从人类发明第一块集成电路迄今，集成电路的应用已有50余年的历史；从上世纪九十年代半导体产品开始规模进入汽车应用，汽车半导体走过了20年的历程；以2000年国务院18号文件为起点，我国大力发展集成电路产业至少也有十年了，本土IC产品已在数字电视、
纵观世界全局，汽车大国皆是半导体强国，拥有世界级的汽车品牌，掌握核心关键技术，具有创新引领能力是成为汽车强国的重要标志。欧美日车系各自培育了与之配套的半导体企业，如德国车系与英飞凌，美国车系与飞思卡尔，日本车系与瑞萨形成了长期稳定的供应链关系；韩国汽车工业和半导体产业虽然崛起较晚，汽车企业和本土的半导体公司之间尚未形成明显的配套供应关系，但近年来三星电子与现代汽车开始策略性同步开发，积极涉足汽车半导体领域。实现汽车半导体的本土化供应，可以实现对汽车电子厂商需求快速反应和贴近服务的良性支撑，本土公司的最大优势是反应快，由于在本地，从新产品的定义、设计到制造较为迅速，这对新兴市场的快速进入尤其有利。对汽车企业而言，打造本土化的配套供应体系是高效整合产业链，提升企业竞争力的有效途径。
但是迄今为止，我国尚没有一块本土芯片“真正”应用到汽车的核心控制领域，这与我国作为全球第一汽车产销大国的地位极不相称。汽车半导体技术的缺失已成为制约我国汽车工业实现由大到强转变的瓶颈和薄弱环节。汽车芯片的短板也严重影响了我国汽车电子产业的发展。
因此，在我国由汽车大国向汽车强国实现战略转变的“十二五”关键时期，发展具有自主知识产权的汽车半导体技术和产品，对完善产业链、增强我国汽车产业竞争力具有十分重要的战略意义。
本期汽车半导体专题从技术、市场及产业等多个角度对世界及中国汽车半导体产业进行梳理，分析面临的机遇，并提出发展我国汽车半导体的思路和建议。
一、 汽车半导体技术缺失制约了我国整车及零部件企业发展
过去十年汽车工业的竞争是汽车电子化的竞争，平均每辆汽车采用的半导体器件数量成倍增长。从1996到2008年，一辆普通汽车中平均用到的微控制器（MCU）数量已经从6个增加到100个，一些高端车型中甚至达到了250个以上。就平均每辆汽车的半导体用量（全球汽车半导体市场除以全球汽车产量）分析，2010年平均每辆汽车应用半导体成本已达308美元。依靠半导体和电子系统使汽车变得更加安全、舒适、娱乐、节能和智能化，是今后汽车工业进行技术创新的主要途径。
汽车产业的健康发展离不开强大的基础电子元器件的支撑，例如，随着半导体制造工艺的提升，采用90nm工艺的32位微控制器（MCU）的出现和应用，使得汽车电控系统的处理运算能力和控制精度大幅提升。汽车半导体包含MCU、ASIC、模拟IC、功率半导体及传感器等。2010年全球汽车半导体市场随着全球景气复苏，各地区之汽车生产数量大幅回升，呈现高度成长。根据WSTS统计，2010年全球汽车半导体市场规模可达230亿美元，年成长率高达44.4%。观察2006~2010年全球汽车半导体市场规模，其占整体半导体市场比重维持在7%~8%之间。全球汽车半导体市场2006—2010年的年均增长率为8.1%，高于整个半导体市场的平均增速。图1是2006-2014年全球汽车半导体市场规模。
图1：2006-2014年全球汽车半导体市场规模
数据来源：WSTS，MIC，2011年4月
专家预测，未来5年，中国汽车半导体市场将平均以每年26.5%增速发展，到2012年汽车半导体市场预计将占全球的12%。
从我国情况看，改革开放以来，我国汽车产业通过跨国合作，引进了资金、技术、管理和车型，促进了汽车产业的发展。但是，历经20多年发展，这种发展模式弊端日益显现。汽车产业链关键环节受制于海外，特别是发动机、底盘的电子控制系统等关键技术缺乏自主研发能力，使我国汽车产业的自主创新能力和产业整体竞争力远差于欧美、日本。
