半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，廣泛運(yùn)用于消費(fèi)電子、通訊互聯(lián)、智能制造、新能源汽車、發(fā)電照明等各個(gè)領(lǐng)域，是關(guān)鍵的電子器件。根據(jù)國際慣例、功能、制造技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用級(jí)別等標(biāo)準(zhǔn)，可將半導(dǎo)體分為不同的類別，每種類別均包含眾多細(xì)分產(chǎn)品。
// 全球汽車半導(dǎo)體銷量持續(xù)增長，產(chǎn)業(yè)占比穩(wěn)步提升
汽車是半導(dǎo)體的重要應(yīng)用領(lǐng)域，車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體具有技術(shù)壁壘高與需求旺盛的特點(diǎn)。汽車級(jí)半導(dǎo)體的性能要求高于工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)半導(dǎo)體，同時(shí)，需求量高于軍工級(jí)和航空航天級(jí)半導(dǎo)體，因此，汽車級(jí)半導(dǎo)體兼具高技術(shù)壁壘和高需求的特點(diǎn)。2019年，全球汽車半導(dǎo)體的用量占半導(dǎo)體總量的12.2%，是僅次于通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子之后的第四大應(yīng)用領(lǐng)域。
汽車半導(dǎo)體的每個(gè)發(fā)展階段都伴隨著革命性產(chǎn)品的應(yīng)用，至今已經(jīng)歷五個(gè)發(fā)展階段：前四個(gè)階段分別為1970年以前、1970~1980年、1980~2000年、2000~2020年，每個(gè)階段的代表性裝車產(chǎn)品成為時(shí)代的標(biāo)志；第五個(gè)階段從2020年開始，隨著新能源汽車?yán)m(xù)航里程、充電速度等技術(shù)瓶頸逐步突破，自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)步發(fā)展，車載娛樂及輔助駕駛系統(tǒng)性能快速提升，汽車半導(dǎo)體需求持續(xù)提升，汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展時(shí)期。
汽車半導(dǎo)體的種類繁多，根據(jù)其用途可分為四類：
?。?）功能芯片（MCU）——把CPU、內(nèi)存、A/D轉(zhuǎn)換等功能整合而形成的芯片級(jí)計(jì)算機(jī)。
（2）傳感器芯片——處理各種物理、化學(xué)和生物傳感器等多種信號(hào)，實(shí)現(xiàn)物理量間的相互轉(zhuǎn)換，如導(dǎo)航芯片、圖像CMOS芯片、雷達(dá)芯片等；
（3）功率半導(dǎo)體——主要用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路等方面，如IGBT、MOSFET、GTR等；
?。?）其它類半導(dǎo)體——主要為LED芯片、車載AI芯片、點(diǎn)火器芯片等眾多分散的小類別半導(dǎo)體器件。
MCU、功率半導(dǎo)體和傳感器三者的價(jià)值占單車半導(dǎo)體總價(jià)值的55%以上，為汽車中價(jià)值比重最大的三類半導(dǎo)體。燃油車的MCU、功率半導(dǎo)體和傳感器的價(jià)值總和占單車半導(dǎo)體總價(jià)值的57%，純電動(dòng)車的MCU、功率半導(dǎo)體和傳感器的價(jià)值總和占單車半導(dǎo)體總價(jià)值的73%。因此，MCU、功率半導(dǎo)體和傳感器是單車半導(dǎo)體價(jià)值的最重要組成。
汽車半導(dǎo)體全球銷量持續(xù)攀升，2026年將達(dá)676億美元，且汽車半導(dǎo)體在整體半導(dǎo)體市場中的占比逐年提升。IHS數(shù)據(jù)顯示，全球汽車半導(dǎo)體銷售額將從2019年的420.4億美元增長至2026年的676.0億美元。同時(shí)，隨著電動(dòng)化和智能化浪潮的到來，汽車半導(dǎo)體的市場需求將持續(xù)攀升。與此同時(shí)，全球汽車半導(dǎo)體在半導(dǎo)體市場中的占比已從2010年的7.7%穩(wěn)步增長至2019年的12.2%，呈現(xiàn)出線性增長趨勢(shì)。
// 電動(dòng)化和智能化驅(qū)動(dòng)汽車半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展
1.政策法規(guī)為汽車半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展保駕護(hù)航
