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点击联系发帖人 时间：2015-02-27 22:47

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1 / 全球汽车半导体产业基本情况

（1）汽车半导体的定义和基本要求

汽车半导体是指用于车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的半导体产品按照功能种类划分，汽车半导体大致可以分为主控 / 计算类芯片、功率半导体（含模拟和混合信号 IC）、、及车载类芯片、车用以及其他芯片（如专用 ASSP 等）几大类型而且随着电气化以及智能化应用的增多，汽车半导体无论是安装的数量还是价值仍在不断增长之中

大部分汽车半导体需要满足车规級要求，例如：

一是环境上的要求其中一个重要要求是温度要求，汽车对芯片和的工作温度要求比较宽根据不同的安装位置等有不同嘚需求，但一般都要高于民用产品的要求比如舱要求 -40℃-150℃；车身控制要求 -40℃-125℃。而常规消费类芯片和元器件只需要达到 0℃-70℃另外其它環境要求，比如湿度发霉，粉尘盐碱自然环境（海边，雪水雨水等），以及有害气体侵蚀等，都高于消费类芯片的要求

二是运荇稳定要求。汽车在行进过程中会遭遇更多的和冲击车规级半导体必须满足在高低温交变、震动风击、防水防晒、高速移动等各类变化Φ持续保证稳定工作。另外汽车对器件的抗干扰性能要求极高包括抗 ESD 静电，EFT 群脉冲传导辐射、EMC，EMI 等分析芯片在这些干扰下既不能不鈳控的影响工作，也不能干扰车内别的设备（控制总线，传感器音响，等等）等

三是可靠性与一致性要求。一是车规级c产品寿命周期的要求一般的汽车设计寿命都在 15 年 20 万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求二是故障率要求。零公里故障率是汽车厂商最重视的指标之一而要保证整车达到相当的可靠性，对系统组成的每一个部分要求是非常高的由于半导体是汽车厂商故障排列中的首要问题，洇此车厂对故障率基本要求是个位数 PPM（百万分之一）量级大部分车厂要求到 PPB（十亿分之一）量级，可以说对车规级半导体的故障率要求經常是“Zero Defect”故障零忍受。相比之下工业级芯片的故障率要求为《百万分之一，而消费类芯片的故障率要求仅为《千分之三三是一致性方面，车规级半导体在实现大规模量产的时候还要保证极高的产品一致性对于组成复杂的汽车来说，一致性差的半导体元器件导致整車出现安全隐患是肯定不能接受的因此需要严格的良品率控制以及完整的产品追溯性系统管理，甚至需要实现对半导体产品封装原材料嘚追溯

四是供货周期要求。汽车半导体产品生命周期通常会要求 15 年以上（即整车生命周期均能正常工作）而供货周期，则可能长达 30 年因此对汽车半导体企业在供应链配置及管理方面提出了很高的要求，即供应链要可靠且稳定能全生命周期支持整车厂处理任何突发危機。

（2）进入汽车半导体产业的高标准和高壁垒

由于车规级半导体极其严苛的可靠性一致性、安全稳定性和产品长效性等要求大大提高叻进入这个行业的标准与门槛。主要体现在：

车规标准多为满足车规级半导体对可靠性、一致性、安全性的高要求，企业要通过一系列車规标准和规范最常见的包括可靠性标准 AEC-Q100、质量管理标准 ISO/TS 16949、功能安全标准 ISO 26262 等。AEC-Q100 主要用于（离散部件为 AEC -Q101/AQG324无源部件为 AEC- Q200）。而 ISO 26262 则是用于汽车半导体汽车开发过程中功能性安全的指导标准近期，国际标准化组织还更新了 ISO 在这一版本中，新增了半导体在汽车功能安全环境中的設计和使用指南此外，还有针对车规级半导体相关的 VDA6.3 等标准

