單車(chē)50顆！PMIC芯片國產(chǎn)替換，最大的機會(huì )在電動(dòng)車(chē)上

電源管理芯片作為模擬芯片中的一個(gè)大分類(lèi)正受益于新能源產(chǎn)業(yè)的興起，尤其是汽車(chē)電動(dòng)化浪潮襲來(lái)后，整體需求呈現爆發(fā)式增長(cháng)。根據意法半導體此前公布的數據，與傳統汽車(chē)相比，一輛新能源汽車(chē)需要用到的電源管理芯片增長(cháng)近20%，達到50顆。

電源管理芯片在電動(dòng)汽車(chē)每個(gè)部分都能見(jiàn)到身影，各個(gè)域控制器，每塊MCU都需要電源管理芯片的支持。汽車(chē)成為電源管理芯片未來(lái)的增長(cháng)驅動(dòng)力，Frost&Sullivan預計，全球汽車(chē)電源管理芯片市場(chǎng)將從2020年的17億美元增長(cháng)至2025年的21億美元。

中國電源管理芯片行業(yè)在2012年-2018年期間平均每年新增61家企業(yè)，2021年上半年，國內電源管理芯片的國產(chǎn)化率達到約24%，雖然效果顯著(zhù)，但海外巨頭仍舊占據主導地位。在缺貨漲價(jià)及電動(dòng)汽車(chē)蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下，電源管理芯片的國產(chǎn)替代又將迎來(lái)哪些新的機會(huì )？

在9月27日芯智庫【相約芯期二】第20期的“新能源汽車(chē)半導體在線(xiàn)研討會(huì )”上安波福半導體專(zhuān)家鞠峰在會(huì )上分享了電源管理芯片的發(fā)展路徑、技術(shù)趨勢以及在汽車(chē)應用需求起來(lái)后，國內廠(chǎng)商該如何抓住機遇等話(huà)題。

以下是鞠峰的分享內容：

汽車(chē)各個(gè)部分都需要PMIC，不管是域控制，還是MCU。PMIC所屬的模擬芯片在過(guò)去20年間得到了快速發(fā)展，而電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)是增長(cháng)驅動(dòng)力，預計到2026年，PMIC將占汽車(chē)市場(chǎng)的30%。

根據世界半導體貿易統計組織（WSTS）在2020年年末公布的“產(chǎn)品分類(lèi)2021”中的定義，電源管理芯片是指將電壓源轉換成可供其他集成電路使用的器件，以及控制輸出電壓能力的器件。這其中包括DC/DC、AC/DC等，一些為特定終端應用設計的電源管理芯片應歸類(lèi)于特殊應用模擬芯片中。PMIC中的類(lèi)別有線(xiàn)性穩壓器、開(kāi)關(guān)式穩壓器、參考電壓、BMS等。

汽車(chē)智能化、自動(dòng)化的當下，各個(gè)部分都用到許多PMIC，如智能座艙、自動(dòng)駕駛、車(chē)身控制、域控制、車(chē)燈、BMS管理系統等。不僅每個(gè)MCU需要PMIC供電，每個(gè)ECU里面都有不同種類(lèi)的PMIC。

根據市場(chǎng)研究機構RESEARCH AND MARKETS的數據，2021年全球PMIC銷(xiāo)售額達到377億美元，預計到2028年將達到550億美元，年復合增長(cháng)率達5.5%。另根據天風(fēng)證券報告，電源 IC增長(cháng)最大的是車(chē)載領(lǐng)域，復合年增長(cháng)率為9.0%。電動(dòng)化和自動(dòng)駕駛將成為驅動(dòng)力，特別是電動(dòng)汽車(chē)，Yole預計其到2026年將占汽車(chē)市場(chǎng)的30%，PMIC受其推動(dòng)增長(cháng)。此外Yole預計，到2026年，所有乘用車(chē)和80%的小型商用車(chē)至少配備Level1 ADAS，這也增加了對多通道 PMIC 的需求。我們回顧2002年1月到2021年11月的趨勢，IHS的數據表明，PMIC所屬的模擬芯片需求是不斷增加的，而MCU的增長(cháng)相對比較緩慢。

PMIC的主流制程還是在90nm-180nm的成熟工藝，其技術(shù)發(fā)展從一開(kāi)始由IDM主控，到代工模式出現，如今有越來(lái)越多的代工廠(chǎng)轉而投入300mm晶圓，IDM也緊隨其后。

