抱緊汽車大腿，存儲芯片何時能上岸？

國際形勢動蕩、全球經(jīng)濟(jì)增速放緩及通貨膨脹...導(dǎo)致消費(fèi)終端的需求直線下降，讓原本在消費(fèi)電子所向披靡的存儲芯片猛然撞上攔路石，陷入困境。

從去年下半年開始，下游消費(fèi)電子需求疲弱的寒風(fēng)席卷了整個存儲器市場，虧損、減產(chǎn)、訂單量銳減等狀況成為了存儲行業(yè)的主旋律。在這背景之下，車用芯片持續(xù)緊缺，給存儲企業(yè)帶來了一絲溫暖，也意味著存儲芯片仍有另一番用武之地。

Part.1
留有余溫，車用存儲芯片成需求重點(diǎn)

過去的幾年里，突如其來的疫情改變了人們的生活方式。在疫情初期，居家辦公、遠(yuǎn)程教育等成為了生活新常態(tài)，人們短時間內(nèi)對電子產(chǎn)品的需求大增，使得PC、智能手機(jī)等消費(fèi)電子需求瘋漲，存儲芯片迎來增長高潮。然而隨著疫情不斷蔓延，加上國際形勢變化、高通貨膨脹等因素沖擊，消費(fèi)電子市場自2022年開始下滑，連帶半導(dǎo)體市場也突轉(zhuǎn)急下，步入下行周期。終端市場持續(xù)呈現(xiàn)疲弱，迫使上下游供應(yīng)鏈不得不采取調(diào)價和去庫存等措施，以求平衡發(fā)展。

至今消費(fèi)終端還未傳來積極的信號，存儲芯片價格跌幅卻呈現(xiàn)將再擴(kuò)大的趨勢。據(jù)TrendForce集邦咨詢5月9日研究顯示，由于DRAM及NAND Flash供應(yīng)商減產(chǎn)不及需求走弱速度，部分產(chǎn)品第二季均價季跌幅有擴(kuò)大趨勢，DRAM擴(kuò)大至13~18%，NAND Flash則擴(kuò)大至8~13%。

二季度存儲市場仍顯冷淡，此前三星、鎧俠等幾大原廠雖表示看好今年下半年市況，不過短期內(nèi)整體需求還無法看到轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

相較于消費(fèi)電子的動蕩不穩(wěn)，汽車電子的走勢則成為了半導(dǎo)體行業(yè)亮麗的風(fēng)景線。有數(shù)據(jù)指出，由于汽車芯片短缺，2022年全球汽車產(chǎn)業(yè)減少生產(chǎn)約450萬輛新車，而2023年芯片短缺依舊將影響汽車產(chǎn)量，預(yù)計(jì)減產(chǎn)將達(dá)300萬輛。由于需求旺盛，預(yù)計(jì)2023全年，汽車芯片仍將是芯片行業(yè)中為數(shù)不多的嚴(yán)重短缺的細(xì)分領(lǐng)域之一。

此前業(yè)界表示，汽車芯片出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性短缺，汽車芯片上下游正在上演冰火兩重天。但針對汽車芯片短缺問題，福特汽車CEO Jim Farley認(rèn)為，汽車行業(yè)的芯片危機(jī)在2025年之前都不太可能緩解。

一般來說，一輛汽車需要的芯片種類至少有40種，汽車芯片按功能主要分為計(jì)算與控制芯片、傳感器芯片、功率半導(dǎo)體、模擬和通信芯片、存儲芯片等。從存儲芯片上看，汽車對存儲的需求仍然在上升。

從汽車應(yīng)用需求看，車載信息娛樂系統(tǒng) （IVI）、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息系統(tǒng)、數(shù)位儀表板等領(lǐng)域是智能汽車的主要存儲需求。近年來，隨著自動駕駛向高級L5升級發(fā)展，汽車用于收集車輛運(yùn)行和周邊情況數(shù)據(jù)的攝像頭、雷達(dá)、熱成像設(shè)備、激光雷達(dá)等各種傳感器會越來越多。在汽車行駛的過程中，除了自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，還有汽車與汽車之間的實(shí)時信息分享、互動通信、數(shù)據(jù)交換等都將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)處理和存儲需求。

大量且不同的汽車存儲需求讓高容量低成本DRAM（LPDDR3/4、LPDDR5、GDDR等）、高性能NAND Flash（e.MMC和UFS等）等存儲芯片逐漸成為關(guān)注重點(diǎn)，同時專注于芯片啟動的高密度NOR Flash（QSPI、xSPI等）需求也在持續(xù)提升。其中據(jù)西部數(shù)據(jù)預(yù)測，2025年，單車需要的NAND Flash容量將上升至2TB。

