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对比比亚迪与英飞凌,看国产汽车半导体面临的挑战与发展机遇

时间:2020-11-18 作者:顾正书 阅读:
据汽车行业权威调研数据显示,2019 年国内车规级IGBT 市场呈现寡头垄断格局,英飞凌以高达58.2%的市场份额位居第一,比亚迪位列第二,占18%。作为国内第一家自主研发、生产车用IGBT芯片的公司,比亚迪半导体成为国内市场上最有能力挑战国际大厂的本土厂商。以比亚迪半导体为代表的国内汽车半导体厂商与以英飞凌为代表的国际厂商相比,无论在技术实力、市场规模,还是产品线布局上,都还有很大的差距。然而,从积极一面来看,国内半导体厂商仍然有着巨大的发展空间和机遇。
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据汽车行业权威调研数据显示,2019 年国内车规级IGBT 市场呈现寡头垄断格局,英飞凌以高达58.2%的市场份额位居第一,比亚迪位列第二,占18%。作为国内第一家自主研发、生产车用IGBT芯片的公司,比亚迪半导体成为国内市场上最有能力挑战国际大厂的本土厂商。

图一:2019年中国车规级IGBT模块前十大厂商

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比亚迪集团旗下的比亚迪微电子今年独立成为全新的“比亚迪半导体”,融资估值高达300亿元,欲寻求比亚迪汽车之外的更多机会,为将来独立上市铺路。

英飞凌科技是一家总部位于德国的半导体设计和制造IDM厂商,其前身是西门子集团的半导体部门。英飞凌下设四个事业部:汽车电子(ATV)、工业功率控制(IPC)、电源与传感系统(PSS)、安全互联系统(CSS)。其中汽车电子是其最大的业务板块,2019年营收占比高达44%。

收购赛普拉斯后,英飞凌成为全球最大的汽车半导体供应商。将比亚迪半导体与英飞凌做个对比,肯定很有意思,从中我们可以看出国产汽车半导体厂商所面临的挑战,以及未来的发展机遇。

比亚迪的汽车半导体布局

在今年的全球CEO峰会上,比亚迪半导体总经理陈刚从自家公司的角度,探讨了半导体的发展机遇。汽车的“电动化”与“智能化”趋势已经成为共识,而其核心就是半导体技术。新能源车中半导体的价值是传统燃油车的2倍,将来可能更高。汽车市场对半导体而言是绝对不可错失的机遇。

比亚迪是国内最早一批有意识开发和掌握核“芯”技术的车企,从2005年就开始车规级IGBT的自主研发。“要发展新能源车,我们就要发展自己的核‘芯’科技,同时带动中国半导体的发展。在这样的大环境下,比亚迪成立了自己的半导体研发团队”,陈刚在主题演讲中说道。

图二:汽车电子的三个层级:感知层、决策层、执行层。(来源:比亚迪半导体)

比亚迪半导体从三个层级来规划其技术和产品开发线路:感知层、决策层和执行层。感知层包括摄像头、雷达、速度角等传感器,对应的有传感器芯片产品;决策层则进行计算和处理,为整车的各种资源做决策,对应的是计算控制芯片(如ECU、MCU、VCU);最后是执行层,把决策信息执行下去,包括各种总成应用,比如电机、电控和转向系统等,对应的产品是功率半导体器件。

比亚迪半导体在这三个层级都有了相应的产品布局,最为人所知的是功率半导体IGBT。IGBT 芯片与动力电池电芯并称为电动车的“双芯”,是决定电动车性能的核心器件之一。在新能源汽车上,IGBT 主要应用于电池管理系统、电动控制系统、空调控制系统、充电系统等,主要具有以下功能:在主逆变器(Main  Inverter)中,IGBT 将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电;在车载充电机(OBC)中,IGBT 可将交流电转换为直流并为高压电池充电;IGBT 也广泛应用在DC/DC转换器、温度PTC、水泵、油泵、空调压缩机等系统中。

图三:电动车中IGBT的主要应用。(来源:比亚迪半导体)

据陈刚介绍,比亚迪半导体的功率器件累计装车超80万辆,单车行驶里程超100万公里。以其高端“汉”车型为例,前驱是IGBT,后驱是SiC(MOSFET),这款车代表了比亚迪多年在汽车领域的技术积累。

