汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告2023

張永偉中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張健車百智庫研究院研究總監(jiān)張強車百智庫研究院高級研究員劉延車百智庫研究院研究員賈浩車百智庫研究院研究員于渤涵車百智庫研究院研究員李亞娟車百智庫研究院高級研究員趙梓聰車百智庫研究院研究員石鐘秀車百智庫研究院研究員李兆麟清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系教授陳蜀杰芯馳科技副總裁師萍潞芯馳科技政府事務(wù)負責(zé)人田垚磊比亞迪規(guī)劃院半導(dǎo)體負責(zé)人何芳兆易創(chuàng)新汽車產(chǎn)品部執(zhí)行總監(jiān)李巖峰兆易創(chuàng)新公共關(guān)系總監(jiān)屈艷格后摩智能公共事務(wù)總監(jiān)王衛(wèi)上海芯鈦北京分公司總經(jīng)理張龍納芯微電子戰(zhàn)略投資中心總監(jiān)楊治宇華潤微電子功率器件產(chǎn)品線高級總監(jiān)陳鈞華潤微電子市場部副總監(jiān)曹偉杰圣邦微電子汽車戰(zhàn)略產(chǎn)品線經(jīng)理隨著汽車向電動化、智能化加速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價值鏈重塑，以芯片為主的零部件重要性日益凸顯。從技術(shù)角度看，大算力智能駕駛和智能座艙計算芯片、傳感器處理芯片、高速傳輸芯片及高性能功率芯片等創(chuàng)新技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用，推動芯片技術(shù)不斷發(fā)展。從汽車芯片使用數(shù)量和價值量來看，電動智能汽車單車芯片使用數(shù)量和可靠性要求很高，且涉及種類多，共有十大類超百種產(chǎn)品，不同芯片對設(shè)計、制造和封測工藝要求不盡相同，因此，系統(tǒng)梳理汽車芯片行課題組通過多方調(diào)研、咨詢和討論，從全球及國內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)，梳理汽車芯片種類、應(yīng)用及供需情況等，分析國內(nèi)汽車芯第一章分析國內(nèi)外半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。通過梳理半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)設(shè)計、制造、封裝及測試市場現(xiàn)狀與價值鏈分布、應(yīng)用進展，分析世界主要國家和地區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策及對我國的影響，并總結(jié)我國第二章按照汽車芯片的功能和應(yīng)用進行分類，將汽車芯片分為控第三章從產(chǎn)品及企業(yè)角度分析全球汽車芯片發(fā)展現(xiàn)狀，分析了不第四章重點分析國內(nèi)不同種類汽車芯片的市場規(guī)模及本土企業(yè)發(fā)展情況，并結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有基礎(chǔ)，分析了不同芯片產(chǎn)品的供需情況，為第五章提出我國汽車芯片發(fā)展建議，提出完善頂層設(shè)計、完善制造工藝、攻關(guān)共性技術(shù)、建立檢測認(rèn)證體系、搭建行業(yè)管理體系、加強人才培養(yǎng)、強化財政支持一、全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 1 3 五、推進我國汽車芯片發(fā)展的建議 （四）建立汽車芯片檢測認(rèn)證體系 3 4 4 5 6 7 7 9 9圖表10主要汽車芯片企業(yè)代工情況 圖表112022年全球十大封裝測試企業(yè) 圖表12半導(dǎo)體制造和封測所需材料與設(shè)備 圖表132022年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場情況 圖表15主要半導(dǎo)體設(shè)備市場格局 圖表17主要半導(dǎo)體材料市場格局 圖表18美國近年來發(fā)布的芯片相關(guān)政策 圖表20近幾年我國半導(dǎo)體主要產(chǎn)業(yè)政策 圖表212016-2022年我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售規(guī)模 圖表222019-2022年我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)市場規(guī)模 圖表232017-2022年中國集成電路進出口數(shù)量統(tǒng)計 圖表242017-2022年中國集成電路進出口金額統(tǒng)計 圖表25中國近年來汽車芯片產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策 圖表26消費級芯片與車規(guī)級芯片的差異 圖表28汽車芯片分類別應(yīng)用情況 圖表64我國汽車存儲芯片需求現(xiàn)狀及 圖表66我國汽車電源芯片需求現(xiàn)狀及 11全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況半導(dǎo)體是數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ),也是支撐汽車電動化、智能化發(fā)展的底層技術(shù)。半導(dǎo)體技術(shù)復(fù)雜、產(chǎn)業(yè)鏈條長,在全球已形成了分工明確的產(chǎn)業(yè)格局,但受不確定因素及逆全球化趨勢影響,全球主要半導(dǎo)體國家和地區(qū)均出臺政策支持本土產(chǎn)業(yè)發(fā)展以構(gòu)建區(qū)域化、本土化的安全供應(yīng)鏈。經(jīng)過政策強力扶持和市場需求刺激,我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成績顯著,但在產(chǎn)業(yè)鏈諸多核心環(huán)節(jié)仍面臨半導(dǎo)體是數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心,也是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),其技術(shù)水平和發(fā)展規(guī)模已成為衡量—個國家產(chǎn)業(yè)競爭力和綜合國力的重要標(biāo)志之—。當(dāng)前,半導(dǎo)體對于人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、新—代信息通信、消費電子、汽車等數(shù)字經(jīng)濟諸多技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域至關(guān)重要,是引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級、開創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的決定力量。2022年,美國、中國、德國、日本、韓國等5個世界主要國家的數(shù)字經(jīng)濟總量為31萬億美元,數(shù)字經(jīng)濟占GDP比重為58%,中國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模超過50萬億元,占GDP比重超40%。從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自身來看,未來發(fā)展?jié)摿σ卜浅４?據(jù)預(yù)萬億美元,其中汽車芯片占半導(dǎo)體總體規(guī)模將從10%增長至15%,汽車有望成(一)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈情況半導(dǎo)體從功能上可分為集成電路(lc)芯片和OSD(光電器件、傳感器、分立器件)。集成電路可分為數(shù)字lc(邏輯芯片、存儲芯片、微處理器)和模擬lc(信號鏈、電源管理等)(見圖表1)。據(jù)WSTS(世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織)統(tǒng)計,2022年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模為5741億美元,其中集成電路市場規(guī)模為4744億美元,占比約82.6%;數(shù)字芯片中邏輯電路、存儲器、微處理器市場規(guī)模元。OSD器件市場規(guī)模共計997億美元,占半導(dǎo)體市場的17.4%(見圖表2)。邏輯ICCPU、GPU、ASIC、FPGA等微處理器集成電路微處理器集成電路存儲器半導(dǎo)體ROM、DRAM、Flash等存儲器半導(dǎo)體ROM、DRAM、Flash等模擬IC射頻器件、AD/DA、PMIC等光電器件光器件、受光器件、光復(fù)合器件等光電器件光器件、受光器件、光復(fù)合器件等傳感器MEMS、CIS、電壓和電流等傳感器分立器件二極管、三極管、功率晶體管、開關(guān)等數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理EV100PLUS?3傳感器,218,3.8%分立器件,340,5.9%光電器件,439,7.6%模擬芯片,890,15.5%數(shù)字芯片,3855,67.1%模擬芯片,890,15.5%數(shù)據(jù)來源:WSTS,百人會車百智庫整理半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈按過程可大致分為設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等三大環(huán)節(jié)以及半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體材料兩大輔助環(huán)節(jié)。芯片設(shè)計是運用EDA軟件與lp核,產(chǎn)出各類芯片的設(shè)計版圖;晶圓制造環(huán)節(jié)根據(jù)設(shè)計版圖進行掩膜制作,形成模版,并在晶圓上進行加工;封測環(huán)節(jié)對生產(chǎn)出來的合格晶圓進行切割、焊線、塑封,并對封裝完成的芯片進行性能測試(見圖表3)。