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车规级芯片结构性短缺追踪:投入产出不匹配影响投产动力

2022-11-30 来源:证券市场红周刊

在许多汽车芯片供应充足的表象下,一些核心芯片供应不足的问题依然在冲击汽车行业。这种结构性短缺预计会持续到2025年,而这也正是芯片厂商的机会,但芯片厂商因为投入产出的风险考量,实际投入新产能的动力并不充足。

  

据汽车行业数据预测公司AutoForecast Solutions(以下简称为“AFS”)测算,2023年全球或因缺芯减产300万辆汽车。对此,有业内专家近日向《红周刊》表示,芯片新产能投产需要18至24个月的建厂周期以及产量爬坡的时间,从2020年底“缺芯”现象显现到现在还不到两年,意味着新增产能没有释放出来,叠加电动汽车的需求在增加,“缺芯”现象必然持续。

  

业内半导体专家认为,国产车规级芯片结构性短缺得到实质解决,可能要等到2025年。从本土芯片厂商突围路径而言,短期突破点必然是功率类。但从芯片厂商当前布局的状态来看,很多公司行动较慢,这与车规级芯片产品研发周期长以及投入产出比不匹配等问题有关。

  

传统车企和新势力缺芯调查

IGBT和部分模拟芯片较缺

  

为应对2020年下半年爆发的汽车缺芯问题,全球主要以及本土芯片企业纷纷宣布新建产能,按照投产周期测算,这些产能将于今年下半年陆续释放。不过,据《红周刊》观察,目前“缺芯”对汽车产量的影响依然较大。

  

丰田近日宣布,由于车用芯片持续短缺,丰田日本3座组装工厂的部分生产线将实施停工,丰田12月全球生产计划减少至75万辆,比去年12月实际产量约减少6%。据AFS预测,由于芯片短缺,到今年年底,全球汽车市场累计减产量将攀升至427.85万辆,2023年全球汽车行业预计将减产200万-300万辆汽车。

  

同样,本土车企也存在芯片短缺的现象。《红周刊》以投资者身份致电广汽集团,广汽集团相关工作人员表示,“目前主要还是MCU会稍微紧张一些。”今年5月广汽集团的投资者关系活动记录表显示,广汽集团短缺的主要有英飞凌、意法、恩智浦等厂商的芯片。

  

与去年全面“缺芯”相比,今年车规级芯片呈现结构性短缺,《红周刊》以投资者身份致电上汽集团,相关工作人员表示,“今年的芯片的短缺跟去年大规模的芯片短缺还不太一样,今年主要是不同的零件的芯片短缺。整车企业面临的情况应该都差不多。”

  

相比传统车企,造车新势力似乎受缺芯影响较小。《红周刊》从造车新势力的销售人员处了解到,“蔚小理”的新车交付不受芯片影响,芯片供应比较充足。《红周刊》以消费者身份向北京地区理想汽车销售人员咨询,其表示,“现在订理想L8、L9,春节前就交付,理想的芯片有自己的工厂,可以保证供应链,没有因为缺芯导致车辆延期交付情况的发生。”小鹏汽车销售人员表示,小鹏的芯片比较充足,不会因为芯片的问题延长交付周期。蔚来汽车销售人员表示,现在不受芯片影响了,如果是预定ET5,提车周期大约是5个月,主要是ET5的订单量比其他车型多,所以时间长。

  

对此,半导体行业人士陈启向《红周刊》表示,“目前汽车电子缺货依然比较紧张,主要是用于ECO(智能发动机控制)系统的车载MCU以及用于电控系统的IGBT等功率半导体,部分车身控制的模拟芯片也比较缺。相对而言,IGBT、MOSFET等功率半导体后续产能上来后,国产替代率上升,供需之间将会逐渐平衡。但类似MCU以及各类传感器等芯片还是比较依赖国外大厂供应,因此短期内依然比较紧张。现在和年初比,供应环节逐渐恢复正常,最紧张的时间点已经过去。”

  

德邦证券电子首席分析师陈海进向《红周刊》表示,目前车企缺芯主要是缺车规电源管理芯片、车规MCU芯片、车规IGBT模块、SiC模块等。随着其他消费类需求走弱,晶圆厂产能稼动率逐步回落,使得汽车缺芯问题得到一定程度缓解。目前部分领域的车规电源管理芯片供需已经改善,如车灯LED驱动、马达驱动等芯片,但一些关键领域的MCU和大功率IGBT模块和SiC模块供给还不是很顺畅。

