[原创] 比亚迪的芯片实力
2020-04-17
14:00:04
来源: 半导体行业观察
近日，比亚迪发布一则公告指出，比亚迪股份有限公司（以下简称“比亚迪”）近期通过下属子公司间的股权转让、业务划转完成了对全资子公司深圳比亚迪微电子有限公司 (以下简称“比亚迪微电子”，现已更名为“比亚迪半导体有限公司”)的内部重组。并计划引进投资，寻找适当的时机上市。
根据公告，内部重组后，比亚迪半导体有限公司（以下简称“比亚迪半导体”）业务范围及未来的战略发展定位都发生了变化，目前，比亚迪半导体主营业务涵盖功率半导体、智能控制IC、智能传感器、光电半导体、制造及服务五大板块。
那么，作为一个以汽车和电池闻名的公司，比亚迪在芯片方面的实力究竟如何？让我们来看一下。
一段芯事
比亚迪是一家以电池起家的企业，在2003年前后，比亚迪通过旗下的比亚迪微电子切入集成电路和功率器件开发业务，这是比亚迪的第六事业部。2004年10月15日，深圳比亚迪微电子有限公司正式成立。
比亚迪微电子成立初期，主要承担公司集成电路及功率器件的开发、整合性晶圆制造服务的生产任务，在此期间，比亚迪并无水花。
直到2008年，比亚迪以2亿收购宁波中纬积体电路（即现在的宁波比亚迪半导体），有业内人表示：“王传福是想做电动汽车驱动电机(主要由驱动芯片与电源管理器件组成)的研发和生产，他想要控制整个电动汽车产业链。”
收购宁波中纬以后，比亚迪改变了宁波中纬的原本运营模式，不再从事晶圆代工业务，而是将其整合到其微电子产业链当中去。从某个角度看，比亚迪也可以称之为一家IDM公司。
时至今日，比亚迪半导体板块已取得一定成果，包括在新能源领域，已在业内率先实现车规级IGBT大规模量产；在工业领域，已成功量产触控类MCU、BMS前端检测芯片、电池保护IC与驱动IC；在消费领域，其嵌入式指纹芯片、CIS和电磁传感器在行业主要客户中占据领先市场份额。
当初这笔大家一致不看好的交易，似乎为比亚迪芯片事业线的崛起打下了基础。
IGBT与SiC两手抓
谈起比亚迪的芯片事业，就不得不说功率半导体。据悉，截至目前，比亚迪已成为国内最大的车规级IGBT厂商，其国内汽车领域市场占比超20%以上。
有报道称，比亚迪的IGBT团队于2005年成立，对于自研IGBT的原因，深圳比亚迪微电子有限公司高级研发经理吴海平先生曾在一个论坛上表示，“因为我们做电动车做的比较早，当时在市面上几乎找不到针对电动车的IGBT，基本上都是工业级的IGBT。我们也找过一些厂家去谈定制，基本上都不理，所以当时也是被逼的没有办法才做这个事情。”
成立IGBT团队之后，比亚迪通过与世界知名的欧洲芯片厂商和模组供应商合作，先从相对容易的封装入手，之后再在深圳建立了国内首条车用IGBT模块生产线。之后升级收购来的宁波中纬产线，打造了芯片研发的工艺平台，经过不懈努力，终于在2009年6月拿出了比亚迪自研的1200V IGBT芯片样片。
目前，比亚迪已经拥有国内首个汽车IGBT生产链，包括IGBT芯片设计、晶圆制造、模块封装等部分，还有仿真测试以及整车测试。
IGBT制造难度大，具有极高的技术壁垒且主要被欧美日企垄断，我国IGBT产品对外依赖度达到90%。目前全球 IGBT 市场主要被英飞凌、三菱以及富士电机等国外公司所占领，全球前5公司市占率达67．5％，行业集中度较高。
但在车规级IGBT细分市场中，比亚迪却交出了一份不错的成绩。2018年9月，比亚迪第一次对外宣布其新能源汽车采用了自主研发的IGBT功率半导体器件。截至最新数据，比亚迪在该领域累计申请IGBT相关专利超过200件。
截至目前，比亚迪车用IGBT装车量已累计超200万只。根据中信证券统计显示，2019年英飞凌在中国国内电动车供应63万套IGBT模块，市占率达到58%；比亚迪凭借自身品牌电动车优势，国内市占率18%居第二位。
而据半导体行业观察获取的最新消息称，比亚迪计划逐步扩产并加速市场化，外供比例下一步争取超过50%。这对于巨头林立的IGBT市场而言，具有一定难度。毕竟比亚迪在国内市占率高更多是因为其自身品牌电动车优势，想要真正在市场站稳脚跟还要用产品说话。
在开拓国内市场的过程中，比亚迪的对手不仅仅是国际巨头，国内崛起的一众厂商也对其造成一定威胁。据中国汽车工业协会预测，2019年我国新能源汽车销量将达到160万辆，同比增长30%。
嗅到巨大商机的厂商伺机而动，中车株洲电力机车研究所有限公司（中国中车株洲所）就是其中的一家，其很早就开始投入研发IGBT技术，并取得重大突破。还有扬杰科技，其专业致力于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等领域的产业发展。
