從人類發明第一塊集成電路迄今，集成電路的應用已有50余年的歷史；從上世紀九十年代半導體產品開始規模進入汽車應用，汽車半導體走過了20年的歷程；以2000年國務院18號文件為起點，我國大力發展集成電路產業至少也有十年了，本土IC產品已在數字電視、
縱觀世界全局，汽車大國皆是半導體強國，擁有世界級的汽車品牌，掌握核心關鍵技術，具有創新引領能力是成為汽車強國的重要標志。歐美日車系各自培育了與之配套的半導體企業，如德國車系與英飛凌，美國車系與飛思卡爾，日本車系與瑞薩形成了長期穩定的供應鏈關系；韓國汽車工業和半導體產業雖然崛起較晚，汽車企業和本土的半導體公司之間尚未形成明顯的配套供應關系，但近年來三星電子與現代汽車開始策略性同步開發，積極涉足汽車半導體領域。實現汽車半導體的本土化供應，可以實現對汽車電子廠商需求快速反應和貼近服務的良性支撐，本土公司的最大優勢是反應快，由于在本地，從新產品的定義、設計到制造較為迅速，這對新興市場的快速進入尤其有利。對汽車企業而言，打造本土化的配套供應體系是高效整合產業鏈，提升企業競爭力的有效途徑。
但是迄今為止，我國尚沒有一塊本土芯片“真正”應用到汽車的核心控制領域，這與我國作為全球第一汽車產銷大國的地位極不相稱。汽車半導體技術的缺失已成為制約我國汽車工業實現由大到強轉變的瓶頸和薄弱環節。汽車芯片的短板也嚴重影響了我國汽車電子產業的發展。
因此，在我國由汽車大國向汽車強國實現戰略轉變的“十二五”關鍵時期，發展具有自主知識產權的汽車半導體技術和產品，對完善產業鏈、增強我國汽車產業競爭力具有十分重要的戰略意義。
本期汽車半導體專題從技術、市場及產業等多個角度對世界及中國汽車半導體產業進行梳理，分析面臨的機遇，并提出發展我國汽車半導體的思路和建議。
一、 汽車半導體技術缺失制約了我國整車及零部件企業發展
過去十年汽車工業的競爭是汽車電子化的競爭，平均每輛汽車采用的半導體器件數量成倍增長。從1996到2008年，一輛普通汽車中平均用到的微控制器（MCU）數量已經從6個增加到100個，一些高端車型中甚至達到了250個以上。就平均每輛汽車的半導體用量（全球汽車半導體市場除以全球汽車產量）分析，2010年平均每輛汽車應用半導體成本已達308美元。依靠半導體和電子系統使汽車變得更加安全、舒適、娛樂、節能和智能化，是今后汽車工業進行技術創新的主要途徑。
汽車產業的健康發展離不開強大的基礎電子元器件的支撐，例如，隨著半導體制造工藝的提升，采用90nm工藝的32位微控制器（MCU）的出現和應用，使得汽車電控系統的處理運算能力和控制精度大幅提升。汽車半導體包含MCU、ASIC、模擬IC、功率半導體及傳感器等。2010年全球汽車半導體市場隨著全球景氣復蘇，各地區之汽車生產數量大幅回升，呈現高度成長。根據WSTS統計，2010年全球汽車半導體市場規模可達230億美元，年成長率高達44.4%。觀察2006~2010年全球汽車半導體市場規模，其占整體半導體市場比重維持在7%~8%之間。全球汽車半導體市場2006—2010年的年均增長率為8.1%，高于整個半導體市場的平均增速。圖1是2006-2014年全球汽車半導體市場規模。
圖1：2006-2014年全球汽車半導體市場規模
數據來源：WSTS，MIC，2011年4月
專家預測，未來5年，中國汽車半導體市場將平均以每年26.5%增速發展，到2012年汽車半導體市場預計將占全球的12%。
從我國情況看，改革開放以來，我國汽車產業通過跨國合作，引進了資金、技術、管理和車型，促進了汽車產業的發展。但是，歷經20多年發展，這種發展模式弊端日益顯現。汽車產業鏈關鍵環節受制于海外，特別是發動機、底盤的電子控制系統等關鍵技術缺乏自主研發能力，使我國汽車產業的自主創新能力和產業整體競爭力遠差于歐美、日本。