汽車半導(dǎo)體是汽車的核心部件，持續(xù)的政策紅利推動(dòng)行業(yè)快速發(fā)展。半導(dǎo)體廣泛分布于汽車的各個(gè)控制及電源管理系統(tǒng)，是整車機(jī)構(gòu)部件的“大腦”，協(xié)調(diào)汽車的正常駕駛功能。為了促進(jìn)汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，彌補(bǔ)國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不足，國家持續(xù)密集發(fā)布了一系列關(guān)于汽車半導(dǎo)體的政策法規(guī)，支持汽車半導(dǎo)體行業(yè)不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈和持續(xù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，為產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展保駕護(hù)航。
2.電動(dòng)化催生汽車半導(dǎo)體的增量市場
電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油車的結(jié)構(gòu)差異催生汽車半導(dǎo)體的增量市場。相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車來說，電動(dòng)車在結(jié)構(gòu)上增加了動(dòng)力電池、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電機(jī)、電控、逆變器、DC-DC、車載充電、整車控制（VCU）等系統(tǒng)，同時(shí)，在基礎(chǔ)設(shè)施方面增加了充電樁。VCU是根據(jù)踏板、檔位等信號(hào)判斷駕駛員駕駛意圖并向動(dòng)力電池、動(dòng)力系統(tǒng)等發(fā)出指令的裝置，需要控制芯片的參與；BMS、電控等動(dòng)力系統(tǒng)同樣需要控制芯片的參與；逆變器、DC-DC、充電樁等系統(tǒng)則用到功率半導(dǎo)體器件。
相對(duì)于傳統(tǒng)燃油車，純電動(dòng)車的半導(dǎo)體成本顯著增加。Trendforce數(shù)據(jù)顯示，純電動(dòng)車的功率半導(dǎo)體成本上升405美元/輛、傳感器半導(dǎo)體成本增加78美元/輛、模擬IC成本上升100美元/輛、其它類半導(dǎo)體成本上升95美元/輛，但與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的半導(dǎo)體成本降低375美元/輛?？傮w來看，每輛純電動(dòng)車的半導(dǎo)體總成本上升303美元，純電動(dòng)車半導(dǎo)體成本為傳統(tǒng)燃油汽車的1.67倍。
3.智能化拉動(dòng)下游對(duì)汽車半導(dǎo)體的需求增長
自動(dòng)駕駛級(jí)別越高，所需傳感器的數(shù)量越多，對(duì)傳感器類芯片的需求量大增。定位、感知、決策、執(zhí)行是自動(dòng)駕駛的重要組成部分，定位、感知是決策和執(zhí)行的基礎(chǔ)，定位和感知主要通過慣性導(dǎo)航、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭等傳感器來實(shí)現(xiàn)，傳感器相當(dāng)于智能汽車的“眼”和“耳”。汽車的智能化程度越高，對(duì)“眼”和“耳”精度的要求越高，所需的傳感器數(shù)量也顯著增加，傳感器芯片用量隨之增加。
半導(dǎo)體的增量成本隨自動(dòng)駕駛級(jí)別的提升而增大，智能汽車滲透率的提升將大幅增加半導(dǎo)體需求。英飛凌數(shù)據(jù)顯示，L4/L5級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車的半導(dǎo)體增加的總成本為860美元/輛，L3級(jí)別為580美元/輛，L2級(jí)別為150美元/輛；L2升級(jí)到L3級(jí)別半導(dǎo)體成本的漲幅為286.7%，L3升級(jí)到L4/L5級(jí)別半導(dǎo)體成本漲幅達(dá)48.3%。2020年國內(nèi)智能汽車的滲透率為45%，預(yù)計(jì)2025年滲透率將達(dá)70%，2040年國內(nèi)智能駕駛滲透率將達(dá)100%。由此可見，汽車半導(dǎo)體的未來需求增量空間大。
// 純電動(dòng)和混動(dòng)汽車齊放量，千億國內(nèi)市場可期
鑒于傳統(tǒng)燃油車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車的單車半導(dǎo)體用量有差異，下文通過結(jié)合汽車銷量趨勢(shì)、單車半導(dǎo)體成本構(gòu)成來預(yù)測(cè)未來汽車半導(dǎo)體的市場空間：