除功率器件外,比亚迪半导体在传感器和车规级MCU方面也已经推出相关产品。未来车上会搭载越来越多的智能传感器,比如“汉”这款车型现在是7个摄像头,新定义的车型将会超过10个。而且传感器还要满足画质越来越高清、传输更高速,以及实时分析的要求。

图四:MCU芯片规格分类:商业级、工业级、车规级。(来源:比亚迪半导体)

 

比亚迪半导体已经推出了第一代32位车规级MCU,这是一颗单核的32位MCU,功能相对比较简单,未来会推出多核的车载MCU。相对商业级(消费级)和工业级MCU,车规级MCU在工作温度、交付良率和使用寿命方面都要严格得多。这就是大多数本土MCU厂商都集中在消费级领域的原因,能够做到车规级水平的寥寥无几。

英飞凌汽车电子全线出击

在今年的汽车百人会和英飞凌汽车电子开发者大会上,新上任的英飞凌大中华区高级副总裁兼汽车电子负责人曹彦飞先生详细介绍了英飞凌的全线汽车半导体产品布局。

图五:汽车驾驶的三个层级:感知、处理与决策、执行。(来源:英飞凌)

跟比亚迪半导体一样,英飞凌也是从汽车电子的三个层级进行技术开发和产品布局规划的。感知层需要可靠的传感器,比如摄像头、雷达、超声波和麦克风等;处理和决策层则需要可靠的计算,涉及专用感测处理器、驾驶域控制器、传感器融合及中央网关等;执行层需要可靠的执行器,包括变速器、刹车、引擎、转向,以及矩阵式LED显示等。

图六:英飞凌的汽车半导体产品线布局。(来源:英飞凌)

赛普拉斯的微控制器、NOR flash等产品与英飞凌现有产品高度互补,新的公司在全球半导体的多个细分领域都占据TOP 3地位,比如传感器、微控制器、功率半导体和存储器等。

英飞凌在汽车应用领域的产品组合包括IGBT和MOSFET等功率半导体、NOR Flash等存储器、PSoC和AURIX系列微控制器、雷达和ToF等传感器,以及USB-C和无线互联产品,涵盖了从车身、仪表/信息娱乐系统,到底盘/安全、动力总成和ADAS/自动驾驶的完整汽车应用领域。

国内与国际厂商的差别

以比亚迪半导体为代表的国内汽车半导体厂商与以英飞凌为代表的国际厂商相比,无论在技术实力、市场规模,还是产品线布局上,都还有很大的差距。比亚迪半导体虽然在三个层级都有相应的产品,但产品线比较单一,在性能上还有待提高。此外,比亚迪半导体的主要客户仍然是比亚迪汽车,客户单一也是未来多元化发展的障碍。英飞凌汽车半导体几乎在汽车电子的每个细分市场都有完整的解决方案,而且其客户群体比较分散,全球主要汽车厂商和Tier 1零部件供应商都是其客户。

国内汽车半导体厂商的发展机遇

然而,从积极一面来看,国内半导体厂商仍然有着巨大的发展空间和机遇。比亚迪半导体的陈刚展望了一个集成化的协作平台,下面这张图是构想中的“比亚迪生态”,包括车规级半导体产品、车规级半导体方案,以及上层的汽车系统应用。比亚迪半导体可以与比亚迪汽车高度整合与协作,以开放的心态欢迎合作伙伴加入到生态圈中来发展。这是整车厂需要的整体解决方案,能够真正满足消费者的需求。

图七:比亚迪生态-集成化的协作平台。(来源:比亚迪半导体)

中国汽车市场在增长,这需要供应端的同步增长。而满足市场需求的关键就是创新、合作与人才。手机是一个开放的平台,造就了中国手机厂商在全球市场的领导地位。同样,汽车的电动化和智能化也需要一个开放的平台,这个更大的生态圈同样可以造就世界级的中国汽车半导体厂商。当然,这需要国内厂商把握好机遇,培养好人才,以合作共赢的心态,与汽车产业内外的合作伙伴协同创新,开拓新的市场领域和机会。

责编:Amy Guan

本文将刊登于《电子工程专辑》2020年12月刊,版权所有,禁止转载。点击申请免费杂志订阅  

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顾正书
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