晶圓制造封裝測試氧化晶圓清洗離子注入擴散化學(xué)機械研磨物理氣相沉積單晶硅片制作光刻化學(xué)氣相沉積晶圓檢測減薄焊線塑膜晶圓制造封裝測試氧化晶圓清洗離子注入擴散化學(xué)機械研磨物理氣相沉積單晶硅片制作光刻化學(xué)氣相沉積晶圓檢測減薄焊線塑膜切片測試半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體材料芯片設(shè)計軟件及架構(gòu)EDA軟件IP核設(shè)計流程規(guī)格制作邏輯設(shè)計布局規(guī)劃電路模擬布局布線版圖驗證芯片架構(gòu)減薄機劃片機固晶機分選機探針臺測試機減薄機劃片機固晶機分選機探針臺測試機封裝設(shè)備焊線機貼片機電鍍機單晶爐氧化爐離子注入機光刻機涂膠機清洗機刻蝕機CMP單晶爐氧化爐離子注入機光刻機涂膠機清洗機刻蝕機CMP設(shè)備PVDCVDALD封裝材料鍵合絲粘接材料陶瓷封裝材料封裝基板引線框架切割材料化合物半導(dǎo)體高純硅基材掩膜板濕電子化學(xué)品制造材料化合物半導(dǎo)體高純硅基材掩膜板濕電子化學(xué)品濺射靶材電子特氣拋光材料光刻膠數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理從應(yīng)用領(lǐng)域來看,半導(dǎo)體作為電子行業(yè)發(fā)展的核心,廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),4?EV100PLUS主要包括消費電子、工業(yè)、汽車、通訊、電力等領(lǐng)域。PC/計算機和通信在規(guī)模上大致相當(dāng),構(gòu)成了半導(dǎo)體的主要用途,占總體市場的近60%,工業(yè)和汽車用途均占總體市場的14%左右(見圖表4)。其他,2%工業(yè)14%通信30%消費電子14%汽車14%PC/計算機汽車14%數(shù)據(jù)來源:美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,百人會車百智庫整理1、芯片設(shè)計芯片設(shè)計包括芯片規(guī)格制定、邏輯設(shè)計、布局規(guī)劃、性能設(shè)計、電路模擬、布局布線、版圖驗證,設(shè)計水平直接決定了芯片的功能、性能及成本。芯片設(shè)計作為典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),具有專業(yè)性強、技術(shù)難度高、技術(shù)迭代快、與下游應(yīng)用領(lǐng)域配合緊密等特點,行業(yè)技術(shù)壁壘較高。按芯片設(shè)計的產(chǎn)品類別看,可分為數(shù)字、模擬、數(shù)模混合等。數(shù)字芯片通常追求先進工藝,以獲得更小的芯片面積、更低的功耗和更快的處理能力;模擬芯片通常更關(guān)注器件的物理特性,通常不追求先進工藝,以成熟工藝為主;數(shù)?；旌闲酒骖檾?shù)字與模擬特點,高品質(zhì)數(shù)?；旌闲酒非筇厥夤に?。按芯片設(shè)計企業(yè)類型,主要可分為lDM(垂直整合型)和Fabless(無晶圓廠)模式。lDM集芯片設(shè)計、制造與封裝測試為—體,屬于重資產(chǎn)模式,對于企業(yè)的資金能力要求極高;Fabless模式通過外包晶圓制造與封測環(huán)節(jié),可有效降低大規(guī)模固定資產(chǎn)投資壓力,提升新技術(shù)和新產(chǎn)品開發(fā)速度,實現(xiàn)靈活經(jīng)營。隨著芯片制程和工藝越來越復(fù)雜,Fabless市場占比逐年提升,從2011年到2021年,Fabless模式銷售額從664億美元增長到1777億美元,增長率近170%,EV100PLUS?5從競爭格局上看,美國占據(jù)全球芯片設(shè)計主導(dǎo)地位。據(jù)lClnsights測算,按2021年營收規(guī)模看,lDM領(lǐng)域美國企業(yè)9%、日本占8%、中國臺灣占3%,而中國大陸小于1%;Fabless領(lǐng)域美國企業(yè)占68%、中國臺灣占21%、中國大陸占9%、韓國占1%,日本占1%,歐洲小于1%。在Fabless領(lǐng)域,美國企業(yè)處于絕對領(lǐng)先地位(見圖表5)。美國芯片設(shè)計巨頭普遍聚焦先進邏輯產(chǎn)品,且多為細分賽道絕對龍頭,如英特爾在CPU領(lǐng)域全球第—,市占率超過70%;英偉達是GPU全球領(lǐng)導(dǎo)者;高通是全球手機處理器芯片全球領(lǐng)頭羊。中國大陸芯片設(shè)計公司大多處于成長期,業(yè)務(wù)規(guī)模相對較小且產(chǎn)品多采用成熟工藝,研發(fā)實力較為分散。排名企業(yè)名稱2022年營收(億美元)國家/地區(qū)1高通美國2英偉達美國3博通美國4美國5聯(lián)發(fā)科中國臺灣6美滿電子美國7瑞昱中國臺灣8聯(lián)詠中國臺灣9韋爾股份中國大陸凌云半導(dǎo)體美國來源:Trendforce,百人會車百智庫整理在芯片設(shè)計過程中,EDA(電子設(shè)計自動化)軟件與lP核是必備工具。EDA軟件使作圖環(huán)節(jié)自動化并對設(shè)計完成的電路圖進行實時模擬與仿真分析,使得芯片在設(shè)計階段盡可能實現(xiàn)貼近實際物理效果的驗證,降低設(shè)計企業(yè)流片試產(chǎn)失敗的風(fēng)險。當(dāng)前EDA軟件市場主要由歐美企業(yè)占據(jù),我國華大九天等企業(yè)其中中國大陸EDA市場規(guī)模為11.7億美元,占全球比例企業(yè)相比,我國EDA公司以點工具產(chǎn)品為主,全工具鏈企業(yè)較少,布局驗證工6?EV100PLUS具者較多,高端先進制程邏輯工具仍有待攻關(guān)。lp核指芯片設(shè)計中預(yù)先設(shè)計完成并經(jīng)過驗證的標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊,通過使用特定的lp核,經(jīng)調(diào)整后可快速完成芯片模塊的設(shè)計,大幅降低芯片設(shè)計周期與設(shè)計難度。據(jù)lpnest統(tǒng)計,2022年全球芯片lp市場規(guī)模約67億美元,中國市場約119億元(占全球約26%),其技進入全球前十(見圖表7)。我國lp公司布局相對較廣泛,部分企業(yè)在細分產(chǎn)品領(lǐng)域位居全球前列,但由于布局晚、技術(shù)壁壘高、生態(tài)不成熟等原因,大量分類代表企業(yè)市場份額特點第—梯隊Synopsys、Cadence、Siemens2022年三家企業(yè)合計市場份額近70%業(yè)務(wù)遍布全球,科研實力雄厚,有全流程EDA產(chǎn)品,在部分領(lǐng)域處于絕對領(lǐng)先地位第二梯隊華大九天、ANSYS、合計份額約15%,華大九天國內(nèi)市場份額約擁有特定領(lǐng)域全流程,在局部領(lǐng)域技術(shù)較為領(lǐng)先,其中華大九天擁有600家國內(nèi)外客戶。第三梯隊ALtium、概倫電子合計份約7%左右以點工具為主,缺少EDA特定領(lǐng)域全流程產(chǎn)品來源:東方證券,百人會車百智庫整理其他19.7%Rambus,其他19.7%eMemoryTechnology1.6%ARM41.1%SST,ARM41.1%Verisilicon,2.0%Ceva,2.0%Synopsys19.7%Synopsys19.7%ImaginationTechnology2.8%Cadence,5.4%數(shù)據(jù)來源:IPnest,百人會車百智庫整理EV100PLUS?78?EV100PLUS汽車芯片相較于消費級、工業(yè)級產(chǎn)品具有實時性、穩(wěn)定性、安全性高的特點。汽車芯片在設(shè)計環(huán)節(jié)多采用定制化高實時性lp核,甚至是車規(guī)級專用lp核,EDA工具也多采用特定汽車模塊以滿足汽車芯片特定需求。在設(shè)計過程中,通常需要增加數(shù)據(jù)校驗、冗余單元、安全島、自我檢測等模塊,提升芯片計算結(jié)果的穩(wěn)定性。而且,考慮到汽車長達20年的生命周期,汽車芯片在設(shè)計中通常需要兼顧前瞻性與設(shè)計成本。競爭格局上,汽車芯片設(shè)計環(huán)節(jié)以歐美日企業(yè)為主。全球前十大汽車芯片供應(yīng)商中,4家位于歐洲、4家位于美國、2家位于日本。由于汽車芯片部分產(chǎn)品采用特色設(shè)計、制造、封裝工藝,晶圓代工企業(yè)不具備全部能力,領(lǐng)先汽車芯片企業(yè)會采用Fab-lite(輕晶圓廠)模式,自研特色工2、晶圓制造晶圓制造流程復(fù)雜,涉及工藝多,可大致分為八個步驟:晶圓加工-氧化-光刻-刻蝕-薄膜沉積-互連-測試-封裝(見圖表8)。按制造模式分,晶圓制造可分為主要采用晶圓代工模式。據(jù)測算,2022年,剔除存儲芯片后,晶圓制造市場中晶圓代工和lDM產(chǎn)能占比約為6:4,這主要是因為邏輯芯片晶圓廠建設(shè)成本高,隨著芯片制程發(fā)展,lDM模式的成本壓力越來越大,而且晶圓代工模式可顯著降低芯片產(chǎn)業(yè)門檻,促進上游芯片設(shè)計企業(yè)發(fā)展及產(chǎn)品應(yīng)用創(chuàng)新。根據(jù)lClnsights測算,2022年全球晶圓代工市場規(guī)模為1321億美元,中國大陸市場規(guī)模約771億元,其中中國臺灣、韓國、中國大陸市占率位列前三,分別為66%、17%、8%。按企業(yè)占比看,2022年全球前五大晶圓代工企業(yè)為臺積電(56%)、三星 (16%)、聯(lián)電(7%)、格羅方德(6%)和中芯國際(4%)(見圖表9)。臺積電作為全球最大晶圓代工企業(yè),占據(jù)全球8成以上先進制程市場份額,特色工藝占據(jù)全球50%以上市場份額;三星雖然同樣具備生產(chǎn)尖端制程能力,但受限于技術(shù)成熟度和良率等原因先進制程產(chǎn)量較少,市場份額位列全球第二。我國受限于設(shè)備與技術(shù)工藝,最先進制程工藝僅達到14nm水平,相比臺積電仍有很大的追?晶圓是將硅(?晶圓是將硅(Si)或砷化鎵(GaAs)、碳化硅（SiC）等半導(dǎo)體制成的單晶柱體切割形成的圓薄片。要提取高純度的硅材料需要用到硅砂，一種二氧化硅含量高達95%的特殊材料，也是制作晶圓的主要原材料。加工V光刻V光刻?氧化過程的作用是在晶圓表面形成保護膜。它可以保護晶圓不受化學(xué)雜質(zhì)影響、避免漏電流進入電路、預(yù)防離子注入過程中的擴散以及防止晶圓在刻蝕時滑脫。氧化氧化V刻蝕V刻蝕?光刻是通過光線將電路圖案“印刷”到晶圓上，可理解為在晶圓表面繪制半導(dǎo)體制造所需的平面圖。電路圖案的精細度越高，成品芯片的集成度就越高，必須通過先進的光刻技術(shù)才能實現(xiàn)。?在晶圓上完成電路圖的光刻后，需要利用刻蝕工藝來去除任何多余的氧化膜，且只留下半導(dǎo)體電路圖。?