?。?）汽車銷量趨勢(shì)
新能源汽車銷量快速增長，傳統(tǒng)汽車將在2023年迎來銷量拐點(diǎn)。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2021年到2025年，中國汽車總銷量將從2630萬輛增長至3000萬輛；純電動(dòng)汽車銷量將從126.2萬輛上升到493.1萬輛，年復(fù)合增長率為40.6%；傳統(tǒng)汽車（包括燃油汽車和輕混汽車）銷量將從2474.9萬降至2457.6萬輛，且在2023年正式迎來銷量拐點(diǎn)。
?。?）汽車半導(dǎo)體成本構(gòu)成
不同動(dòng)力類型的汽車主要應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)（ICE）、傳感器、模擬IC、功率器件等半導(dǎo)體，而純電動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)半導(dǎo)體趨近于零。因輕混汽車與燃油汽車用半導(dǎo)體的價(jià)值量相差較小，可假設(shè)二者半導(dǎo)體價(jià)值結(jié)構(gòu)一致。英飛凌數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)汽車（包括燃油汽車和輕混汽車）、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車的單車半導(dǎo)體價(jià)值分別為447美元、735美元和750美元，從傳統(tǒng)汽車到純電動(dòng)汽車的半導(dǎo)體成本提升幅度顯著。
（3）汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模測(cè)算
國內(nèi)汽車半導(dǎo)體穩(wěn)步發(fā)展，2025年市場規(guī)模達(dá)1038億元，但傳統(tǒng)汽車用半導(dǎo)體仍占汽車半導(dǎo)體市場的70%以上。預(yù)計(jì)至2025年，傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體市場總規(guī)模為758億元，市場規(guī)模仍然較大，其中，傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體市場中占比最高的為ICE半導(dǎo)體，主要用于動(dòng)力控制，占比為83%；混合動(dòng)力汽車半導(dǎo)體市場僅為25億元，整體市場規(guī)模較小，年復(fù)合增速為14%；純電動(dòng)車半導(dǎo)體市場將達(dá)255億元，年復(fù)合增速達(dá)41%。對(duì)于整個(gè)汽車半導(dǎo)體市場來說，規(guī)模有望從2021年的843億元增長至2025年的1038億元。
在細(xì)分市場方面，功率半導(dǎo)體將從2021年的131億元增長到2025年的250億元，年復(fù)合增速達(dá)18%；2021年到2025年傳感器類半導(dǎo)體的總規(guī)模將從11億元增長至31億元，年復(fù)合增長率達(dá)30%；ICE相關(guān)的半導(dǎo)體保持在一個(gè)較為穩(wěn)定的水平；到2025年，模擬IC的市場規(guī)模也將達(dá)到75億元，從2021年到2025年實(shí)現(xiàn)了67%的增長。
2 競爭格局：國外壟斷MCU、傳感器芯片、功率器件等核心汽車半導(dǎo)體市場
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要包括上游支撐產(chǎn)業(yè)、中游生產(chǎn)制造和下游應(yīng)用領(lǐng)域三大部分。上游支撐產(chǎn)業(yè)涉及材料及設(shè)備兩個(gè)方面；中游生產(chǎn)制造涉及分立器件、集成電路、光電子器件、傳感器等器件，并通過設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)等工藝實(shí)現(xiàn)；下游為社會(huì)生產(chǎn)生活的應(yīng)用領(lǐng)域，包括航空航天、汽車電子、工業(yè)控制、通訊設(shè)備、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。本文主要介紹半導(dǎo)體在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。
// MCU廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)控制，國外廠商占據(jù)98%的市場份額