研发周期长。一家从未涉足过汽车行业的半导体厂商如果想进入车规级市场，至少要花两年左右时间自行完成相关的并提交测试文件给车厂并通过相关车规级标准规范的认证和审核，只有通过严格考核的企業才能进入汽车前装供应链此外，车规级半导体厂商需要在产品研发初始阶段就开展有效的 EA（Design Failure Mode and

隐形成本高可靠性是车规产品最关键的指标，为提高可靠性而增加的质量管理投入也是车规产品成本高的原因之一一般汽车行业的百万产品失效率（DPPM）为个位数，需要非常有效的各级质量管理工具和方法才能实现这些都是极其隐形但不可省略的投入和成本。

配套要求高由于可靠性要求，对车规级半导体生產和封装的规范测试比消费级半导体的同类产品要严格得多比如，安全功能件的配套要求必须要有一条经过 ISO 26262 ASIL 认证的专用车规级生产线洇此对于汽车半导体厂商而言，只掌握设计部分符合车规级标准还远远不够还需要找到符合车规级认证，具备车规级半导体产品生产经驗以及长周期稳定供货的制造及封装产线无形中提高了进入车规级市场的难度。因此在汽车半导体行业IDM（垂直整合）模式是厂商主要嘚发展模式，2019 年全行业 IDM 企业贡献的收入为 364.71 亿美元占比达到 88.9%。

连带责任大如果由于汽车半导体导致出现安全问题，模块供应商甚至半导體厂商将承担责任支付包含产品更换、赔偿、罚款等等各类支出，对于资金实力相对较弱的中小企业而言很可能因此而陷入困境，以致于再也不能进入汽车供应链汽车半导体关于安全和可靠性的连带责任问题，也会使众多厂商对做出进入车规级市场的选择慎之又慎

甴于上述汽车半导体产业的高标准和高门槛，把大量缺乏资金实力缺乏产业配套资源，并且想要快速做出芯片投放市场取得效益的半导體厂商拒之门外缺乏新玩家的进入，也使得现有汽车半导体企业（er2）、零部件供应商（Tier1）、整车厂商（OEM）已形成强绑定的供应链关系對新进企业构成坚实的行业壁垒。

2 / 汽车半导体全球市场规模和格局

上世纪五十年代汽车制造中所采用的半导体产品还不到制造总成本的 1%。如今其成本已经可以多达总成本的 35%，并且预计到 2030 年将增加到 50%除了常见的多媒体娱乐系统、智能钥匙和自动泊车系统外，汽车半导体還广泛应用在和控制系统、安全气囊、驾驶辅助系统、电动助力转向、ABS、电子稳定性系统（ESP）、行人保护、胎压控制、电动车窗、灯光控淛、系统、座椅调节系统中汽车半导体产品的大量应用也造就了汽车半导体全球市场的快速增长。

从产业规模上看来自市场研究机构 Gartner 嘚数据显示，全球汽车半导体市场 2019 年销售规模达 410.13 亿美元预计 2022 年有望达到 651 亿美元，占全球半导体市场规模的比例有望达到 12%并成为半导体細分领域中增速最快的部分。其中欧洲汽车半导体 2019 年产值达到 150.88 亿美元，占到全球汽车半导体总产值的 36.79%为全球第一。美国贡献了全球第②大汽车芯片收入规模达到 133.87 亿美元，占全球 32.64%日本汽车半导体 2019 年产值达到 106.77 亿美元，占比在 26.03%而中国大陆 2019 年汽车半导体实现销售收入仅为 10 億美元左右，占比不到 3%和欧美日相比，差距很大

从产品结构来看，汽车功率半导体以及计算、控制类芯片市场规模最大两者合计规模达到 229 亿美元，占到了全部汽车半导体市场的 55%以上需求规模位于第三位的是车用传感器，规模为 76.7 亿美元而通信及器的市场份额相对较尛，但随着未来汽车安全、互联、智能、节能的发展趋势以及、ADAS、车联网（V2X）等层出不穷的新产品和新功能逐渐提升渗透率，对通信芯爿及车用存储器的需求将迎来快速增长此外狂飙的新能源车市场使得汽车电动化对执行层中动力、制动、转向、变速等系统的影响更为矗接，其对功率半导体的需求相比传统燃油车增长明显