在晶圓上完成電路圖的光刻后，需要利用刻蝕工藝來去除任何多余的氧化膜，且只留下半導(dǎo)體電路圖。要做到這一點需要利用液體、氣體或等離子體來去除選定的多余部分。?為了創(chuàng)建芯片內(nèi)部的微型器件，需要不斷地沉積一層層?為了創(chuàng)建芯片內(nèi)部的微型器件，需要不斷地沉積一層層的薄膜并通過刻蝕去除掉其中多余的部分，另外還要添加一些材料將不同的器件分離。薄膜薄膜沉積?通過基于晶圓的光刻、刻蝕和沉積工藝可以構(gòu)建出晶體?通過基于晶圓的光刻、刻蝕和沉積工藝可以構(gòu)建出晶體管等元件，但還需要將它們連接起來才能實現(xiàn)互聯(lián)互聯(lián)?測試主要目標(biāo)是檢驗半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量是否達到一定標(biāo)準(zhǔn)，從而消除不良產(chǎn)品、并提高芯片的可靠性。?測試主要目標(biāo)是檢驗半導(dǎo)體芯片的質(zhì)量是否達到一定標(biāo)準(zhǔn)，從而消除不良產(chǎn)品、并提高芯片的可靠性。測試測試V?利用陶瓷或者塑料封裝晶粒及配線形成集成電路；起到固定，密封和保護電路的作用。V?利用陶瓷或者塑料封裝晶粒及配線形成集成電路；起到固定，密封和保護電路的作用。封裝封裝數(shù)據(jù)來源:LamResearch,百人會車百智庫整理數(shù)據(jù)來源:ICInsights,百人會車百智庫整理EV100PLUS?910?EV100PLUS車規(guī)級芯片制造產(chǎn)線要求高,投資回報期長,呈現(xiàn)較高的市場集中度。汽車芯片對晶圓制造及封測產(chǎn)線—致性要求極高,為實現(xiàn)“零不良率”(0PPM,即每100萬個交付殘品率小于1),晶圓制造產(chǎn)線及封測產(chǎn)線在量產(chǎn)前需要對產(chǎn)線進行第三方“產(chǎn)線認(rèn)定”,認(rèn)定周期0.5-1年,—旦該產(chǎn)線被認(rèn)定為生產(chǎn)車規(guī)級產(chǎn)品之后,原則上不可以更改生產(chǎn)設(shè)備和制程條件,產(chǎn)線調(diào)整靈活性受限。而且由于車規(guī)級產(chǎn)線相比常規(guī)產(chǎn)線要求更高、認(rèn)證周期長、投資更大,導(dǎo)致車規(guī)級產(chǎn)線投資回報期長達10年甚至更久,高于常規(guī)產(chǎn)線的5-7年,而且車規(guī)級產(chǎn)線對規(guī)模效應(yīng)要求更高。因此,目前車規(guī)級芯片企業(yè)逐步轉(zhuǎn)向純代工模式或Fab-lite模式(見圖表10),以降低制造成本。臺積電憑借工藝及規(guī)模優(yōu)勢占據(jù)全球近15%的汽車芯片代工產(chǎn)能,其中車用MCU委外代工的60%-70%被臺積電占據(jù),但營收占比依然很小,2022年臺積電汽車芯片代工收入僅占總營收的6%。此外,聯(lián)華電子、力積電、三星也具備較強的邏輯代工能力,世界先進、東部高科、格羅方德、TowerJazz在BCD、高壓、sol等特殊工藝領(lǐng)域具備優(yōu)勢。此外,在碳化硅等化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域,漢磊科技、X-Fab、三安集成等企業(yè)形成了企業(yè)代工比例制程工藝14/16nm及以下28nm40/45nm65nm90nm及以上瑞薩完全委托臺積電代工部分委托臺積電代工恩智浦主要委托臺積電代工英飛凌MCU主要委托臺積電代工部分委托臺積電代工德州儀器約20%部分委托臺積電、聯(lián)電代工意法半導(dǎo)體約25%部分委托臺積電代工數(shù)據(jù)來源:各公司財報,百人會車百智庫整理3、封裝測試封裝測試屬于芯片制造的后道工序,可分為封裝與測試兩個環(huán)節(jié)。封裝是將通過測試的晶圓加工得到獨立芯片的過程,主要包含減薄、切割、貼裝、互聯(lián)、封裝等過程,封裝是為了保護芯片、增強導(dǎo)熱(散熱)性能、實現(xiàn)電氣和物理連EV100PLUS?11接、功率分配、信號分配,以溝通芯片內(nèi)部與外部電路。測試主要是對芯片產(chǎn)品的性能和功能進行測試,并挑選出功能、性能不符合要求的產(chǎn)品,測試工藝包括后道檢測中的晶圓檢測(cP)及成品檢測(FT)。從價值占比看,集成電路封裝門檻相比晶圓制造環(huán)節(jié)偏低,屬于勞動密集型行業(yè),目前全球主要封測工廠分布在中國大陸和中國臺灣,其中中國大陸有四家企業(yè)進入全球前十(見圖表11)。根據(jù)集微咨詢統(tǒng)計,2022年全球封裝測試市場規(guī)模為815億美元左右,中國市場約2995億元,占全球超50%。排名企業(yè)名稱2022年營收(億元)國家/地區(qū)1中國臺灣2安靠美國3長電科技中國大陸4通富微電中國大陸5力成科技中國臺灣6華天科技中國大陸7智路封測中國大陸8京元電中國臺灣9欣邦中國臺灣南茂中國臺灣數(shù)據(jù)來源:芯思想研究院,車百智庫研究院整理先進封裝在摩爾定律逼近物理極限的當(dāng)下將發(fā)揮越來越重要的作用。隨著人工智能快速發(fā)展,對算力芯片需求旺盛,由此驅(qū)動的多芯片集成、2.5D/3D堆疊的chiplet封裝技術(shù)得到快速發(fā)展。相比傳統(tǒng)消費級芯片,算力芯片面積更大,存儲容量更高,對互連速度要求更快,導(dǎo)致單芯片設(shè)計制造成本大幅上升。chiplet技術(shù)通過多芯片高速互聯(lián),兼顧算力芯片的性能和成本需求,目前已成芯片已采用chiplet方案。同時,英特爾、AMD等芯片巨頭已成立ucle產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,以推進芯片互連技術(shù)與先進封裝技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化。在頭部芯片企業(yè)的帶動下,12?EV100PLUS先進封裝市場將快速增長,據(jù)yole統(tǒng)計,2025潿堉鋒先進封裝占比將達到49.4%,先進封裝將成為堉鋒封裝市場的主要增量。汽車芯片封測要求高,國內(nèi)企業(yè)存在較大劣勢。由于汽車芯片常在高溫、低溫、震動、電磁等復(fù)雜環(huán)境運行,因此在封裝中需考慮防止芯片在復(fù)雜環(huán)境下焊盤脫落、應(yīng)力破壞、電磁不兼容等問題。在測試環(huán)節(jié)需達到高水平的“測試故障覆蓋率”,確保測試向量檢測到的故障數(shù)盡可能多,以保證測試失誤率盡可能小,提升芯片可靠性。從市場上看,汽車芯片封測第三方企業(yè)占比正逐步擴大。根據(jù)yole統(tǒng)計,2018潿汽車芯片封測中僅有35%采用外包模式,IDM模式占比高達65%,預(yù)計到2024潿外包比例將提升至47%,IDM模式比例將降至53%。汽車芯片第三方封測以美國、亞洲企業(yè)為主,其中美國安靠、中國臺灣日月光兩家企業(yè)市場占有率超過50%,但封測產(chǎn)能主要集中于亞洲地區(qū),其中馬4、半導(dǎo)體設(shè)備半導(dǎo)體設(shè)備可分為晶圓制造設(shè)備與封裝測試設(shè)備。晶圓制造要包括薄膜沉積設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、涂膠顯影設(shè)備、離子注入設(shè)備、CMP設(shè)備、清洗設(shè)備等;封測環(huán)節(jié)需要使用的設(shè)備包括切割減薄設(shè)備、引線機、鍵合機、分選測試機等(見圖表12)。其中,光刻、刻蝕和薄膜沉積是半導(dǎo)體制造三大核心工藝,其設(shè)備制造門檻較高。半導(dǎo)體設(shè)備對芯片工藝發(fā)展至關(guān)重要,通常半導(dǎo)體設(shè)備需超前芯片制造開發(fā)產(chǎn)品。在晶圓廠資本開支中,約70%至80%用于設(shè)備投資,其中芯片制造設(shè)備占設(shè)備投資的約80%左右,封裝測試制造封測設(shè)備擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備、檢測設(shè)備探針臺、測試機、減薄機、劃片機、貼片機、焊線機、分選機、測試機數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理從競爭格局看,半導(dǎo)體設(shè)備主要被美國、荷蘭、日本企業(yè)壟斷。2022潿堉鋒半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為1076.5億美元,中國大陸銷售額為282.7億美元,為堉鋒最大單—市場,中國臺灣、韓國、北美、日本、歐洲等地位列2-6位(見圖表13)。從企業(yè)占比來看,前五大供應(yīng)商美國應(yīng)用材料、荷蘭阿斯麥(ASML)、美國泛林半導(dǎo)體、日本東京電子以及美國科磊營收占全球超80%(見圖表14)。其中ASML專注于光刻設(shè)備,在高端光刻機領(lǐng)域形成壟斷;泛林集團半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備約占全球近—半市場份額;科磊則是半導(dǎo)體檢測設(shè)備龍頭;東京電子在涂膠顯影設(shè)備市占率接近90%。從市場格局來看,細分市場集中度較高,主要參與廠商—般不超過5家,市場前三名的份額往往高于80%,部分設(shè)備甚至出現(xiàn)—家獨大的情況(見圖表15)。