微控制器（簡稱MCU），是一種將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM等集成而形成的芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，廣泛應(yīng)用于車用儀表、車用防盜裝置、充電器、胎壓計(jì)、溫濕度計(jì)、傳感器等諸多汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域。按處理器的位數(shù)，主要分為以下三類：
（1）8位MCU。主要應(yīng)用于風(fēng)扇、空調(diào)、雨刷、天窗、車窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅、門控模塊等較低階的系統(tǒng)控制。
?。?）16位MCU。主要應(yīng)用于引擎、齒輪與離合器、電子式渦輪系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、方向盤、扭力、電子剎車等底盤系統(tǒng)控制。
（3）32位MCU。主要應(yīng)用于儀表板、車身、多媒體信息系統(tǒng)、引擎、智能實(shí)時(shí)性安全系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)以及X-by-wire系統(tǒng)等的控制。
MCU是汽車電子控制單元（ECU）的重要組成部分。ECU又稱為汽車的“行車電腦”，主要通過車載傳感器信息、總線數(shù)據(jù)的采集和交互來判斷車輛狀態(tài)，并結(jié)合駕駛員的意圖，借助執(zhí)行系統(tǒng)來操控汽車。常見的ECU有發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）、自動(dòng)變速箱控制單元（TCU）、車身控制模塊（BCU）、車身電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESP）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、整車控制器（VCU）等。通常情況下，ECU包括輸入處理電路、MCU、輸出處理電路、通訊電路、電源電路等組成部分，其中，MCU是ECU的核心。
MCU在汽車上的應(yīng)用廣泛，智能化進(jìn)一步增加單車用量。MCU應(yīng)用于汽車的車身、底盤、信息娛樂、動(dòng)力傳動(dòng)、ADAS等系統(tǒng)，目前單車平均搭載數(shù)量超過20個(gè)，比如奧迪Q7的用量為38個(gè)。隨著汽車智能駕駛級(jí)別的提升，傳感器數(shù)量急劇增加，MCU需求量也將快速增長。MCU在傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體中的價(jià)值占比已超過20%，是價(jià)值量占比最大的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品。
全球車載MCU市場被國外廠商壟斷，CR7達(dá)到98%。由于車載MCU具有較高的技術(shù)壁壘，而國外廠商技術(shù)積累深厚，2020年全球車載MCU市場占有率前七的企業(yè)均為國外廠商，分別為瑞薩科技（30%）、恩智浦半導(dǎo)體（26%）、英飛凌（14%）、薩拉普斯（9%）、德州儀器（7%）、微芯科技（7%）、意法半導(dǎo)體（5%），前八市占率達(dá)到98%，國外廠商實(shí)現(xiàn)市場壟斷。
國外廠商占據(jù)汽車等高端MCU市場，且多為綜合服務(wù)提供商；國內(nèi)MCU廠商處于起步階段，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橄M(fèi)電子等中低端市場。國外MCU廠商業(yè)務(wù)規(guī)模較大，MCU產(chǎn)品類別較為全面，且具有提供完整的控制系統(tǒng)解決方案的能力，是汽車MCU的綜合服務(wù)提供商。國內(nèi)MCU廠商的大部分產(chǎn)品主要應(yīng)用于家電、多媒體等消費(fèi)電子領(lǐng)域和工業(yè)控制領(lǐng)域，用于汽車領(lǐng)域的MCU成熟產(chǎn)品較少，且產(chǎn)品類別仍不夠全面，高端MCU產(chǎn)品量產(chǎn)較少。
// 國外廠商壟斷高端傳感器芯片市場，國內(nèi)廠商逐步突破
傳感器是汽車獲取實(shí)時(shí)駕駛狀態(tài)信息的重要媒介，隨著電動(dòng)化、智能化浪潮的推動(dòng)，汽車搭載的傳感器種類和數(shù)量越來越多，發(fā)揮的作用也越來越重要。按照用途的不同，汽車傳感器芯片主要分為CMOS圖像傳感器芯片、導(dǎo)航芯片和雷達(dá)芯片三種類型：
（1）CMOS圖像傳感器芯片