在智能化、網(wǎng)聯(lián)化加速轉(zhuǎn)型的大趨勢之下，汽車行業(yè)對存儲芯片的需求將大大提升，汽車存儲芯片或?qū)⒊蔀榇鎯π袠I(yè)新的增長方向。根據(jù)美光此前統(tǒng)計(jì)，2023年中國汽車存儲市場規(guī)模估計(jì)將大幅增長至15億美元。

Part.2
從無到有，存儲芯片滲入車用各環(huán)節(jié)

近年來，隨著電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的加速推進(jìn)，汽車產(chǎn)業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級，汽車芯片正不斷革新，車輛需要處理和存儲更多的視頻、語音等數(shù)據(jù)信息，而存儲芯片也因此逐漸滲入到汽車產(chǎn)業(yè)“生態(tài)圈”中。

目前，可應(yīng)用于汽車芯片領(lǐng)域的存儲芯片類型包括DRAM、SRAM、EEPROM、NAND Flash、NOR Flash、FRAM等。 

圖表：全球半導(dǎo)體觀察不完全統(tǒng)計(jì)

先從易失性存儲器DRAM和SRAM來講，含義上，DRAM是動態(tài)隨機(jī)存取存儲器，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器，簡稱內(nèi)存，其處理速度較快，但一旦斷電，存儲的數(shù)據(jù)便會丟失，數(shù)據(jù)保留時間短；SRAM是靜態(tài)存儲器，存取速度快，無需刷新電路也可以保存數(shù)據(jù)。價格上，SRAM相比DRAM較貴；應(yīng)用領(lǐng)域上，SRAM可用于汽車電子領(lǐng)域，DRAM可用于車載信息娛樂系統(tǒng)（Infotainment）、先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS）、車載信息系統(tǒng) （Telematics）和數(shù)字儀表盤 （D-cluster）等。

而非易失性存儲器——閃存（Flash），主要分為NOR Flash和NAND Flash兩類。兩者對比來看，NAND Flash寫入性能好，大容量下成本低，體積也更小。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，NAND Flash主要作用在長時間存儲行駛或軟件等連續(xù)數(shù)據(jù)，應(yīng)用于ADAS系統(tǒng)、IVI系統(tǒng)、汽車中控等。而NOR Flash主要應(yīng)用于小容量、內(nèi)容更新少的場景，其獨(dú)有的功能特性剛好可以用于自動緊急剎車系統(tǒng)（AEB）、胎壓偵測器（TPMS）、道路偏移警示等ADAS系統(tǒng)。

EEPROM是一種帶電可擦可編程只讀的存儲器，具備掉電后數(shù)據(jù)不丟失的特點(diǎn)。據(jù)悉，傳統(tǒng)的EEPROM可以保存100年，可擦寫100w次。目前EEPROM產(chǎn)品可被用于汽車電子的車身控制模塊、駕駛輔助系統(tǒng)以及信息娛樂與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等。

作為新型存儲器之一，F(xiàn)RAM（鐵電存儲器）擁有高速讀寫入、高讀寫耐久性、低功耗等優(yōu)秀特性，被認(rèn)為是可以替代傳統(tǒng)EEPROM和Flash的產(chǎn)品，不過制造成本較高。FRAM技術(shù)可以幫助汽車制造商大幅降低系統(tǒng)的復(fù)雜性及提高數(shù)據(jù)的完整性，據(jù)悉，實(shí)際上FRAM目前已被廣泛應(yīng)用于新能源汽車的關(guān)鍵電子系統(tǒng)。

Part.3
力爭過關(guān)，打通供應(yīng)鏈體系

與消費(fèi)級產(chǎn)品相比，車規(guī)級別的芯片進(jìn)入門檻高、認(rèn)證周期長，對技術(shù)要求也更嚴(yán)格。欲入行先通關(guān)，芯片進(jìn)入汽車電子主流供應(yīng)鏈體系需要進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)測試。

目前來說，車規(guī)級芯片需要通過AEC-Q系列標(biāo)準(zhǔn)、IATF16949合規(guī)認(rèn)證、ASPCIE認(rèn)證、ISO 26262功能安全認(rèn)證等系列關(guān)卡；同時還需符合部分車廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)才能上車，例如大眾VW80000標(biāo)準(zhǔn)、通用汽車GMW3172標(biāo)準(zhǔn)等。

圖表：全球半導(dǎo)體觀察不完全統(tǒng)計(jì)

而上述的一些認(rèn)證步驟，車載存儲產(chǎn)品也必不可免，產(chǎn)品在滿足性能、成本、容量需求以外，只有達(dá)到了車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)，才能保證在嚴(yán)酷行車環(huán)境下安全、穩(wěn)定且持久地使用。但整套認(rèn)證流程時間可能長達(dá)4-5年，其認(rèn)證周期較長、流程繁瑣，導(dǎo)致市場門檻高，市場格局寡頭明顯，不過這并不能阻礙迫切入關(guān)的存儲軍。對芯片企業(yè)而言，要進(jìn)入汽車行業(yè)將面臨的是極高的技術(shù)、生產(chǎn)和時間成本的考驗(yàn)。