我國半導(dǎo)體設(shè)備起步較晚,設(shè)備國產(chǎn)化正穩(wěn)步推進,去膠設(shè)其他地區(qū)7.8%7.8%中國大陸26.3%北美9.7%韓國20.0%中國臺灣韓國20.0%數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理排名企業(yè)名稱2022年營收(億美元)國家/地區(qū)主要設(shè)備類型1AMAT(應(yīng)用材料)美國全流程設(shè)備2ASML(阿斯麥)荷蘭光刻機3LAM(泛林半導(dǎo)體)美國刻蝕設(shè)備4TEL(東京電子)全流程設(shè)備5KLA(科磊半導(dǎo)體)美國檢測設(shè)備EV100PLUS?13排名企業(yè)名稱2022年營收(億美元)國家/地區(qū)主要設(shè)備類型6SCREEN(思科半導(dǎo)體)半導(dǎo)體制造設(shè)備、圖像情報處理機器7Advantest(愛德萬)集成電路自動測試設(shè)備和電子測量儀器8ASMl(ASM國際)荷蘭半導(dǎo)體前道用沉積設(shè)備9(日立高科)沉積、刻蝕、檢測設(shè)備Teradyne(泰瑞達)美國晶圓層面的測試和器件封裝測試數(shù)據(jù)來源:公開資料,車百智庫研究院整理半導(dǎo)體設(shè)備市場格局我國典型企業(yè)光刻設(shè)備阿斯麥(67%)、尼康、佳能上海微電子(90nm制程,8英寸和12英寸)刻蝕設(shè)備泛林半導(dǎo)體(53%)、東京電子、應(yīng)用材料中微公司、北方華創(chuàng)檢測設(shè)備科磊半導(dǎo)體(前道檢測占50%以上)、封測環(huán)節(jié):日本愛德萬、美國泰瑞達為主精測電子、中科飛測、長峰測控、長川科技等薄膜沉積設(shè)備CVD:美國應(yīng)用材料(30%)、東京電子、泛林半導(dǎo)體PVD:美國應(yīng)用材料(85%)、日本愛發(fā)科ALD:ASMl、東京電子、泛林半導(dǎo)體北方華創(chuàng)、拓荊科技、中微半導(dǎo)體離子注入設(shè)備應(yīng)用材料、亞舍立、中國臺灣漢辰科技凱世通、北京中科信電子裝備有限公司氧化/擴散設(shè)備日立(43%)、東京電子、阿斯麥屹唐半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)清洗設(shè)備東京電子(45%)、三星SEMES、泛林半導(dǎo)體盛美股份、至純科技數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理5、半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料可分為晶圓制造材料和半導(dǎo)體封裝材料。晶圓制經(jīng)封裝的晶圓制造環(huán)節(jié)中所應(yīng)用到的各類材料,主要包括硅片、光刻膠及配套試劑、電子特種氣體、純凈高純試劑、CMP材料和濺射靶材等。封裝材料是指在晶圓封裝過程中所應(yīng)用到的各類材料,包括引線框架、芯片粘貼結(jié)膜、鍵合金14?EV100PLUS絲、縫合膠、環(huán)氧膜塑料、封裝基板、陶瓷封裝材料和環(huán)氧膜塑料等(見圖表16)。其中硅片、電子特氣、光掩膜材料占晶圓制造材料成本超過60%;封裝基制造封測材料硅片、碳化硅、氮化鎵、光刻膠、光掩膜、電子特種氣體、拋光材料、濕電子化學(xué)品、濺射靶材封裝基板、引線框架、焊線、模壓化合物、底部填充料、液體密封劑、粘晶材料、錫球、晶圓級封裝介質(zhì)、熱接口材料在半導(dǎo)體材料方面,歐美日企業(yè)占據(jù)主要市場份額。隨著全球半導(dǎo)體制造業(yè)快速發(fā)展,帶動半導(dǎo)體材料市場規(guī)模不斷壯大。據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會 (SEMl)的統(tǒng)計,2022年全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模為727億美元,其中晶圓制半導(dǎo)體制造業(yè),半導(dǎo)體材料市場需求快速增長,2022年中國大陸半導(dǎo)體材料市場的營收規(guī)模為129.7億美元,同比增長7.3%,占全球比例約17.8%。在市場格局方面,半導(dǎo)體材料主要被歐美日韓及中國臺灣等少數(shù)企業(yè)壟斷,市場集中度非常高。硅片全球市場前六大公司市場份額達90%以上,光刻膠全球市場前五大公司的市場份額達80%以上,高純試劑全球市場前六大公司的市場份額達80%以上(見圖表17)。我國目前已實現(xiàn)大部分半導(dǎo)體材料的量產(chǎn),目前在大硅片、第三代半導(dǎo)體材料、部分電子特種氣體、濕電子化學(xué)品、CMP材料等領(lǐng)域有所突破,但在高端光刻膠、封裝基板、光掩膜等領(lǐng)域進展較慢。半導(dǎo)體材料市場格局我國代表性企業(yè)(主要產(chǎn)品)硅片國外企業(yè)占據(jù)了大部分市場份額,前五大半導(dǎo)體硅片廠商近年來合計占據(jù)全球85%以上的市場份額,其中信越化學(xué)占據(jù)27%,日本盛高占據(jù)26%、中國臺灣環(huán)球晶圓占據(jù)21%。中國大陸企業(yè)主要生產(chǎn)200mm以下中小尺寸半導(dǎo)體硅片,代表性企業(yè)包括滬硅產(chǎn)業(yè)、中環(huán)股份、立昂微等,滬硅產(chǎn)業(yè)是中國大陸首家生產(chǎn)300mm半導(dǎo)體硅片的國內(nèi)企業(yè)。光刻膠光刻膠市場集中度高,全球前六大半導(dǎo)體光刻膠供應(yīng)商中五家為日本企業(yè)(JSR、TOK、信越化學(xué)為主),占據(jù)全球70%以上市場份額。中國光刻膠主要生產(chǎn)企業(yè)包括南大光電、上海新陽等企業(yè),其中南大光電、徐州博康具有ArF光刻膠產(chǎn)品生產(chǎn)能力。EV100PLUS?15半導(dǎo)體材料市場格局我國代表性企業(yè)(主要產(chǎn)品)電子特氣空氣化工、林德集團、液化空氣和大陽日酸等四大公司控制著全球90%以上的市場份額,形成寡頭壟斷的局面。國產(chǎn)化步伐加快,部分產(chǎn)品實現(xiàn)替代,代表企業(yè)包括華特股份、南大光電、雅克科技拋光材料全球拋光液和拋光墊市場長期被美國和日本企業(yè)壟斷。具備較強供應(yīng)能力,但整體國產(chǎn)化率較低,代表性企業(yè)包括安集科技、鼎龍股份。光掩膜市場集中度較高,日本和美國企業(yè)的市場占比較高。以華虹宏力、中芯國際、清溢光電為代表,我國企業(yè)主要集中在LCD及8寸片的中低端光掩膜。數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理(二)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢1、全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭態(tài)勢全球主要國家和地區(qū)相繼出臺半導(dǎo)體支持政策,加強自身半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國際競爭力。近年隨著人工智能、數(shù)字化、智能化的發(fā)展,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),正在受到越來越多國家的重視。疊加疫情導(dǎo)致的全球芯片產(chǎn)業(yè)“斷鏈”問題,使得各國將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提升到更加重要的地位,世界主要半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)國家和美國持續(xù)加碼本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),試圖構(gòu)建安全可靠本土供應(yīng)鏈。為保持美國在芯片技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位,2021年以來,美國政府采取了—系列政策舉措(見圖表18)。美國認(rèn)為提升半導(dǎo)體制造的實力對其經(jīng)濟競爭力和國家安全至關(guān)重要。為了增強美國在芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢,美國通過立法、加大投資、稅收優(yōu)惠等—系列政策舉措促進芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展,激勵其國內(nèi)芯片制造,增強美國芯16?EV100PLUS時間政策主要內(nèi)容《為美國創(chuàng)造有益的半導(dǎo)體生產(chǎn)激勵措施(CreatingHelpfullncentivestoProduSemiconductorsforAmerica,授權(quán)—系列計劃以促進美國境內(nèi)半導(dǎo)體的研究、開發(fā)和制造,旨在促進美國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。白宮公布2萬億美元的“美國就業(yè)提議美國國會專門撥出500億美元,補貼美國芯片產(chǎn)計劃”業(yè)的制造與尖端芯片的研發(fā)?！?021年戰(zhàn)略競爭法案》法案重點布局人工智能和機器學(xué)習(xí),高性能計算、半導(dǎo)體和先進計算機硬件等10大關(guān)鍵技術(shù)。此外,在關(guān)鍵新興技術(shù)的研發(fā)方面實施與盟友“共享技術(shù)”戰(zhàn)略,以減少對中國供應(yīng)鏈的依賴,提出將在人工智能、5G通信、生物技術(shù)、量子計算等技術(shù)領(lǐng)域與盟友開展合作。美國參議院委員會通過無盡前沿(EndlessFrontier)法案未來5年內(nèi)撥款1100多億美元用于基礎(chǔ)和先進技術(shù)的研究。其中,1000億美元將投資于關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,包括人工智能、半導(dǎo)體、量子計算、先進通信。100億美元用以設(shè)立至少十個區(qū)域技術(shù)中心,并創(chuàng)建供應(yīng)鏈危機應(yīng)對計劃,以解決影響汽車芯片短缺等問題。《2021年美國創(chuàng)新與競爭法案》包含為CHlPSforAmerica法案提供520億美元用于國內(nèi)半導(dǎo)體研究、設(shè)計、生產(chǎn),其中390億美元為半導(dǎo)體生產(chǎn)計劃開發(fā)提供支持,112億美元為半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)活動提供支持。《促進美國制造半導(dǎo)體法案》提議給予芯片制造商25%的制造設(shè)備和設(shè)施投資稅收抵免,旨在為建設(shè)、擴建和升級美國和眾議院的半導(dǎo)體制造設(shè)施和設(shè)備提供支持,該法案將協(xié)助美國吸引半導(dǎo)體制造業(yè)回流,確保未來美國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。《2022年美國競爭法案》提出總投入2570億美元,其中向芯片制造業(yè)投資520億美元,投資450億美元用于改善關(guān)鍵商品的供應(yīng)鏈,以及1600億美元的科學(xué)研究和創(chuàng)新投入?！稙樾酒a(chǎn)創(chuàng)造有益的激勵措施(CreatingHelpfullnceProduceSemiconductors,CHlPS)法案》將創(chuàng)立美國芯片基金,撥款520億美元用于加強美國半導(dǎo)體制造和研究?！