我國汽車市場相比北美、歐洲、日本和韓國等成熟市場，主流產品以中低檔車型為主。自主品牌汽車的電子裝備率低于世界平均水平。研究表明，就每輛汽車中所使用的半導體產品成分而言，北美、歐洲和日韓等傳統汽車市場的平均每輛汽車半導體成分是中國汽車的2倍。造成這種現象的原因之一就是半導體技術缺失制約了我國本土汽車電子產業的發展。調查表明，我國本土汽車電子廠商不少的新開發項目卡在芯片上，由于國產芯片質量不過關，國外芯片價格太貴，導致新開發的系統產品成本超出整車廠可以接受的價格范圍而最終放棄。因為找不到合適的芯片而導致本土創新型汽車電子項目流產的例子不在少數， 汽車半導體技術缺失，已嚴重影響了本土汽車電子和汽車產業的發展。
需要看到的是，現階段無論是進口或者國產車型，其所采用的汽車級芯片都是國外的產品，這個市場由英飛凌、飛思卡爾、NXP、瑞薩、TI等國際大廠牢牢掌握，這些國際巨頭占據了超過90%的市場份額。這也直接導致了國產車在供應安全上的隱患，無論在2010年市場井噴還是2011年日本地震所造成的供應緊張狀況下，這些芯片廠商首選是優先保證國際大廠，其次是合資企業，從而使得國產車廠都遇到了不同程度的采購困難，給其造成了巨大損失。
因此，無論從自主汽車品牌的供應安全性，還是基于汽車半導體快速增長的市場需求，實現汽車級芯片的國產化，都具有十分重要的現實意義及經濟效益。另外，目前車載系統SoC芯片主要由FreeScale、NXP、ST等國外少數芯片企業供應，國外巨頭的這些車載信息芯片，雖然集成度高、功能強大，但由于其產品線兼顧了消費類、工業類及汽車類等多種應用，芯片價格非常昂貴，降低了國內汽車整車及零部件企業的競爭優勢，制約了他們的發展。
二、國內汽車半導體企業缺失的原因分析
（一）汽車半導體的可靠性、零缺陷要求，造成技術門檻高
與一般消費用半導體的最大區別是，汽車半導體需要在極苛刻的環境下運行。例如可能要工作在
客戶對汽車、工業應用及消費性電子應用半導體產品要求的差異性，參見表1。
表1：汽車、工業應用及消費類應用半導體產品的要求
汽車半導體在汽車不同的環境下，所需承受的溫度也有所不同。車室內的要求較低，
表2：汽車使用環境對半導體產品要求
上述因素客觀上對汽車半導體新切入者形成相當高的技術門檻。
（二）汽車半導體的特殊性更適合采取IDM模式企業
由于汽車應用講求的是質量與安全，半導體產品在設計、制造、封裝測試等各個環節都需符合汽車規格及獲得車廠認證，因此大多數的汽車半導體供應商為能夠自行掌控設計、制造與封測的IDM廠商，而且大多數半導體制造商各自擁有多項屬于自己專有的半導體技術及制程工藝。
汽車半導體的高可靠性，包含設計可靠性和工藝制備可靠性。在設計過程中，需要保證芯片在極限溫度、電壓和工藝制造的條件下，芯片仍然能夠完成符合設計要求的特定功能，在這個階段需要運用一系列的高可靠性設計技術；在工藝制造方面，需要提供專用的汽車電子工藝庫文件（Library Model）。汽車級芯片的封裝同樣有較高的要求，不僅需要面向汽車應用系統特定的空間包絡和散熱結構進行封裝設計，還需要滿足汽車級可靠性的振動、溫度指標；對于測試和開發而言，可靠性依然是最重要的技術之一，測試廠商需要有汽車級芯片的電磁環境設備、老化設備、溫度沖擊設備等，應用開發過程中還需要考慮到特殊電磁干擾情況下對系統采取的冗余性設計等因素。目前絕大多數汽車專用芯片制造廠商，如Infineon、ST、Freescale、Microchip、ATMEL，全部采用自己的工藝線和封裝線完成芯片的工藝制備，以提高芯片的可靠性。
目前，前三大汽車半導體廠商Renesas、Infineon、Freescale均采IDM模式。