CMOS圖像傳感器是固體成像傳感器，主要用于機(jī)器視覺、安防監(jiān)控、智能交通、生命科學(xué)、生物醫(yī)療、電視廣播、汽車等成像領(lǐng)域。CMOS圖像傳感器與CCD（電荷耦合元件）有著共同的歷史淵源，但CMOS比CCD的價(jià)格降低15%-25%，同時(shí)，CMOS芯片可與其它硅基元器件集成利于系統(tǒng)成本的降低。
全球CMOS傳感器芯片市場占有率前七的企業(yè)均為國外廠商，占據(jù)89%的市場份額，國內(nèi)廠商通過并購等方式實(shí)現(xiàn)突破。索尼是全球CMOS傳感器芯片的領(lǐng)軍企業(yè)，占據(jù)接近全球一半（48%）的市場份額，市占率位于2-7位的廠商分別為三星（21%）、豪威科技（7%）、安森美（5%）、佳能（3%）、意法半導(dǎo)體（3%）、海力士（2%），其中豪威已被國內(nèi)企業(yè)韋爾股份收購。國內(nèi)廠商格科微以2%的市占率排名第10位，但以格科微為代表的國產(chǎn)CMOS傳感器芯片廠商的產(chǎn)品主要用于200萬、500萬像素的攝像頭中，多應(yīng)用于手機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域。
CMOS傳感器芯片行業(yè)壁壘較高，國外巨頭主要通過橫向或縱向拓展切入該市場，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。國外巨頭主要通過上下游聯(lián)動(dòng)及并購的方式切入CMOS傳感器芯片市場，比如索尼和佳能均從相機(jī)、錄像機(jī)等領(lǐng)域逐步向上游拓展；三星則從電子領(lǐng)域向上游拓展至半導(dǎo)體領(lǐng)域；安森美則通過收購高性能CMOS圖像傳感器供應(yīng)商Aptina Imaging進(jìn)入該領(lǐng)域；國外CMOS傳感器芯片的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，涉及汽車、通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、工業(yè)、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。
國內(nèi)廠商的大部分產(chǎn)品處于中低端水平，較少開發(fā)出并量產(chǎn)應(yīng)用于汽車等領(lǐng)域的高端CMOS傳感器芯片產(chǎn)品。國內(nèi)CMOS芯片廠商的大部分產(chǎn)品用于中低端手機(jī)、平板、通訊、游戲機(jī)、監(jiān)視器等領(lǐng)域，僅有比亞迪等少數(shù)廠商能夠開發(fā)出應(yīng)用于汽車等領(lǐng)域的高像素CMOS傳感器芯片產(chǎn)品，并成功量產(chǎn)。近年來，國內(nèi)廠商開始發(fā)力，如思比科微已開發(fā)出800萬像素和1200萬像素等的中高端芯片產(chǎn)品、韋爾股份通過并購豪威科技切入中高端CMOS傳感器芯片市場。
?。?）導(dǎo)航芯片
導(dǎo)航定位芯片是集32通道GPS定位、GSM話音、GPRS數(shù)據(jù)通信為一體的SOC片上系統(tǒng)，主要應(yīng)用于導(dǎo)航定位、衛(wèi)星通訊、遙感等諸多領(lǐng)域。導(dǎo)航芯片是導(dǎo)航終端的核心，其定位精度、功耗、體積等方面的性能直接影響導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行表現(xiàn)。
國外導(dǎo)航芯片產(chǎn)業(yè)成熟，少數(shù)巨頭廠商占據(jù)大量市場。國外導(dǎo)航芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，技術(shù)積累深厚，已發(fā)展成為較為穩(wěn)定和成熟的產(chǎn)業(yè)。美國GPS系統(tǒng)起步較早，博通、高通、德州儀器、SiRF等美國公司積累了大量技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，市場占有率較高，如SiRF公司的GPS芯片產(chǎn)量占全球GPS芯片出貨量的70%、博通的導(dǎo)航元器件銷售額位列世界前三。與此同時(shí)，歐洲在導(dǎo)航芯片領(lǐng)域也有較強(qiáng)的實(shí)力。
國產(chǎn)導(dǎo)航芯片已實(shí)現(xiàn)完全自主可控，且領(lǐng)先世界平均水平兩代，北斗導(dǎo)航對(duì)國內(nèi)導(dǎo)航市場貢獻(xiàn)率將超60%。國產(chǎn)廠商已構(gòu)建起集芯片、模塊、板卡、終端和運(yùn)營服務(wù)為一體的北斗產(chǎn)業(yè)鏈，導(dǎo)航芯片已實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化。國產(chǎn)北斗三號(hào)導(dǎo)航的22nm芯片已進(jìn)入量產(chǎn)階段，而目前國際上量產(chǎn)導(dǎo)航定位芯片仍只有40nm的平均制程，至少在工藝上已經(jīng)領(lǐng)先全球平均水平兩代。預(yù)計(jì)2020年北斗導(dǎo)航對(duì)國內(nèi)導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈的貢獻(xiàn)率將達(dá)到60%，占據(jù)絕大部分國內(nèi)市場份額。
