2020年電源管理IC業(yè)績(jī)回顧

來(lái)自乘用車市場(chǎng)信息聯(lián)席會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2020年全球汽車銷量總計(jì)7803萬(wàn)輛，同比下降13%，中國(guó)市場(chǎng)所占份額為32%。按季度來(lái)看，2020年Q1全球汽車銷量下降24%，Q2下降29%，Q3迅速好轉(zhuǎn)，僅同比下降2%，Q4更是同比增長(zhǎng)2%。C90esmc

那么，在此背景下，電源管理IC巨頭2020年在車用市場(chǎng)的業(yè)績(jī)?nèi)绾危繐?jù)德州儀器（TI）財(cái)報(bào)顯示，2020年其營(yíng)收為144.61億美元，比2019年略有增長(zhǎng)，毛利仍高達(dá)64%，凈利潤(rùn)55.95億美元，同比增長(zhǎng)11.52%。C90esmc

因2019年車市低迷以及2020年上半年疫情爆發(fā)，TI汽車業(yè)務(wù)受到些許程度的影響，但今年Q1 TI曾公開(kāi)表示，公司用于汽車、消費(fèi)電子產(chǎn)品及工業(yè)用途的半導(dǎo)體需求正持續(xù)復(fù)蘇。C90esmc

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安森美半導(dǎo)體汽車戰(zhàn)略及業(yè)務(wù)拓展副總裁Joseph NotaroC90esmc

安森美汽車業(yè)務(wù)下滑但好于全球平均水平。“汽車業(yè)務(wù)占安森美總收入的30%以上。”安森美半導(dǎo)體汽車戰(zhàn)略及業(yè)務(wù)拓展副總裁Joseph Notaro表示，公司2020年汽車收入同比2019年下降7.5%，但顯著優(yōu)于2020年全球汽車市場(chǎng)降速（后者同比下降16%）。2020年Q4安森美汽車業(yè)務(wù)占比達(dá)到34%，汽車收入更是達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的4.91億美元。C90esmc

在《國(guó)際電子商情》看來(lái)，安森美汽車業(yè)務(wù)成長(zhǎng)得益于全球汽車復(fù)蘇、公司產(chǎn)品用于車用增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域且用量不斷增加，如汽車功能電子化、ADAS、自動(dòng)駕駛、電源、模擬及感知方案等，都是其專長(zhǎng)的領(lǐng)域。C90esmc

除了安森美高達(dá)30%以上的汽車業(yè)務(wù)，瑞薩電子更是有著高達(dá)50%的營(yíng)收（3410億日元，約合220.3億人民幣）來(lái)自汽車電子業(yè)務(wù)。同TI一樣，2019年瑞薩的業(yè)績(jī)因汽車市場(chǎng)低迷稍有影響，但2020年下半年受益行情反轉(zhuǎn)業(yè)績(jī)向好。C90esmc

除此之外，模擬IC巨頭如Infineon 2020年?duì)I收達(dá)103億美元，同比增長(zhǎng)6.7%，其汽車業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)了全年?duì)I收的43%；ADI 2020年?duì)I業(yè)收入為56.03億美元，同比下跌6.48%；NXP營(yíng)業(yè)收入為86.12億美元，同比下跌2.99%；ST 2020年全年收入達(dá)到102.2億美元，同比增長(zhǎng)6.9%。C90esmc

總而言之，2020年受到疫情以及國(guó)際環(huán)境等因素的影響，部分模擬半導(dǎo)體原廠的業(yè)績(jī)受到波及，有望借助2021的利好行情實(shí)現(xiàn)業(yè)績(jī)反轉(zhuǎn)。（注明：大多數(shù)公司財(cái)報(bào)為非自然年財(cái)報(bào)且起始-終止月份各有差異。）C90esmc

車用標(biāo)準(zhǔn)高，GaN/SiC引發(fā)電源管理大變革

電源管理芯片正由手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品向高端工業(yè)和汽車滲透。相比工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)應(yīng)用，車用市場(chǎng)對(duì)電源管理IC的技術(shù)需求有明顯差別。C90esmc

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恩智浦能源驅(qū)動(dòng)類產(chǎn)品部應(yīng)用與芯片驗(yàn)證高級(jí)經(jīng)理喬旭彤C90esmc