缎酒涂茖W(xué)法案》該法案重點是向芯片生產(chǎn)與研發(fā)提供527億美元補貼,對半導(dǎo)體和設(shè)備制造企業(yè)為期四年的25%投資稅EV100PLUS?17時間政策主要內(nèi)容收減免(價值約240億美元)等,并明確要求獲得該法案補貼的半導(dǎo)體企業(yè),在未來10年內(nèi)禁止在中國大陸新建或擴建先進制程的半導(dǎo)體工廠。該法案還將在五年內(nèi)撥款超過1700億美元用于促進美國的半導(dǎo)體領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研究中心建設(shè)。數(shù)據(jù)來源:公開資料,百人會車百智庫整理美國《芯片和科學(xué)法案》重點提升芯片本土制造和先進技術(shù)研發(fā)能力。在資金資助方面,法案對芯片產(chǎn)業(yè)提供約800億美元的資助,其中包括資助美國本美元的稅收減免(見圖表19)。在技術(shù)研發(fā)方面,法案向美國國家科學(xué)基金、商務(wù)部、能源部等機構(gòu),提供總計約2000億美元用以支持科學(xué)研究,對未來研究類別支持政策資金補貼向美國半導(dǎo)體制造與研發(fā)企業(yè)提供約527億美元的資金補貼(500億美元美國芯片基金,20億美元美國芯片國防基金,5億美元美國芯片國際科技安全和創(chuàng)新基金以及2億美元美國芯片勞動力和教育基金。稅收優(yōu)惠向在美國投資半導(dǎo)體工廠的公司提供25%稅收抵免優(yōu)惠,約240億美元。技術(shù)研發(fā)向美國國家科學(xué)基金會撥款810億美元,推動與國家經(jīng)濟安全密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究和商業(yè)化。向美國能源部撥款679億美元,用于能源領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。向美國商務(wù)部撥款100億美元,用于創(chuàng)建20個區(qū)域技術(shù)中心。資料來源:公開資料,車百智庫研究院整理美國《芯片和科學(xué)法案》,給我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來多重風(fēng)險。國家層面,法案對中國投資的歧視性規(guī)定,將嚴(yán)重影響中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球布局和市場競爭力,加劇全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的“脫鉤”傾向。根據(jù)《芯片和科學(xué)法案》要求,如果獲得補貼的廠商在知情的情況下,與中國等“受關(guān)注的國外實體”合作,進行合作研究或技術(shù)授權(quán)活動,美國商務(wù)部有權(quán)全額收回補貼。產(chǎn)業(yè)層面,美國通過制裁限制我國發(fā)展先進制程的高端芯片,試圖讓中國與美國永遠保持技術(shù)代差。我國正處在突破半導(dǎo)體技術(shù)的攻堅期,在半導(dǎo)體制造工藝方面取得了長足18?EV100PLUSEV100PLUS?19進步,28nm以上成熟制程規(guī)?；瘧?yīng)用,14nm制造工藝已由中芯國際實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn),在制裁影響下,下—步我國向更先進制程發(fā)展將受阻。企業(yè)層面,若中國難以出臺匹配美國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)扶持政策,跨國芯片公司在華布局熱情將走低,國際企業(yè)在華投資帶來的技術(shù)溢出和人才培養(yǎng)貢獻也會大幅減弱,在當(dāng)前中國依靠“外源式”創(chuàng)新獲得的技術(shù)提升的機會減少,產(chǎn)業(yè)追趕將更加困難。美國制定嚴(yán)格的半導(dǎo)體出口限制管理規(guī)定,從原材料、設(shè)計工具、設(shè)備和人才方面阻礙我國技術(shù)升級。2022年8月,美國商務(wù)部工業(yè)和安全局(BIS)更新了出口管制規(guī)則,對半導(dǎo)體材料和EDA設(shè)計工具進行出口管制,將兩種能承受高溫高電壓的第四代半導(dǎo)體材料氧化鎵和金剛石,專門用于全柵場效應(yīng)晶體管 金剛石、氧化鎵為代表的第四代半導(dǎo)體具有寬禁帶、擊穿場強高等特性,全面優(yōu)于以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體,可在高低溫、強輻射、超高壓等極端環(huán)境下使用,在新能源汽車高頻功率器件上有廣闊的應(yīng)用前景,美國對第四代半導(dǎo)體技術(shù)實施全面封鎖,限制了國產(chǎn)汽車電動化未來發(fā)展空間。同期8月,美國還要求英偉達(A100和H100)和AMD(MI100和MI200)停止向中國出口用于人工智能的頂級GPU計算芯片。2022年10月,美國商務(wù)部工業(yè)與安全局發(fā)布了兩項新規(guī),在設(shè)備方面,若無美國批準(zhǔn),美國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)將無法為在納米或以下的邏輯芯片”的芯片企業(yè)提供設(shè)備。美國對華先進半導(dǎo)體設(shè)備的出口管制,將嚴(yán)重影響中芯國際、長江存儲、長鑫存儲等企業(yè)的高端產(chǎn)能形成,導(dǎo)致我國缺乏相應(yīng)邏輯、存儲芯片的自主制造能力。2023年6月,美日荷三方達成協(xié)議共同限制半導(dǎo)體設(shè)備出口中國,從6月底開始,荷蘭要求出口DUV(深紫外光)光刻機都必須申請許可,7月開始日本將先進芯片制造所需的23個品類的半導(dǎo)體設(shè)備列入出口管制對象新規(guī)正式生效,此舉將嚴(yán)重影響我國成熟制程芯片的制造業(yè)務(wù)。在人才方面,美國禁止美籍半導(dǎo)體人才參與中國境內(nèi)半導(dǎo)體開發(fā)活動并進行全面嚴(yán)格監(jiān)管。在當(dāng)前半導(dǎo)體人才資源激烈競爭的環(huán)境下,限制措施將導(dǎo)致美籍優(yōu)秀半導(dǎo)體行業(yè)優(yōu)秀人才難以回國進行研發(fā)和創(chuàng)業(yè)活動,短期內(nèi)將影響國內(nèi)部分核心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的發(fā)展,長期看將對中國引進核心半導(dǎo)體領(lǐng)域美國籌備“芯片四方聯(lián)盟”,意在從單邊管制走向多邊聯(lián)防。2022年初,美國計劃聯(lián)合日本、韓國和中國臺灣組建“芯片四方聯(lián)盟”(Chip4)。該聯(lián)盟在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的全球占比均超過50%,旨在更有效整合全球半導(dǎo)體供20?EV100PLUS應(yīng)鏈,提升自己在全球芯片市場話語權(quán),進—步圍剿中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。歐盟加大對本地半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)扶持。2023年7月,《歐盟芯片法案(TheEuropeanchipsAct)》正式發(fā)布,該法案擬投入資金高達430億歐元(約合491億美元),力爭到2030年歐盟區(qū)芯片產(chǎn)能在全球占比達20%,2020年其產(chǎn)能占比為10%。芯片法案支持芯片生產(chǎn)、試點項目和初創(chuàng)企業(yè),環(huán)節(jié)上支持芯片設(shè)計、生產(chǎn)制造、封裝測試全產(chǎn)業(yè)鏈,其中重點為生產(chǎn)制造。此前歐盟委員提出要加強研發(fā)下—代處理器和半導(dǎo)體技術(shù)的能力,包括為—系列行業(yè)的特定應(yīng)用提供最佳性能的芯片和嵌入式系統(tǒng),尖端制造瞄準(zhǔn)5nm制程,并逐步向2nm技術(shù)節(jié)點邁進。另外,作為重點項目的歐洲芯片計劃可細化為數(shù)字歐洲(DigitalEurope)和地平線歐洲(HorizonEurope)計劃,兩者均強調(diào)投資中小公司、前沿技術(shù):“數(shù)字歐洲”計劃希望為其數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供支持,確保民眾和企業(yè) (特別是中小企業(yè))獲得高質(zhì)量的公共服務(wù);“地平線歐洲”計劃的投資重點在于半導(dǎo)體材料和競爭前期的產(chǎn)學(xué)研合作等。同時,歐盟同時在積極尋求擁有先進技術(shù)工藝的臺積電、三星以及英特爾來歐洲建廠,并且擬為此推出高達數(shù)十億歐亞洲各國紛紛出臺支持政策,推進本地半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。韓國著力提高本土半導(dǎo)體制造及原材料自給能力。2021年5月,韓國發(fā)布“K半導(dǎo)體戰(zhàn)略”,宣布未來十年,韓國將攜手三星電子、SK海力士等153家韓國企業(yè)投資510萬億韓元(約合2.9萬億元人民幣),目標(biāo)是將韓國建設(shè)成全球最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)基地。此外,韓國計劃到2030年,實現(xiàn)半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)鏈中—半的原材料、部件和設(shè)備可以在本土采購,目前這—比例只有30%。2021年6月,日本制定了以擴大國內(nèi)半導(dǎo)體生產(chǎn)能力為目標(biāo)的《半導(dǎo)體數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》;同年11月,日本編制7740億日元(約合385億元人民幣)特別內(nèi)閣預(yù)算,鼓勵半導(dǎo)體公司在日投資,補貼方式包括直接提供援助金、給予利息補償和提供有償貸款。2021年12月,印度稱未來6年將拿出7600億盧比(約合100億美元)補貼來印度設(shè)廠的國際電子巨頭,其中項目補貼比例最高可達50%。以半導(dǎo)體為核心的高新電子產(chǎn)業(yè)成為美國為首的西方國家打壓我國的主要工具。隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)持續(xù)深入,半導(dǎo)體成為中美戰(zhàn)略和技術(shù)競爭的焦點。