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汽車芯片供應(yīng)鏈研究:OEM介入車規(guī)芯片領(lǐng)域的戰(zhàn)略路徑

03/12 16:54
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佐思汽研發(fā)布了《2025年中國汽車芯片供應(yīng)鏈(IP、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證)及主機廠策略研究報告》。

在中美貿(mào)易戰(zhàn)、科技戰(zhàn)博弈下,中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車芯片供應(yīng)鏈安全愈發(fā)重要,國內(nèi)已提出減少對外國供應(yīng)商的依賴,提高技術(shù)能力,計劃 2025 年實現(xiàn) 25% 半導(dǎo)體本地化采購。

同時,美國進一步收縮芯片供應(yīng)鏈:

    • 成熟制程:中國在成熟制程領(lǐng)域(28納米及以上)已具備高度自主性,掌握95%以上技術(shù)。美國本土成熟芯片產(chǎn)能僅占全球9%,中國高達32%。美國將在近期針對中國制造的傳統(tǒng)半導(dǎo)體舉行聽證會,并討論是否進一步加征關(guān)稅或采取限制措施;

先進制程:自2025年1月31日起,若16/14納米及以下技術(shù)節(jié)點的相關(guān)產(chǎn)品未在美國商務(wù)部工業(yè)與安全局白名單中的“獲認證第三方封裝企業(yè)”(approved OSAT)進行封裝,且臺積電未收到相關(guān)封裝廠的認證簽署副本,則這些產(chǎn)品將無法繼續(xù)發(fā)貨?!癮pproved OSAT”清單有24家封測廠商獲批,包括日月光、格芯英特爾、IBM、力成科技、三星電子、臺積電、聯(lián)電、安靠科技等;以及33家IC設(shè)計公司獲得批準,均為知名的西方半導(dǎo)體企業(yè)。

來源:佐思汽研《2025年中國汽車芯片供應(yīng)鏈(IP、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證)及主機廠策略研究報告》

在此背景下,OEM主機廠或Tier1正加快介入車規(guī)芯片領(lǐng)域,主要從芯片設(shè)計、晶圓代工、芯片封裝、芯片測試、標準制定和認證等多個維度展開業(yè)務(wù);而半導(dǎo)體上游的材料、設(shè)備方面,由于與主機廠或Tier1業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)度較低,現(xiàn)階段介入度不高。

汽車芯片設(shè)計和生產(chǎn)鏈條

來源:佐思汽研《2025年中國汽車芯片供應(yīng)鏈(IP、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證)及主機廠策略研究報告》

IC設(shè)計端:主機廠希望掌握SDV、芯片、控制器硬件設(shè)計的定義權(quán)

業(yè)務(wù)戰(zhàn)略(1):OEM主機廠建立自主可控供應(yīng)鏈,深度參與車規(guī)芯片供應(yīng)鏈全流程

長城汽車:支撐“芯片自研+國產(chǎn)替代”戰(zhàn)略,計劃2030年全平臺國產(chǎn)化率提升至50%以上

截至2024年,長城汽車累計應(yīng)用國產(chǎn)芯片超過5500萬顆,其中全新平臺智能車型的國產(chǎn)化率超過了54%。同時,長城汽車積極參與《汽車芯片專題路線圖》的制定,提出汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體目標和關(guān)鍵里程碑,并率先在RISC-V指令集架構(gòu)芯片領(lǐng)域進行了深入研究和布局。

在實際業(yè)務(wù)中,長城汽車設(shè)立了無錫芯動半導(dǎo)體(功率模組封裝)、南京紫荊半導(dǎo)體(RISC-V架構(gòu)MCU)兩個芯片研發(fā)公司,并與意法半導(dǎo)體SiC芯片)、華虹(芯片流片、車規(guī)級55nm eFlash MCU工藝)、長電科技(車規(guī)FCBGA封測)、力揚芯片(芯片測試服務(wù))等展開戰(zhàn)略合作。

長城汽車車規(guī)芯片產(chǎn)業(yè)鏈部署

來源:佐思汽研《2025年中國汽車芯片供應(yīng)鏈(IP、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證)及主機廠策略研究報告》

業(yè)務(wù)戰(zhàn)略(2):OEM主機廠和芯片供應(yīng)商聯(lián)合開發(fā)

現(xiàn)階段,軟件定義汽車(SDV)的核心理念是:開發(fā)軟件,再根據(jù)軟件需求設(shè)計硬件,軟件優(yōu)先的方法可以大幅加速汽車技術(shù)的推出周期,同時為車輛提供更強的靈活性與可擴展性。

