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汽车芯片供应链研究:OEM介入车规芯片领域的战略路径

时间: 2025-03-13 09:43:20 作者: 华体会综合体育投注

  2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告

  在中美贸易战、科技战博弈下,中国智能网联汽车芯片供应链安全愈发重要,国内已提出减少对外国供应商的依赖,提高技术能力,计划 2025 年实现 25% 半导体本地化采购。

  成熟制程:中国在成熟制程领域(28纳米及以上)已具备高度自主性,掌握95%以上技术。美国本土成熟芯片产能仅占全球9%,中国高达32%。美国将在近期针对中国制造的传统半导体举行听证会,并讨论是否进一步加征一定的关税或采取限制措施;

  先进制程:自2025年1月31日起,若16/14纳米及以下技术节点的相关这类的产品未在美国商务部工业与安全局白名单中的“获认证第三方封装企业”(approved OSAT)进行封装,且台积电未收到相关封装厂的认证签署副本,则这一些产品将无法继续发货。“approved OSAT”清单有24家封测厂商获批,包括日月光、格芯、英特尔、IBM、力成科技、三星电子、台积电、联电、安靠科技等;以及33家IC设计公司获得批准,均为知名的西方半导体企业。

  来源:佐思汽研《2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告》

  在此背景下,OEM主机厂或Tier1正加快介入车规芯片领域,主要从芯片设计、晶圆代工、芯片封装、芯片测试、标准制定和认证等多重维度展开业务;而半导体上游的材料、设备方面,由于与主机厂或Tier1业务关联度较低,现阶段介入度不高。

  来源:佐思汽研《2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告》

  业务战略(1):OEM主机厂建立自主可控供应链,深度参与车规芯片供应链全流程

  长城汽车:支撑“芯片自研+国产替代”战略,计划2030年全平台国产化率提升至50%以上

  截至2024年,长城汽车累计应用国产芯片超过5500万颗,其中全新平台智能车型的国产化率超过了54%。同时,长城汽车热情参加《汽车芯片专题路线图》的制定,提出汽车芯片产业高质量发展的总体目标和关键里程碑,并率先在RISC-V指令集架构芯片领域进行了深入研究和布局。

  在实际业务中,长城汽车设立了无锡芯动半导体(功率模组封装)、南京紫荆半导体(RISC-V架构MCU)两个芯片研发公司,并与意法半导体(SiC芯片)、华虹(芯片流片、车规级55nm eFlash MCU工艺)、长电科技(车规FCBGA封测)、力扬芯片(芯片测试服务)等展开战略合作。

  来源:佐思汽研《2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告》

  现阶段,软件定义汽车(SDV)的核心理念是:开发软件,再根据软件需求设计硬件,软件优先的办法能够大幅加速汽车技术的推出周期,同时为车辆提供更强的灵活性与可扩展性。

  硬件与汽车软件趋于融合,主机厂和Tier1需考虑芯片、软件软硬协同能力。主机厂和芯片厂联合定义和定制开发成为趋势:

  一汽红旗与中兴通讯签署多域融合芯片“红旗1号”战略合作协议,“红旗1号”于2024年11月成功流片,将于2025年点亮,采用5nm工艺制程,可支持实现五域融合,与同类芯片相比,逻辑运算提升21.7%,图像渲染能力提升15.4%,功耗降低12.5%。

  联合定义:基于整车功能域划分和功能需求,联合定义核心芯片MCU/SWITCH/SoC等芯片规格,并打通从芯片需求、芯片开发到芯片搭载验证的技术通路,加速芯片量产化进程

  定制开发:伴随算法优化和产品差异化创新,定制专属芯片,打造差异化创新优势

  特斯拉:与功率半导体厂商联合开发TPAK功率模块和SiC芯片,掌握定义权

  SiC晶圆方面,特斯拉投资了安森美位于韩国富川的先进碳化硅 (SiC) 超大型制造工厂的扩建项目,2024年已投产,满产后产能超过100万片/年(折合8英寸算);SiC模组方面,特斯拉与意法半导体、安森美等功率半导体厂商共同研发了新功率芯片,合作新封装的开发,定制生产特斯拉TPAK(Tesla Pack)模块。

  平均2辆特斯拉纯电动车就需要一片6寸SiC晶圆,以年产能100万辆Model 3/Y计算,一年需要超50万片6寸晶圆,由于成本高昂,在2023年特斯拉投资者大会上,特斯拉表示下一代汽车平台的动力总成中将减少75%的碳化硅使用,并带来单车总成本的下降高达1000美元。

  Chiplet将单片IC拆分为多个功能块,重组为各种单独的Chiplet(包括存储器及逻辑等),通过先进封装工艺重新紧密组装在一起。理想情况下,基于Chiplet设计的处理器应具有单片IC相同或更高的性能,而总生产所带来的成本更低。