除實體清單和投資黑名單定點打擊外,美國對我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈采取的措施還包括:—是圍繞半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈與供應(yīng)鏈展開對華產(chǎn)業(yè)競爭。美國擁有的半導(dǎo)體廠商數(shù)量多且實力強,通過壟斷半導(dǎo)體核心技術(shù)及限制銷售,打壓中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。二EV100PLUS?21是美國正在主導(dǎo)建立新技術(shù)聯(lián)盟,試圖將中國排除于“技術(shù)發(fā)展共同體”之外,并就此與歐盟達成相關(guān)協(xié)議。三是美國將中國半導(dǎo)體技術(shù)產(chǎn)品按照安全等級進行“意識形態(tài)劃分”,中國被置于該規(guī)則的對立面,成為其打壓的主要對象。逆全球化浪潮導(dǎo)致全球化分工的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈面臨危機,區(qū)域中心正在形成。半導(dǎo)體作為高精尖產(chǎn)業(yè),其產(chǎn)業(yè)鏈條極長、各環(huán)節(jié)復(fù)雜性高,單—國家和地區(qū)很難實現(xiàn)所有環(huán)節(jié)的獨立自主。借助各地區(qū)政策、人工成本及產(chǎn)業(yè)特點,半導(dǎo)體形成了高度全球化分工的產(chǎn)業(yè)特點。然而,近年貿(mào)易戰(zhàn)、疫情導(dǎo)致的斷供促使各國致力于建立相對獨立自主的產(chǎn)業(yè)鏈以保障供應(yīng)安全,以美國、歐盟為例,通過大規(guī)模補貼加大晶圓廠建設(shè),補足半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)的劣勢,使得半導(dǎo)體逆全球2、我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀為推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,中國1近年來出臺多項半導(dǎo)體相關(guān)支持政策,以提升半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主性(見圖表20),尤其是在高端芯片設(shè)計、晶圓制造、半導(dǎo)體裝備等領(lǐng)域。在資金支持方面,從2014年開始,國家先后成立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金—期(簡稱“大基金—期”,1387億元)、國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期(簡稱“大基金二期”,超2000億元)支持國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)工藝、封裝測試、設(shè)備、材料及生態(tài)建設(shè)各個環(huán)節(jié)。為補足國內(nèi)制造短板,大基金二期將投資重點轉(zhuǎn)向lc制造。截至2022年3月,大基金二期投資38家公集成電路設(shè)計工具和芯片設(shè)計、封裝測試、裝備和零部件及材料、應(yīng)用等分別投1這里僅指中國大陸。政策名稱頒布部門時間相關(guān)內(nèi)容《關(guān)于做好2022年享受稅收優(yōu)惠政策的集成電路企業(yè)或項目、軟件企業(yè)清單制定工作有關(guān)要求的通知》發(fā)改委、工信部、財政部等重點支持集成電路設(shè)計領(lǐng)域,包括高性能處理器、FPGA芯片、存儲芯片、智能傳感器、汽車和安全芯片、EDA和lP設(shè)計工具?！段锫?lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃(2021-工信部、科技部等八部門提升高端傳感器、物聯(lián)網(wǎng)芯片和操作系統(tǒng)、MEMS傳感器等關(guān)鍵技術(shù)水平和市場競爭力?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》國務(wù)院攻關(guān)集成電路設(shè)計工具、重點裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā),發(fā)展服務(wù)型制造新模式,推動制造業(yè)高端化綠色化智能化發(fā)展。《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》工信部重點發(fā)展小型化、低功率、集成化的敏感元件,新型智能傳感器、微型化、智能化的電聲器件?！缎聲r期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策的通知》國務(wù)院聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術(shù)、集成電路設(shè)計工具、基礎(chǔ)軟件、工業(yè)軟件、應(yīng)用軟件的關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)?！蛾P(guān)于集成電路設(shè)計和軟件產(chǎn)業(yè)企業(yè)所得稅政策的公告》財政部2018年1月1日之后投資新設(shè)的集成電路線寬小于130納米,且經(jīng)營期在10年以上的集成電路生產(chǎn)企業(yè)或項目,第—年至第二年免征企業(yè)所得稅,第三年至第五年按照25%的法定稅率減半征收企業(yè)所得稅,并享受至期滿為止。數(shù)據(jù)來源:公開資料,車百智庫研究院整理政策支持下我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,但我國半導(dǎo)體對外依存度依然很高。政策支持疊加產(chǎn)業(yè)發(fā)展,尤其是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、新能源、汽車電子、醫(yī)療電子、可穿戴設(shè)備、新—代網(wǎng)絡(luò)通訊等新興領(lǐng)域的發(fā)展有利促進了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求。2022年我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額達到1.2萬億元,同比增長14.8%,創(chuàng)歷史新高(見圖表21)。分不同環(huán)節(jié)來看,2022年設(shè)計、制造和封測 (見圖表22)?？梢钥闯?我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在向上游技術(shù)門檻高、附加值高的22?EV100PLUS設(shè)計、制造環(huán)節(jié)擴展。但我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍然基礎(chǔ)較弱,在高端半導(dǎo)體產(chǎn)品方面?zhèn)€,出口數(shù)量總額2734廳個,貿(mào)易逆差仍高達2650廳個(見圖表23)。從金額元,貿(mào)易逆差2616.6廳美元(見圖表24),集成電路仍然超過原油持續(xù)成為我4,335.5 銷售額（億元）同比增速40000數(shù)據(jù)來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,公開資料,車百智庫研究院整理單位：億元600040002000045194519設(shè)計制造封測2019202020212022數(shù)據(jù)來源:中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,車百智庫研究院整理EV100PLUS?23貿(mào)易逆差：貿(mào)易逆差：17262005236428372017進口數(shù)量（億個）出口數(shù)量（億個）40000數(shù)據(jù)來源:中國海關(guān)總署,公開資料,車百智庫研究院整理貿(mào)易逆差：193422622040233427882617貿(mào)易逆差：193422622040233427882617400020000432641563107350030562601845201720182019202020212022進口金額（億美元）出口金額（億美元）數(shù)據(jù)來源:中國海關(guān)總署,公開資料,車百智庫研究院整理24?EV100PLUSEV100PLUS?25在產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),我國已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈。在芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等方面已具備—定的實力,但面臨核心技術(shù)缺失、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、企業(yè)分在芯片設(shè)計環(huán)節(jié),我國具備—定研發(fā)設(shè)計能力,但仍存較多“卡脖子”問題。第—,芯片設(shè)計工具方面,國內(nèi)EDA企業(yè)發(fā)展較晚,并面臨強大的技術(shù)壁壘和專利壁壘,目前主要以點工具為主,工具鏈不完整,流程類涉及較少。國內(nèi)僅華大九天在模擬電路擁有全流程覆蓋能力,但數(shù)字電路全流程設(shè)計工具仍是空占集成電路設(shè)計所需全套軟件的30%左右,全球市場份額僅有0.8%,導(dǎo)致國產(chǎn)EDA無法滿足最先進制程要求,對國外EDA軟件依賴極強。加上近期美國對EDA軟件的斷供限制,短期內(nèi)將嚴(yán)重影響國內(nèi)企業(yè)的芯片設(shè)計。第二,技術(shù)能力方面,我國目前擁有大量芯片設(shè)計公司,如海思、地平線、紫光展銳、寒武紀(jì)等,自主芯片設(shè)計能力與世界領(lǐng)先的技術(shù)差異不大,在全球芯片設(shè)計領(lǐng)域國內(nèi)企業(yè)市場占有率達到13%,僅次于美國和中國臺灣地區(qū)。在汽車芯片領(lǐng)域,由于芯片設(shè)計企業(yè)與整車企業(yè)對接不足,聯(lián)合設(shè)計開發(fā)尚未完全暢通,且設(shè)計開發(fā)周期長,產(chǎn)品研發(fā)仍存在較大瓶頸。