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深入了解汽車系統(tǒng)級芯片SoC連載之一：汽車系統(tǒng)級芯片概覽及AEC-Q100車規(guī)
首先要厘清汽車芯片供應鏈，這是一個漫長而復雜的供應鏈。
汽車芯片有兩個源頭，一個是IDM，也就是整合元件制造商，IDM自己完成芯片設計、生產(chǎn)、封測三個主要環(huán)節(jié)。另一個是晶圓代工廠Foundry。有些IC設計公司即Fabless，自己沒有晶圓廠，委托晶圓代工廠生產(chǎn)芯片。
而IDM也會將部分自己做起來成本效益不劃算或產(chǎn)能不足的時候，將部分芯片委托晶圓代工廠生產(chǎn)。晶圓代工廠生產(chǎn)芯片后進入封測廠，封測完成出貨給IDM/Fabless，也有一些封測完成后先出貨給晶圓代工廠，然后再轉(zhuǎn)交給IDM/Fabless，這樣IDM/Fabless就只需要和晶圓代工廠打交道即可。
IDM/Fabless拿到芯片后大部分都出貨給大型Tier1即一級供應商，也有少量給分銷網(wǎng)絡，有些需求量比較低的廠家，IDM/Fabless有些時候直銷成本高，就通過分銷商給這些需求量比較低的廠家，通常小微型的一級供應商，供應小微車廠。
除了比亞迪這樣很多元件都內(nèi)部完成的車廠是不會直接采購芯片的，因此如果說因為芯片短缺而車廠減產(chǎn)，那肯定是錯誤的，車廠直接面對的不是芯片廠家而是Tier1，只能說某個零部件短缺。至于是否是芯片短缺還是Tier1產(chǎn)能不足，只有Tier1才最清楚，車廠聽到的信息是二手信息。也有極少數(shù)芯片如特斯拉的FSD，由三星代工，從三星拿貨。
還有一些電子制造服務（EMS）如偉創(chuàng)力、廣達、和碩之類的，直接從IDM/Fabless采購芯片，廣達為特斯拉采購并制造特斯拉車機和智能駕駛系統(tǒng)，偉創(chuàng)力為福特制造車機和車燈。除此之外，很少有汽車產(chǎn)品委托EMS廠家制造。
汽車芯片從Tier1下單到拿到產(chǎn)品通常需要100-120天，大約3-4個月時間，以NXP為例，其典型庫存周期就是110天。從Tier1拿到芯片，制造出產(chǎn)品再交貨給整車廠，大約需要1個月時間，整車廠拿到Tier1提供的零組件到上組裝線再到出貨給4S店，大約需要1-2個月時間。也就是說汽車芯片廠家會滯后整車廠的需求5-6個月。
各領域的典型代表廠家見下表。
資料來源：各公司報告
2019年全球汽車半導體規(guī)模大約372億美元。汽車半導體來自IDM的占大約87%，來自Fabless的約占13%。汽車半導體可分為五大類：
一）功率半導體，主要包括PowerManagement ICs、LDO、DC/DC、MOSFET、IGBT、Diodes（Fast Recovery，Schottky，High Voltage）。功率半導體是汽車半導體最主要構成，大約占汽車半導體市場的43%。
二）除MCU外的ASSP、ASIC、模擬、混合IC、FPGA、DSP與GPU，約占汽車半導體市場的20%。
三）MCU，大約占汽車半導體市場的20%。
四）傳感器，主要包括圖像傳感器、MEMS傳感器、霍爾傳感器。約占汽車半導體市場的8%。
五）存儲器，包括各種嵌入式內(nèi)存，SRAM、DRAM、FLASH，約占9%的市場。
下表為全球十大汽車半導體企業(yè)2019年及2020年收入排名，汽車業(yè)務所占總收入比例為2020年數(shù)據(jù)。除博世外，汽車業(yè)務沒超過一半。2019年全球汽車半導體市場規(guī)模大約372億美元，2020年萎縮至350億美元。
全球十大汽車半導體企業(yè)2020年收入排名
資料來源：各公司報告
圖片來源：IC Insight
上圖為細分領域排名。傳感器領域，博世第一，主要是加速度傳感器、液位傳感器、氣壓傳感器、重力傳感器和IMU，基本上都是MEMS傳感器。英飛凌主要是磁傳感器、電流、壓力、雷達傳感器和MEMS麥克風。安森美主要是圖像傳感器。Melexis主要是電流、速度、壓力、磁、溫度、速度、光學傳感器。NXP主要是雷達傳感器。
MCU領域，NXP主要是動力傳遞領域，包括EPS、ESP、發(fā)動機管理、變速箱管理、車身、空調(diào)、車燈、鑰匙和座椅領域。瑞薩主要是儀表、車機、發(fā)動機管理、電機控制和底盤，儀表和車機領域幾乎處于壟斷地位。英飛凌主要是ADAS、底盤、發(fā)動機控制、動力傳遞，在ADAS領域幾乎處于壟斷地位。德州儀器主要是車身、照明、動力傳遞領域。Microchip主要是車身和ADAS領域。