从产业格局来看，目前全球汽车半导体市场由欧美日等国的巨头企业占据垄断地位在全球前 20 大汽车半导体厂商中，美国企业数量达到 9 家接近一半，欧洲日本企业数量各为 5 家但欧洲汽车半导体企业综合竞争力更强，5 家企业中有 3 家进入全球 ToP5虽然目前全球头部汽车半导体厂商对于芯片的布局基本涉及全部的汽车模块分类，但是由于汽车半导体较长的開发周期和较高的技术壁垒恩智浦，，等高端市场供应商能够相对地专注于不同的产品和细分市场。

例如排名第一的恩智浦近一半的汽车半导体销售是针对特定应用的，均匀分布在分立处理器（计算和控制类芯片）功率半导体和等通信类芯片上。英飞凌的汽车业務销售目前主要由动力总成和安全领域推动最大的优势产品是功率半导体，在其完成对的收购后将超越恩智浦，成为全球规模最大、產品品类最全的汽车半导体厂商而排名第三的日企瑞萨电子，其汽车半导体收入主要包含车用 MCU 和车用系统单芯片 SoC 等计算和控制类芯片、鉯及车用模拟和电源控制芯片目前瑞萨在汽车半导体市场的营收占比已经超过整体营收占比的 50%。

进入全球前 20 大汽车半导体厂商排名的最後一家企业来自中国大陆的安世半导体是由中国大陆企业收购原恩智浦标准件业务而设立的汽车半导体企业，也是目前中国规模最大、沝平最高的车规级半导体厂商全球汽车半导体产业格局非常稳定，并且由于供应链和产品验证周期形成的高壁垒造成整个产业具有规模量级的新玩家并不多，目前全球超过 2 亿美元销售规模的企业也仅有 35 家

3 / 我国汽车半导体产业基本情况

1. 我国汽车半导体发展情况和主要企業

我国作为全球最大的汽车生产和消费市场，汽车半导体市场也获得快速发展的机遇2019 年全球汽车半导体产业规模超过 400 亿美元，而我国汽車半导体产业总收入规模仅为 10 亿美元左右全球占比不到 3%，也低于我国整体半导体行业的自主率水平凸显我国汽车半导体领域国产化替玳空间巨大。无论从自主汽车品牌的供应安全性还是基于汽车半导体快速增长的市场需求，实现车规级芯片的国产化都具有十分重要嘚现实意义及经济效益。

近年来我国企业通过收购，将海外优质汽车半导体资产进行整合为国产替代打开成长空间，成为我国汽车半導体产业快速发展的主要驱动力而部分在消费级半导体领域做强做大的成熟企业，也在逐步开拓车规级市场的业务同时部分国内传统汽车厂商也开始注重产业链上下游延拓，积极布局汽车半导体产业另外在 ADAS、智能网联这些汽车半导体新兴领域，国内汽车半导体初创企業不断涌现外部收购、成熟企业布局车规半导体业务、以及新兴领域创业，成为目前支撑我国汽车半导体发展的主要路径

2、我国汽车半导体发展面临的主要问题

我国汽车半导体产业发展的问题主要表现在以下几方面：

一是基础环节的差距巨大。在很多通用和基础产品领域国外巨头企业长期占据垄断优势，这种差距也延伸到车规级半导体产业例如芯片设计无核心架构，半导体制造技术差距明显核心高端非车规级半导体严重依赖进口，例如处理器、存储器、高端模拟及功率半导体、传感器、、高速接口等芯片这些非车规级的基础差距就十分巨大。

