400-8090-866

与非网特约专访 l 汽车电子市场起风,如何实现消费电子车规化的升级?

2022-09-14
访问量:575
来源:

在润石发布车规产品后受到行业的重点关注,公司品质总监於敬亮受与非网资深行业分析师夏珍女士的特约专访;本文是夏珍女士的专访撰稿。
汽车电子市场起风了
根据中国汽车工业协会发布的数据显示,2021年我国新能源汽车出货量达到352.1万辆,同比增长1.6倍,超过全球出货量的一半。华润微在世界半导体大会上预测,到2025年全球的新能源车将达到1800万辆左右,中国新能源车出货量将超过900万台。

图片.png

图 | 我国新能源汽车历年销量情况,信息源:中国汽车工业协会


汽车智能化方面,根据高工智能汽车研究院发布的数据显示,2021年我国ADAS前装标配新车搭载率约为39.6%,L2标配新车搭载率约为19.4%,其中L2+搭载率约为8.3%;2022年1-5月L2功能搭载率达到25.5%。普华永道预测,2030、2035年中国L3及以上自动驾驶搭载率将分别达到11%、34%。在汽车电动化和智能化的推动下,每辆汽车的芯片搭载率正从传统汽车中的500-600颗,增长到当下的5000-8000颗,量级不断攀升。
然而,与需求端形成鲜明对比的是我国汽车电子的自给率情况。根据半导体调研机构IC Insights发布的数据显示,2021年中国大陆制造的半导体价值为312亿美元,整个中国大陆的芯片消费市场为1865亿美元,自给率为16.7%;而在缺芯严重的汽车赛道,2021年中国大陆的芯片自给率更是只有5%。这对于本土要进军汽车电子市场的厂商来说,是机遇也是挑战,机遇在于内需市场足够大,挑战在于进入汽车电子市场的门槛很高。
基于以上背景,与非网采访到了润石科技的品质总监於敬亮,来共同探讨从消费电子到汽车电子转型升级过程中会面临的挑战和应对策略,以及国内外汽车电子领域模拟赛道的差距等焦点问题。


图片.png

图 | 润石科技品质总监於敬亮,主要负责公司产品品质体系


从消费电子到汽车电子的快速升级,底气是技术能力的保障
润石科技在今年8月份左右有5款产品通过了AEC-Q100 Grade 1车规认证,包括3颗运算放大器RS722P/RS724/RS721P、1颗电平转换芯片RS8T245,以及1颗逻辑芯片RS1G08。我们知道,润石科技是从消费类电子起家的,这几年汽车和工业电子赛道火热,进而将产品转入这两个领域。

图片.png

图 | 润石科技5款产品通过AEC-Q100 Grade 1车规认证


於敬亮直言:“对于润石科技来讲,更广阔的需求来自工业和汽车市场。而选择这5颗芯片首先完成车规化升级有两个原因,一是运算放大器是润石科技的核心产品,可以突出自身的技术能力和市场价值,且这三款运算放大器非常畅销,而电平转换芯片和逻辑芯片,以及后面紧接着要进行车规化的模拟开关,这几种类型的芯片在汽车市场中用量很多;二是电平转换芯片和逻辑芯片有非常大的国产化需求空间”。
据悉,2021年润石科技总销售额约2.1亿元。其中,工业和汽车电子市场占总销售收入的63-65%,消费电子市场占总销售收入的8-9%,其余为电力电子、仪器仪表和医疗市场,占总销售收入20%+的份额。润石科技预测,受汽车和工业电子体量的进一步扩张以及平均售价高于消费电子等领域的影响,今年润石科技销售收入将实现保四亿、冲五亿的规模。

图片.png

图 | 润石科技产品线情况


为何润石科技会有如此底气呢?一方面,模拟芯片市场容量正呈现有机性地增长趋势,受新能源汽车崛起和储能行业发展等利好影响,偏向于基础型应用的模拟芯片行业成长迅速。另一方面,目前在国内的模拟芯片主要玩家还是美国的TI、ADI、On Semi,以及部分欧洲和日本的企业,在国际关系紧张的当下,出于供应链安全的考量,国产芯片会有更多的市场机会。当然,最主要的还是润石科技的技术实力,包括大量产品过车规认证的能力等。天时、地利、人和,最终才能水到渠成。
消费电子车规化需要面对哪些挑战?
从技术的角度来看,一颗芯片要成功地实现从消费级产品到车规级产品的蜕变,到底需要经历哪些挑战呢?
事实上,由于需要在更为苛刻的环境下保持正常运行,因此相较于消费电子,汽车电子对可靠性的要求更高。目前,汽车电子领域常用的认证标准是AEC-Q100,此标准是由汽车电子协会发布的一套集成电路质量测试标准,虽并不是强制认证制度,但现已成为汽车电子领域的通用测试标准。这意味着,要将产品往车规化转,让市场认可的最常规操作就是通过AEC-Q100的认证。