与国内厂商相比，比亚迪具有不少优势，首先比亚迪本身即是车企，因此产品完全按照汽车应用需求开发，也有其他厂商所没有的试错机会；其次具有较好的针对性，并且同时拥有大量的产品实际应用数据，帮助提升产品质量。
目前，在国际IGBT大厂中8英寸晶圆已经成为主流，英飞凌甚至已经在12英寸晶圆上量产IGBT，而国内情况却相差甚远。不过，目前比亚迪已经能够实现8英寸产品量产。
同时IGBT对背面工艺和减薄工艺技术要求高。其中背面工艺中的退火激活难度极大；在减薄工艺上，目前国内普遍可以将晶圆减薄到175μm，2018年12月份比亚迪公布能将晶圆减薄到120μm。而英飞凌制造的IGBT芯片最低可减薄到40
μ
m。这也是比亚迪需要追赶的一个方面。
并且比亚迪在封装方面也存在制约。车规级IGBT的散热效率要求比工业级要高得多，同时还要考虑强振动条件。因此封装要求远高于工业级别。而IGBT封装的主要目的是散热，其关键是材料。在IGBT封装材料方面，日本在全球遥遥领先，德国和美国处于跟随态势，我国的材料科学则相对落后。
可以看出，IGBT是一个对产线工艺细节依赖性极强的公司，以英飞凌自己报告为例，同样的设计，在6英寸和8英寸晶圆生产线上产出的产品性能差异极大，同样两条8英寸晶圆生产线上产出的产品性能差异极大。这就意味着设计公司不能跳出代工厂的支持独立存在。所以，最好的路线就是IDM，这也是IGBT企业走向大而强的必经之路。
在布局车用IGBT市场的同时，比亚迪也在研发布局宽禁带半导体SiC芯片, 据最新消息称，该产品目前已大规模应用于车载DCDC和OBC。同时，SiC电控在2019年底开始装车，计划2020年中在高端车型上大批量应用，引领新一代电动车功率芯片变革。
异常激烈的CIS市场
在比亚迪方面，同样值得说道的还有CMOS图像传感器（CIS），比亚迪的CIS广泛用于手机、平板、笔记本、玩具、汽车、工业控制和医疗设备等领域。根据相关资料显示，早在2012年，比亚迪半导体的CIS部门就已经非常出色，该部门的销售额占公司整体销售额的50%~60%。当时的报道也指出，从2007年开始，销售额逐年翻番。
之前，比亚迪半导体的CIS主流集中在手机领域。因为智能手机自打面世以后出货量惊人，是一个非常庞大的市场。根据TechnoSystem Research(TSR)调查数据显示，2019年CMOS图像传感器年产值159亿美元，较2018年成长18%，销售量则为62亿颗，年成长15%。面对着这样一个市场，比亚迪怎能不动心？
但在这个方向，海外竞争对手在高端领域遥遥领先，而国内的竞争对手在中低端领域也竞争激烈。最新数据显示，2019年，在供应商市占率分布方面，Sony与三星是全球最主要的CIS元件供应商，两家公司联手拿下近七成市占率。这让比亚迪在这个市场面临巨大的挑战。
来到中低端领域，竞争也十分激烈，格科微电子的 CIS具有成本低、质量高等特点。而思比科微电子专门从事CIS研发和销售，主打低像素 CMOS 产品。
经过这些年的发展，手机和安防市场虽然还有不少的成长空间，但居安思危的CIS厂商开始寻找下一个爆品。他们不约而同地将目光聚焦于汽车领域。作为一家本土汽车厂商，比亚迪当然不会错过这个机会。
根据 YOLE 的最新预测，车载图像传感器市场空间将从 2016 年的 22 亿美金增长至 2022 年的 77 亿美金，是车用传感器（包括各类雷达、 压力传感器、惯性传感器等）中增长最快、占比最高的细分产品。同时，汽车市场也将成为仅次于手机的第二大 CMOS 传感器应用领域。
而据半导体行业观察获悉，比亚迪CIS产品持续在车规级图像传感器领域加大研发力度，在2018年国内首款130万像素车规级图像传感器已批量装车。拥有汽车产品线的比亚迪在这方面的优势，也是国内其他大部分竞争对手所不具备的机会。
不过放大到全球市场，安森美是在汽车图像传感器细分市场当之无愧的王者、统计数据显示，他们在2018年以62%的市场份额傲视群雄。除了安森美以外，索尼、三星、豪威科技等一众CIS厂商乘势而起。而被本土企业韦尔股份收购的豪威科技在这个领域更是一个不容忽视的供应商。相关资料显示，豪威2007年就推出了首款汽车HDR-SOC传感器。在车载CIS市场上，豪威科技目前仅次于安森美半导体，排名第二位。不仅仅是这些头部厂商，国内思比科、思特威等厂商也在积极布局车载CIS市场。