恩智浦能源驅(qū)動(dòng)類產(chǎn)品部應(yīng)用與芯片驗(yàn)證高級(jí)經(jīng)理喬旭彤分析稱，相比工業(yè)應(yīng)用，汽車平臺(tái)要求參數(shù)（如電壓、頻率、功率）范圍更穩(wěn)定，因此汽車芯片功能更復(fù)雜，產(chǎn)品也更具針對(duì)性。而相對(duì)消費(fèi)類BMS（電池管理系統(tǒng)）芯片，汽車BMS芯片對(duì)性能、精度、質(zhì)量、壽命、使用環(huán)境的嚴(yán)苛程度都有著更高的要求。C90esmc

從驅(qū)動(dòng)來(lái)看，汽車有著更強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，如系統(tǒng)功能安全設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（AUTOSAR）等。芯片上車使用前，均需通過(guò)車規(guī)級(jí)質(zhì)量檢測(cè)與認(rèn)證，比如AECQ-100檢測(cè)、壽命及可靠性測(cè)試需超過(guò)2000小時(shí)。C90esmc

我們看到，消費(fèi)者希望充電時(shí)間更快、續(xù)航里程更長(zhǎng)，但電池的空間、重量和成本都很有限。真正的問(wèn)題可能并不在于儲(chǔ)能，而在于使用能效。而真正的創(chuàng)新歸于系統(tǒng)層面，因此氮化鎵（GaN）及更特定的碳化硅（SiC）等技術(shù)對(duì)電動(dòng)汽車的未來(lái)很重要。C90esmc

安森美Joseph Notaro強(qiáng)調(diào)說(shuō)，目前新的儲(chǔ)能方案，如燃料電池正在開(kāi)發(fā)中，但這些仍只提供電壓和電流，要想充分利用儲(chǔ)存的能量，仍有賴于正在開(kāi)發(fā)的半導(dǎo)體技術(shù)。SiC確實(shí)是賦能技術(shù)，利用SiC的系統(tǒng)可向更高電壓系統(tǒng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更快的充電，它比包括IGBT在內(nèi)的傳統(tǒng)技術(shù)更高效。C90esmc

如上所述，第三代化合物材料（GaN/SiC）的應(yīng)用引發(fā)了電源管理芯片的大變革。不同原廠在汽車領(lǐng)域布局GaN/SiC電源管理產(chǎn)品上有各自的規(guī)劃和進(jìn)展。C90esmc

安森美Joseph Notaro認(rèn)為SiC目前已有取代硅的跡象，且在高電壓電池應(yīng)用上GaN的重要性不如SiC。在他看來(lái)，工程師可著眼于碳化硅提供的主要優(yōu)點(diǎn)，如更快的開(kāi)關(guān)時(shí)間和更高的工作溫度，看看如何利用這些優(yōu)點(diǎn)來(lái)開(kāi)發(fā)提及更小、更高效的新系統(tǒng)。C90esmc

對(duì)消費(fèi)者而言，這意味著在電池尺寸不變的情況下增加續(xù)航里程，或使用更小的電池達(dá)到相同的續(xù)航里程，從而降低車輛成本。這對(duì)于為短途通勤而設(shè)計(jì)的城市車輛來(lái)說(shuō)可能很重要，對(duì)于旨在提供更長(zhǎng)續(xù)航里程的大型家庭轎車來(lái)說(shuō)也同樣重要。C90esmc

“GaN也可為DC-DC轉(zhuǎn)換和OBC（車載充電器）等應(yīng)用帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，但隨著行業(yè)向800V以上的更高電池電壓水平發(fā)展，GaN的重要性不如SiC。在較低的電壓水平上，GaN極具競(jìng)爭(zhēng)力，但在650 V左右的電壓水平上，SiC是最主要的技術(shù)。”Joseph Notaro強(qiáng)調(diào)說(shuō)。C90esmc

安森美不斷推出新的方案以滿足高功率應(yīng)用的需求，包括最近推出一系列新的符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的650 V SiC MOSFET產(chǎn)品。2020年11月，安森美半導(dǎo)體的VE-Trac Dual功率模塊NVG800A75L4DSC喜獲ASPENCORE全球電子成就獎(jiǎng)（WEAA）之年度創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)。VE-Trac Dual系列功率模塊專為插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）、全混合動(dòng)力汽車（HEV）、電池電動(dòng)汽車（BEV）和燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）設(shè)計(jì)。它針對(duì)牽引逆變器進(jìn)行了優(yōu)化，在小封裝中提供高功率密度。C90esmc