此外，MCU、傳感器等產品，因與動力傳動、底盤控制、安全等應用關聯度較高，汽車電子廠商基于對可靠性的追求，采購心態慎重，傾向找特定廠商合作，因此，產業集中度偏高，前三大廠商市占率可高達七成以上。
表3：汽車半導體的主要類別及主要廠商
數據來源：MIC，2011年4月
備注：模擬和分立半導體及傳感器僅列出主要產品類別
但是，仍有Fabless廠商打入汽車半導體市場，包括CSR、OmniVision等，其產品為藍芽通訊IC及CMOS圖像傳感器，屬車載電子與車身電子次領域。此領域在質量與安全的要求上，不像動力傳動、底盤控制、安全等應用般嚴苛。
（三）本土IC產品進入汽車前裝市場難
從需求層面分析，本土IC產品進入汽車前裝市場難的主要原因：
一是整車廠合資企業外方在中國大多沿襲了與跨國汽車電子企業之間在歷史上已經形成的配套關系。我國市場上的轎車產品主要由合資企業生產，合資企業的外方牢牢地控制了汽車電子產品配套的決策權。從合作模式上看， 一級汽車電子供應商傾向與特定半導體廠商建立策略性的合作關系，由此特定廠商供應重要的半導體產品。例如Bosch、Delphi、Denso等歐、美、日汽車電子廠商，分別與本國或本地區的英飛凌、飛思卡爾及瑞薩等汽車半導體供應商結成長期穩定的供應鏈關系。時至今日，即使整車廠就某些零部件供應在全球公開招標，通常亦會對投標的一級汽車電子供應商指定可供選擇的芯片廠商，中標廠商只能從中挑選。在這個環節，中國個別已打入國外或合資品牌汽車供應鏈的本土零部件廠商，由于產品大部分直接供應給奧迪、寶馬等高端客戶，這些客戶均指定了芯片制造商，公司只能從中挑選，所以自主選擇的權利受到了一定限制。
二是整車企業對產品可靠性的追求。調研發現，我國具有自主品牌整車企業雖然有配套采購的決策權，但出于保證整車產品可靠性和規避市場風險方面的考慮，目前關鍵的汽車電子產品還是優先考慮采購世界跨國知名企業或其在華獨資、合資企業生產的產品。
（四）我國IC企業實力有限，切入汽車半導體的意愿不高
首先，盡管中國的汽車產銷量突破1800萬輛，已躍居為全球第一汽車消費大國。但相對于手機、電腦、電視等消費類電子產品，中國汽車市場的總容量和增長空間有限，中國企業過多追求眼前利益，不想將資金投入到汽車半導體的研發上，而是都集中在研發投入小，周期短，收效快的消費類電子產品上。
其次，汽車半導體的研發周期長，技術門檻高，且存在一定的風險，國際汽車半導體廠商與歐、美、日等各國汽車廠商已經形成穩固的供應鏈體系并占據著壟斷的地位，而本土的半導體企業大多是小而散，無法單獨地走自主研發和產業化的道路，與國際汽車半導體巨頭無法抗衡。
此外，客戶一般要求汽車半導體廠商具備超過15年的持續供貨和技術支持能力，國內IC企業起步晚，技術資金實力弱，穩健經營能力差，能夠持續經營10年以上的企業已不多見。
三、未來十年將是我國汽車半導體發展的機會之窗
雖然目前汽車半導體廠商仍以IDM模式為主，但是汽車電子產業鏈逐漸放開的趨勢明顯。
一是車廠出于降低成本，提升市場競爭力的需要，對新型汽車電子零部件供應逐漸轉向全球采購，公開招標，同步開發模式，這就給了新進入者切入相對封閉的汽車供應鏈以機會。
二是近年來，隨著半導體工藝技術進步所導致的研發費用颶升，傳統IDM廠商轉向資產輕簡化（（Fab-lite）策略，汽車半導體廠商開始把部分訂單委托給Foundry廠代工，如飛思卡爾把部分汽車MCU型號委托臺積電制造；瑞薩公司則公開宣布在日本地震破壞后的生產線重建調整中，將把汽車MCU產品交由全球晶圓（Globalfoundry）在新加坡的Foundry廠生產。目前臺積電、聯電、上海先進等Foundry廠以及日月光等封裝測試廠為汽車級芯片提供專業代工的生產、封測工藝已經成熟，代工產品種類較為齊全，這為我國Fabless類型的企業切入汽車半導體提供了可行的產業環境。