  

陈海进认为,造车新势力因为前期销量小,所以受到缺芯的影响偏小。业内人士向《红周刊》分析,当下造车新势力不缺芯片,是因为生产量和销量小,在总量上来后,缺芯问题会表现得明显一些。因为造车新势力车企运用比较多的高科技技术,因此部分芯片需求更大。

  

国产替代进程缓慢

功率类芯片是短期突破点

  

而汽车芯片短缺,意味着这是个国产替代的机会。中泰证券研报指出,预计2025年全球汽车半导体市场规模将突破800亿美元,2021-2025年复合增长率达15%。

  

就此使用国产芯片情况,《红周刊》联系了岚图汽车的相关销售人员,其表示,目前芯片是和华为合作。上汽集团证券部工作人员也表示,“我们有国产芯片替代方案,有一些零部件(国产芯片)还是不能满足。”广汽集团证券部工作人员表示,“自从芯片开始紧缺以后,已经做国产替代课题,会考虑用国产芯片。一些芯片也可能考虑由两个地方供应,但并不是所有的芯片都可以替代,因为车规级芯片想替换的话没有那么简单,要做很多设备级的验证,尤其是涉及安全。比如像制作高温高寒两个测试就得一年时间。”

  

刘元向《红周刊》介绍说,传统汽车厂商很保守,一般不会轻易采用新晋厂商的芯片,因为车企对芯片可靠性、稳定性要求较高,一般测试认证周期需要3-5年。黑芝麻智能首席市场营销官杨宇欣表示,“车厂现在大多在认证本土的供应商,一个供应商好不容易培训成熟,那么车厂再考虑用另外的国产供应商替代意愿就会下降。所以2025年如果芯片上不了车,相关的芯片公司可能面临较大挑战。”

  

刘元认为,目前,汽车行业处于结构性缺芯状态,部分数字芯片已经逐步缓解,但是到汽车半导体短缺全面缓解可能要等到2026年,虽然“缺芯”缓解了,但是国产替代的需求一直在,供应商多元化、多国化,这样才能保证不受地缘政治等各种不确定的影响。汽车芯片厂商的机会是率先挤进新的汽车品牌,因为新品牌的供应商来源较少。

  

目前,汽车半导体市场主要由海外大厂主导,国产车崛起和国内厂商加快布局带来各细分赛道国产替代机遇。由于汽车芯片种类繁多,《红周刊》按照受益于电动化和智能化两大类,分别梳理其中的芯片厂商的布局和投产情况(见表1)。

  

天风证券在研报指出,中国车规级芯片在汽车计算、控制类芯片的自主率不到1%,传感器为4%,功率半导体为8%,存储器为8%,车规级MCU国产化率约为5%。

  

从国产芯片替代的突破点来看,陈启向《红周刊》表示,“国产车规级芯片短期突破点必然是功率类芯片,因为这些均为标准产品,容易控制且容易起产能。”在电动化浪潮中,半导体增量主要来自于功率半导体,根据Strategy Analytics,功率半导体在汽车半导体中的占比从传统燃油车的21%提升至纯电动车的55%,跃升为占比最大的半导体器件。参考知名分销商富昌电子2022Q3数据,英飞凌、安森美等厂商MOSFET、IGBT等产品货期最长达54周。而通常情况下,IGBT交货周期为8-12周,持续的长交货周期为国产替代提供机遇。

  

中泰证券近期研报认为,国产车规级芯片中,功率半导体、CIS国产化进程较快,且功率半导体赛道具备较高弹性;车规MCU、模拟和存储芯片国产化率仍较低,国内厂商大多处于导入窗口期,后续国产替代速度,模拟最快、MCU和存储次之;车规SoC方面,华为、地平线等国内厂商在产品和客户方面持续突破,未来高算力、高能效比等高端SoC国产化空间较大。

  

陈海进向《红周刊》指出,国产车规级芯片的发展机会预计从车身模拟芯片以及功率芯片等领域入手。目前已经有一些国产厂商开发出车规的LED驱动芯片、马达驱动芯片等。在功率器件环节,中车时代半导体和斯达半导等国产厂商的车规IGBT模块也在大批量出货。另外在隔离芯片领域,纳芯微的车规级隔离芯片也有不错表现,取得了一定突破。国内的雅创电子则在车灯LED驱动芯片、马达驱动芯片等导入了国内以及海外的客户。