功率元件領域，英飛凌主要是IGBT、MOSFET、驅(qū)動IC。意法半導體主要是SiC、MOSFET和驅(qū)動IC。羅姆半導體主要是驅(qū)動IC、LDO。德州儀器主要是驅(qū)動IC和PMIC。安森美主要是MOSFET。
2018-2020年全球晶圓代工廠家收入排名
資料來源：IC Insight
2019年全球汽車半導體市場規(guī)模大約372億美元，2020年萎縮到350億美元，2021年強力增長，預計增幅30%，市場規(guī)模達455億美元，其中，來自IDM的占大約90%，來自Fabless的大約占10%，換句話說，自己設計并制造芯片的占90%，自己設計委托別人代工廠代工的占10%。也就是說汽車芯片晶圓代工規(guī)模約為45億美元，這是個不大的市場，利潤也不算豐厚，晶圓代工廠沒有積極進取的動機。
臺積電在汽車芯片晶圓代工領域市場占有率大約50%，其次是意法半導體，是Mobileye除EyeQ5外唯一代工廠家，市場份額約24%，再次是三星，估計有15%份額，然后是Global Foundries，大約有9%的市場占有率。這個市場集中度極高。 單看收入規(guī)模不能看出晶圓代工廠的優(yōu)劣，需要看毛利率、營業(yè)利潤率和稅前凈利率。
2021年3季度全球六大晶圓代工廠收入、毛利率、營業(yè)利潤率和稅前凈利率
資料來源：各公司報告
上表中，Global Foundries長期虧損，剛在美國上市，2021年上半年Global Foundries毛利率剛剛轉(zhuǎn)正。三星的晶圓代工業(yè)務隸屬系統(tǒng)LSI部門，對外沒有公布過單晶圓代工業(yè)務的任何財務數(shù)據(jù)，晶圓代工是系統(tǒng)LSI部門的主要業(yè)務，但并非全部，除了晶圓代工，三星系統(tǒng)LSI部門也對外出售芯片，如圖像傳感器、供貨給奧迪的座艙SoC等芯片。
三星系統(tǒng)LSI部門3季度的營業(yè)利潤率預計只有11%，2季度為5%，1季度為-5%，考慮到系統(tǒng)LSI部門單獨出售芯片的利潤率遠高于晶圓代工，三星晶圓代工業(yè)務3季度的營業(yè)利潤率肯定低于10%，預計只有8-9%，與中國臺灣三大代工廠相比差距極為明顯，估計3季度三星晶圓代工業(yè)務收入大約45億美元。三星的晶圓代工業(yè)務大而不強，反觀臺積電，營業(yè)利潤率是三星4倍。
12納米以下汽車芯片代工只有臺積電和三星可選，三星產(chǎn)能充足，價格便宜，性能雖差，是大部分實用主義者的選擇，如瑞芯微、安霸、百度都選三星。臺積電性能很好，價格卻很高，產(chǎn)能緊張，需要長時間排隊。
Global Foundries汽車領域主要產(chǎn)品
圖片來源：Global Foundries
圖片來源：Amkor
Amkor是全球最大的汽車芯片封裝廠家，大約占其13%的收入，也就是大約6.5億美元。 電子元件分銷商也是汽車芯片供應鏈一環(huán)，大的整車廠和國際級Tier 1，需求穩(wěn)定，芯片大廠都與之簽訂季度或年度供貨合同，除此之外的小廠都不直接供貨，而是由分銷商供應，分銷商對市場供求關系感受最為深刻，因此在供應緊張時會囤積居奇，形成滾雪球效應。
2019-2020年全球15大電子元件分銷商
資料來源：各公司報告
上述15家國際分銷商可分為四類：
1）授權分銷商，以艾睿、大聯(lián)大、安富利、富昌前五強為代表，他們與上游原廠合作緊密，對產(chǎn)品擁有足夠話語權，是上下游客戶的“蓄水池”和“緩沖帶”。未來發(fā)展趨勢是大者恒大，特別是艾睿，德州儀器全球唯一授權代理商。
2）獨立分銷商，代表有Smith，業(yè)務模式以提供快速的現(xiàn)貨或緊缺料為主，擁有靈活的全球調(diào)貨能力，主動地保有庫存，在分銷市場上起到了“潤滑劑”的作用。
3）元器件電商，知名的有Digi-Key、貿(mào)澤電子、Farnell旗下的e絡盟等，其發(fā)展重心在線上交易平臺，功能大而全，提供中小批量服務。受益于疫情期間“非接觸經(jīng)濟”的崛起，跨境電商迎來長期成長空間。但其價格通常是長期合同價的4-5倍。
4）混合型分銷商，通常既擁有全權授權和特許經(jīng)營權，又可提供快速現(xiàn)貨交付，服務形式更為靈活。
常見座艙與智能駕駛SoC算力統(tǒng)計
資料來源：各公司報告