三是未來十年將是新能源汽車的技術成熟期和市場導入期，新能源汽車半導體的興起將成為我國IC廠商跨入汽車半導體的產業機遇。
（一）中國汽車產業鏈尚在發展，合資與自主品牌車廠皆有IC廠商空間
以往全球汽車市場以歐、美、日等發達國家為主，但近年來以我國為首的新興國家，經濟成長快速，汽車銷售量占全球比重持續上升，已使我國成為全球最大單一國家市場。我國政府亦利用此情勢，全力發展汽車及相關產業。相對于歐、美、日等國汽車及相關產業之成熟完備，我國自主品牌汽車及汽車電子產業仍處于發展階段，尚未形成穩固的供應鏈體系，本土IC廠商較有機會導入。
我國汽車企業可分為中外合資車廠與自主品牌車廠兩類。中外合資的車廠由外商主導技術和采購環節，與汽車電子相關的采購多延襲原有的供應體系；但因終端市場是中國，平均售價比成熟市場要低，成本也需隨之向下調整，既有零部件供應商不一定可滿足此需求，而給新進廠商帶來商機。另一方面，我國自主品牌車廠為增強整車產品的市場競爭力，有提高零部件國產化配套率，建構以本土廠商為主的供應體系的客觀需要，亦提供本土IC廠商發展空間。
（二）IC廠商可由車身控制電子、車載電子等應用領域跨入
由于駕駛或乘坐汽車與人身安全直接相關，車廠對零組件的采購以質量為重，與價格導向的
對有意跨入汽車半導體的IC廠商來說，動力傳動、底盤控制與安全等領域為汽車的核心結構單元，對質量的要求最高，車廠與汽車電子廠商不會輕易引進新的零組件或半導體供應商。而車身控制與車載電子等相對周邊的領域，新進廠商較有切入的空間。
目前在車身控制與車載電子用MCU或ASIC產品，已有本土IC廠商投入并取得進展。而IC廠商已有移動電話或液晶電視等應用領域的多媒體應用處理器與相關通訊IC產品，以此為基礎，可跨入車載電子用ASIC。
（三）新能源汽車半導體成長性高，前景廣闊
受到政府激勵項目的影響及混合動力汽車在市場上獲得成功的推動，越來越多的汽車廠發布基于電動機的汽車型號。但是半導體市場還沒有為此類汽車技術做好準備，目前為這類汽車開發出的大多數元器件是源自應用于工業或商業應用的現有產品。未來新能源汽車將更加依賴汽車半導體和電子系統，新能源車所采用的電子元器件數量是傳統汽車的兩倍，所需要的半導體器件數量是現在汽車的5倍。另外，研究表明，2010-2020年將是以純電動車為代表的新能源汽車的技術成熟期和市場導入期，2020年新能源汽車的銷售預計將占市場銷售汽車的5-10%的份額。5%的市場份額乘以高出5倍的半導體產品成分，相當于占整體半導體市場的五分之一。電源IC及功率晶體管受新能源車驅動成長性高，但技術門坎亦高。
在全球政府積極推動新能源車之下，使此市場深具成長潛力，吸引包含既有車廠及新進車廠的關注與投入。新能源車在動力傳輸等部分，異于以引擎為動力的傳統車，形成包括電池、馬達、變頻器、電源及電池管理IC、功率晶體管等供需缺口。
由于動力傳輸部分為汽車核心組成單元，既有車廠仍以自行開發或與既有汽車電子廠商合作為主，不足之處亦以新進大廠為優先選擇。但如美國Tesla等新進電動車廠，由于規模小，在布局供應鏈時不一定能吸引大廠與之配合，而為中小型廠商發展契機。
不過，用于新能源車的電源及電池管理IC、功率晶體管，需用遠高于
四、我國汽車半導體發展現狀
看到汽車產業蓬勃發展給半導體企業帶來的機遇，國內部分有實力和遠見的汽車電子企業開始了這方面的積極探索和嘗試，并取得一定的進展。同時，一些中國集成電路設計企業在成功介入并占據消費電子、工業電子部分細分市場之后，開始瞄準有著龐大市場容量但介入門檻較高的汽車半導體領域。
