佐思汽研發(fā)布了《2023年汽車電源管理芯片行業(yè)研究報告》。

汽車電源管理芯片（PMIC）廣泛應(yīng)用于汽車智能座艙、自動駕駛、車身電子、儀表及娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及BMS等場景。按產(chǎn)品，PMIC主要可分為AC/DC、DC/DC、LDO、驅(qū)動芯片、電池管理IC等。

PMIC按器件分類

來源：佐思汽研《2023年汽車電源管理芯片行業(yè)研究報告》

汽車動力電池管理系統(tǒng)AFE芯片供應(yīng)缺口巨大，國產(chǎn)替代需求強(qiáng)烈

在汽車電源管理IC供應(yīng)中，尤其以汽車電池管理系統(tǒng)（BMS）中AFE芯片缺口最大。AFE（模擬前端）芯片是BMS系統(tǒng)中最核心的器件，負(fù)責(zé)采集電芯電壓和溫度，并采用特定算法對電池的SOC和SOH等參數(shù)進(jìn)行估算，并將結(jié)果傳送給控制芯片。

AFE芯片工作原理

來源：杰華特

1)、車規(guī)AFE芯片需求端：從400V平臺向800V平臺發(fā)展，AFE芯片需求翻倍增長

受新能源汽車?yán)m(xù)航能力及充電效率的影響，主流車企開始布局高壓平臺，從當(dāng)前主流的400V平臺向800V平臺發(fā)展成為主要趨勢。因此，為實現(xiàn)更高電壓則幾乎需要等比例的更多電芯串聯(lián)，對AFE芯片需求也將大幅增長，預(yù)計平臺電壓從400V升至 800V 將帶動車規(guī)級AFE芯片需求翻倍增長。

全球車載AFE芯片市場規(guī)模預(yù)測

來源：佐思汽研《2023年汽車電源管理芯片行業(yè)研究報告》

2)、車規(guī)AFE芯片供應(yīng)端：國內(nèi)市場依賴進(jìn)口，市場缺口較大，國產(chǎn)替代迫在眉睫

受制于技術(shù)壁壘高及車規(guī)認(rèn)證要求高、難度大、周期長等問題，國內(nèi)車規(guī)級AFE芯片量產(chǎn)有限。應(yīng)用于汽車動力電池的AFE芯片90%以上仍依賴于進(jìn)口，被國外模擬芯片龍頭企業(yè)如TI、ADI、英飛凌等壟斷，國產(chǎn)AFE芯片在汽車動力電池領(lǐng)域仍在初步布局階段。 TI作為車規(guī)級BMIC芯片市場的主流供應(yīng)商，隨著其BQ系列芯片產(chǎn)品陷入缺貨漲價狀態(tài)，訂貨交期已延長至2023年，造成了較大的市場缺口。 由于國內(nèi)車規(guī)級AFE芯片供需鴻溝，國內(nèi)終端廠商、鋰電廠商都對芯片的國產(chǎn)替代有著強(qiáng)烈需求，正從不同角度切入動力BMIC。

國產(chǎn)車規(guī)級AFE芯片布局情況

來源：佐思汽研《2023年汽車電源管理芯片行業(yè)研究報告》

琪埔維(Chipways)：在BMS系統(tǒng)系列芯片套片上已取得多項核心技術(shù)突破性進(jìn)展，包括車規(guī)級BMS AFE模擬前端采樣芯片（ASIL C/D）、車規(guī)級BMS數(shù)字隔離通訊接口芯片以及車規(guī)級32位微控制器MCU芯片等，并可在產(chǎn)品開發(fā)上提供完整的軟件配套開發(fā)工具。 琪埔維的車規(guī)級電池組監(jiān)視器芯片XL8806/XL8812系列產(chǎn)品同時滿足AEC-Q100汽車可靠性標(biāo)準(zhǔn)和ISO 26262 ASIL-C汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；采用了LQFP 48封裝，可在-40℃～125℃溫度范圍工作，單芯片支持4～12節(jié)電池串聯(lián)，采用高精度ΣΔ ADC，測量精度±1.5mV，支持多個芯片串聯(lián)，支持主從可逆雙向通訊等。 車規(guī)級電池組監(jiān)視器芯片XL8814/XL8816/XL8818系列產(chǎn)品能夠滿足AEC-Q100汽車可靠性標(biāo)準(zhǔn)和ISO 26262 ASIL-D汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品進(jìn)一步增加了30多項安全機(jī)制，達(dá)到了ASIL D的功能安全等級，在保證測量精度的同時提高了單芯片的監(jiān)控串?dāng)?shù)，最高支持14/16/18串電池串聯(lián)，測量時間控制在120us以內(nèi)，內(nèi)置均衡電流最大400mA，同時在功能上增加了對Busbar的監(jiān)控、支持休眠監(jiān)控和反向喚醒等功能 大唐恩智浦：DNB1168是一款集成電壓監(jiān)測、溫度監(jiān)測、交流阻抗監(jiān)測的BMS AFE芯片，可支持250串芯片級聯(lián)，菊花鏈通信，滿足車規(guī)級認(rèn)證，已通過ISO 26262:2018 ASIL-D級認(rèn)證。例如，對于動力電池難以控制的熱失控問題，DNB1168方案利用交流阻抗監(jiān)測功能來實現(xiàn)熱失控快速檢測。相較于傳統(tǒng)的NTC（熱電偶）方式，交流阻抗監(jiān)測功能可提供堪稱秒級的反應(yīng)能力，大大提高了動力電池安全閾值，延長了電池使用壽命。 大唐恩智浦DNB1168系列車規(guī)級AFE芯片具有三大應(yīng)用優(yōu)勢，即省物料、省空間、更快更安全的三維監(jiān)測，可應(yīng)用于BEV、EREV、PHEV、HEV等各種類型電動汽車的BMS系統(tǒng)。目前DNB1168已能提供工程樣片，并將于2023年量產(chǎn)。