恩智浦喬旭彤認(rèn)為，GaN/SiC的應(yīng)用使系統(tǒng)更高速、高壓和高效，這帶給驅(qū)動(dòng)芯片更高的要求，即需要更快的處理速度、更強(qiáng)的耐壓值與更快更強(qiáng)的保護(hù)措施。因此，一個(gè)高效的GaN/SiC必須搭配一個(gè)高效的驅(qū)動(dòng)芯片，才能達(dá)到系統(tǒng)效率的提升。目前，恩智浦已經(jīng)擁有SiC的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，可以做到<1us的短路保護(hù)，并可匹配市面主流SiC的參數(shù)，而GaN驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品也在計(jì)劃中。C90esmc

對(duì)于電源管理芯片的發(fā)展趨勢(shì)，TI汽車電池產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Dan Torres表示，隨著汽車電氣化進(jìn)程的不斷發(fā)展，以及消費(fèi)者接受率的不斷提高，汽車制造商和設(shè)計(jì)工程師將面臨更大的挑戰(zhàn)，以求大規(guī)模提供高性能且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的汽車。目前，可擴(kuò)展性等問(wèn)題使得制造商難以快速進(jìn)行新設(shè)計(jì)。C90esmc

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德州儀器汽車電池產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Dan TorresC90esmc

“將來(lái)我們會(huì)看到更多的電力電子供應(yīng)商推出更具成本效益和可擴(kuò)展性的電池系統(tǒng)，以滿足汽車制造業(yè)的需求，這包括電池模塊的創(chuàng)新，如推動(dòng)包含更多功能的電池監(jiān)控器和平衡器發(fā)展，幫助減少整體物料清單（BOM）。在電池?cái)嚅_(kāi)單元或接線盒中，我們將添加智能模擬前端以在本地感測(cè)各種信號(hào)，無(wú)需向系統(tǒng)添加額外的微控制器，從而提高集成度并降低總體開(kāi)發(fā)成本。”Dan Torres說(shuō)。C90esmc

為滿足可擴(kuò)展性的需求，制造商將設(shè)計(jì)出支持各種電池化學(xué)成分的系統(tǒng)，解決成本和空間限制，同時(shí)增強(qiáng)行駛范圍和性能。工程師們常被迫設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)不同模塊尺寸的系統(tǒng)（從6s至20s）以更大限度地利用車內(nèi)的BMS空間，這促使設(shè)計(jì)工程師不斷尋找可在其設(shè)計(jì)中重復(fù)使用的解決方案，縮短上市時(shí)間。例如，TI最新的電池監(jiān)控器和平衡器系列在同一封裝中提供了多個(gè)通道選項(xiàng)、引腳到引腳的兼容性，并且保證已有軟件可以100%重復(fù)使用。C90esmc

對(duì)汽車“缺芯”的回應(yīng)

缺芯已致主要車廠大面積減產(chǎn)，給汽車產(chǎn)業(yè)鏈造成不小的壓力。2021年2月17日，IHS Market指出，缺芯可能導(dǎo)致Q1全球近100萬(wàn)輛輕型車輛減產(chǎn)。三菱汽車表示4月將在日本和泰國(guó)工廠減產(chǎn)7500輛汽車。美國(guó)伯恩斯坦研究公司預(yù)計(jì)，2021年全球?qū)⒂?50萬(wàn)輛汽車因缺芯減產(chǎn)，接近年總產(chǎn)量的5%。C90esmc

半導(dǎo)體原廠對(duì)于芯片缺貨現(xiàn)象會(huì)如何應(yīng)對(duì)？德州儀器首席財(cái)務(wù)官Rafael Lizardi曾公開(kāi)表示，TI自行生產(chǎn)芯片比重約占80%，出貨量符合訂單需求，相信未來(lái)能維持出貨情況。C90esmc

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瑞薩電子中國(guó)汽車模擬事業(yè)中心高級(jí)工程師張瑋C90esmc

瑞薩電子中國(guó)汽車模擬事業(yè)中心高級(jí)工程師張瑋坦言，2020年由于新冠病毒爆發(fā)、地緣政治問(wèn)題以及廠商自身策略等多方面因素的影響，芯片缺貨蔓延到多個(gè)領(lǐng)域，尤其是在汽車領(lǐng)域，但缺芯并不能僅僅依靠半導(dǎo)體制造商提高產(chǎn)能來(lái)解決。C90esmc