硬件與汽車軟件趨于融合,主機廠和Tier1需考慮芯片、軟件軟硬協(xié)同能力。主機廠和芯片廠聯(lián)合定義和定制開發(fā)成為趨勢:

一汽紅旗:與中興通訊聯(lián)合定義和開發(fā)高性能AI芯片

一汽紅旗與中興通訊簽署多域融合芯片“紅旗1號”戰(zhàn)略合作協(xié)議,“紅旗1號”于2024年11月成功流片,將于2025年點亮,采用5nm工藝制程,可支持實現(xiàn)五域融合,與同類芯片相比,邏輯運算提升21.7%,圖像渲染能力提升15.4%,功耗降低12.5%。

聯(lián)合定義:基于整車功能域劃分和功能需求,聯(lián)合定義核心芯片MCU/SWITCH/SoC等芯片規(guī)格,并打通從芯片需求、芯片開發(fā)到芯片搭載驗證的技術(shù)通路,加速芯片量產(chǎn)化進程

定制開發(fā):伴隨算法優(yōu)化和產(chǎn)品差異化創(chuàng)新,定制專屬芯片,打造差異化創(chuàng)新優(yōu)勢

特斯拉:與功率半導(dǎo)體廠商聯(lián)合開發(fā)TPAK功率模塊和SiC芯片,掌握定義權(quán)

SiC晶圓方面,特斯拉投資了安森美位于韓國富川的先進碳化硅 (SiC) 超大型制造工廠的擴建項目,2024年已投產(chǎn),滿產(chǎn)后產(chǎn)能超過100萬片/年(折合8英寸算);SiC模組方面,特斯拉與意法半導(dǎo)體、安森美等功率半導(dǎo)體廠商共同研發(fā)了新功率芯片,合作新封裝的開發(fā),定制生產(chǎn)特斯拉TPAK(Tesla Pack)模塊。

平均2輛特斯拉純電動車就需要一片6寸SiC晶圓,以年產(chǎn)能100萬輛Model 3/Y計算,一年需要超50萬片6寸晶圓,由于成本高昂,在2023年特斯拉投資者大會上,特斯拉表示下一代汽車平臺的動力總成中將減少75%的碳化硅使用,并帶來單車總成本的下降高達1000美元。

業(yè)務(wù)戰(zhàn)略(3):基于Chiplet自研高性能AI芯片

Chiplet將單片IC拆分為多個功能塊,重組為各種單獨的Chiplet(包括存儲器及邏輯等),通過先進封裝工藝重新緊密組裝在一起。理想情況下,基于Chiplet設(shè)計的處理器應(yīng)具有單片IC相同或更高的性能,而總生產(chǎn)成本更低。

在SoC設(shè)計中,模擬電路、大功率I/Os等對制程并不敏感,并無使用高端制程的必要,因此若將SoC中的功能模塊劃分為單獨的Chiplet,針對其功能選擇最為合適的制程,可以使芯片尺寸最小化,進而提高良率并降低成本。基于Chiplet設(shè)計的SoC還可對外采購具備特定功能的裸片(die) 以節(jié)省自身的開發(fā)和驗證成本。

Chiplet通過降低芯片設(shè)計門檻、在一定規(guī)模出貨量下可以降低總生產(chǎn)成本,同時Chiplet在一定程度上可以突破先進制程的限制,比如通過14nm產(chǎn)線實現(xiàn)7nm的等效性能,主機廠和Tier1自研SoC的訴求將愈發(fā)明顯。

來源:安靠

晶圓制造(Fab)端:主機廠靈活引入各種模式,實現(xiàn)車規(guī)芯片供應(yīng)鏈安全和自主可控

汽車芯片晶圓制造主要有三種生產(chǎn)模式:一種是全面覆蓋各個環(huán)節(jié)、可以獨立完成從芯片設(shè)計、生產(chǎn)和銷售各個環(huán)節(jié)的IDM 模式;一種是剝離了芯片設(shè)計業(yè)務(wù),僅負責(zé)晶圓代工和封測環(huán)節(jié)的Foundry模式;還有一種只負責(zé)芯片設(shè)計的Fabless模式。此外,由IDM模式還演變出了多種新模式:Fab-lite模式、CIDM模式以及虛擬IDM模式等。

來源:佐思汽研《2025年中國汽車芯片供應(yīng)鏈(IP、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證)及主機廠策略研究報告》

全球汽車芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然主要以IDM廠商為主導(dǎo):全球汽車半導(dǎo)體市場仍然主要被英飛凌(德國)、恩智浦(荷蘭)、意法半導(dǎo)體(法國)、德州儀器(美國)、瑞薩電子(日本)等國外汽車芯片廠商占據(jù),若汽車產(chǎn)業(yè)僅涉足Fabless,依靠晶圓代工很難將國產(chǎn)汽車芯片產(chǎn)業(yè)做大做強。鑒于此,OEM主機廠正加強與晶圓代工廠(Fab)的直接合作,與Fab廠或封裝廠成立合資公司,或引入虛擬IDM模式;