第三,產(chǎn)業(yè)模式方面,國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)鏈分散、產(chǎn)品種類分散,短期內(nèi)自主芯片企業(yè)難以發(fā)展壯大。尤其是在汽車芯片領(lǐng)域,國外龍頭企業(yè)多采用lDM或Fab-Lite模式,集芯片設(shè)計、產(chǎn)業(yè)鏈—體化,芯片產(chǎn)品線豐富,功能覆蓋面廣,能夠為客戶提供多樣化、系統(tǒng)化的解決方案。國內(nèi)大部分汽車芯片公司均采用Fabless模式,規(guī)模較小、產(chǎn)業(yè)分散,技術(shù)和資金難以形成合力,導(dǎo)致國內(nèi)通過車規(guī)級認(rèn)證的芯片企業(yè)及產(chǎn)品均較少,稀疏的產(chǎn)品線也難以為客戶提供完整的解決方案。在芯片制造環(huán)節(jié),國內(nèi)部分產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)突破,但芯片制造對外依存度仍較高。第—,在核心設(shè)備方面,芯片制造設(shè)備中光刻機廠商的市場集中度最高,全球僅有3家企業(yè)具備高端光刻機制造能力,其中以ASML為首,按銷量和銷售額分別在全球占比達到62%以及91%,我國高端光刻機設(shè)備全部依賴進口。在刻蝕機方面,我國刻蝕機設(shè)備基本具備世界前沿技術(shù)水平,比如北方華創(chuàng)、中微已擁有成熟的14nm級別產(chǎn)品,初步具備國產(chǎn)化能力。在薄膜沉積設(shè)備方面,我國PVD和CVD相對成熟,具有—定的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。第二,晶圓制造方面,由于中國臺灣、韓國和日本的晶圓企業(yè)布局早、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度高等原因,這些國家和地區(qū)占據(jù)了全球晶圓制造主要產(chǎn)能,技術(shù)優(yōu)勢明顯,尤其是在12英寸的大尺寸晶圓生產(chǎn)上。我國8英寸及以下的晶圓制造技術(shù)相對成熟,其中小尺寸26?EV100PLUS4-6英寸晶圓制造基本實現(xiàn)自給自足,較多企業(yè)具備8英寸晶圓量產(chǎn)能力。盡管我國已經(jīng)有中芯國際、華虹集團、晶合集成等企業(yè)進入全球前十大晶圓代工企業(yè),但整體技術(shù)實力與規(guī)模相比國際巨頭仍相差較大。對汽車芯片制造,目前我國部分芯片企業(yè)已具備14nm以上晶圓的量產(chǎn)能力,基本滿足車規(guī)級芯片產(chǎn)品生產(chǎn)需求,但在產(chǎn)品成本、穩(wěn)定性及配套設(shè)備等競爭力方面較弱,目前汽車芯片自封裝測試層面，國內(nèi)企業(yè)具備較強競爭力。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,封裝測試的附加價值較低、勞動密集度高,相應(yīng)的進入壁壘較低,封測是國產(chǎn)化程度最高的環(huán)節(jié),也是唯—能夠與國際企業(yè)全面競爭的環(huán)節(jié)。長電科技、通富微和天水華天科技等封裝測試企業(yè)在全球市場占有率和技術(shù)上已經(jīng)和國外頭部企業(yè)達到同等水準(zhǔn),行業(yè)整體競爭實力逐漸增強。近年來,凸塊(Bumping)、硅通孔(TSV)、扇出型(Fan-out)等先進封裝技術(shù),以及晶圓級封裝、2.5D/3D封裝、芯粒 (Chiplet)、系統(tǒng)級封裝等先進封裝形式的涌現(xiàn),為國內(nèi)集成電路封裝代工企業(yè)測評認(rèn)證層面，國內(nèi)仍缺乏全面的測試認(rèn)證平臺。汽車芯片的評測分為三個層面:汽車芯片、汽車電子電控系統(tǒng)、整車應(yīng)用測試,目前我國還沒有—個平臺或者測評機構(gòu)能夠完整地完成三個層面的汽車芯片測評工作,導(dǎo)致對自主汽車芯片產(chǎn)品的認(rèn)證能力較缺乏。汽車芯片上車應(yīng)用前原則上需要完成質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。只有進行完整測評之后,下游汽車企業(yè)才能放心選用自主汽車芯片產(chǎn)品,因此芯片行業(yè)和汽車行業(yè)之間需要—個共同的測試評價平臺,并與之前的標(biāo)準(zhǔn)相連接,用標(biāo)準(zhǔn)和測評支撐完成產(chǎn)品的測試認(rèn)證。汽車芯片成為政策重點扶持對象。為了促進汽車芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,彌補國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不足,近年來,我國政府出臺了—系列政策來鼓勵國內(nèi)芯片行業(yè)車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》等產(chǎn)業(yè)政策為汽車芯片行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的市場前景,為企業(yè)提供了良好的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境,支持汽車芯片行業(yè)不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈和持續(xù)實現(xiàn)技術(shù)突破(見圖表25)。發(fā)布時間發(fā)布單位政策名稱交通部、科技部《交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2021-2035年)》國務(wù)院《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》工信部等15個部門《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》工信部、銀監(jiān)會、證監(jiān)會《關(guān)于加強產(chǎn)融合作推動工業(yè)綠色發(fā)展的指導(dǎo)意見》工信部《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》工信部《汽車半導(dǎo)體供需對接手冊》國務(wù)院《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》發(fā)改委、科技部、工信部、財政部《關(guān)于擴大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點的指導(dǎo)意見》國務(wù)院《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》發(fā)改委等11個部委《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》工信部《促進新—代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018-2020年)》工信部《工業(yè)強基lGBT器件—條龍應(yīng)用計劃》工信部《新—代人工智能發(fā)展規(guī)劃》發(fā)改委、工信部、科技部《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》國務(wù)院《關(guān)于印發(fā)“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知》財政部、國家稅務(wù)總局、發(fā)改委、工信部《關(guān)于軟件和集成電路產(chǎn)業(yè)企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策有關(guān)問題的通知》數(shù)據(jù)來源:公開資料,車百智庫研究院整理在標(biāo)準(zhǔn)方面,中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟已發(fā)布14項汽車芯片團體標(biāo)準(zhǔn),覆蓋通則以及通信、微控制器等關(guān)鍵芯片的測試流程。國家新能源汽車技術(shù)體來看,在適用芯片的基礎(chǔ)性車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范方面,國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系還有待完善。全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會-汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)研究工作組已搭建了汽車芯片標(biāo)EV100PLUS?2728?EV100PLUS準(zhǔn)體系架構(gòu)并明確了標(biāo)準(zhǔn)研究項目,包括國標(biāo)、行標(biāo)和團標(biāo)。工作組已立項啟動汽車芯片三批標(biāo)準(zhǔn)項目,快速推進環(huán)境可靠性、信息安全、新能源汽車芯片、ETC芯片、計算芯片、定位芯片、蜂窩及直連通信芯片、紅外熱成MCU芯片、車內(nèi)通信芯片、存儲芯片、激光雷達芯片等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)框架研究,截22汽車芯片分類及應(yīng)用汽車芯片按照功能和應(yīng)用可分為控制、計算、功率、通信、存儲、電源、驅(qū)動、傳感、安全及其他等十大類,細分產(chǎn)品超百種。汽車芯片大部分不追求先進制程,但對于工藝的成熟度和可靠性要求高,使得汽車芯片行業(yè)形成了進入門檻高、投資回報期汽車芯片(又稱車規(guī)級芯片)是指質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達到車規(guī)級,可應(yīng)用于汽車控制的芯片。芯片等級標(biāo)準(zhǔn)分為消費級、工業(yè)級、車規(guī)級、QJ、GJ五個等級,車規(guī)級是適用于汽車電子元件的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)等級,不同于消費品和工業(yè)品,車規(guī)級芯片對可靠性的要求要高,例如工作溫度范圍、工作穩(wěn)定性、出錯率等(見圖表26)。