大唐恩智浦DNB1168芯片電池監(jiān)控單元

來源：電子工程世界

比亞迪半導(dǎo)體：2020年就已推出了第一代16節(jié)，精度達(dá)到±2.5mV，符合ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)、滿足AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)Grade1水平的車規(guī)級AFE芯片BF8X15A系列產(chǎn)品。

車規(guī)級DC/DC芯片將進(jìn)入國產(chǎn)替代周期

DC/DC芯片在汽車電子領(lǐng)域用途較為廣泛，適用于汽車智能座艙、充電樁、電機(jī)控制器、車載充電機(jī)、汽車照明等應(yīng)用場景。目前國產(chǎn)PMIC廠商已經(jīng)在LDO、DC/DC等品類上，陸續(xù)實現(xiàn)車規(guī)級產(chǎn)品量產(chǎn)。

國產(chǎn)車規(guī)級DC/DC芯片布局情況

來源：佐思汽研《2023年汽車電源管理芯片行業(yè)研究報告》

在汽車車載充電應(yīng)用領(lǐng)域，南芯半導(dǎo)體推出了SC8101Q系列車規(guī)級32V/5A同步降壓變換器、車規(guī)升降壓芯片SC8701Q系列，可應(yīng)用于60W有線快充和ADAS的360°環(huán)視系統(tǒng)的ECU中給Camera供電，此外，還可應(yīng)用于車載無線充電應(yīng)用。目前已被多家Tier1廠商所采用，出現(xiàn)在了比亞迪、上汽通用、一汽紅旗、現(xiàn)代等多品牌車型上，即將搭載于多款海外車型。

南芯半導(dǎo)體車規(guī)級SC8701Q芯片

來源：充電頭網(wǎng)

國內(nèi)晶圓廠BCD工藝突破，“缺芯危機(jī)”加快汽車PMIC國產(chǎn)化替代進(jìn)程

電源管理芯片在制造過程中不追求摩爾定律，對制程的要求較低，相較于其他類別的集成電路，PMIC屬于相對成熟且穩(wěn)定的細(xì)分領(lǐng)域。目前電源管理芯片生產(chǎn)主流節(jié)點(diǎn)以常用8英寸產(chǎn)線制程從0.32μm到90nm不等成熟制程為主，多采用晶圓代工廠BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）特色工藝制造，產(chǎn)品料號種類多，市場份額高度分散。 2022年汽車行業(yè)出現(xiàn)芯片結(jié)構(gòu)性短缺的情況，其中，產(chǎn)能受影響較為嚴(yán)重的有8英寸0.18um以上節(jié)點(diǎn)成熟制程的電源管理IC產(chǎn)能。而車用電源管理芯片產(chǎn)能主要由IDM大廠包含德州儀器、英飛凌、ADI、意法半導(dǎo)體、恩智浦等掌握，其他芯片設(shè)計（Fabless模式）公司需要從晶圓代工廠處獲得產(chǎn)能。 國內(nèi)包括中芯國際、吉塔半導(dǎo)體、華虹宏力、晶合集成等均能提供電源管理IC晶圓代工服務(wù)，同時也正加快擴(kuò)產(chǎn)成熟和特色工藝產(chǎn)線。2022年，中芯國際55納米BCD工藝(高壓顯示驅(qū)動平臺)已經(jīng)完成平臺開發(fā)，并導(dǎo)入客戶實現(xiàn)批量生產(chǎn)，將在工業(yè)控制、智能汽車、顯示驅(qū)動、電源管理等領(lǐng)域扮演極其重要的角色。目前全球范圍內(nèi)主流的BCD工藝是180/130/90nm，業(yè)界頂尖BCD技術(shù)水準(zhǔn)為60nm。

國內(nèi)晶圓代工廠BCD工藝平臺發(fā)展情況

來源：佐思汽研《2023年汽車電源管理芯片行業(yè)研究報告》

為應(yīng)對汽車領(lǐng)域的需求量急速增長、車用芯片產(chǎn)能不足的情況，臺積電、聯(lián)電等晶圓代工廠增加車用芯片產(chǎn)能、國際IDM廠商調(diào)配車用芯片產(chǎn)能的同時，開始了大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)。 目前部分領(lǐng)域的車規(guī)電源管理芯片供需已經(jīng)有所改善，且部分車用芯片已經(jīng)開始調(diào)降，包括車燈LED驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動等驅(qū)動IC、PMIC及部分控制IC。但車規(guī)產(chǎn)品在燃油車轉(zhuǎn)電動車的進(jìn)程推動下，需求較為穩(wěn)定，價格不至于大幅松動。 此次“缺芯危機(jī)”為國產(chǎn)PMIC廠商爭取到了更多的時間，布局汽車電子領(lǐng)域、實現(xiàn)國產(chǎn)車規(guī)級PMIC的突破，推動了國產(chǎn)車規(guī)級PMIC芯片的加速替代。同時，車企也需要重新審視在特殊情況下的產(chǎn)業(yè)布局策略，尤其是零部件的跨地區(qū)生產(chǎn)與運(yùn)輸。零部件供應(yīng)鏈的本地化可能對整體供應(yīng)鏈組織更加有利，并且能夠與車輛本地的銷售商形成協(xié)調(diào)效應(yīng)，一旦不可抗力妨礙了正常的車輛銷售，零部件也會同步受影響。隨著汽車PMIC市場存在較大的供需錯配關(guān)系，為國產(chǎn)PMIC廠商切入汽車行業(yè)供應(yīng)鏈提供了機(jī)會。

審核編輯 ：李倩