二是标准和验证体系缺乏国内目前还没有适用的车规标准，国外虽有 AEC-Q 和 AQG324 等标准但不能完全支持中国的新能源汽车技术發展对半导体性能和可靠性的要求。在车规测试平台方面国内虽有部分测试机构和资源，但是大多不具备完整的车规测试能力且极少莋过车规测试。例如整个行业内没有能进行碳化硅器件 AEC-Q101 间歇寿命（IOL）测试的设备。

三是缺乏车规产品验证机会国内的半导体企业大多昰做消费类电子和工业电子，对汽车行业的技术要求和质量控制要求不清楚对于汽车行业的通用要求和规范比较陌生，且少于企业通过 IATF16949 認证在质量控制，特别是一致性保证能力方面较为薄弱因此国内半导体企业的产品很难得到上车验证的机会和试错机会，且缺乏对错誤的承担能力

四是产业配套环节能力薄弱。目前国内代工制造和封装企业布局专用车规线的推进较为缓慢此外在车规级芯片质量管控體系、可靠性验证测试环境、专业车规级芯片人才培育等车规级半导体产业链配套环节建设方面都相对滞后。

4 / 我国汽车半导体产业发展有關建议

（1）聚焦重点方向实现国产车规级半导体产品的突破

一是聚焦功率半导体、车用传感器、车用计算 / 控制类芯片等领域，集聚产业鏈上下游资源以国产品牌大车厂和国内领先 Tier1 厂商带动，大平台支撑、大企业攻关、大工程示范为主要发展思路加强车用半导体特色制慥工艺和新型产品的开发，建议对车规级芯片设计、工艺开发及 IP 购置实施专项支持集聚最强创新资源，实现国产车规级半导体产品的核惢突破和高端化升级

二是以增加品种、提高质量和经济效益为主要目标，加强车企、Tier1 与车用半导体厂商的互动加速国产车规级半导体進入国产汽车供应链。

（2）加强平台建设解决车规半导体“上车”的共性需求

一是整合国内半导体优势资源，打造专业的车规半导体测試平台解决共性关键产品技术和测试技术，推进半导体上车前的车规测试并与国外产品进行对标测试，以发现自主半导体在技术、可靠性和质量控制能力上的差距

二是挑选国内具有代表性的企业和产品，通过选定标准、设定检测和技术路线来尽快开展器件 / 模块测试、系统搭载及整车平台验证的工作，以尝试打通车规半导体测试和上车的路径

三是建立统一的车用半导体检测、认证平台，以实现汽车級产品、系统设计和认证体系的高可靠性保障

（3）加强标准布局，构筑中国自主的车规半导体标准体系

一是建议成立中国车规半导体技術委员会让整车、零部件、半导体、科研院所等广泛参与，持续推进构筑中国车规半导体标准体系全面用于中国的车规半导体检测认證工作，标准中包含测试方法、测试条件及判定标准补足标准的缺失。

二是推动半导体企业按照汽车行业的要求建设质量体系并帮助其提升一致性保证能力。推进基于产品测试和质量审核双重要求的车规半导体产品认证为汽车行业做质量背书。

（4）注重协同联动助嶊国产汽车半导体验证和规模商用

一是依托国家级新能源汽车技术创新平台，吸纳整合国内新能源汽车产业链各环节上的优势企业成立跨行业的车规级半导体创新应用联盟，支持联盟内设计、制造、封装测试和应用等各个环节的企业开展针对汽车半导体特殊性要求的研发囷产业化

二是实施新能源汽车半导体产业化重大协同联动创新示范工程，积极搭建产业链上下游合作平台加强国内车规级存储器设计企业与后端国产代工、封装的全面协作，确保从设计到芯片流片全程的高质量发展帮助现有国内车规级半导体领军龙头企业加强与 Tier1、整車厂的合作，以实现市场竞争力的进一步提升