我国汽车市场相比北美、欧洲、日本和韩国等成熟市场，主流产品以中低档车型为主。自主品牌汽车的电子装备率低于世界平均水平。研究表明，就每辆汽车中所使用的半导体产品成分而言，北美、欧洲和日韩等传统汽车市场的平均每辆汽车半导体成分是中国汽车的2倍。造成这种现象的原因之一就是半导体技术缺失制约了我国本土汽车电子产业的发展。调查表明，我国本土汽车电子厂商不少的新开发项目卡在芯片上，由于国产芯片质量不过关，国外芯片价格太贵，导致新开发的系统产品成本超出整车厂可以接受的价格范围而最终放弃。因为找不到合适的芯片而导致本土创新型汽车电子项目流产的例子不在少数， 汽车半导体技术缺失，已严重影响了本土汽车电子和汽车产业的发展。
需要看到的是，现阶段无论是进口或者国产车型，其所采用的汽车级芯片都是国外的产品，这个市场由英飞凌、飞思卡尔、NXP、瑞萨、TI等国际大厂牢牢掌握，这些国际巨头占据了超过90%的市场份额。这也直接导致了国产车在供应安全上的隐患，无论在2010年市场井喷还是2011年日本地震所造成的供应紧张状况下，这些芯片厂商首选是优先保证国际大厂，其次是合资企业，从而使得国产车厂都遇到了不同程度的采购困难，给其造成了巨大损失。
因此，无论从自主汽车品牌的供应安全性，还是基于汽车半导体快速增长的市场需求，实现汽车级芯片的国产化，都具有十分重要的现实意义及经济效益。另外，目前车载系统SoC芯片主要由FreeScale、NXP、ST等国外少数芯片企业供应，国外巨头的这些车载信息芯片，虽然集成度高、功能强大，但由于其产品线兼顾了消费类、工业类及汽车类等多种应用，芯片价格非常昂贵，降低了国内汽车整车及零部件企业的竞争优势，制约了他们的发展。
二、国内汽车半导体企业缺失的原因分析
（一）汽车半导体的可靠性、零缺陷要求，造成技术门槛高
与一般消费用半导体的最大区别是，汽车半导体需要在极苛刻的环境下运行。例如可能要工作在
客户对汽车、工业应用及消费性电子应用半导体产品要求的差异性，参见表1。
表1：汽车、工业应用及消费类应用半导体产品的要求
汽车半导体在汽车不同的环境下，所需承受的温度也有所不同。车室内的要求较低，
表2：汽车使用环境对半导体产品要求
上述因素客观上对汽车半导体新切入者形成相当高的技术门槛。
（二）汽车半导体的特殊性更适合采取IDM模式企业
由于汽车应用讲求的是质量与安全，半导体产品在设计、制造、封装测试等各个环节都需符合汽车规格及获得车厂认证，因此大多数的汽车半导体供应商为能够自行掌控设计、制造与封测的IDM厂商，而且大多数半导体制造商各自拥有多项属于自己专有的半导体技术及制程工艺。
汽车半导体的高可靠性，包含设计可靠性和工艺制备可靠性。在设计过程中，需要保证芯片在极限温度、电压和工艺制造的条件下，芯片仍然能够完成符合设计要求的特定功能，在这个阶段需要运用一系列的高可靠性设计技术；在工艺制造方面，需要提供专用的汽车电子工艺库文件（Library Model）。汽车级芯片的封装同样有较高的要求，不仅需要面向汽车应用系统特定的空间包络和散热结构进行封装设计，还需要满足汽车级可靠性的振动、温度指标；对于测试和开发而言，可靠性依然是最重要的技术之一，测试厂商需要有汽车级芯片的电磁环境设备、老化设备、温度冲击设备等，应用开发过程中还需要考虑到特殊电磁干扰情况下对系统采取的冗余性设计等因素。目前绝大多数汽车专用芯片制造厂商，如Infineon、ST、Freescale、Microchip、ATMEL，全部采用自己的工艺线和封装线完成芯片的工艺制备，以提高芯片的可靠性。
目前，前三大汽车半导体厂商Renesas、Infineon、Freescale均采IDM模式。