他表示在3月初瑞薩電子召開(kāi)的全球戰(zhàn)略會(huì)議上，公司CEO柴田英利也表示目前瑞薩沒(méi)有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，現(xiàn)在更主要的問(wèn)題是半導(dǎo)體材料供應(yīng)的緊缺，而不是生產(chǎn)方面的緊缺，僅僅依靠增加產(chǎn)能并不能解決問(wèn)題。C90esmc

瑞薩之所以會(huì)有這樣的決定，一方面是因?yàn)樵缜霸谌毡景l(fā)生的地震并沒(méi)有嚴(yán)重影響公司現(xiàn)有產(chǎn)能；另一方面，公司也把之前在臺(tái)積電投片的部分產(chǎn)品轉(zhuǎn)回瑞薩電子自有工廠生產(chǎn)，以此讓瑞薩電子在芯片供應(yīng)有了一定的保障。C90esmc

更有服務(wù)器芯片廠商騰出產(chǎn)能生產(chǎn)汽車芯片。2021年4月12日，美國(guó)白宮就芯片短缺問(wèn)題舉行線上峰會(huì)，英特爾商談將為汽車制造商生產(chǎn)車用芯片，以緩解通用、福特等車廠閑置問(wèn)題。C90esmc

《國(guó)際電子商情》認(rèn)為，汽車缺芯主要因?yàn)楫a(chǎn)能錯(cuò)配，芯片原廠在2020年疫情爆發(fā)前期對(duì)汽車需求預(yù)判過(guò)于保守，致使臺(tái)積電等晶圓廠將產(chǎn)能分配給需求更為旺盛的PC、Pad、Notebook、游戲機(jī)、小家電等消費(fèi)電子市場(chǎng)。除此，汽車“智能化”、“電子化”趨勢(shì)對(duì)芯片需求量的提升也是缺芯的原因之一。C90esmc

由于整車廠從向原廠下單到汽車出廠的周期是6個(gè)月，從汽車缺芯集中爆發(fā)的時(shí)間點(diǎn)為去年底來(lái)看，至少今年6月份才能初步實(shí)現(xiàn)首批次的訂單緩解。不過(guò)更為嚴(yán)峻的是，目前臺(tái)積電等Foundry廠產(chǎn)能已經(jīng)拉滿，可能難以按常規(guī)預(yù)期實(shí)現(xiàn)汽車芯片的產(chǎn)能釋放，這無(wú)疑將進(jìn)一步拉長(zhǎng)汽車芯片的供應(yīng)周期。C90esmc

盡管TI、NXP、ONsemi、Renesas、ST、Infineon等半導(dǎo)體原廠都是IDM模式，即在全球范圍內(nèi)都有自己的工廠（主要集中在東南亞），但受到疫情反復(fù)以及火災(zāi)、雪災(zāi)、停電等諸多因素影響而抑制產(chǎn)能釋放。C90esmc

電源管理芯片是除MCU之外最緊缺的芯片品類之一。截至今年3月底，國(guó)際半導(dǎo)體廠商的交期已經(jīng)高達(dá)20-24周，個(gè)別廠商交期已高達(dá)40-52周。為排擠出Overbooking的泡沫，年初NXP、Microchip等原廠已將NCNR（不可取消訂單，不可退貨）的規(guī)定延長(zhǎng)至12個(gè)月，對(duì)原廠來(lái)說(shuō)，這是盡可能保證終端需求真實(shí)的方法，也為自身的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃提供了更可靠的依據(jù)。C90esmc

《國(guó)際電子商情》預(yù)判，汽車缺芯現(xiàn)象要到2021年Q4才能緩解，部分行業(yè)人士更為悲觀地認(rèn)為汽車缺芯要到2022年才能完全緩解?？梢哉f(shuō)，缺芯是目前電子產(chǎn)業(yè)鏈共同面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)終端需求做準(zhǔn)確預(yù)判、并做出相對(duì)準(zhǔn)確的產(chǎn)能規(guī)劃，是每一個(gè)半導(dǎo)體原廠必須深思的問(wèn)題。C90esmc