  

刘元表示,可能未来无人驾驶阶段才需要真正的高端芯片,因为无人驾驶阶段计算量较大,对传感器要求比较高,需要用到更高端的CPU、GPU。“目前我们没看到很大的需求,因为汽车市场还处于无人驾驶的孵化期,像英伟达、AMD在GPU领域深耕多年,相对来说比较领先,但国内还是有机会的,因为地缘政治等因素必须推动汽车芯片本土化,而且国内电动汽车市场相对领先,未来需求也很大。”

  

陈海进认为,在高端芯片领域,国产替代的难点在于验证时间以及客户的接受度等问题。国产厂商的产品需要在部分客户批量出货、得到验证后,国产替代才有望加速。除此之外,高端芯片对于供应链也有很高的要求。例如,很多车规芯片需要车规级的晶圆代工厂以及较复杂的封装工艺,而目前国内晶圆厂还没有发展出来很完善的车规体系。

  

在陈启看来,高端汽车芯片应该是类似自动驾驶芯片、算法芯片、智能座舱芯片,高端的激光雷达,4D毫米波雷达芯片,用量较多、价值较大的MCU以及模拟控制类芯片。自动驾驶、算法类芯片,多数为车企自研为主,部分依赖外部供应商如小康和华为合作,还有一些车企依赖地平线、黑芝麻等公司。

  

陈启提到,在三大传感器中,图形传感器CIS厂商主要是豪威、安森美;图形ISP芯片依赖海思;高端激光雷达目前上车的并不多,国内供应商有禾赛科技;毫米波雷达已经有成熟供应商,4D毫米波正在兴起。MCU芯片国内供应商有芯旺微,小华半导体进步速度正在加快,但是主要是依赖国外意法半导体(STM)、恩智浦(NXP)、瑞萨(Renesas)等公司。模拟控制类、信号类芯片主要还以来欧美大厂如德州仪器(TI),车规PHY芯片还是美满电子、博通等为主,这些国内基本是空白。

  

IGBT汽车芯片明年订单预订一空

国内厂商定增切入车规级芯片

  

不过,摩根士丹利最近在《亚太车用半导体》报告中表示,瑞萨半导体、安森美等部分车用半导体(MCU、CIS等)供应商已发出砍单令,削减四季度部分芯片测试订单,由此认为汽车芯片供应可能正在进入过剩状态。

  

对此,《红周刊》以投资者身份从国内汽车芯片厂商了解到,目前IGBT汽车芯片产能仍然比较紧张,MCU存在去库存的情况。《红周刊》致电时代电气咨询目前IGBT的供需情况,相关工作人员表示,“明年的订单都已经预订一空,有的长期客户已经预定了2025年的订单。”对于国外芯片厂商砍单,士兰微证券部工作人员表示,目前的汽车芯片订单是饱和状态,海外的市场跟国内市场可能有些不太一样。并表示,如果没有发生特别意外的话,明年的新能源车的增长肯定会超过今年,趋势是不会发生变化的。

  

关于MCU的供需情况,虽然广汽集团称目前MCU供应端稍微紧张一些。不过兆易创新证券部工作人员表示,“MCU现在的市场是去库存,所以近期如果MCU有一些砍单都是正常的。现在的供需情况跟以前其实都已经不一样了,现在整体上来看应该是不缺货了。”芯海科技证券部工作人员表示,汽车这块的业务目前占营收比重还是比较小,目前多个项目还在导入阶段。

  

某车企高管近期称,芯片短缺带来芯片价格飙升,并导致主机厂采购成本增加。对于汽车芯片涨价的问题,时代电气证券部工作人员表示,可能有一部分新签的时候会考虑涨价因素,还是要综合考虑,比如说客户的重要程度,有可能新的合同是按新的价格来签。

  

《红周刊》观察到,部分芯片公司通过定增切入车规级芯片。士兰微10月14日披露再融资预案,65亿元募集资金将用于12寸芯片生产线、SiC功率器件生产线和汽车半导体封装项目的建设,公司表示主要是由于公司对于新能源汽车未来市场预期乐观,正在加紧布局。汽车半导体封装项目将由控股子公司成都士兰实施,项目达产后,新增年产720万块汽车级功率模块。陈启向《红周刊》称,士兰微在车规道路上转型坚决,而且又是IDM类型公司,在整体认证流程中对比部分设计公司在业务模式上有一定优势。