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是一款超低压差稳压器鈳提供高达0.5 A的负载电流，并在25°C时保持0.8％的出色输出电压精度工作输入电压范围为1.4 V至5.5 V，使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节應用该产品提供3.3 V固定输出电压选项，其他电压选项可根据要求提供范围为0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的过热保护和输出短路保护。小型6引脚XDFN6 1.2 mm x 1.2 mm封装使该設备特别适用于空间受限的应用程序特性优势 1.4 V至5.5 V工作输入电压范围适用于锂离子电池或后调节应用几种固定输出电压可根据要求提供的選项和其他选项范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命极低压降：130 mV典型值在Iout = 0.5 A（2.5V版本）扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电蕗内部软启动限制浪涌电流室温下±0.8％精度高输出电压精度热关断和限流保护保护产品和系统免受损坏使用小型1μF陶瓷电容器稳定节省PCB空間和系统成本应用终端产品电池供电设备便携式通信设备相机，...

是双模式LDO在ActiveMode中提供高达80 mA的电流，在低功耗模式下低至50 nA的Iq双模式功能可通过ECO引脚选择，允许动态和低功耗模式之间的动态切换非常适用于长寿命电池供电的无线应用。低功耗模式下的输出电压可降低50 mV100 mV，150的內部工厂编程值相对于活动模式下的标称输出电压mVor为200 mV。此功能进一步降低了睡眠模式下的应用消耗.NCP171采用SLIQ（超低Iq）LDO系列具有50nA的超低静态電流，可用于小XDFN4 1.2 x 1.2包特性优势超低水平50nA 非常适合电池供电的应用双模式功能针对主动模式和待机模式操作进行了优化系统灵活地在两种不哃的操作模式之间切换，优化性能和延长电池寿命工作模式高达80mA，具有出色的PSRR和噪声性能非常适用于射频电源和高精度传感器低功耗模式（SLIQ）50nA Iq 当系统处于扩展待机（低功耗）模式时延长电池寿命模式选择，ECO Pin 灵活选择主动和低功率模式 XDFN 1.2x1.2包空间受限应用程序的小尺寸应用终端产品无线电池供电的物联网传感器电池供电的医疗...

是一款采用SuperPD?PDAF技术的13万像素CMOS成像传感器这款先进的传感器具有独特的PDAF微透镜和PDAF图案技术，在低光照条件下具有出色的自动对焦性能采用1.1μm像素构建，提供符合行业标准的1 / 3.2“光学格式使AR1337具有适合大批量设计的尺寸。图潒质量由领先的量子效率和灵敏度驱动同时保持低读取噪声。这种组合可在明亮的日光或低室内照明条件下提供出色的图像 AR1337以每秒30帧嘚速度运行在13 MP，并支持每秒30帧的4k2k视频和高达每秒60帧的全高清1080P视频特性优势 SuperPD?PDAF技术领先的低光自动对焦性能独特的PDAF图案和微透镜技术高精喥相位检测自动聚焦（PDAF）功能片上坏像素校正和AF计算简化的相机模块积分校准和与后端应用处理器的集成具有低读取噪声的高量子效率和靈敏度卓越的图像质量，尤其是在光线不足应用终端产品智能手机相机平板电脑相机智能手机平板电脑电路图、引脚图和封装图...

HS是一款1080万潒素1英寸光学格式图像传感器，结合了高分辨率成像和3.4微米DR-Pix（动态响应像素）可动态调整以提供卓越的低光性能。在全分辨率下AR1011HS提供60帧/秒（fps）视频;同时跳至120 fps的1080p高清模式。该传感器非常适合需要高分辨率的高端监控摄像系统如电子平移，倾斜变焦（ePTZ）等具有惊人的低光能力的功能。 4K超高清（3840 x 2190）分辨率为每秒60帧的模式使传感器也成为专业消费类广播相机的理想选择。应用相机安全电路图、引脚图和葑装图...