此外，MCU、传感器等产品，因与动力传动、底盘控制、安全等应用关联度较高，汽车电子厂商基于对可靠性的追求，采购心态慎重，倾向找特定厂商合作，因此，产业集中度偏高，前三大厂商市占率可高达七成以上。
表3：汽车半导体的主要类别及主要厂商
数据来源：MIC，2011年4月
备注：模拟和分立半导体及传感器仅列出主要产品类别
但是，仍有Fabless厂商打入汽车半导体市场，包括CSR、OmniVision等，其产品为蓝芽通讯IC及CMOS图像传感器，属车载电子与车身电子次领域。此领域在质量与安全的要求上，不像动力传动、底盘控制、安全等应用般严苛。
（三）本土IC产品进入汽车前装市场难
从需求层面分析，本土IC产品进入汽车前装市场难的主要原因：
一是整车厂合资企业外方在中国大多沿袭了与跨国汽车电子企业之间在历史上已经形成的配套关系。我国市场上的轿车产品主要由合资企业生产，合资企业的外方牢牢地控制了汽车电子产品配套的决策权。从合作模式上看， 一级汽车电子供应商倾向与特定半导体厂商建立策略性的合作关系，由此特定厂商供应重要的半导体产品。例如Bosch、Delphi、Denso等欧、美、日汽车电子厂商，分别与本国或本地区的英飞凌、飞思卡尔及瑞萨等汽车半导体供应商结成长期稳定的供应链关系。时至今日，即使整车厂就某些零部件供应在全球公开招标，通常亦会对投标的一级汽车电子供应商指定可供选择的芯片厂商，中标厂商只能从中挑选。在这个环节，中国个别已打入国外或合资品牌汽车供应链的本土零部件厂商，由于产品大部分直接供应给奥迪、宝马等高端客户，这些客户均指定了芯片制造商，公司只能从中挑选，所以自主选择的权利受到了一定限制。
二是整车企业对产品可靠性的追求。调研发现，我国具有自主品牌整车企业虽然有配套采购的决策权，但出于保证整车产品可靠性和规避市场风险方面的考虑，目前关键的汽车电子产品还是优先考虑采购世界跨国知名企业或其在华独资、合资企业生产的产品。
（四）我国IC企业实力有限，切入汽车半导体的意愿不高
首先，尽管中国的汽车产销量突破1800万辆，已跃居为全球第一汽车消费大国。但相对于手机、电脑、电视等消费类电子产品，中国汽车市场的总容量和增长空间有限，中国企业过多追求眼前利益，不想将资金投入到汽车半导体的研发上，而是都集中在研发投入小，周期短，收效快的消费类电子产品上。
其次，汽车半导体的研发周期长，技术门槛高，且存在一定的风险，国际汽车半导体厂商与欧、美、日等各国汽车厂商已经形成稳固的供应链体系并占据着垄断的地位，而本土的半导体企业大多是小而散，无法单独地走自主研发和产业化的道路，与国际汽车半导体巨头无法抗衡。
此外，客户一般要求汽车半导体厂商具备超过15年的持续供货和技术支持能力，国内IC企业起步晚，技术资金实力弱，稳健经营能力差，能够持续经营10年以上的企业已不多见。
三、未来十年将是我国汽车半导体发展的机会之窗
虽然目前汽车半导体厂商仍以IDM模式为主，但是汽车电子产业链逐渐放开的趋势明显。
一是车厂出于降低成本，提升市场竞争力的需要，对新型汽车电子零部件供应逐渐转向全球采购，公开招标，同步开发模式，这就给了新进入者切入相对封闭的汽车供应链以机会。
二是近年来，随着半导体工艺技术进步所导致的研发费用飓升，传统IDM厂商转向资产轻简化（（Fab-lite）策略，汽车半导体厂商开始把部分订单委托给Foundry厂代工，如飞思卡尔把部分汽车MCU型号委托台积电制造；瑞萨公司则公开宣布在日本地震破坏后的生产线重建调整中，将把汽车MCU产品交由全球晶圆（Globalfoundry）在新加坡的Foundry厂生产。目前台积电、联电、上海先进等Foundry厂以及日月光等封装测试厂为汽车级芯片提供专业代工的生产、封测工艺已经成熟，代工产品种类较为齐全，这为我国Fabless类型的企业切入汽车半导体提供了可行的产业环境。
