件、电源管理IC与驱动IC等。集邦咨询表示,目前汽车半导体以12英寸厂在28nm、45nm与65nm的产线um以上的节点亦受到产能排挤。 紧缺的的车规芯片,包括意法半导体的STM32F1系列、8位MCU和传感器,以及部分新唐和兆易创新的型号;NXP的CAN、32位MCU;TI的LDO稳压器;英飞凌的IGBT;美光的存储芯片以及多家品牌的以太网芯片、PCIE接口芯片和处理器监控芯片等等。 某代工厂专家对集微网记者表示,以往汽车半导体市场主要以IDM或轻晶圆厂(Fab-lite)生产为主,例如:NXP、英飞凌、意法半导体、瑞萨、安森美、TI等。由于汽车芯片需要高温高压的工作环境,以及较长的产品生命周期,对其产品可靠性与长期供货的高要求,通常不会轻易转换产线与供应链。但在此次特殊情况下,德、美、日等国的汽车半导体供应商都通过政府途径向中国的代工厂求助,台积电更是以极其罕见的能将生产时程缩短多达50%的“超级急件”(super hot run)方式来临时插单生产汽车芯片,以期能解燃眉之急。 专家大可对集微网记者表示,目前汽车芯片缺口主要是IDM厂商的产能因疫情开工不足所致,因而需要到亚洲的代工厂来生产,但是产能都已经是满载的状态。 “IDM厂转换供应链一般有两种情况。一是例如某款芯片原先在德国生产,同时有替代产品在台积电生产,那么它要解决的是临时安排产能的问题;二是某款芯片原来只在法国生产,是单一货源(sole source),那它现在需要先在台积电做验证,这个周期一般会很久。”大可解释,“像台积电这种super hot run的方式只能临时做,而且会导致所需机台停机等待到货,非常伤害产能。” 他表示,不要说现在代工厂产能全满,就算不满也不能用这种方式来量产,通常只是小批量验证的时候才会选择这样的方式。代工厂包括台积电一般产能配置会有一些余量,特殊时期就是“价高者得”。 尽管如此,汽车业务在代工厂中的比重仅仅是很少一部分。例如台积电去年第四季度汽车业务仅占营收的3%,远低于智能手机芯片的51%和高性能计算芯片的31%。一方面是规模相对较小,一方面是单价低。例如台积电为英伟达代工的最新游戏处理器单价高达数百美元,而汽车普遍使用的MCU单价在1美元以下。然而,即使是便宜的芯片也会带来成本高昂的影响。汽车芯片供应商微芯首席执行官Stephen Sanghi近日在电话会议中指出,一个一美元的零件可使一辆4万美元的汽车无法发货。因此现实是汽车芯片不得不与其他收益更高的产品竞争产能。 由于新建晶圆厂到量产通常需要两年以上,加上建设成本与设备成本飙升,越来越多半导体厂商将生产外包给代工厂,比如瑞萨、NXP和英飞凌这三家厂商总共占据了几乎80%汽车半导体市场,但是他们都有部分产品委托给台积电生产。据IHS Markit估计,全球70%的汽车用微产自台积电。 鉴于目前大部分汽车半导体采用8英寸晶圆成熟制程,而近几年来鲜有新的8英寸厂投建,因此汽车制造商这一波的芯片荒,恐怕短期内都难以得到缓解。长期来看,可能一些汽车芯片厂商将重新考虑外包生产的方式。 中国汽车工业协会数据显示,1月,汽车产销分别完成238.8万辆和250.3万辆,环比分别下降15.9%和11.6%。生产环比降幅较快,反映出汽车芯片供应不足开始影响到企业生产节奏。汽车芯片短缺也引发中国行业主管部门重视。 2月9日,工信部相关部门建议汽车芯片供应企业高度重视中国市场,加大产能调配力度,提升流通环节效率,与上下游企业加强协同,努力缓解汽车芯片供应紧张问题,为中国汽车产业平稳健康发展提供有力支撑。 华为事件揭开了中国半导体“芯片之殇”,此次汽车芯片是否暴露了在消费电子芯片之外更为致命的“命门”? 咨询公司罗兰贝格发布的《中国新能源汽车供应链2020》显示,在全球汽车半导体行业前20强中,中国本土企业仅占一席。市场研究机构StrategyAnalytics公布的数据则显示,英飞凌、恩智浦、意法半导体等企业基本垄断了汽车半导体市场,这些头部半导体企业占据中国相关市场超过九成份额,国内本土芯片企业的市场份额仅为个位数。《中国新能源汽车供应链2020》显示,在中国每年2800万辆的汽车市场,中国汽车半导体产值占全球不到5%,部分关键零部件进口量在80%至90%。 尽管国产汽车芯片也已发展十多年,但是相比在消费芯片领域取得的成绩可谓小巫见大巫。究其原因,赛腾微电子董事长、总经理黄继颇表示,主要是国内汽车产业链这么多年来没有贯通起来,不给国产芯片试用机会,直到当前这次的芯片“缺货风波”才使得国内汽车企业对国产供应链需求意愿增强。从中长期来看,此次芯片短缺可能将倒逼我国汽车供应链的自主可控。 