圖表：全球半導(dǎo)體觀察不完全統(tǒng)計(jì)

從產(chǎn)品類型上看，三星、SK海力士、美光、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、佰維存儲、兆易創(chuàng)新等存儲企業(yè)的車載存儲產(chǎn)品類型主要集中在DRAM和NAND Flash兩大主流存儲器產(chǎn)品；而聚辰半導(dǎo)體、復(fù)旦微電子、兆易創(chuàng)新、北京君正等一些芯片設(shè)計(jì)廠商在EEPROM、NOR Flash等有部署，多家企業(yè)已成功拿到了打入汽車行業(yè)相關(guān)的通行證，產(chǎn)品已陸續(xù)上車。

具體來看，三星產(chǎn)品系列已拓展到LPDDR5X、eMMC、UFS、PCLe SSD等；美光產(chǎn)品種類較為齊全DRAM產(chǎn)品從最傳統(tǒng)的DDR升級到DDR4、LPD2、LPD5及GDDR6，在NAND、NOR Flash及MCP等方面皆有涉及。

近年來，車規(guī)芯片正在快速發(fā)展，從國內(nèi)布局來看，為鼓勵和推動汽車芯片產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化發(fā)展，國家陸續(xù)發(fā)布了一些汽車芯片的補(bǔ)充制度和支持政策，同時部分企業(yè)正加速推動車用存儲芯片的研發(fā)和應(yīng)用。

存儲產(chǎn)品進(jìn)度上，兆易創(chuàng)新去年在DDR4產(chǎn)品基礎(chǔ)上，推出了DDR3L產(chǎn)品系列，今年會在營收體量上積極去推進(jìn)，還將繼續(xù)豐富完善DARM產(chǎn)品線；在NOR Flash、NAND Flash上均推出了全系列的車規(guī)產(chǎn)品，累計(jì)出貨量已超過1億顆，NAND Flash車規(guī)產(chǎn)品也在積極進(jìn)行市場推廣。兆易創(chuàng)新DRAM業(yè)務(wù)處于起步階段，而車規(guī)級Nor Flash大容量芯片占比據(jù)持續(xù)上升，出貨平均容量也持續(xù)提升。從產(chǎn)品上看，GD25 SPI NOR Flash的容量覆蓋512KB～2GB，能夠滿足多種實(shí)時操作系統(tǒng)所需的不同存儲空間。

復(fù)旦微電子的FM24C/FM25系列EEPROM車規(guī)產(chǎn)品已通過AEC-Q100 Grade 1車規(guī)級驗(yàn)證，產(chǎn)品工作溫度擴(kuò)展至-40℃~+125℃，下一階段，其I2C、SPI接口EEPROM的全系列容量產(chǎn)品計(jì)劃于年內(nèi)完成AEC-Q100 Grade1車規(guī)級驗(yàn)證。

而佰維存儲車載存儲產(chǎn)品涉及SSD、BGA SSD、車載eMMC、LPDDR、CFast卡、SD卡等，已經(jīng)滿足行車監(jiān)控器、行車記錄儀、車載娛樂內(nèi)容以及自動駕駛高精度地圖等應(yīng)用的需求。此前為了加強(qiáng)車載存儲的研發(fā)，佰維存儲還與太極半導(dǎo)體簽約戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將在車規(guī)級存儲器方面進(jìn)行深化合作。

目前，北京君正旗下北京矽成（ISSI）已具備成熟的車規(guī)級芯片研發(fā)平臺，生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)均已通過ISO/TS16949認(rèn)證，且所有產(chǎn)品均達(dá)到或超過AEC-Q100，并已部署高速低功耗SRAM，低中密度DRAM，NOR/NAND Flash，嵌入式Flash pFusion，及eMMC等芯片產(chǎn)品。據(jù)悉，北京君正旗下上海芯楷目前已有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，目前正在做產(chǎn)品推廣。上海芯楷是從非易失存儲器（NOR Flash）產(chǎn)品開始，依據(jù)新興市場對芯片產(chǎn)品的需求，逐步開發(fā) NAND Flash、PSRAM（IOT RAM）存儲系列產(chǎn)品。

結(jié)語

總體而言，在存儲芯片產(chǎn)業(yè)遭遇重?fù)粝萑肽婢澈?，企業(yè)正在努力使用車載存儲芯片開辟一條新興之路。雖道阻且長，但行則將至，若行而不輟，未來可期。未來，汽車芯片行業(yè)也將成為存儲軍們新的戰(zhàn)略重地。