車規(guī)級芯片主要是通過復(fù)雜的芯片設(shè)計和生產(chǎn)流程控制來實現(xiàn),從而在工項目消費級芯片車規(guī)級芯片整體開發(fā)時間溫度范圍要求-5℃-40℃(部分要求60℃)濕度范圍要求震動、沖擊要求正常較高出錯率小于3%0使用時間15年或20萬公里電路設(shè)計防雷設(shè)計、短路保護、熱保護等多級防雷設(shè)計、雙變壓器設(shè)計、抗干擾技術(shù)、多重短路、多重?zé)岜Ｗo、超高壓保護等工藝處理防水處理增強封裝設(shè)計和散熱處理數(shù)據(jù)來源:公開資料,車百智庫研究院整理汽車芯片按照不同的維度可以有不同的分類方式,行業(yè)使用較為普遍的分類方法是從芯片的應(yīng)用角度、不同功能來劃分。本文結(jié)合多方調(diào)研,將汽車芯片分為控制、計算、功率、通信、存儲、電源、驅(qū)動、傳感、安全及其他等十大類,并且下分更多子類(見圖表27)。本文件從汽車芯片應(yīng)用出發(fā),結(jié)合多家整車企業(yè)和芯片設(shè)計企業(yè)意見,最終形成汽車芯片分類應(yīng)用情況表(見圖表28)。EV100PLUS?31SiCSiCMOSFETMCU控制芯片計算芯片WLAN直連V2X傳感芯片汽車芯片分類驅(qū)動芯片EEPROM功率芯片 模擬前端(AFE)運算放大器比較器ADC/DAC電壓基準(zhǔn)存儲芯片通信芯片安全芯片其他芯片芯片T-Box安全芯片ESAM安全芯片eSIM安全芯片LED/顯示驅(qū)動V2X安全芯片NANDFLASHNORFLASHSiMOSFET數(shù)字隔離音頻驅(qū)動高速串口衛(wèi)星定位柵極驅(qū)動馬達驅(qū)動毫米波超聲波以太網(wǎng)AC/DCDC/DCSiIGBTDRAMSRAM溫度激光濕度FPGA位置蜂窩紅外指紋語音電流壓力PMIC圖像藍牙電壓UWBASICMPUCANGPUCPUIMUSBC資料來源:車百智庫研究院大類小類動力系統(tǒng)智能駕駛系統(tǒng)底盤系統(tǒng)座艙系統(tǒng)車身系統(tǒng)控制芯片√√√√√計算芯片CPU、GPU、FPGA、ASlC√√傳感芯片圖像√√√激光√毫米波√√紅外√超聲波√√語音√√√加速度計/慣導(dǎo)√√√指紋√溫度√√√√√32?EV100PLUS大類小類動力系統(tǒng)智能駕駛系統(tǒng)底盤系統(tǒng)座艙系統(tǒng)車身系統(tǒng)謢濚√宐姿√√√√√√嘔置√角濚√钖掫埒√√通信芯片蜂窩√√直連(V2X)√√孞糠樾嘔√√藍牙√√√√√√√√√√√√以太網(wǎng)√√√√√高速串口(高清圖像傳輸)√√存儲芯片√√SRAM(MCU用)√√NORFlash(高性能MCU、AI)√√√√√√安全芯片√√√√√功率芯片EV100PLUS?33大類小類動力系統(tǒng)智能駕駛系統(tǒng)底盤系統(tǒng)座艙系統(tǒng)車身系統(tǒng)驅(qū)動芯片柵極驅(qū)動√馬達驅(qū)動√√√√√顯示驅(qū)動√音頻驅(qū)動√LED驅(qū)動√√電源管理芯片√√√√√√模擬前端√數(shù)字隔離√√√√√數(shù)據(jù)來源:企業(yè)調(diào)研,車百智庫研究院整理1、控制芯片汽車控制芯片通常指MCU(MicroControllerUnit),又稱微控制單元、單片機,是把中央處理器CPU的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減,并將內(nèi)存、計數(shù)器、單—芯片上,形成芯片級計算機,為不同應(yīng)用場合做不同組合控制。汽車控制芯作頻率較低,主要用于風(fēng)扇、空調(diào)、車窗等基礎(chǔ)控制單元;16位具備終端控制功能,可應(yīng)用于動力、底盤等;32位頻率最高、處理能力更好,應(yīng)用更廣泛。從技術(shù)要求(可靠性、功能安全等)可分為高、中、低端三類。高端MCU主要應(yīng)用于動力域、駕駛域,中端MCU主要應(yīng)用于座艙儀表和底盤域,低端比,車規(guī)級MCU要求在更高的工作環(huán)境溫度(-40℃~125/150℃)的可靠性,34?EV100PLUS從工藝制程來看,目前主流車規(guī)級MCU主要采用40nm至90nm制程,逐步向40nm以下(如28nm、16nm)制程發(fā)展。隨著芯片制造向更先進制程工藝發(fā)展,加之汽車芯片晶圓廠運營成本較其他芯片更高,車用MCU制造模式正從單車使用數(shù)量看,隨著汽車電子化程度提升,汽車MCU數(shù)量由過去的數(shù)十個增長到現(xiàn)在的100個以上,高端智能汽車甚至超過300個。隨著整車電子架構(gòu)的集中化,未來單車MCU的用量和種類也將出現(xiàn)縮減,而單MCU性能將芯片類別芯片名稱系統(tǒng)零部件/芯片控制芯片MCU(還包括部動力系統(tǒng)發(fā)動機控制單元ECU電機控制器-主控芯片MCU電池管理系統(tǒng)BMS底盤系統(tǒng)變速器-換擋控制/自動換檔控制單元胎壓監(jiān)測TPMS懸架控制器ECU轉(zhuǎn)向控制器-電控單元ECU電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-電控單元ECUABS、ASR、ESP/ESC、HAS系統(tǒng)ECUEBS系統(tǒng)ECUECAS空氣懸架控制系統(tǒng)ECU車身系統(tǒng)車身控制器BCM安全氣囊系統(tǒng)發(fā)動機防盜裝置座椅控制器電子內(nèi)后視鏡外后視鏡內(nèi)屏組合前大燈EV100PLUS?35芯片類別芯片名稱系統(tǒng)零部件/芯片組合尾燈車身位置燈、安全警示燈、流水燈、瀑布燈、迎賓燈等智能雨刮器天窗控制器尾門控制器車門控制器遙控鑰匙空調(diào)控制器空壓機主動進氣格柵國六排放終端座艙系統(tǒng)車機/區(qū)域控制器中控導(dǎo)航娛樂大屏副駕娛樂屏音響機械式儀表電子式儀表抬頭顯示(HUD)流媒體后視鏡智駕系統(tǒng)雷達定位系統(tǒng)輔助駕駛局域網(wǎng)通信系統(tǒng)-區(qū)域控制器、網(wǎng)關(guān)無線通信系統(tǒng)-網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)來源:企業(yè)調(diào)研,車百智庫研究院整理36?EV100PLUSEV100PLUS?372、計算芯片計算芯片主要應(yīng)用在智能座艙系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)(見圖表30)ㄌ割屗匱叀處理器運算為主的控制芯片,計算芯片通常集成了CPU、圖像處理GPU、音頻處理DSP、深度學(xué)習(xí)加速單元NPU、內(nèi)存、各種l/O接口,形成—顆SOC (SystemOnChip)芯片ㄌ計算芯片主要技術(shù)指標(biāo)包括算力、主頻、制程等,制程是區(qū)分計算芯片性能高低的最關(guān)鍵指標(biāo),目前計算芯片通常采用5nm至在性能要求方面,智能駕駛需實時處理感知信號,并規(guī)劃行車、泊車路徑,叀內(nèi);到高級別L3/L4/L5級自動駕駛,Al算力需求將呈指數(shù)級增長,L4需要流媒體后視鏡、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等融合體驗有賴匱計算芯片,對CPU、GPU要求較DMlPSㄌ隨著智能座艙功能的割斷豐富,數(shù)據(jù)處理工作量大幅增長,L3級別智能座艙芯片CPU算力需求將增長至150KDMlPS;到L4/L5級別,艙駕逐步融從可靠性和功能安全方面看,智能座艙和智能駕駛計算芯片可靠性要求相較匱控制芯片較低(通常為Grade2),功能安全通常需要達到ASlL-B,但智能駕駛通常需要額外的安全措施,如安全島、鎖步核、ECC等ㄌ芯片類別芯片名稱系統(tǒng)零部件/芯片計算芯片座艙系統(tǒng)智能座艙流媒體后視鏡智駕系統(tǒng)智能駕駛360環(huán)視數(shù)據(jù)來源:企業(yè)調(diào)研,車百智庫研究院整理3、傳感芯片傳感芯片作為數(shù)字世界獲取現(xiàn)實世界信息的窗口,種類繁多,應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,汽車上幾乎所有的域都會不同程度的使用傳感芯片。汽車傳感器分為車輛感知和環(huán)境感知兩大類,車輛感知傳感器主要包括速度/位置傳感器、低/中壓壓力傳感器、高壓傳感器、加速度傳感器、角速度傳感器、磁力計和溫度傳感器等;環(huán)境感知傳感器主要包括氧/氣體傳感器、車載攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達等(見圖表31)。隨著汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化,所用傳感器的種類和數(shù)量不斷增加,對傳感芯片的微型化、智能化、多功能化和集成化提出迫切需求。由于各傳感器波長特性、工作原理不同導(dǎo)致適用場景各異,當(dāng)前大部分車輛都是采用多種傳感器相融合的方式應(yīng)對各種環(huán)境,保證感知能力冗余。大類芯片類別系統(tǒng)零部件/芯片傳感芯片圖像座艙系統(tǒng)攝像頭-CM0S圖像傳感器圖像座艙系統(tǒng)流媒體后視鏡-CM0S圖像傳感器圖像智能駕駛系統(tǒng)攝像頭-CM0S圖像傳感器激光智能駕駛系統(tǒng)激光雷達毫米波智能駕駛系統(tǒng)毫米波射頻芯片(MMlC)、毫米波信號處理芯片超聲波智能駕駛系統(tǒng)超聲波雷達信號調(diào)理芯片紅外座艙系統(tǒng)主動紅外智能駕駛系統(tǒng)被動紅外語音座艙系統(tǒng)硅麥傳感器(MEMS麥克風(fēng))智能駕駛系統(tǒng)加速度計、陀螺儀指紋車身系統(tǒng)門鎖-指紋傳感器溫度動力系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)-壓力和溫度傳感器溫度動力系統(tǒng)進氣系統(tǒng)-進氣溫度傳感器溫度動力系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)-壓力和溫度傳感器溫度底盤系統(tǒng)變速器-溫度傳感器溫度車身系統(tǒng)溫度傳感器38?EV100PLUS大類芯片類別系統(tǒng)零部件/芯片濕度座艙系統(tǒng)溫濕度傳感器壓力動力系統(tǒng)進氣系統(tǒng)-進氣歧管壓力傳感器壓力動力系統(tǒng)增壓機構(gòu)-壓力溫度傳感器總成壓力動力系統(tǒng)排氣系統(tǒng)-壓差傳感器壓力動力系統(tǒng)供油系統(tǒng)-電控噴油裝置/油軌壓力傳感器壓力動力系統(tǒng)發(fā)動機控制單元-機油壓力傳感器、真空壓力傳感器壓力動力系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)-壓力和溫度傳感器壓力底盤系統(tǒng)變速器-壓力傳感器壓力底盤系統(tǒng)懸架控制系統(tǒng)-壓力傳感器壓力底盤系統(tǒng)胎壓監(jiān)測-