  在SoC设计中,模拟电路、大功率I/Os等对制程并不敏感,并无使用高端制程的必要,因此若将SoC中的功能模块划分为单独的Chiplet,针对其功能选择最为合适的制程,可以使芯片尺寸最小化,进而提高良率并减少相关成本。基于Chiplet设计的SoC还可对外采购具备特定功能的裸片(die) 以节省自身的开发和验证成本。

  Chiplet通过降低芯片设计门槛、在一定规模出货量下能够更好的降低总生产所带来的成本,同时Chiplet在某些特定的程度上可以突破先进制程的限制,比如通过14nm产线nm的等效性能,主机厂和Tier1自研SoC的诉求将愈发明显。

  晶圆制造(Fab)端:主机厂灵活引入各种模式,实现车规芯片供应链安全和自主可控

  汽车芯片晶圆制造主要有三种生产模式:一种是全方面覆盖所有的环节、可以独立完成从芯片设计、生产和销售所有的环节的IDM 模式;一种是剥离了芯片设计业务,仅负责晶圆代工和封测环节的Foundry模式;还有一种只负责芯片设计的Fabless模式。此外,由IDM模式还演变出了多种新模式:Fab-lite模式、CIDM模式以及虚拟IDM模式等。

  来源:佐思汽研《2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告》

  全世界汽车芯片产业的发展仍然主要以IDM厂商为主导:全球汽车半导体市场仍然主要被英飞凌(德国)、恩智浦(荷兰)、意法半导体(法国)、德州仪器(美国)、瑞萨电子(日本)等国外汽车芯片厂商占据,若汽车产业仅涉足Fabless,依靠晶圆代工很难将国产汽车芯片产业做大做强。鉴于此,OEM主机厂正加强与晶圆代工厂(Fab)的直接合作,与Fab厂或封装厂成立合资公司,或引入虚拟IDM模式;

  IDM→Fab-lite 模式转变:传统的汽车芯片IDM厂商,逐渐开始向Fab-lite模式转型,比如恩智浦的车用高端芯片几乎全都外包给了台积电,包括互联驾驶舱、高性能域控制器、高级车用网络、混合动力推进控制和集成底盘管理,采用的是车规级台积电5nm的SoC技术;

  Fabless→Fab-lite 模式转变:国内Fabless IC设计厂商,也开始逐渐向Fab-lite模式转型,以掌握供应链安全和提升成本竞争力,在车用模拟芯片等成熟制程方面进展迅速,比如士兰微率先实现AC-DC产品的IDM化,以在通用类产品实现成本优势。

  2024年1月,蔚来汽车与芯联集成签署了碳化硅模块产品的生产供货协议。按照双方协议签署,芯联集成成为了蔚来首款自研1200V碳化硅模块的生产供应商。11月,蔚来旗下全新品牌乐道首款车型乐道L60上市,其主电驱系统搭载了蔚来自研的1200V SiC碳化硅功率模块,而芯联集成则提供了高性能碳化硅模块制造技术。

  2024年3月,芯联集成与理想汽车签署战略合作框架协议,双方将在SiC、模拟IC等领域展开合作。

  芯联集成主要专注在MEMS、IGBT、MOSFET、模拟IC、MCU领域,是国内领先的具备车规级IGBT/SiC芯片及模组和数模混合高压模拟芯片生产能力的代工企业,其SiC MOSFET产品目前已在新能源车主驱逆变器量产使用。

  吉利科技与积塔半导体共建国内首家汽车电子CIDM芯片联盟,引入虚拟IDM模式

  双方聚焦汽车电子MCU、功率器件、SoC、PMIC等芯片的研究开发、工艺联调、生产制程,致力于车规可靠性测试及整车量产应用,覆盖实现“芯片设计+模块制造+车规认证”全链条。

  吉利科技集团旗下功率半导体公司晶能微电子将基于虚拟IDM开发车规级IGBT芯片及模块、SiC器件、中低压MOSFET等产品。

  业务战略(3):随着大模型、高阶无人驾驶发展,整车将采用更多先进制程AI芯片,但需评估投入产出比的合理性

  汽车高性能AI芯片,要使用到3nm FinFET工艺甚至2nm GAA工艺,比如台积电2024年推出的N3AE 车规芯片解决方案,以及计划在2026年推出的N3A版本。N3A版本将是2024年N3AE汽车芯片的全功能版,为更广泛的汽车芯片类型提供支持。

  除了联发科、AMD、英伟达、英特尔和高通等芯片供应商,特斯拉可能也将成为台积电N3客户,生产下一代FSD芯片。此外,大众汽车和宝马也在积极评估采用N3AE制程技术,计划将其应用于下一代电动车平台。