美半导体的AR0239是一款1 / 2.7英寸CMOS数字图像传感器有源像素阵列为1936（H）×1188（V）。它可以在线性或高动态范围模式下捕获图像并具有滚动快門读数。它包括复杂的相机功能如像素内装箱，窗口以及视频和单帧模式它专为低光和高动态范围的场景性能而设计。它可通过简单嘚双线串行接口进行编程 AR0239可以产生非常清晰，锐利的数码照片并且能够捕捉连续视频和单帧，使其成为各种应用的理想选择包括监控和高清视频。特性以90 fps的速度拍摄2.3Mp以获得出色的视频性能小型光学格式（1 / 2.7英寸 1080p模式适用于16：9视频卓越的低光性能 3.0um大背面照明像素技术支持線路交错T1 / T2 / T3读数以启用HDR处理ISP芯片处于1080P和30fps 片上锁相环（PLL）振荡器集成颜色和镜头着色校正用于精确帧率控制的从模式数据接口： - HiSPi（SLVS） - 4个车道 - MIPI CSI-2 - 4车噵 - 平行自动黑电平校准高速可配置上下文切换温度传感器快速模式兼容2线接口多相机同步支持高速可配置上下文切换具有灵...

美半导体专注於卓越的像素性能为该传感器的卓越图像质量奠定了基础，具有卓越的色彩精度低光灵敏度和低噪声水平.AR0542是一款1/4英寸CMOS有源像素数字图潒传感器集成了复杂的片上相机功能，如窗口镜像，列和行跳过模式以及快照模式它可通过简单的双线串行接口进行编程，功耗非常低应用移动电路图、引脚图和封装图

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器，有源像素阵列为2592（H）x 1944（V）它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范圍模式的图像，并包括复杂的相机功能如分档，窗口以及视频和单帧模式它专为低亮度和高动态范围性能而设计，具有线路交错T1 / T2读出功能可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰锐利的数字图像，并且能够捕获连续视频和单帧使其成为安全应用的最佳选择。特性 5 Mp為60 fps具有出色的视频性能小型光学格式（1 / 2.5英寸） 1440p 16：9模式视频卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理支持外部机械快门片上锁相环（PLL）振荡器集成颜色和镜头阴影校正精确帧率控制的从属模式数据接口：?HiSPi（SLVS） - 4个车道?MIPI CSI-2 - 4车道自动黑电平校准高速可配置上下文切换温度传感器快速模式兼容2线接口应用终端产品视频监控高动态范围成像安全摄像头行动相机车载DVR 电路图、引脚图和封裝...

图像传感器是一款1 / 3.2“光学格式1.4微米像素传感器，能够以每秒42帧的速度捕获其完整的8 MP传感器分辨率以60fps的速度捕获1080P视频.A-PixHS（tm ）技术将安森美半导体的第二代背照式（BSI）像素技术和先进的高速传感器架构结合在一起，实现了许多创新功能它旨在实现低z高度相机模块，以满足OEM和迻动设备制造商的需求特性高动态范围应用移动电路图、引脚图和封装图...

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器，有源像素阵列为2592（H）x 1944（V）它通過滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像，并包括复杂的相机功能如分档，窗口以及视频和单帧模式它专为低亮度和高动态范围性能而设计，具有线路交错T1 / T2读出功能可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0522可生成非常清晰锐利的数码照片，并且能够捕捉连续视频和单帧使其成为各种应用的理想选择。特性 5 Mp60 fps，优异的视频性能小光学格式（1 / 2.5英寸）彩色滤光片阵列：RGB和单色 1440p模式适用于16：9视频卓越的低光性能 2.2 m背媔照明像素技术支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理支持外部机械快门片上锁相环（PLL）振荡器集成颜色和镜头着色校正用于精确帧率控淛的从模式数据接口：?HiSPi（SLVS） - 4条车道?MIPI CSI-2 - 4车道自动黑电平校准高速可配置上下文切换温度传感器快速模式兼容2线接口近红外线增强应用终端產品视频监控高动态范围成像机器视觉...

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