对汽车芯片设计人员来说,需要利用各种各样来自公司内部及外部供应商的底层IP,包括PVT传感器、PLL、嵌入式存储器、数字逻辑模块以及复合接口IP等,来满足与SoC的功能安全性、可靠性和质量相关的标准,认证时间表还要满足其OEM合作伙伴提出的快速上市的期望。随着汽车自动驾驶的发展,对汽车半导体IP的需求与日俱增。 在全球主要的IP厂商中,美国公司占据了半壁江山。除了Arm之外,EDA软件工具商Synopsys和Cadence也是IP阵营的主要参与者。国内只有芯原股份上榜全球IP榜单,国产IP的产业影响力相对较小,意味着也有被卡脖子的风险。 因此大可认为汽车IP是被国内忽视的一个关键“命门”。公开市场几乎没有车用IP,国内大部分设计公司离开现成的IP都是转不起来的。“做汽车芯片正常要全部自己完成,比如TI要做一颗芯片是全部自己完成的,工艺即使找代工厂 也是要联合开发,甚至是自己的工艺转移给fab。”他指出,“它有几十年的技术积累,有完整的验证体系,每个IP都有专门的团队打磨了很多年。” 虽然国内有很多汽车芯片设计公司,但是“宝马和大众怎么会跟一个才成立几年的公司合作开发车用芯片?IP给他们也是没用的,喜欢冒险的就硬上吧”。他透露,现在国内汽车芯片设计公司,有些拿早期的八英寸fab的一些车用IP凑合用。中芯国际有一些8英寸的车用IP,台积电和联电也有但是一般不喜欢授权,因为汽车芯片涉及到乘客的生命安全,都会很谨慎。 Imagination公司中国区总裁刘对集微网记者表示,汽车核心处理器设计面临四个方面的关键挑战:计算能力、低功耗、可靠性、和安全性,半导体IP是解决以上四个挑战的关键环节。现在汽车产业正处于从传统汽车演进到新能源汽车、智能驾驶或自动驾驶汽车的分水岭,对汽车核心处理器的要求与日俱增。 在汽车IP领域,刘表示,Imagination主要集中在智能驾舱领域,可提供GPU、神经网络加速器等IP,与国内的芯驰、黑芝麻等已有合作。他认为,目前国内在智能驾舱核心处理器领域的起步不算太晚,与国外玩家差距不太大。而且近几年国内相关投资意愿强烈,相信未来几年将会有一些公司成长起来,能与国外厂商分一杯羹。 杨宇欣表示,黑芝麻“华山系列芯片”就基于企业自研的两大核心IP,第二代的“华山二号”目前已在客户开户阶段中,预计到明年就能大批量出货。“NPU是未来自动驾驶非常重要的核心算力,但是大家很难买到高性能的车规级IP。而能开发核心IP的公司并不是很多,一方面研发投入比较大,另一方面技术人员需要在这方面有丰富的经验,国内这方面的人才非常少。因此大部分还是依赖于第三方的IP公司,包括现在Arm也在扩大车规级的产品线。”他强调,“在现在的国际形势和市场需求驱使下,车厂比以往更愿意尝试国产芯片,但前提是必须要满足它对功能、可靠性的要求,不会因为是国产的就降低标准。” 对于IP是否成为国产汽车芯片“命门”,黄继颇则不完全赞同。他表示,不是所有汽车芯片都需要买IP,对于车载主控SOC/MCU来说通常需要购买CPU/GPU/NPU内核、CAN/LIN总线以及工艺相关存储器IP如Flash IP等,其余模拟/数字外设则以自研为主。“汽车IP固然重要,但是汽车中使用的芯片种类众多,包括主控MCU/CPU、电源管理/功率器件以及传感器等,只有车载MCU/CPU等复杂SoC芯片才会面临IP问题。” 黄继颇表示,“车规”芯片和“车用” 芯片是两个概念,按照车规设计的产品不一定都能卖到汽车上面去。芯片通过车规认证后,还需要经过车厂严格的设计验证、规模量产后的稳定出货一段时间,同时良率、可靠性、失效率等得到保证后才能算真正进入汽车了。 在车规级芯片方面,国产厂商的确取得了不少突破。据集微网不完全统计,近年来,包括黑芝麻、地平线、芯驰科技、杰发科技、全志科技、紫光同芯、和芯星通、兆易创新、汇顶科技、芯旺微、赛腾微、航芯科技、裕太车通、华大半导体等国内厂商均有芯片产品已经陆续通过车规级AEC-Q100认证。 “但是真正实现汽车前装量产出货的的产品仍然很少。”黄继颇强调,“经常有人有意或无意将车规和车用这两个概念混淆了。” 他表示,目前赛腾微车载MCU及其配套电源管理IC与功率器件在前装市场已稳定出货近3年,装车超过50万辆。“只有真正的汽车前装出货才是考验车规芯片的唯一标准。” “我见过不少国内的汽车芯片公司,老板有热情、有钱、有销售渠道,就是普遍缺技术。有某些汽车芯片公司瞒着工厂拿消费IP做车用,胆子真大!”大可则感慨道,“也有一些人跳槽出来,带一些老下属,用前东家的平台和技术创业,第一代产品出来后拿几轮融资,继续挖有IP的团队,下一代产品就可靠多了。还有要么就是产品声称发布了但是不量产,拿着测试结果到处发新闻、融资,接下来是找人继续研发,还是想办法花钱就看良心了。” 江南官方体育app 上一篇:MOSEFT行业发展前景如何?产 下一篇:立昂微:公司的肖特基芯片、MOS |