三是未来十年将是新能源汽车的技术成熟期和市场导入期，新能源汽车半导体的兴起将成为我国IC厂商跨入汽车半导体的产业机遇。
（一）中国汽车产业链尚在发展，合资与自主品牌车厂皆有IC厂商空间
以往全球汽车市场以欧、美、日等发达国家为主，但近年来以我国为首的新兴国家，经济成长快速，汽车销售量占全球比重持续上升，已使我国成为全球最大单一国家市场。我国政府亦利用此情势，全力发展汽车及相关产业。相对于欧、美、日等国汽车及相关产业之成熟完备，我国自主品牌汽车及汽车电子产业仍处于发展阶段，尚未形成稳固的供应链体系，本土IC厂商较有机会导入。
我国汽车企业可分为中外合资车厂与自主品牌车厂两类。中外合资的车厂由外商主导技术和采购环节，与汽车电子相关的采购多延袭原有的供应体系；但因终端市场是中国，平均售价比成熟市场要低，成本也需随之向下调整，既有零部件供应商不一定可满足此需求，而给新进厂商带来商机。另一方面，我国自主品牌车厂为增强整车产品的市场竞争力，有提高零部件国产化配套率，建构以本土厂商为主的供应体系的客观需要，亦提供本土IC厂商发展空间。
（二）IC厂商可由车身控制电子、车载电子等应用领域跨入
由于驾驶或乘坐汽车与人身安全直接相关，车厂对零组件的采购以质量为重，与价格导向的
对有意跨入汽车半导体的IC厂商来说，动力传动、底盘控制与安全等领域为汽车的核心结构单元，对质量的要求最高，车厂与汽车电子厂商不会轻易引进新的零组件或半导体供应商。而车身控制与车载电子等相对周边的领域，新进厂商较有切入的空间。
目前在车身控制与车载电子用MCU或ASIC产品，已有本土IC厂商投入并取得进展。而IC厂商已有移动电话或液晶电视等应用领域的多媒体应用处理器与相关通讯IC产品，以此为基础，可跨入车载电子用ASIC。
（三）新能源汽车半导体成长性高，前景广阔
受到政府激励项目的影响及混合动力汽车在市场上获得成功的推动，越来越多的汽车厂发布基于电动机的汽车型号。但是半导体市场还没有为此类汽车技术做好准备，目前为这类汽车开发出的大多数元器件是源自应用于工业或商业应用的现有产品。未来新能源汽车将更加依赖汽车半导体和电子系统，新能源车所采用的电子元器件数量是传统汽车的两倍，所需要的半导体器件数量是现在汽车的5倍。另外，研究表明，2010-2020年将是以纯电动车为代表的新能源汽车的技术成熟期和市场导入期，2020年新能源汽车的销售预计将占市场销售汽车的5-10%的份额。5%的市场份额乘以高出5倍的半导体产品成分，相当于占整体半导体市场的五分之一。电源IC及功率晶体管受新能源车驱动成长性高，但技术门坎亦高。
在全球政府积极推动新能源车之下，使此市场深具成长潜力，吸引包含既有车厂及新进车厂的关注与投入。新能源车在动力传输等部分，异于以引擎为动力的传统车，形成包括电池、马达、变频器、电源及电池管理IC、功率晶体管等供需缺口。
由于动力传输部分为汽车核心组成单元，既有车厂仍以自行开发或与既有汽车电子厂商合作为主，不足之处亦以新进大厂为优先选择。但如美国Tesla等新进电动车厂，由于规模小，在布局供应链时不一定能吸引大厂与之配合，而为中小型厂商发展契机。
不过，用于新能源车的电源及电池管理IC、功率晶体管，需用远高于
四、我国汽车半导体发展现状
看到汽车产业蓬勃发展给半导体企业带来的机遇，国内部分有实力和远见的汽车电子企业开始了这方面的积极探索和尝试，并取得一定的进展。同时，一些中国集成电路设计企业在成功介入并占据消费电子、工业电子部分细分市场之后，开始瞄准有着庞大市场容量但介入门槛较高的汽车半导体领域。