國內(nèi)導(dǎo)航芯片產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，相關(guān)廠商不斷切入，應(yīng)用領(lǐng)域快速拓展。目前國內(nèi)主要導(dǎo)航芯片廠商基于傳統(tǒng)導(dǎo)航芯片領(lǐng)域不斷延展，逐漸發(fā)展出多模定位、模塊、智能算法、高精度等各類相關(guān)產(chǎn)品，并開始進(jìn)入運(yùn)動(dòng)健康、安防監(jiān)測(cè)、廣播電視等諸多相關(guān)領(lǐng)域，相關(guān)廠商數(shù)量也不斷增加。隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷完善，國內(nèi)導(dǎo)航芯片行業(yè)快速發(fā)展。
?。?）雷達(dá)芯片
車載雷達(dá)主要包括超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)三種。其中，國內(nèi)超聲波雷達(dá)已發(fā)展的相對(duì)成熟，技術(shù)壁壘不高；毫米波雷達(dá)技術(shù)壁壘較高，且是智能汽車的重要傳感器，目前處于快速發(fā)展的階段；激光雷達(dá)技術(shù)壁壘高，是高級(jí)別自動(dòng)駕駛的重要傳感器，但目前成本昂貴、過車規(guī)難、落地難。下文主要對(duì)毫米波雷達(dá)芯片的發(fā)展做簡要的說明。
毫米波雷達(dá)芯片是由單片微波集成電路（MMIC）及DSP/FPGA兩種芯片構(gòu)成的芯片組合，是一種容量大、傳輸速度快、信息處理高效的專用芯片，兩種芯片的簡介如下：
a.MMIC芯片
MMIC芯片屬于毫米波雷達(dá)前端收發(fā)組件，是核心射頻組成部分，相比于HMIC（混合微波集成電路）芯片，MMIC芯片具有設(shè)計(jì)難度低、性價(jià)比高的特點(diǎn)，是未來毫米波雷達(dá)市場的主流芯片。
車載毫米波雷達(dá)MMIC芯片被國外廠商壟斷，國內(nèi)廠商處于起步階段。國外車載毫米波雷達(dá)行業(yè)起步較早，技術(shù)積累深厚。技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的國外廠商主要有英飛凌、恩智浦、德州儀器、意法半導(dǎo)體、飛思卡爾等。國內(nèi)的科研院所以及部分初創(chuàng)企業(yè)已開始積極研發(fā)MMIC芯片，但仍處于起步階段，其中，廈門意行半導(dǎo)體已實(shí)現(xiàn)在24GHz SiGe射頻前端芯片的量產(chǎn)、加特蘭和岸達(dá)科技也陸續(xù)發(fā)布了77GHz CMOS毫米波雷達(dá)芯片。
b.DSP/FPGA芯片
DSP/FPGA芯片的主要功能是實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)的數(shù)字信號(hào)處理，但兩種芯片具有不同的特點(diǎn)。DSP芯片可快速即時(shí)處理復(fù)雜的算法，而FPGA可完成大規(guī)模的大數(shù)據(jù)底層算法，各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，將兩種芯片組合使用是現(xiàn)階段的主流技術(shù)方案。數(shù)據(jù)信號(hào)處理芯片的供應(yīng)商主要來自國外，國內(nèi)尚無相關(guān)企業(yè)。國外主要生產(chǎn)廠商有英飛凌、意法半導(dǎo)體、飛思卡爾、賽靈思、萊迪思等。
// 國內(nèi)功率半導(dǎo)體廠商發(fā)展勢(shì)頭良好，國產(chǎn)替代加速
功率半導(dǎo)體器件（又稱電力電子器件）是電力電子裝置實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、電源管理的核心器件，在實(shí)現(xiàn)變頻、變壓、整流、功率轉(zhuǎn)換和管理功能的同時(shí)，兼具節(jié)能的功效。功率半導(dǎo)體器件主要包括功率模組、功率集成電路（功率IC）和分立器件三大類，其中，功率模組是由多個(gè)分立功率半導(dǎo)體器件模塊化封裝而成；功率IC則是將分立功率半導(dǎo)體器件與驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)、接口、監(jiān)測(cè)等集成電路組合而成，故分立器件是功率半導(dǎo)體的關(guān)鍵。
