集微网 · 2023年10月07日 · 江苏

汽车电子产业链升级,国内封装厂商抢跑工艺创新

集微网消息 以IDM模式为主旋律的汽车半导体市场正在迎来“变数”——伴随国内汽车OEM厂商席卷全球市场,本土汽车半导体产业链迎来快速发展与竞速上车时刻,而在国内IC领域Fabless企业聚集的背景下,国内“Fabless+Foundry”的合作模式正在向汽车半导体产业生态中的主流发展。

以英飞凌、恩智浦、意法半导体为代表的全球前20家汽车半导体厂商中,IDM企业占据了18家,而采用Fabless模式的2家则主要是依赖先进工艺的大芯片公司。

相比之下,受益于垂直分工模式迅速发展、半导体政策倾向、一级市场投资加持,中国Fabless企业大量涌现,发展至今形成了以“Fabless+Foundry”为核心的产业生态格局。

在汽车领域,国际巨头选择IDM模式有诸多优势,例如,英飞凌曾多次在公开场合表示,公司的差异化优势在于自己对成本、封装工艺选择与设计开发的系统管控。

反观国内,如何在快速发展的汽车电子市场高效跑通“Fabless+Foundry”合作模式,集微咨询分析师赵翼在“2023汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”上公开指出工艺推动的重要性,他表示,特别是在一些高端“卡脖子”芯片领域,比如驱动类芯片、模拟前端芯片、高可靠性MCU等领域,这类芯片厂商如果做不了IDM模式,那在“Fabless+Foundry”的合作上,需要IC设计企业与代工厂共同探索工艺层面的创新,打造相关解决方案。

开设“专线”,封装厂商进军汽车电子

智能化、电动化、网联化趋势带动下,汽车电子电气架构迭代带动半导体在汽车供应链中的价值日益攀升。公开数据显示,目前电动车的芯片数量已经是传统燃油车的2倍,预计2030年汽车电子在汽车总成本中的占比将达到50%。而电动车正在以迅猛的势头“吞噬”传统燃油车的市场。

得益于汽车行业发展,在2022年半导体产业下行周期下,相比半导体行业整体市场约2%的增速,汽车半导体细分领域增速超20%。

国内以长电科技、通富微电、华天科技为代表的封装厂商,也在积极布局包括汽车半导体在内的汽车电子市场,其汽车电子封装业务也成为业绩增长点。

以长电科技为例,今年3月长电科技发布2022年年报,全年实现收入337.6亿元,同比增长10.7%,其中来自于汽车电子的收入同比增长85%,有效“对冲”了消费电子市场萎靡的不利影响。8月,长电科技发布2023年半年报,上半年汽车电子营收继续快速增长,同比上升130%,营收占比为10.5%。相比较下,长电科技2021年上半年汽车业务营收占比仅为2.3%。

据长电科技披露,在汽车电子领域,长电科技海内外六大生产基地全部通过IATF16949 认证、加入国际AEC汽车电子委员会、并特设了专门的汽车电子事业中心。同时,2023年上半年,长电科技与上海临港成立合资公司,在上海市自由贸易试验区临港新片区建立汽车芯片成品制造封测生产基地,继续推进汽车电子领域布局。

通富微电则在2023年上半年配合意法半导体等行业龙头,完成了碳化硅模块(SiC)自动化产线的研发并实现了规模量产,借此实现汽车电子市场的稳步提升。此外,其还在加速建设汽车电子新专线。公开消息,通富微电已通过IATF16949体系认证,并于2022年上半年获得了与英飞凌、恩智浦、意法半导体、博世、比亚迪、士兰微、合肥杰发等在处理器、电源管理、电池管理等领域的合作机会。

华天科技多维布局汽车电子封装。天水华天副总工程师李科曾在集微公开课上表示,华天科技目前主要封装的产品类型主要是满足AECQ100等系列标准的集成电路产品,并宣布通过打造四大“板块”布局汽车电子封装:天水工厂布局“有引脚传统打线封装”汽车电子产品生产基地;西安工厂布局“DFN、QFN等无引脚传统打线类封装”汽车电子产品生产基地;南京工厂布局为“FC及基板打线类封装”汽车电子产品生产基地;昆山工厂布局“晶圆级先进封装”汽车电子生产基地。