IDM→Fab-lite 模式轉(zhuǎn)變:傳統(tǒng)的汽車芯片IDM廠商,逐漸開始向Fab-lite模式轉(zhuǎn)型,比如恩智浦的車用高端芯片幾乎全都外包給了臺積電,包括互聯(lián)駕駛艙、高性能域控制器、高級車用網(wǎng)絡(luò)、混合動力推進控制和集成底盤管理,采用的是車規(guī)級臺積電5nm的SoC技術(shù);

Fabless→Fab-lite 模式轉(zhuǎn)變:國內(nèi)Fabless IC設(shè)計廠商,也開始逐漸向Fab-lite模式轉(zhuǎn)型,以掌握供應(yīng)鏈安全和提升成本競爭力,在車用模擬芯片等成熟制程方面進展迅速,比如士蘭微率先實現(xiàn)AC-DC產(chǎn)品的IDM化,以在通用類產(chǎn)品實現(xiàn)成本優(yōu)勢。

業(yè)務(wù)戰(zhàn)略(1):OEM主機廠與晶圓代工廠商(Fab)合作,鎖定產(chǎn)能

理想汽車/蔚來汽車,與國內(nèi)晶圓設(shè)計和代工服務(wù)商“芯聯(lián)集成”達成戰(zhàn)略合作

2024年1月,蔚來汽車與芯聯(lián)集成簽署了碳化硅模塊產(chǎn)品的生產(chǎn)供貨協(xié)議。按照雙方協(xié)議簽署,芯聯(lián)集成成為了蔚來首款自研1200V碳化硅模塊的生產(chǎn)供應(yīng)商。11月,蔚來旗下全新品牌樂道首款車型樂道L60上市,其主電驅(qū)系統(tǒng)搭載了蔚來自研的1200V SiC碳化硅功率模塊,而芯聯(lián)集成則提供了高性能碳化硅模塊制造技術(shù)。

2024年3月,芯聯(lián)集成與理想汽車簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,雙方將在SiC、模擬IC等領(lǐng)域展開合作。

芯聯(lián)集成主要專注在MEMS、IGBT、MOSFET、模擬IC、MCU領(lǐng)域,是國內(nèi)領(lǐng)先的具備車規(guī)級IGBT/SiC芯片及模組和數(shù)?;旌细邏耗M芯片生產(chǎn)能力的代工企業(yè),其SiC MOSFET產(chǎn)品目前已在新能源車主驅(qū)逆變器量產(chǎn)使用。

業(yè)務(wù)戰(zhàn)略(2):與晶圓廠合作,引入虛擬IDM模式

吉利科技與積塔半導(dǎo)體共建國內(nèi)首家汽車電子CIDM芯片聯(lián)盟,引入虛擬IDM模式

雙方聚焦汽車電子MCU、功率器件、SoC、PMIC等芯片的研究開發(fā)、工藝聯(lián)調(diào)、生產(chǎn)制程,致力于車規(guī)可靠性測試及整車量產(chǎn)應(yīng)用,覆蓋實現(xiàn)“芯片設(shè)計+模塊制造+車規(guī)認證”全鏈條。

吉利科技集團旗下功率半導(dǎo)體公司晶能微電子將基于虛擬IDM開發(fā)車規(guī)級IGBT芯片及模塊、SiC器件、中低壓MOSFET等產(chǎn)品。

業(yè)務(wù)戰(zhàn)略(3):隨著大模型、高階自動駕駛發(fā)展,整車將采用更多先進制程AI芯片,但需評估投入產(chǎn)出比的合理性

汽車高性能AI芯片,需要用到3nm FinFET工藝甚至2nm GAA工藝,比如臺積電2024年推出的N3AE 車規(guī)芯片解決方案,以及計劃在2026年推出的N3A版本。N3A版本將是2024年N3AE汽車芯片的全功能版,為更廣泛的汽車芯片類型提供支持。

除了聯(lián)發(fā)科、AMD、英偉達、英特爾和高通等芯片供應(yīng)商,特斯拉可能也將成為臺積電N3客戶,生產(chǎn)下一代FSD芯片。此外,大眾汽車和寶馬也在積極評估采用N3AE制程技術(shù),計劃將其應(yīng)用于下一代電動車平臺。

在美國高成本建廠、以及特朗普政府關(guān)稅政策背景下,臺積電2025年的報價策略將出現(xiàn)調(diào)整,具體來看,先進制程晶圓代工和封裝漲幅顯著:

3nm及以下制程:預(yù)計漲價10-15%,以彌補美國廠成本差距;美國廠每片晶圓成本比臺灣高28.3%(含折舊成本高26%、人工成本高66%;此外美國建廠成本比臺灣高50%,其中基礎(chǔ)設(shè)施成本是臺灣的2倍),需通過漲價和客戶分攤覆蓋

2nm制程:2025年代工報價飆升至2.5-3萬美元/片,漲幅達10%,遠高于當前3nm晶圓約2萬美元/片的價格

先進封裝:報價可能上漲10%-20%

在此背景下,主機廠將不得不評估AI芯片上車節(jié)奏,并確保投入產(chǎn)出比的合理性。

臺積電不同制程晶圓單片報價

來源:臺積電

封測(OSAT)端:在美國政策壓力下,國內(nèi)車規(guī)芯片封裝將快速發(fā)力

基于美國商務(wù)部工業(yè)與安全局白名單中的“獲認證第三方封裝企業(yè)”(approved OSAT)要求,中國大陸IC設(shè)計公司可能被要求將部分敏感的訂單完全外包給指定的服務(wù)提供商,包括流片(tape-out)、生產(chǎn)、封裝、測試等所有環(huán)節(jié)。

這將給汽車產(chǎn)業(yè)鏈帶來巨大的不可控風(fēng)險。

從OEM主機廠維度來看,主機廠將愈發(fā)傾向于與Fab廠或封測廠合資,主攻汽車芯片封裝,以保障供應(yīng)鏈安全和自主可控,汽車芯片產(chǎn)業(yè)可能成為下一個電池產(chǎn)業(yè),主機廠合資參與建設(shè)封裝廠成為主流。

從芯片封裝廠(OSAT)維度,國內(nèi)正加快建設(shè)自主可控的汽車芯片封裝專線生產(chǎn)基地,覆蓋傳統(tǒng)封裝、先進封裝等各條路線。OSAT也正積極投身汽車行業(yè),成立獨立的汽車事業(yè)部、與主機廠或Tier1展開戰(zhàn)略合作等。

以國內(nèi)封測領(lǐng)域TOP1 長電科技為例,長電科技自2021年成立汽車電子事業(yè)中心后,汽車電子已成為公司增長最快的業(yè)務(wù)板塊。2023年,長電科技的汽車業(yè)務(wù)實現(xiàn)營收約23億人民幣,同比增長68%,營收占比為7.9%,同比提升3.5個百分點;2024年上半年,汽車電子營收占比繼續(xù)提升至8.3%,環(huán)比增長超50%。

長電科技已通過IATF16949認證,并成為大陸首家加入國際AEC汽車電子委員會的封測企業(yè)。可提供一站式車規(guī)級芯片封測解決方案,覆蓋傳統(tǒng)封裝(如SOP、QFP、FBGA)和先進封裝(如FCBGA、FCCSP、SiP、2.5D/3D集成)的技術(shù)組合。

長電科技車規(guī)芯片封裝工藝及終端應(yīng)用

來源:佐思汽研《2025年中國汽車芯片供應(yīng)鏈(IP、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證)及主機廠策略研究報告》

在線控化的智能底盤領(lǐng)域,長電科技推出了一系列封裝解決方案,涉及微控制器、傳感器、電源管理電機驅(qū)動器、數(shù)據(jù)通信和功率器件這六大類車規(guī)芯片,相應(yīng)的封裝形式和可靠性等級要求如圖所示:

長電科技底盤智能化芯片封裝解決方案

來源:長電科技

總體而言,中國汽車芯片行業(yè)已在IP/EDA、IC設(shè)計、晶圓代工、封測、認證等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)上全面發(fā)力,舉全行業(yè)之力實現(xiàn)自主可控:

一方面,大幅提升成熟制程車規(guī)芯片的國產(chǎn)化率。現(xiàn)階段海外芯片在我國汽車上的應(yīng)用占比接近90%,需增強國產(chǎn)芯片在汽車芯片當中的占比,加強實車驗證,形成系統(tǒng)性的國標、行標、企業(yè)認證標準和生產(chǎn)流程;

另一方面,降低先進制程依賴度。雖然目前車規(guī)芯片仍以成熟制程為主,然而在端到端自動駕駛、座艙AI大模型、中央計算E/E架構(gòu)等趨勢推動下,先進制程AI芯片對高端汽車的性能、體驗至關(guān)重要,國內(nèi)先進制程芯片晶圓代工、封測能力仍然較弱,需要持續(xù)加強供應(yīng)鏈建設(shè)和實車驗證。

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