统计比亚迪的CIS产品线，他们已成功研发和量产8万像素、 30万像素、高清960P、高清1080P、 200万像素、 500万像素、安防监控、线阵系列产品，广泛应用于各领域。但在整个CIS领域，比亚迪在高端领域与头部厂商相比，仍然有非常大的差距。
首先是先进技术积累薄弱，高端产品供应不足。由于起步较晚，关键核心技术积累不占据优势，导致其高性能成像CIS缺乏。截至目前，除三星已经有1亿800万像素的ISOCELL Bright HM1和HMX传感器上市之外，其他索尼和豪威的最新产品也已经到达64MP。车载CIS方面，据安森美去年十月份发布的消息显示，其付运了应用于辅助驾驶的图像传感器AR0132AT出货量突破1亿颗，数量上达到了里程碑。
而正如前文所言，目前比亚迪生产的CIS依旧是500万像素以下，其在工艺的理解、电路设计完美度上，都需要有较长时间的积淀。不过据资料称，比亚迪依靠8万像素图像传感器占据穿戴市场80%市场份额。
其次是产业链协作不足，协同创新有待加强。目前，索尼和三星是CIS领域的绝对技术引领者和市场占有者。它们的运作模式均属于IDM型，这使得产品的设计研发和工艺制造可以紧密结合、同时发展。
对于具有特殊制程的CIS，先进技术的发展使得电路设计和工艺设计的紧密结合尤为重要。目前，以比亚迪为例的国产厂商在CIS领域均没有形成IDM模式，产业链上下游环节协同不强，致使CIS产业链协同创新不足。
指纹识别芯片的意外获胜
此外，比亚迪芯片业务中值得一提的还有指纹识别芯片。2013 年，苹果发布了 iPhone 5S，这是第一款带指纹识别的iPhone。紧接着，搭载指纹识别的手机有如雨后春笋般地冒出来，指纹识别以其方便、安全的特性赢得了消费者们的喜爱。
在智能手机市场，全球指纹识别芯片的市场主要以瑞典的 FPC、我国的汇顶科技，神盾以及海外的 AuthenTec（已被苹果收购）等为主。
2015年，比亚迪曾发布过三款手机指纹识别芯片，同时，为了进入指纹识别领域，比亚迪申请了90件以上相关专利，其中发明专利在80%左右，但市场没什么动静。
其后比亚迪转入了智能门锁市场，有数据指出，随着智能家居行业的兴起，智能门锁市场也呈现爆发式增长，据统计中国有约100亿部门锁，预计市场饱和时，带指纹门锁年销量约5000万把。
针对智能门锁，比亚迪不仅提供业内最完整的全尺寸产品，同时还可以为客户提供完整的解决方案。到2018年6月，比亚迪指纹识别芯片出货量突破1000K，占整个市场60%以上份额。目前，比亚迪嵌入式指纹识别芯片市场占有率第一。
不过，值得注意的是，2017年，行业龙头汇顶科技通过发布面向智能门锁的活体指纹识别解决方案，正式进军智能门锁市场，这将对比亚迪造成不小的压力。此外国内还有一大波从事指纹识别芯片的厂商，另外还有一批如旷世科技等专注于人脸识别的厂商入场，加速指纹识别门锁升级为人脸识别门锁，这些都会对比亚迪造成一定的影响。
目前全球指纹识别技术逐渐由少数厂商掌握逐渐扩大到台湾厂商以及内地公司，激烈的竞争导致元器件的报价越来越低，但是随着国外厂商进一步压缩成本空间，留给国内指纹识别芯片厂商的生存空间已然不多。
国内大多数厂商过于注重价格的优势，而忽略了性能和技术的积累。目前，汇顶科技已经研发出应用于智能座舱的车规级指纹识别方案，比亚迪在这方面还有很长的路要走。
除了上述介绍的产品以外，比亚迪在电容式触摸芯片、电池保护芯片、电流传感器、温湿度传感器、LED外延片、AC/DC开关电源芯片、CMOS IC和光电二极管代工方面都有涉猎。
总结
近年来，汽车市场已经成为半导体行业领导者的首选。在2019年第14次KPMG全球半导体高管调查中，某半导体高管表示，汽车是未来几年公司增长的第二重要应用，仅次于物联网(loT)，领先于无线通信应用。
目前，全球汽车半导体企业的核心市场在中国，但中国本土企业却处于弱势地位。主要原因就是半导体产品严重依赖进口。但国内技术正在不断突破，以比亚迪为代表的IGBT企业正在不断加码车用半导体市场，并不断取得成功，进口替代正在一步步展开。
在半导体方面，比亚迪拥有非常长远的打算，未来比亚迪半导体将以车规级半导体为核心，工业、消费等领域同步发展，在拓宽产品应用领域同时，持续提升市场占有率。
相较于之前以低价杀入CIS和指纹识别市场，比亚迪此次内部重组后调整的战略定位看上去似乎又有了新的侧重点和导向性。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
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