  在美国高成本建厂、以及特朗普政府关税政策背景下,台积电2025年的报价策略将出现调整,具体来看,先进制程晶圆代工和封装涨幅显著:

  3nm及以下制程:预计涨价10-15%,以弥补美国厂成本差距;美国厂每片晶圆成本比台湾高28.3%(含折旧成本高26%、人力成本高66%;此外美国建厂成本比台湾高50%,其中基础设施成本是台湾的2倍),需通过涨价和客户分摊覆盖

  2nm制程:2025年代工报价飙升至2.5-3万美元/片,涨幅达10%,远高于当前3nm晶圆约2万美元/片的价格

  在此背景下,主机厂将不得已评估AI芯片上车节奏,并确保投入产出比的合理性。

  基于美国商务部工业与安全局白名单中的“获认证第三方封装企业”(approved OSAT)要求,中国大陆IC设计公司可能被要求将部分敏感的订单完全外包给指定的服务提供商,包括流片(tape-out)、生产、封装、测试等所有环节。

  从OEM主机厂维度来看,主机厂将愈发倾向于与Fab厂或封测厂合资,主攻汽车芯片封装,以保障供应链安全和自主可控,汽车芯片产业有几率会成为下一个电池产业,主机厂合资参与建设封装厂成为主流。

  从芯片封装厂(OSAT)维度,国内正加快建设自主可控的汽车芯片封装专线生产基地,覆盖传统封装、先进封装等各条路线。OSAT也正积极投身汽车行业,成立独立的汽车事业部、与主机厂或Tier1展开战略合作等。

  以国内封测领域TOP1 长电科技为例,长电科技自2021年成立汽车电子事业中心后,汽车电子已成为公司增长最快的业务板块。2023年,长电科技的汽车业务实现盈利收入约23亿人民币,同比增长68%,营收占比为7.9%,同比提升3.5个百分点;2024年上半年,汽车电子营收占比继续提升至8.3%,环比增长超50%。

  长电科技已通过IATF16949认证,并成为大陆首家加入国际AEC汽车电子委员会的封测企业。可提供一站式车规级芯片封测解决方案,覆盖传统封装(如SOP、QFP、FBGA)和先进封装(如FCBGA、FCCSP、SiP、2.5D/3D集成)的技术组合。

  来源:佐思汽研《2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告》

  在线控化的智能底盘领域,长电科技推出了一系列封装解决方案,涉及微控制器、传感器、电源管理、电机驱动器、数据通信和功率器件这六大类车规芯片,相应的封装形式和可靠性等级要求如图所示:

  总体而言,中国汽车芯片行业已在IP/EDA、IC设计、晶圆代工、封测、认证等产业链各环节上全面发力,举全行业之力实现自主可控:

  一方面,大幅度的提高成熟制程车规芯片的国产化率。现阶段海外芯片在我国汽车上的应用占比接近90%,需增强国产芯片在汽车芯片当中的占比,加强实车验证,形成系统性的国标、行标、企业认证标准和生产流程;

  另一方面,降低先进制程依赖度。虽然目前车规芯片仍以成熟制程为主,然而在端到端无人驾驶、座舱AI大模型、中央计算E/E架构等趋势推动下,先进制程AI芯片对高端汽车的性能、体验至关重要,国内先进制程芯片晶圆代工、封测能力仍然较弱,需要持续加强供应链建设和实车验证。

  《2025年中国汽车芯片供应链(IP、IC设计、晶圆代工、封测、认证)及主机厂策略研究报告》目录

  美国颁布 OSAT(外包半导体封装与测试)白名单:对中国IC设计业带来挑战

  汽车芯片 NPU(神经网络处理器) IP:海外和中国本土供应商及应用总结

  汽车芯片 NPU(神经网络处理器) IP:海外和中国本土供应商车规产品及认证

  汽车芯片DSP(数字信号处理器)IP:海外和中国本土供应商车规产品及认证

  汽车芯片 ISP(图像信号处理器) IP:海外和中国本土供应商及应用总结

  汽车芯片 ISP(图像信号处理器) IP:海外和中国本土供应商车规产品及认证

  芯片封装技术演进趋势:从FC-BGA封装转向下一代 2.xD 和 3D 封装

  全球MCU市场发展预测,2023-2027国内外MCU厂商主要是采用的内核统计

  MEMS传感器在汽车电子中的应用全世界汽车MEMS商品市场占比情况(分产品类别)

  台积电车规芯片晶圆代工工艺和产品应用台积电晶圆厂(Fab)产能分布及汽车芯片布局

  台积电各技术节点制程营收比重,22Q1-24Q4台积电全世界内代工产能部署

  华虹半导体车规芯片晶圆代工工艺和产品应用华虹晶圆厂(Fab)产能分布及汽车芯片布局

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