启明信息技术股份有限公司成立于2000年10月，其前身是中国第一汽车集团公司电子计算处，目前是国内唯一一家专门从事汽车业管理软件与汽车电子产品研发、制造及服务的高科技企业。启明公司是一汽集团车载电子产品核心支撑资源，一直承接一汽集团自主车载电子产品的研发与产业化工作，已经开发汽车电子控制系统、车载信息系统等汽车电子产品40余项。其中，车载导航视听系统、
艾科创新2006年开始累计投入4000余万元设计车载信息终端核心芯片及产业化方案，基于国外成熟的汽车电子芯片生产工艺，对EMC、ESD、Latch up以及宽温区苛刻环境下核心芯片可靠性设计，积累了大量经验，是目前国内唯一一家在该市场领域实现量产销售的芯片设计公司。其第一/二代（0.18/0.13um工艺）芯片累计实现近100万片的销量，第二代芯片已进入国内知名车厂的前装应用；公司第三代芯片（65nm工艺）测试样片功能性能经测试达到预期设计目标。
深圳比亚迪微电子有限公司作为比亚迪股份公司的全资子公司，成立于2004年，经过七年的发展，现有员工总人数2500多人，在深圳、宁波拥有两大生产基地。目前产品主要覆盖功率半导体器件、IGBT功率模块、电源管理IC、CMOS图像传感器、传感及控制IC、音视频处理IC等。产品应用领域覆盖了对光、电、磁及声等信号的感应、处理及控制，提供IC产品及完整的解决方案。客户包括华为、诺基亚、三星、比亚迪汽车等。当前已开展IGBT、FRD、MOSFET、VDMOS、MEMS等新产品的研发，这些产品将为比亚迪集团在电池，新能源汽车方面的发展战略提供保障。
比亚迪微电子在车载多媒体主控芯片方面，有一款产品已经完成开发，由其制作的车载多媒体整机正在整车厂进行测试。比亚迪微电子母公司是自主品牌汽车生产企业，很好地结合了行业、技术、人才及应用的基础优势,是其在汽车相关半导体设计及应用上得天独厚的优势。
上海海尔集成电路自2000年成立，海尔集团作为投资方之一，在产品研发和产品应用方面给与了大力支持。凭借集团的支持，上海海尔集成电路打开了国内白色家电、电表、工业控制、汽车电子等MCU市场。目前，该公司研制的三款汽车MCU芯片已在HID车灯控制器和汽车空调控制器中投入使用，累计销售芯片超过千万颗。
此外，上海飞乐股份有限公司与上海大学联合研发了汽车电子控制器专用芯片,目前该芯片已经随相关控制模块进入汽车配套渠道;上海小糸与上海信耀联合开发的灯光控制模块和芯片，已经成功应用于奥迪等车型;上海森太克的车速、压力、温度、制动传感器也接到一级汽车电子供应商的订单。高浪科技研发了传感器集成电路以及其他汽车专用双极产品。西安华讯公司研发的GPS导航芯片与其他产品集成，形成具备导航和移动电视功能的模块，进入了某国产品牌汽车中。这些Fabless涉足的汽车电子产品包括了MCU、功率器件、传感器、GPS芯片以及照明控制芯片等。
五、发展建议
（一）、把发展汽车半导体和汽车电子作为打造汽车支柱产业的主要议题
未来中长期发展规划中继续体现与落实，政府在政策导向方面应引导企业往汽车电子高端领域发展；应有利于促进汽车整机厂采用具有国际先进水平的国产化产品。
（二）、紧密结合国内汽车和零部件企业，开发适用于汽车前装的汽车级芯片
结合新能源汽车的发展契机，以实现芯片国产化配套，提升自主品牌汽车竞争力为诉求；以汽车半导体产业化一条龙工程为抓手带动国内汽车电子、相关零部件及汽车产业发展。世界范围内汽车产业发展的历史表明：只有整车自己做，才能扶持出自己的发动机、变速器等零部件产业；只有发动机自己做，才能扶持出自己的EMS企业；只有ECU自己做，才能扶持出自己的汽车半导体产业、软件开发产业。因此，汽车半导体的国产化只能走依靠自主品牌汽车崛起的道路。
（三）、成立汽车半导体创新应用联盟，构建包括芯片与整车厂在内的大产业链