图片.png

图 | 打入各Tier1车电大厂供应链的两张门票:AEC-Q+IATF16949


然而,要过AEC-Q100认证并非易事,其中包含了将近30种细分的认证要求,於敬亮形象地称这个过程为产品的一次脱胎换骨。
值得一提的是,产品在进入AEC-Q100认证前的准备工作非常复杂。首先,要保证芯片设计满足高低温的工作能力;其次,晶圆厂的制程能力,尤其在一些特殊的关键制程指标上,必须达到AEC-Q100的要求,才能生产出车规级的晶圆;再者,整个封装的制程要重做,要使用非常高性能的原材料,来确保制程足够稳定;最后,测试段也要有别于消费类只做常温测试的惯例,车规产品需要进一步展开高低温的测试,这对测试成本和测试难度都是一个挑战,而对于测试数据的分析,如PAT、SBC、SBL等,还需要采用不一样的管理方法,来提高测试稳定度的水准。简而言之,一个产品如果要从普通消费类转到车规类,至少要对芯片的设计、晶圆的制造、封装的设计跟制造、测试等整个生产流程进行改变和准备,这样才能开始把做出来的产品送去做认证。
前面提到,AEC-Q100包含将近30种细分的认证要求,而这些要求会根据待认证产品的类型,分成不同的认证组别,比如:A组的环境应力加速验证,B组的寿命加速模拟验证,C组的封装验证,D组的芯片制造可靠性验证,E组的电性验证,F组的失效筛选验证等,从而保证芯片可以耐受高温高湿、低温到高温的冲击等恶劣的工况,同时还能保证15年的工作寿命,且制程能力指数CPK值远好于消费类电子。
如此复杂的一套流程做下来到底要花多长时间呢?於敬亮表示:“如果芯片本身在消费或工业领域已经使用过1-2年的时间,且具备高低温的设计能力的话,会考虑将产品进行车规化升级。在这个过程中,考虑到目前车规市场比较火爆,设备的请购周期可能长达4~6个月,因此前面提到的准备工作通常要花费一年及以上的时间,然后再花3-4个月去做车规的认证。当然,这个时间评估是建立在芯片本身满足车规的冗余要求的基础上的,如果再考虑晶圆改版,那么所需的时间肯定会更长。”

图片.png
图 | 润石科技采用与使用与Tier1 – TI/NXP/ADI公司相同型号的测试三温分选机


关于芯片厂商为什么要自己买昂贵的高低温测试设备?於敬亮表示:“目前市场需求非常旺盛,而代工厂一般不会愿意采购价格昂贵但用途又比较集中于某个领域的这种设备,所以Fabless厂商为了保证自己车规产品的产能或快速拓展车规市场,就会选择自己购买。润石科技已经投资了数千万人民币,购置了21台三温测试设备,其中5台已经在生产线工作,到今年12月份,21台将全面进入产线,届时将实现每个月40-50kk的产能规模。”
除了以上硬件配套外,在人员的配置上也大不相同,比如,在质量把控环节,车规产品的设计、制造与封测对代工厂的管理能力要求是非常高的。为此,润石科技招募了一些非常资深的代工厂管理质量工程师SQE、设计质量工程师DQE,来提高自身的技术能力,去保证产品从设计到制造,都可以达到NXP、TI这样的水准。
在晶圆厂和封测厂的选择方面,润石科技选择了国内做车规产品最顶尖的工厂合作,包括国内做模拟器件数一数二的晶圆厂华润上华,与TI有将近10年车规产品量产经验的封测厂通富微电,以及与NXP、安世、TI有将近10年车规产品量产经验的封测厂苏州日月新。
润石科技或将成为中国模拟赛道上做汽车芯片最好的公司
前面提到,目前在国内的模拟芯片赛道上,主要玩家是美国的企业TI、ADI、On Semi,以及部分欧洲和日本的企业。那么,国产芯片到底和国际水平有多少差距呢?
於敬亮表示:“在模拟芯片领域,国产芯片在可靠性上可以达到国际水平,基本应用上不会有什么差异,但在产品的鲁棒性方面还与国际水平有些差距,主要体现在参数表以外的特殊领域的应用上面。此外,大的模拟芯片公司,例如TI、ADI、On Semi,采用的都是IDM的模式,他们都有自己的晶圆厂,在晶圆制造工艺上的累积远超国内的Fab厂,这也是一个重要的优势。而我们要补强就需要市场更广的应用场景支撑,提供更多的试错机会,这是一个PDCA循环的过程。”
此外,随着内需市场的扩大,以及国内半导体技术的发展,本土模拟器件厂商的数量也在不断增加,赛道竞争开始加剧。很多人开始担心,如果同质化竞争激烈,近期是否会面临洗牌的危机?
关于这个问题,於敬亮的观点是:“目前国内的模拟器件公司开始变多是事实,但模拟市场细分领域广,国产厂商基于各自产品的特点各家侧重的细分市场不同,有在数字隔离器或者传感器领域较强,有在ADC/DAC等模拟器件上较强的,润石科技的主要产品包括信号链和电源管理两大类别,与同领域侧重消费电子市场的上市公司相比润石科技的市场重心是汽车电子和工业领域,尤其是在新能源汽车领域润石科技远比同领域的模拟芯片公司更早布局;目前已超越同行成为新能源汽车领域的领跑者。

图片.png
图 | 润石科技产品汽车应用分布


“话说回来,模拟芯片的市场足够大,国产公司占比还没有超过10%,80~90%是美系的产品,在国产化的道路上还有非常大的市场空间。此外,模拟芯片的市场容量还在增长,尤其是新能源相关行业的拉动,所以本土的这些厂商目前还没有进入到短兵相接的竞争状态。预计国产化率至少要达到40~50%以上的时候,才会有洗牌的可能,而未来三年都不会发生。” 於敬亮补充道。
於敬亮强调:“车规是一个非常敏感的市场,它对可靠性的要求非常高,很多的客户找到我们,是因为润石科技能够提供跟TI、ADI、On Semi这些公司相同性能的芯片,因此我们有信心去推汽车电子的市场,立志成为中国汽车芯片赛道上做模拟芯片最好的公司。”
写在最后
目前,润石科技的车规级芯片已经成功进入到比亚迪、长安汽车、广汽、宁德时代、欣旺达等整车厂/Tier1厂的汽车电子供应链。而在车规级新品的计划方面,到今年年底,预计有20~25款产品会转入车规市场;到明年年底,至少会有40-50款车规产品通过认证并开始量产,其中包括15-20款运算放大器,以及一些逻辑芯片、电平转换芯片和模拟开关产品。