抓住汽车E/E架构演化机遇,抢跑封装创新

相比消费电子产品,汽车电子产品应用环境相对更为严苛,对温度、气候等适应能力要求高,通常必需能承受-40℃~150℃温度变化范围;与此同时,汽车安全事故与品牌息息相关,产品设计的不良或可靠性的缺陷将会造成车厂巨大的赔偿,这导致了汽车电子产品需在车上进行长时间实测,且车厂不会轻易地更换供应商。

通过“严苛”的质量体系认证因此成为本土封装厂开启汽车电子封装布局的第一步。以AEC-Q系列标准为例,AEC按照器件类型(集成电路,分立器件,光电器件)制定标准,涵盖了试验方法,生产工艺管控,“设计、生产、应用等”的零缺陷目标。IC元件主要满足AEC-Q100标准、分立器件主要满足AEC-Q101标准、被动元件主要满足AEC-Q200标准。如AEC-Q100标准共有7大类别、41项的测试,在封装层面,涉及加速环境应力测试、加速生命周期模拟测试、封装组装整合测试等大约16-18项封装测试。

通过繁杂的质量认证之后,封装厂商进军汽车市场并实现商业化增长的路径是什么?

与汽车电子头部厂商合作,在需求增长下吃下巨头“匀出”的一部分产能是一条路径;选择与国内汽车及半导体产业同频共振,本土封装厂商的长期增长或也要仰赖与Fabless设计厂商携手突破全球汽车电子供应商的垄断局面,即IDM厂商对汽车电子设计与封装市场的绝对占据。

有利的是,汽车OEM对创新的坚持态度与电子电气架构带来的变动,成为了本土汽车电子产业链企业可以联动突破的“缺口”。

目前,对于新技术的采用,国内汽车OEM虽然谨慎,但持积极态度。在27日举办的2023汽车半导体生态峰会上,航盛电子董事长、总裁杨洪就提及了“守正创新”和“长期主义”:“在发展智能化的技术方面,整车通讯、物联网和硬件技术最终一定要融合到一起。但不是谁去颠覆谁,而是大家互相包容,互相整合”,反映出了汽车产业玩家对创新的包容与坚持态度。

在驱动创新的过程中,汽车OEM对成本与新技术投入的严格考量下,经济性与便利性将促使汽车电子产品朝系统化、模块化方向发展,这将带动汽车封装市场的迭代与发展,也将成为本土封装厂商抢占更多市场份额的机遇。

作为传统汽车电子头部厂商,恩智浦在日前的NXPI Citi's 2023 Global Technology Conference上表示,正在尝试将其不同的产品线真正融合起来,为包括中国汽车OEM在内的客户提供完整的解决方案。无疑,这将包括封装层面的创新。

与国际巨头同步,国内长电科技、通富微电、华天科技等一边多维布局先进封装,也在及时结合汽车领域热门应用需求,就封装形式、工艺及仿真平台等多方面进行创新。

今年3月份消息,长电科技宣布面向更多客户提供 4D 毫米波雷达先进封装量产解决方案,包括倒装型(FCCSP)和扇出型(eWLB)两种封装形式,以适应不同的客户需求。4D毫米波雷达因能够探测高度信息,弥补传统毫米波雷达的短板,备受Waymo、Mobileye等厂商追捧。

而据华天科技透露,在电源管理芯片封装方面,其SOW16L封装已经为比亚迪、宁德时代所采用。同时,华天科技也在继续强化散热优势,开发ELQFP和LQFP(2424)新型封装形式,并不断加深与算力需求相关的FC-BGA以及Wafer Level Package等封装形式的布局。

可以预见的是,伴随汽车EE架构逐步从分布式走向集中式,大量的高性能SoC、多功能MCU和高性能以太网芯片等需求会被催生,封装厂商在高可靠且实用的先进封装领域布局就显得尤为重要,包括材料方面是否选择更具经济性的铜材料以及更具轻量化的铝材料等,都成为未来需要考量的方向。

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