汽車晶片廠商競逐先進製程 國產 7nm晶片何時走向量產?


一場圍繞汽車級晶片先進製程工藝的爭奪戰已經開始。

10月31日,吉利汽車表示,由“芯擎”科技自研的“智慧座艙芯SE1000”採用了車規級7奈米工藝,將於2022年量產。

如果能夠真正實現落地,這將是國內車規級SOC晶片第一次走進7奈米制程。在國際主流玩家中,包括高通、恩智浦在內的廠商早已圍繞5nm製程展開了較量。在原有的計劃中,恩智浦將在今年推出首顆採用5nm製程的eCockpit(電子駕駛艙)SoC。

受訊息面影響,11月1日汽車電子概念走勢活躍,光弘科技、超聲電子、景旺電子、崇達技術、易德龍、新潔能、滬電股份等漲停,聞泰科技漲5.59%。

高熱需求“帶動”新玩家入局

在網路化、電氣化、智慧化趨勢推動下,汽車已經成為“輪子上的資料中心”,汽車半導體用量迅速提升。根據Gartner此前公佈的資料顯示,全球汽車半導體市場2022年有望達到651億美元,佔全球半導體市場規模的比例有望達到12%,併成為半導體細分領域中增速最快的部分。

“無論是電動車或是自動駕駛,都將需要質量優良且安全等級高的半導體元器件。”集邦拓墣產業研究院分析師姚嘉洋對第一財經記者表示,以自動駕駛為例,像車用雷達、車聯網、車載資通訊、車用感測器等,都會是半導體廠商很重要的機會點。


從產業格局來看,過往把持車用半導體市場的主要為恩智浦、英飛凌、意法半導體、瑞薩等公司,由於市場較為穩定,外來者鮮有機會進入。但隨著ADAS、自動駕駛技術的興起,智慧汽車對於計算和資料處理能力的需求暴增,讓本來就對這塊市場有興趣的科技公司又有了進擊的理由。

在2021年德國國際汽車及智慧出行博覽會上,英特爾執行長Pat Gelsinge表示,旗下公司Mobileye將在2022年起在“德國慕尼黑”和“以色列特拉維夫市”推出自動駕駛出行服務。

英特爾預測,汽車晶片市場將在2030年(相較於目前)增長一倍以上達到1150億美元。“晶片在全新高階汽車物料清單(BOM)中的佔比僅為4%,而到2030年,這一數字將會增長五倍之多。”Pat Gelsinger表示,到2030年晶片將佔高階汽車BOM的20%以上。

而另一家晶片廠高通也在逐步加大在汽車領域的投資。

10月5日,高通與自動駕駛Tier 1維寧爾達成最終收購協議,高通將與合作伙伴以45億美元(約合290.03億元人民幣)的價格共同收購維寧爾,這意味著高通與麥格納競價收購維寧爾就此劃上句號。

明年,高通Snapdragon Ride自動駕駛平臺將量產裝車,整合維寧爾的自動駕駛視覺軟體之後,高通在這一領域的短板將會被補上。

國泰君安證券在最新發布的報告中表示,截至2020年底,25家頂級汽車製造商中已有20家選擇高通驍龍汽車數字座艙平臺。

先進製程與產能爭奪戰

面對英特爾、高通、英偉達等消費電子晶片巨頭的“跨界”,傳統晶片公司也在積極反擊。

比如瑞薩、意法半導體等晶片公司這幾年不斷推出自家解決方案,博世集團則為多家公司提供了全套ADAS解決方案。而在去年年中,一則恩智浦牽手臺積電佈局5nm製程汽車SoC的訊息引發了業內高度關注。

根據合作內容,這款晶片將採用臺積電N5P工藝,兩家公司預計在2021年向恩智浦主要客戶交付首批5nm樣品,這也被外界視為恩智浦為保持技術領先性所做出的嘗試。

“自恩智浦確定與臺積電就車用產品上匯入5nm製程後,高通也與Ambarella在車用晶片產品上也匯入了5nm製程,可以看到,先進製程在未來的發展上,車用處理器所扮演的角色也會越來越重。”一不願意具名的分析師對記者表示,傳統車用晶片雖然標榜高可靠度與供貨穩定,但考量到自動駕駛的長期發展,負責訊號判斷的處理器晶片所需要的運算效能一定要提升,這樣的話,先進製程成為不可或缺的關鍵。

但疫情疊加需求的爆發,讓“產能競賽”提前於“技術競賽”爆發。

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集邦表示,在全球電子產品供應鏈出現晶片荒的同時,晶圓代工產能供不應求衍生的各項漲價效應,推升前十大晶圓代工業者產值在2020及2021年連續兩年皆出現超越20%的年增率,突破千億美元大關。其中供給與汽車的產能佔比不可小覷。