功率半導(dǎo)體按是否可控可分為不可控型、半控型、全控型三類，其中全控型功率半導(dǎo)體技術(shù)要求最高，主要包括MOSFET、IGBT、GTR等產(chǎn)品，全控型產(chǎn)品的大部分市場份額被國外廠商占據(jù)，是目前國產(chǎn)替代的主要方向；按驅(qū)動(dòng)方式可分為電流驅(qū)動(dòng)和電壓驅(qū)動(dòng)，電流驅(qū)動(dòng)包括三極管BJT等，電壓驅(qū)動(dòng)包括MOSFET、IGBT等產(chǎn)品。
MOSFET和IGBT是兩種最重要的功率分立器件。與BJT相比，MOSFET和IGBT均為電壓驅(qū)動(dòng)型，且具有驅(qū)動(dòng)電路簡單、輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小等優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，MOSFET的開關(guān)頻率高且電流大，但耐壓程度要略遜一籌，故主要用于高頻電源領(lǐng)域；IGBT的開關(guān)頻率相對(duì)適中，但可以承受大電流及電壓，主要應(yīng)用于逆變器、變頻器、感應(yīng)加熱等領(lǐng)域。
?。?）IGBT
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型功率半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域。
國外IGBT產(chǎn)業(yè)較為成熟，具有完整的產(chǎn)品體系，且國外頭部廠商占全球IGBT市場份額的78.6%。國外主要IGBT廠商的技術(shù)成熟、產(chǎn)品體系豐富，能夠滿足各應(yīng)用領(lǐng)域的差異化需求，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于能源、汽車、化工、機(jī)械等眾多領(lǐng)域。Omdia數(shù)據(jù)顯示，2019年全球IGBT市場占有率前十的廠商中有九家是國外廠商，分別是英飛凌、三菱電機(jī)、富士機(jī)電、賽米控、威科、日立、丹佛斯、東芝、ABB，國外廠商市占率超78.6%；國內(nèi)廠商只有斯達(dá)半導(dǎo)進(jìn)入前十，占比僅為2.5%。2019年國內(nèi)新能源汽車IGBT模塊市場占有率前十中有比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)、中車三家企業(yè)入圍，且三家企業(yè)的市占率達(dá)到37.7%，發(fā)展勢(shì)頭良好。
國內(nèi)IGBT產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，國產(chǎn)替代加速。斯達(dá)半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)體、中車時(shí)代、士蘭微、吉林華微等核心廠商依靠持續(xù)高研發(fā)投入，逐步突破了IGBT關(guān)鍵技術(shù)。斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代均開發(fā)出了高壓IGBT模塊，與此同時(shí)，2019年比亞迪半導(dǎo)體IGBT的供貨量為19.4萬套，占國內(nèi)市場的18%。隨著國內(nèi)IGBT廠商競爭力的逐步增強(qiáng)，IGBT的國產(chǎn)替代進(jìn)程加速。
?。?）MOSFET
MOSFET（金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管，具有工作速度快、故障率低、開關(guān)損耗小、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于電源、發(fā)頻器、CPU及顯卡、通訊、汽車電子等多個(gè)領(lǐng)域。
國外頭部廠商占據(jù)全球MOSFET市場81.2%的份額，國內(nèi)廠商安世半導(dǎo)體、華潤微位居第八、九位。2019年全球MOSFET市場占有率前三位的廠商分別是英飛凌（24.6%）、安森美（12.8%）、意法半導(dǎo)體（9.5%），CR3達(dá)46.9%；國內(nèi)廠商安世半導(dǎo)體排名第八（占4.1%市場份額），華潤微市占率進(jìn)入前十（占3.0%市場份額）。因此，在全球MOSFET市場的競爭中，國內(nèi)廠商仍處于追趕的狀態(tài)。