政府主导，吸纳整合国内汽车产业链各环节上的优势企业，成立跨行业的汽车半导体创新应用联盟，支持联盟内设计、制造、封装测试和应用等各个环节的企业开展针对汽车半导体特殊性要求的研发和产业化，实施汽车半导体产业化一条龙工程。在重大科技专项中，设立汽车半导体课题，协调一、二专项，以联盟为实施载体，对汽车半导体的研发和产业化进行重点支持，支持要长期不懈。
（四）、扶持具有整车企业背景的汽车电子厂商，培育自主品牌龙头企业
扶优、扶大、扶强，培育龙头企业，发挥示范带头作用。帮助中小企业与国内整车商进行更深入的合作。
（五）、结合我国实际、参考国际标准，尽快出台汽车电子相关标准
附 件：汽车电子产业界定及其地位和作用
（一）汽车电子产业界定
从产业构成上看，汽车电子产业主要由从事汽车电子相关技术和产品研发、生产、销售、服务的企业和机构组成。汽车电子产品一般可分为两类：一类是电子控制装置，另一类是车载电子装置。其中前者和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统、车身电子控制系统。后者则是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系，包括汽车信息系统、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统等。
发动机控制系统：包括电子点火控制系统、燃油喷射控制系统、怠速控制系统等。
底盘控制系统：包括自动防抱死（ABS）、电子自动控制变速箱（ECT）、牵引力控制系统（TCS）、巡航控制（CCS）、四轮转向控制等。
车身电子控制系统：包括电子式仪表、灯光智能控制、自动空调、电动车窗、中控门锁、电子防盗系统、轮胎气压监测报警系统等。
车载电子装置：包括汽车信息系统、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统等。
（二）汽车电子产业的地位与作用
汽车电子产业联结着电子信息产业和汽车工业这两大重要领域，是信息化与工业化融合发展的重要方向之一。汽车产量快速增长为电子信息产业的发展开辟了市场，大量电子产品（如传感器、MCU/MPU、存储器、I/O接口、功率半导体、执行元件、显示器、嵌入式软件、中间件，网络计算平台、RTOS操作系统等）在汽车中的集成应用帮助汽车有效完成了控制、节能、安全、舒适、娱乐等功能。电子产品性能、功能及性价比的不断改善又进一步推动了整车性能的不断优化，帮助整车厂提升了市场竞争力。
汽车技术的每一项进步都与电子技术的应用有着密切的关系，相关研究表明，最近5年以来汽车产业内超过90%的创新都与电子系统相关，新一代汽车内的电子零件数目更以等比级数快速成长，汽车电子产品的装备情况已经成为衡量汽车产品水平的一个重要标志，逐渐成为整车产品竞争的延伸。
随着使用者在节能、安全以及便利舒适等需求的驱动下，平均每
辆汽车所使用的电子控制单元（ECU；Electronic Control Unit）数量持续成长，高档车型所使用的ECU甚至超过50个。
表4：各车种ECU使用个数
数据来源：FCR，MIC整理，2010年11月
在我国汽车电子产业中，车载汽车电子产品的竞争主要在内资企业中展开。在控制类汽车电子产品领域，部分内资企业已经在研发、生产上不断取得突破，正逐渐在汽车电子产业中占据一定的市场空间。但是，我国在核心汽车电子产品方面严重依赖国外的状况并没有根本改变。
汽车电子产业的快速发展需要强大的基础电子元器件产业为支撑，需要汽车工业迅速提高产品开发能力（尤其是系统集成能力），需要电子工业具有很强的核心技术掌控能力，更需要汽车工业与电子工业深度的融合与协作。
上一篇：电容分类，电阻作用（图）
下一篇：平板显示专题 - 完 -