博世集團近日表示,已撥款超過4億歐元(4.67億美元)用於明年在德國和馬來西亞投資生產的微晶片,以緩解全球晶片短缺問題。值得注意的是,今年6月,博世投資的德國德累斯頓半導體工廠剛剛投入使用,這是博世集團成立歷史上最大的單體投資專案,該工廠主要生產用於電動工具的晶片,此後則逐漸加大對於車用晶片的生產。

作為汽車半導體中的主要供貨商之一,德州儀器也在擴大晶圓的生產能力,按照計劃,該公司在未來10到15年的戰略框架內,重點是汽車和工業產品。

而面對這場“需求盛宴”,國內廠商中,聞泰科技等廠商也加入了擴產行列。

此前,聞泰科技全資子公司安世半導體完成對英國最大晶圓廠Newport Wafer Fab的收購。聞泰科技董事長兼安世半導體董事長、CEO張學政表示,Newport的加入,將會有效的提升安世半導體在車規級IGBT、MOSFET、模擬和氮化鎵、碳化矽等化合物半導體等產品領域的IDM能力。全球車規級8英寸晶圓廠屈指可數,Newport預計從第四季度開始為安世半導體匯入產能。

10月29日,聞泰科技釋出第三季度報告,2021年第三季度實現營業收入138.77億元,歸母淨利潤8.09億元,同比增長45.06%。聞泰科技在公告中指出,歸母淨利潤增長主要由於半導體業務在今年以來受新能源汽車需求驅動保持了持續較好的發展態勢,車規級產品體現出了良好的競爭力。

國產7nm要來了?

受到缺晶片影響,導致今年汽車行業持續供不應求,但在產能持續增加和供應鏈的恢復以後,汽車晶片產業的格局或將迎來新的變化。

英飛凌營運長Jochen Hanebeck預測,2023年、2024年市場將達到頂峰,可能會有供應過剩的問題。他認為,更重要的是要關注不同領域的晶片分配問題,“哪些領域有增長,哪些領域需要更多的晶片分配。”

從趨勢上看,智慧座艙被視為未來的“機會風口”之一,也是製程工藝競爭最為激烈的領域。

根據 ICVTank 資料,2019 年全球智慧座艙域控制器出貨量約為 40 萬套,預計 2025 年出貨量將達 到 1300 萬套,年複合增速為 77%;根據蓋世汽車資料,2020 年中國乘用車智慧座艙域控制器出貨量約為 63 萬套,預計 2025 年出貨量將達到 528 萬套,年複合增速約為 53%。

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國泰君安認為,智慧座艙域控制器出貨量的快速增加,以及搭載高算力 SoC 晶片的智慧座艙域控制器出貨佔比的提高,將帶動 SoC 晶片市場規模實現較快增長。

上述機構表示,這一市場的主流玩家目前包括傳統汽車電子廠商、消費電子廠商、人工智慧企業。在自動駕駛時代,“CPU+GPU+XPU”的異構主控SoC晶片將逐漸成為主流,算力正在快速攀升。

而目前幾類廠商在智慧座艙主控晶片上已形成差異化競爭。高通、英特爾、英偉達在中高階車型智慧座艙主控晶片上競爭激烈,三星、華為異軍突起,切入高階市場,AMD 為特斯拉旗艦車型提供定製晶片,瑞薩、恩智浦等在中低端車型上應用較為廣泛,地平線等國產創新廠商與國產車型展開合作。

但從製程優勢來看,高通、恩智浦都走在了前面,即將步入5nm時代。

而國產晶片中,根據吉利披露的時間,智慧座艙晶片SE1000在完成車規級認證後,明年就會量產。在規劃中,2024年到2025年還將推出5nm車載一體化超算平臺晶片和高算力自動駕駛晶片。

但關於Soc產品的更多細節以及代工情況,吉利並未做詳細披露。

上述不願意具名的分析師對記者表示,車用晶片相較於傳統的消費性電子,難度更高,車廠(晶片)要取得基本的車用認證如AEC-Q100,以及Tier 1與車廠的認證許可,時間要預備非常長。

一款車規級晶片需要 2-3 年的時間完成車規級認證並進 入主機廠供應鏈,進入後一般擁有 5-10 年的供貨週期。舉一個例子,釋出於2016 年的智慧座艙車規級晶片高通驍龍 820A 經歷了多年測試,一直到 2019-2020 年才開始廣泛應用於奧迪、小鵬、理想等主機廠。

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“晶片本身的投資也有一定的風險,短期來看,國產車規7nm晶片的真正實現仍需要時間驗證,否則也是小規模的概念產品。此外,值得注意的是,5nm的主要產能現狀依然是在智慧手機上,即便是大廠力推,在車規晶片上普及也要在2024年左右。”上述分析師對記者表示,5奈米是目前EUV(極紫外線)光刻機能實現的最先進晶片工藝,也是智慧手機廠商的重要賣點,但在應用中也遇到過散熱問題以及功耗消耗過大的問題。對於車企而言,這是不能發生的事情。

“技術的領先首先要建立在絕對的安全上。”該分析師說。

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