并購(gòu)以擴(kuò)大規(guī)模，競(jìng)爭(zhēng)格局日漸收攏

電源管理IC是模擬IC的重要組成部分，占模擬芯片比重超四成。目前全球模擬IC市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局日趨集中，且排名前十的企業(yè)多通過(guò)并購(gòu)實(shí)現(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)和規(guī)模擴(kuò)展。2015年-2020年間出現(xiàn)了大規(guī)模模擬IC原廠之間的并購(gòu)。C90esmc

TI在2011年收購(gòu)了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NS），進(jìn)一步豐富了電源管理IC和分立功率器件的種類；ONsemi在2016年完成收購(gòu)Fairchild；Infineon于2015年收購(gòu)國(guó)際整流器（IR）；Renesas于2016年收購(gòu)Intersil，2019年收購(gòu)IDT；ADI于2016年收購(gòu)了Linear，2020年再收購(gòu)Maxim；2015年NXP收購(gòu)Freescale；Microchip先后收購(gòu)了Micrel和Atmel等等。C90esmc

瑞薩在收購(gòu)Intersil和IDT后，主要由兩大事業(yè)部組成，分別是面向汽車電子的汽車電子事業(yè)部（簡(jiǎn)稱ABU）和面向工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)與基礎(chǔ)設(shè)施的物聯(lián)網(wǎng)及基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部（簡(jiǎn)稱IIBU）。C90esmc

據(jù)《國(guó)際電子商情》了解，立足于車輛控制領(lǐng)域極具影響力的MCU產(chǎn)品，瑞薩電子還集成高端ADAS/自動(dòng)駕駛和網(wǎng)關(guān)的SoC業(yè)務(wù)，并將擴(kuò)展模擬和電源產(chǎn)品到xEV（BMIC/IGBT）、ADAS/自動(dòng)駕駛傳感器（Lidar/Radar）領(lǐng)域，這一戰(zhàn)略也已通過(guò)Intersil/IDT的收購(gòu)付諸實(shí)踐。C90esmc

“數(shù)字電路得益于摩爾定律，每?jī)赡晁嵉腻X能增加一倍。”安森美Joseph Notaro表示，“當(dāng)我們談及功率時(shí)，元器件是有能量限制的，它更多取決于相關(guān)的物理學(xué)。這意味著企業(yè)不能靠轉(zhuǎn)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)“免費(fèi)”增加產(chǎn)能。增加產(chǎn)能的唯一方法是制造更多的晶圓。這也是安森美從格芯（Global Foundries）買下300mm東菲什基爾工廠以提高產(chǎn)能的部分原因。C90esmc

在Joseph Notaro看來(lái)，這樣做的利好在于，由于數(shù)字世界確實(shí)得益于摩爾定律，它們實(shí)際上需要的晶圓廠空間成比例地減少。這可能意味著老舊的數(shù)字晶圓廠可以重新用于生產(chǎn)功率器件，而對(duì)數(shù)字器件的需求將以技術(shù)創(chuàng)新來(lái)滿足。C90esmc

在汽車電源管理方面，安森美在收購(gòu)Fairchild之后，獲得了在牽引逆變器、車載充電器和汽車功能電子化的領(lǐng)先技術(shù)和專長(zhǎng)。結(jié)合安森美半導(dǎo)體的制造、規(guī)模、銷售范圍及技術(shù)，目前已成為電動(dòng)汽車市場(chǎng)不可或缺的供應(yīng)商。C90esmc

總之，隨著汽車“智能化”時(shí)代到來(lái)，電源管理IC未來(lái)在車用市場(chǎng)的前景非?？捎^。伴隨著第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料工藝的發(fā)展成熟，電源管理IC將在大功率產(chǎn)品應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)技術(shù)飛躍。從市場(chǎng)供需來(lái)看，截至今年4月底，電源管理IC在產(chǎn)能和交期方面仍將面臨一定挑戰(zhàn)。從市場(chǎng)機(jī)遇來(lái)看，中國(guó)是全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)品消費(fèi)市場(chǎng)以及全球最大的汽車生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，蘊(yùn)藏著諸多機(jī)遇，相信國(guó)際半導(dǎo)體原廠領(lǐng)先的技術(shù)加上中國(guó)廣闊的市場(chǎng)空間，未來(lái)一定會(huì)擦碰出新的火花！C90esmc

本文為《國(guó)際電子商情》2021年6月刊雜志文章，版權(quán)所有，禁止轉(zhuǎn)載。免費(fèi)雜志訂閱申請(qǐng)點(diǎn)擊這里C90esmc