國外MOSFET廠商技術(shù)積累深厚，能夠提供完整的產(chǎn)品解決方案，國內(nèi)廠商的產(chǎn)品體系漸趨完善。國外MOSFET廠商深耕功率半導(dǎo)體領(lǐng)域多年，技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，能夠提供從MOSFET、功率IC到功率SoC等完整的MOSFET解決方案服務(wù)體系。國內(nèi)MOSFET廠商通過長期的研發(fā)積累，逐漸設(shè)計(jì)并制造出全系列的MOSFET產(chǎn)品，如華潤微電子已成功開發(fā)出-100V至1500V范圍內(nèi)的低中高壓全系列MOSFET、長電科技則已形成多系列MOSFET產(chǎn)品體系。隨著國內(nèi)技術(shù)的提升和經(jīng)驗(yàn)的積累，國產(chǎn)MOSFET產(chǎn)品體系日臻完善，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代指日可待。
3 行業(yè)壁壘：嚴(yán)要求、高投入筑造行業(yè)護(hù)城河
// 高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求構(gòu)建行業(yè)準(zhǔn)入壁壘
汽車行業(yè)注重質(zhì)量管控和功能安全，準(zhǔn)入門檻高。ISO/IATF16949是汽車行業(yè)質(zhì)量管理的標(biāo)準(zhǔn)，適用于主機(jī)廠及其供應(yīng)商，是全球通用的的汽車行業(yè)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)；ISO 26262是汽車行業(yè)功能安全的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證通過較難。汽車零部件相關(guān)企業(yè)必須獲得相關(guān)資質(zhì)才能為主機(jī)廠供貨，所以汽車行業(yè)的準(zhǔn)入門檻普遍偏高。
汽車半導(dǎo)體除了汽車行業(yè)通用的規(guī)范外，還有更嚴(yán)苛的車規(guī)級(jí)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)汽車半導(dǎo)體的車規(guī)級(jí)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車半導(dǎo)體提出了更嚴(yán)苛的要求，如車載芯片對(duì)故障率要求是百萬分之一，大部分車廠對(duì)車用芯片故障率要求甚至達(dá)到十億分之一，而消費(fèi)級(jí)芯片對(duì)故障率的要求只有千分之一。除此之外，汽車半導(dǎo)體對(duì)溫度、濕度、發(fā)霉、粉塵、鹽堿環(huán)境、EMC及有害氣體侵蝕等方面都有嚴(yán)格的要求。
// 持續(xù)的時(shí)間和資金投入帶來高技術(shù)壁壘
汽車半導(dǎo)體開發(fā)周期長，對(duì)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)要求高。汽車半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商必須通過嚴(yán)苛的產(chǎn)品認(rèn)證后方可進(jìn)入汽車產(chǎn)業(yè)鏈，且通過認(rèn)證時(shí)間較長。汽車半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商必須在產(chǎn)品批量生產(chǎn)前與目標(biāo)客戶合作研發(fā)，以驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，并根據(jù)客戶的需求不斷的調(diào)整相關(guān)技術(shù)方案以適配特定的應(yīng)用場景。同時(shí)，汽車半導(dǎo)體在不同主機(jī)廠、不同零部件的應(yīng)用上存在差異性，對(duì)生產(chǎn)商的定制化水平提出了更高的要求，也需要時(shí)間來積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，以快速響應(yīng)并開發(fā)出滿足客戶要求的產(chǎn)品。
汽車半導(dǎo)體的高要求需要持續(xù)的資金投入，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破和創(chuàng)新，保持市場競爭力。汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)均有較高的技術(shù)壁壘，近年來國際主要汽車半導(dǎo)體廠商均通過大量研發(fā)投入來提升技術(shù)水平，以保持市場競爭優(yōu)勢(shì)。英飛凌2020年研發(fā)投入高達(dá)11.13億美元，比2019年提高了18%；意法半導(dǎo)體2019年研發(fā)投入高達(dá)14.98億美元，研發(fā)費(fèi)用率達(dá)到15.7%?？梢钥闯?，持續(xù)不斷的研發(fā)投入是國內(nèi)廠商追趕國際巨頭的必由之路，也是國內(nèi)廠商發(fā)展過程中存在的一大難題。