啟明信息技術股份有限公司成立于2000年10月，其前身是中國第一汽車集團公司電子計算處，目前是國內唯一一家專門從事汽車業管理軟件與汽車電子產品研發、制造及服務的高科技企業。啟明公司是一汽集團車載電子產品核心支撐資源，一直承接一汽集團自主車載電子產品的研發與產業化工作，已經開發汽車電子控制系統、車載信息系統等汽車電子產品40余項。其中，車載導航視聽系統、
艾科創新2006年開始累計投入4000余萬元設計車載信息終端核心芯片及產業化方案，基于國外成熟的汽車電子芯片生產工藝，對EMC、ESD、Latch up以及寬溫區苛刻環境下核心芯片可靠性設計，積累了大量經驗，是目前國內唯一一家在該市場領域實現量產銷售的芯片設計公司。其第一/二代（0.18/0.13um工藝）芯片累計實現近100萬片的銷量，第二代芯片已進入國內知名車廠的前裝應用；公司第三代芯片（65nm工藝）測試樣片功能性能經測試達到預期設計目標。
深圳比亞迪微電子有限公司作為比亞迪股份公司的全資子公司，成立于2004年，經過七年的發展，現有員工總人數2500多人，在深圳、寧波擁有兩大生產基地。目前產品主要覆蓋功率半導體器件、IGBT功率模塊、電源管理IC、CMOS圖像傳感器、傳感及控制IC、音視頻處理IC等。產品應用領域覆蓋了對光、電、磁及聲等信號的感應、處理及控制，提供IC產品及完整的解決方案。客戶包括華為、諾基亞、三星、比亞迪汽車等。當前已開展IGBT、FRD、MOSFET、VDMOS、MEMS等新產品的研發，這些產品將為比亞迪集團在電池，新能源汽車方面的發展戰略提供保障。
比亞迪微電子在車載多媒體主控芯片方面，有一款產品已經完成開發，由其制作的車載多媒體整機正在整車廠進行測試。比亞迪微電子母公司是自主品牌汽車生產企業，很好地結合了行業、技術、人才及應用的基礎優勢,是其在汽車相關半導體設計及應用上得天獨厚的優勢。
上海海爾集成電路自2000年成立，海爾集團作為投資方之一，在產品研發和產品應用方面給與了大力支持。憑借集團的支持，上海海爾集成電路打開了國內白色家電、電表、工業控制、汽車電子等MCU市場。目前，該公司研制的三款汽車MCU芯片已在HID車燈控制器和汽車空調控制器中投入使用，累計銷售芯片超過千萬顆。
此外，上海飛樂股份有限公司與上海大學聯合研發了汽車電子控制器專用芯片,目前該芯片已經隨相關控制模塊進入汽車配套渠道;上海小糸與上海信耀聯合開發的燈光控制模塊和芯片，已經成功應用于奧迪等車型;上海森太克的車速、壓力、溫度、制動傳感器也接到一級汽車電子供應商的訂單。高浪科技研發了傳感器集成電路以及其他汽車專用雙極產品。西安華訊公司研發的GPS導航芯片與其他產品集成，形成具備導航和移動電視功能的模塊，進入了某國產品牌汽車中。這些Fabless涉足的汽車電子產品包括了MCU、功率器件、傳感器、GPS芯片以及照明控制芯片等。
五、發展建議
（一）、把發展汽車半導體和汽車電子作為打造汽車支柱產業的主要議題
未來中長期發展規劃中繼續體現與落實，政府在政策導向方面應引導企業往汽車電子高端領域發展；應有利于促進汽車整機廠采用具有國際先進水平的國產化產品。
（二）、緊密結合國內汽車和零部件企業，開發適用于汽車前裝的汽車級芯片
結合新能源汽車的發展契機，以實現芯片國產化配套，提升自主品牌汽車競爭力為訴求；以汽車半導體產業化一條龍工程為抓手帶動國內汽車電子、相關零部件及汽車產業發展。世界范圍內汽車產業發展的歷史表明：只有整車自己做，才能扶持出自己的發動機、變速器等零部件產業；只有發動機自己做，才能扶持出自己的EMS企業；只有ECU自己做，才能扶持出自己的汽車半導體產業、軟件開發產業。因此，汽車半導體的國產化只能走依靠自主品牌汽車崛起的道路。
（三）、成立汽車半導體創新應用聯盟，構建包括芯片與整車廠在內的大產業鏈
