單車50顆！PMIC芯片國產替換，最大的機會在電動車上

電源管理芯片作為模擬芯片中的一個大分類正受益于新能源產業(yè)的興起，尤其是汽車電動化浪潮襲來后，整體需求呈現爆發(fā)式增長。根據意法半導體此前公布的數據，與傳統(tǒng)汽車相比，一輛新能源汽車需要用到的電源管理芯片增長近20%，達到50顆。

電源管理芯片在電動汽車每個部分都能見到身影，各個域控制器，每塊MCU都需要電源管理芯片的支持。汽車成為電源管理芯片未來的增長驅動力，Frost&Sullivan預計，全球汽車電源管理芯片市場將從2020年的17億美元增長至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化率達到約24%，雖然效果顯著，但海外巨頭仍舊占據主導地位。在缺貨漲價及電動汽車蓬勃發(fā)展的大環(huán)境下，電源管理芯片的國產替代又將迎來哪些新的機會？

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

以下是鞠峰的分享內容：

汽車各個部分都需要PMIC，不管是域控制，還是MCU。PMIC所屬的模擬芯片在過去20年間得到了快速發(fā)展，而電動汽車未來是增長驅動力，預計到2026年，PMIC將占汽車市場的30%。

根據世界半導體貿易統(tǒng)計組織（WSTS）在2020年年末公布的“產品分類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于特殊應用模擬芯片中。PMIC中的類別有線性穩(wěn)壓器、開關式穩(wěn)壓器、參考電壓、BMS等。

汽車智能化、自動化的當下，各個部分都用到許多PMIC，如智能座艙、自動駕駛、車身控制、域控制、車燈、BMS管理系統(tǒng)等。不僅每個MCU需要PMIC供電，每個ECU里面都有不同種類的PMIC。

根據市場研究機構RESEARCH AND MARKETS的數據，2021年全球PMIC銷售額達到377億美元，預計到2028年將達到550億美元，年復合增長率達5.5%。另根據天風證券報告，電源 IC增長最大的是車載領域，復合年增長率為9.0%。電動化和自動駕駛將成為驅動力，特別是電動汽車，Yole預計其到2026年將占汽車市場的30%，PMIC受其推動增長。此外Yole預計，到2026年，所有乘用車和80%的小型商用車至少配備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，其技術發(fā)展從一開始由IDM主控，到代工模式出現，如今有越來越多的代工廠轉而投入300mm晶圓，IDM也緊隨其后。

MCU的發(fā)展趨勢是向更先進的工藝節(jié)點邁進，現在進入40nm節(jié)點，將來甚至會來到14nm。走大算力，高性能的SoC要用到更高端的先進制程如7nm、5nm。對于PMIC來說，還是停留在成熟制程，主流在90nm-180nm之間。

我們來回顧下PMIC的技術發(fā)展路徑：上世紀90年代整個PMIC技術主要掌握在IDM廠商手中，如TI、美信、ADI等；到2000年，IDM開始將一些成熟的PMIC技術轉移至代工廠，一些初創(chuàng)IC設計公司開始研發(fā)PMIC；到2010年，一些代工廠開始關注PMIC技術，開始與IDM合作開發(fā)一些特殊工藝，涉及高端的邏輯器件工藝由頭部廠家鉆研，而模擬器件大多聚焦在特色工藝的開發(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器件。

在晶圓代工領域，格芯是全球第一家提供300mm BCD工藝的代工廠，也有越來越多的代工廠正在涌入，包括TI也是專注在300mm晶圓的開發(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，可以同時集成PLDMOS、NLDMOS等，同時還集成CMOS Baseline在里面。另外，格芯也提到了Ultra High Voltage的方案，對應到汽車上就是一些高壓應用。

PMIC的未來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、芯片廠商息息相關，這也是國產半導體發(fā)展機遇。國產企業(yè)要專注特色工藝開發(fā)，集成更多的功能，以此打造高性能器件來站穩(wěn)腳跟。

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

目前國產半導體有些已經拿到了體系認證，甚至產品認證，有些還在認證中。但是未來想進入汽車產業(yè)鏈，這些都是比較低的準入門檻，安全永遠是汽車的核心。

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

我們可以分為幾個階段，第一個就是簡單的替換，第二個是集成更多的功能，第三個要開發(fā)特色工藝，這個是對模擬器件，PMIC企業(yè)能夠保持競爭力的根本，最后是基于上述三點，打造高性能產品，幫助國產廠商站穩(wěn)腳步，穩(wěn)扎穩(wěn)打。