  

士兰微证券部工作人员表示,“士兰微定增项目建设期为3年。验证可以同步走,有些验证已经完成,不同的品类可能会有不同的验证周期,以及每一个产品的上车,都会有验证的过程,这个过程有些会长一点,有些会短一点。”

  

除了士兰微,还有多家芯片公司通过定增切入汽车芯片领域。最近,芯朋微定增近10亿元布局高压电源控制芯片、高压隔离驱动芯片以及智能IGBT和SiC器件等领域,并配套建设车规级封测产线。

  

从国内厂商看,根据NE时代数据,今年1-9月乘用车功率模块装机量排名中,比亚迪半导体、斯达半导、时代电气的市场份额分别为21.1%、15.8%和12%,分别位居第二、三、四位(见表2)。

  

量少、前期“烧钱”、认证周期长

投入产出不匹配影响投产积极性

  

不过,多位业内人士向《红周刊》表示,车规级芯片国产替代确实带来了机遇,但是芯片厂商的投产积极性并不高。

  

刘元向《红周刊》分析,汽车芯片在整个晶圆代工里面,占比6%-10%,汽车芯片业务算是边缘业务,体量不大。据《红周刊》了解,车规级芯片的利润率比消费电子芯片的利润率低11%左右。同时,汽车芯片是半导体产业中的小客户,只占全球芯片产能的6%~10%。

  

就此,《红周刊》向时代电气证券部工作人员求证,对方表示,“产销量上去之后,就不存在利润低的问题。前期投入设备都很贵,包括良率、产能利用率这些方面也有一定影响。”

  

除了前期投入大,汽车芯片还存在验证周期长、难度大等问题。陈启指出,和消费电子的供应商体系相比,车规级芯片要求过于严苛,因此短期内此前主做消费类芯片的半导体公司想要直接拿到车规资质认证就非常困难,没有与整车厂建立互信体系。而且目前车规级产能需求远没有消费级大,且投入太大,认证周期非常长,投入的精力和产出并不完全匹配,因此各家动力不足,特别是晶圆制造工厂,目前国内仅有少量FAB新产线,但还处在投入初期。

  

陈启表示,为车规供产品,不管是设计公司要过关,代工部分的FAB也要过关,甚至所使用的硅片等原材料也要过关。各大车企都建立了极其严苛的可控可追的全流程供应商管理体系,不仅要能追溯T1类供应商(一级供应商),甚至供应商的供应商都在可控可追体系内,细到部分材料,设备都必须可控,因此整体节奏缓慢。

  

此外,芯片公司要面临研发的高度不确定的情况,陈海进向《红周刊》分析,“因为芯片的研发和流片过程都是需要很大投入的,如果说研发出产品没有市场或者不符合客户的需求,那对于芯片公司来说是较大的打击。而且,目前国产公司处于追赶者地位,产品距离海外芯片大厂自然还是有一定差距。我们认为汽车企业和芯片厂商可以更多地建立合作,双方提前沟通来匹配产品需求。车企可以帮助芯片厂商来定义产品,而芯片厂商可以帮助车企进行定制化以及成本降低,并推动国产供应链发展。”

  

《红周刊》从近期美国半导体行业协会(SIA)发布的报告中看到,美国半导体公司将年收入的约1/5用于研发,2021年达到502亿美元。《红周刊》梳理多家车规级半导体厂商研发数据相关情况,从今年三季报的数据来看,韦尔股份的研发费用高达17.67亿元,研发费用率占比最高的是天岳先进,占比为32.39%,有多家公司的研发费用率低于20%(见表3)。


从生产流程来看,刘元表示,“国外车规级芯片龙头企业多采用IDM模式,设计、制造、封装、测试都是一体,一家厂商一条龙全部做完。现在需求增长,厂商投资扩产,未来几年如果需求下降了,产能不能像逻辑芯片厂商一样灵活调整。IDM模式决定了投产扩产比较保守,即使投产了,但是工艺相对复杂,扩产周期不是那么快,像消费类电子芯片相对灵活。”


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