政府主導，吸納整合國內汽車產業鏈各環節上的優勢企業，成立跨行業的汽車半導體創新應用聯盟，支持聯盟內設計、制造、封裝測試和應用等各個環節的企業開展針對汽車半導體特殊性要求的研發和產業化，實施汽車半導體產業化一條龍工程。在重大科技專項中，設立汽車半導體課題，協調一、二專項，以聯盟為實施載體，對汽車半導體的研發和產業化進行重點支持，支持要長期不懈。
（四）、扶持具有整車企業背景的汽車電子廠商，培育自主品牌龍頭企業
扶優、扶大、扶強，培育龍頭企業，發揮示范帶頭作用。幫助中小企業與國內整車商進行更深入的合作。
（五）、結合我國實際、參考國際標準，盡快出臺汽車電子相關標準
附 件：汽車電子產業界定及其地位和作用
（一）汽車電子產業界定
從產業構成上看，汽車電子產業主要由從事汽車電子相關技術和產品研發、生產、銷售、服務的企業和機構組成。汽車電子產品一般可分為兩類：一類是電子控制裝置，另一類是車載電子裝置。其中前者和車上機械系統進行配合使用，即所謂“機電結合”的汽車電子裝置，包括發動機控制系統、底盤控制系統、車身電子控制系統。后者則是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關系，包括汽車信息系統、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統等。
發動機控制系統：包括電子點火控制系統、燃油噴射控制系統、怠速控制系統等。
底盤控制系統：包括自動防抱死（ABS）、電子自動控制變速箱（ECT）、牽引力控制系統（TCS）、巡航控制（CCS）、四輪轉向控制等。
車身電子控制系統：包括電子式儀表、燈光智能控制、自動空調、電動車窗、中控門鎖、電子防盜系統、輪胎氣壓監測報警系統等。
車載電子裝置：包括汽車信息系統、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統等。
（二）汽車電子產業的地位與作用
汽車電子產業聯結著電子信息產業和汽車工業這兩大重要領域，是信息化與工業化融合發展的重要方向之一。汽車產量快速增長為電子信息產業的發展開辟了市場，大量電子產品（如傳感器、MCU/MPU、存儲器、I/O接口、功率半導體、執行元件、顯示器、嵌入式軟件、中間件，網絡計算平臺、RTOS操作系統等）在汽車中的集成應用幫助汽車有效完成了控制、節能、安全、舒適、娛樂等功能。電子產品性能、功能及性價比的不斷改善又進一步推動了整車性能的不斷優化，幫助整車廠提升了市場競爭力。
汽車技術的每一項進步都與電子技術的應用有著密切的關系，相關研究表明，最近5年以來汽車產業內超過90%的創新都與電子系統相關，新一代汽車內的電子零件數目更以等比級數快速成長，汽車電子產品的裝備情況已經成為衡量汽車產品水平的一個重要標志，逐漸成為整車產品競爭的延伸。
隨著使用者在節能、安全以及便利舒適等需求的驅動下，平均每
輛汽車所使用的電子控制單元（ECU；Electronic Control Unit）數量持續成長，高檔車型所使用的ECU甚至超過50個。
表4：各車種ECU使用個數
數據來源：FCR，MIC整理，2010年11月
在我國汽車電子產業中，車載汽車電子產品的競爭主要在內資企業中展開。在控制類汽車電子產品領域，部分內資企業已經在研發、生產上不斷取得突破，正逐漸在汽車電子產業中占據一定的市場空間。但是，我國在核心汽車電子產品方面嚴重依賴國外的狀況并沒有根本改變。
汽車電子產業的快速發展需要強大的基礎電子元器件產業為支撐，需要汽車工業迅速提高產品開發能力（尤其是系統集成能力），需要電子工業具有很強的核心技術掌控能力，更需要汽車工業與電子工業深度的融合與協作。
上一篇：電容分類，電阻作用（圖）
下一篇：平板顯示專題 - 完 -