MCU的發(fā)展趨勢是向更先進(jìn)的工藝節點(diǎn)邁進(jìn)，現在進(jìn)入40nm節點(diǎn)，將來(lái)甚至會(huì )來(lái)到14nm。走大算力，高性能的SoC要用到更高端的先進(jìn)制程如7nm、5nm。對于PMIC來(lái)說(shuō)，還是停留在成熟制程，主流在90nm-180nm之間。

我們來(lái)回顧下PMIC的技術(shù)發(fā)展路徑：上世紀90年代整個(gè)PMIC技術(shù)主要掌握在IDM廠(chǎng)商手中，如TI、美信、ADI等；到2000年，IDM開(kāi)始將一些成熟的PMIC技術(shù)轉移至代工廠(chǎng)，一些初創(chuàng )IC設計公司開(kāi)始研發(fā)PMIC；到2010年，一些代工廠(chǎng)開(kāi)始關(guān)注PMIC技術(shù)，開(kāi)始與IDM合作開(kāi)發(fā)一些特殊工藝，涉及高端的邏輯器件工藝由頭部廠(chǎng)家鉆研，而模擬器件大多聚焦在特色工藝的開(kāi)發(fā)上；現在，IVR（Intergrated Voltage Regulator）也得到了廣泛的應用，在芯片內部集成更多的被動(dòng)器件。

在晶圓代工領(lǐng)域，格芯是全球第一家提供300mm BCD工藝的代工廠(chǎng)，也有越來(lái)越多的代工廠(chǎng)正在涌入，包括TI也是專(zhuān)注在300mm晶圓的開(kāi)發(fā)上。

以格芯為例，早在2014年，格芯就能提供高端的工藝制程，如85V的BCD工藝，可以同時(shí)集成PLDMOS、NLDMOS等，同時(shí)還集成CMOS Baseline在里面。另外，格芯也提到了Ultra High Voltage的方案，對應到汽車(chē)上就是一些高壓應用。

PMIC的未來(lái)趨勢呈現高功率密度、低靜態(tài)電流、低電磁干擾、低噪聲、高精度、隔離、高功能安全這幾大方向。PMIC與主機廠(chǎng)、芯片廠(chǎng)商息息相關(guān)，這也是國產(chǎn)半導體發(fā)展機遇。國產(chǎn)企業(yè)要專(zhuān)注特色工藝開(kāi)發(fā)，集成更多的功能，以此打造高性能器件來(lái)站穩腳跟。

PMIC的未來(lái)趨勢第一個(gè)就是高功率密度。通過(guò)拓撲結構，電路和先進(jìn)封裝技術(shù)，使PMIC發(fā)熱量減少，體積縮小。第二個(gè)是低靜態(tài)電流。實(shí)現更低的待機功耗和快速響應時(shí)間。第三個(gè)是低電磁干擾。改進(jìn)過(guò)濾器尺寸，降低成本，減少設計時(shí)間和復雜度。第四個(gè)是低噪聲和高精度，第五個(gè)是隔離，最后是功能安全。ISO 26262涉及到開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品設計的方方面面。

目前國產(chǎn)半導體有些已經(jīng)拿到了體系認證，甚至產(chǎn)品認證，有些還在認證中。但是未來(lái)想進(jìn)入汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈，這些都是比較低的準入門(mén)檻，安全永遠是汽車(chē)的核心。

剛剛我們提到這么多的開(kāi)發(fā)方向，有與代工廠(chǎng)合作的，也有與封裝廠(chǎng)合作的，最后我們還是要關(guān)注一些主機廠(chǎng)，貼近客戶(hù)，這其中還包括一些主流的MCU、SoC廠(chǎng)商，PMIC與其是息息相關(guān)的，這也是國產(chǎn)半導體發(fā)展的機遇。

我們可以分為幾個(gè)階段，第一個(gè)就是簡(jiǎn)單的替換，第二個(gè)是集成更多的功能，第三個(gè)要開(kāi)發(fā)特色工藝，這個(gè)是對模擬器件，PMIC企業(yè)能夠保持競爭力的根本，最后是基于上述三點(diǎn)，打造高性能產(chǎn)品，幫助國產(chǎn)廠(chǎng)商站穩腳步，穩扎穩打。