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抱紧汽车大腿,存储芯片何时能上岸?

作者:时间:2023-05-28来源:全球半导体观察收藏

国际形势动荡、全球经济增速放缓及通货膨胀...导致消费终端的需求直线下降,让原本在消费电子所向披靡的猛然撞上拦路石,陷入困境。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202305/447059.htm

从去年下半年开始,下游消费电子需求疲弱的寒风席卷了整个存储器市场,亏损、减产、订单量锐减等状况成为了存储行业的主旋律。在这背景之下,车用芯片持续紧缺,给存储企业带来了一丝温暖,也意味着仍有另一番用武之地。

Part.1
留有余温,车用成需求重点

过去的几年里,突如其来的疫情改变了人们的生活方式。在疫情初期,居家办公、远程教育等成为了生活新常态,人们短时间内对电子产品的需求大增,使得PC、智能手机等消费电子需求疯涨,存储芯片迎来增长高潮。然而随着疫情不断蔓延,加上国际形势变化、高通货膨胀等因素冲击,消费电子市场自2022年开始下滑,连带半导体市场也突转急下,步入下行周期。终端市场持续呈现疲弱,迫使上下游供应链不得不采取调价和去库存等措施,以求平衡发展。

至今消费终端还未传来积极的信号,存储芯片价格跌幅却呈现将再扩大的趋势。据TrendForce集邦咨询5月9日研究显示,由于DRAM及NAND Flash供应商减产不及需求走弱速度,部分产品第二季均价季跌幅有扩大趋势,DRAM扩大至13~18%,NAND Flash则扩大至8~13%。

二季度存储市场仍显冷淡,此前三星、铠侠等几大原厂虽表示看好今年下半年市况,不过短期内整体需求还无法看到转折点。

相较于消费电子的动荡不稳,的走势则成为了半导体行业亮丽的风景线。有数据指出,由于汽车芯片短缺,2022年全球汽车产业减少生产约450万辆新车,而2023年芯片短缺依旧将影响汽车产量,预计减产将达300万辆。由于需求旺盛,预计2023全年,汽车芯片仍将是芯片行业中为数不多的严重短缺的细分领域之一。

此前业界表示,汽车芯片出现结构性短缺,汽车芯片上下游正在上演冰火两重天。但针对汽车芯片短缺问题,福特汽车CEO Jim Farley认为,汽车行业的芯片危机在2025年之前都不太可能缓解。

一般来说,一辆汽车需要的芯片种类至少有40种,汽车芯片按功能主要分为计算与控制芯片、传感器芯片、功率半导体、模拟和通信芯片、存储芯片等。从存储芯片上看,汽车对存储的需求仍然在上升。

从汽车应用需求看,车载信息娱乐系统 (IVI)、高级驾驶辅助系统(ADAS)、车载信息系统、数位仪表板等领域是智能汽车的主要存储需求。近年来,随着自动驾驶向高级L5升级发展,汽车用于收集车辆运行和周边情况数据的摄像头、雷达、热成像设备、激光雷达等各种传感器会越来越多。在汽车行驶的过程中,除了自身产生的数据,还有汽车与汽车之间的实时信息分享、互动通信、数据交换等都将产生大量的数据处理和存储需求。

大量且不同的汽车存储需求让高容量低成本DRAM(LPDDR3/4、LPDDR5、GDDR等)、高性能NAND Flash(e.MMC和UFS等)等存储芯片逐渐成为关注重点,同时专注于芯片启动的高密度NOR Flash(QSPI、xSPI等)需求也在持续提升。其中据西部数据预测,2025年,单车需要的NAND Flash容量将上升至2TB。

在智能化、网联化加速转型的大趋势之下,汽车行业对存储芯片的需求将大大提升,汽车存储芯片或将成为存储行业新的增长方向。根据美光此前统计,2023年中国汽车存储市场规模估计将大幅增长至15亿美元。

Part.2
从无到有,存储芯片渗入车用各环节

近年来,随着电动化、智能化、网联化、共享化的加速推进,汽车产业不断转型升级,汽车芯片正不断革新,车辆需要处理和存储更多的视频、语音等数据信息,而存储芯片也因此逐渐渗入到汽车产业“生态圈”中。

目前,可应用于汽车芯片领域的存储芯片类型包括DRAM、SRAM、EEPROM、NAND Flash、NOR Flash、FRAM等。 


图表:全球半导体观察不完全统计

先从易失性存储器DRAM和SRAM来讲,含义上,DRAM是动态随机存取存储器,是与CPU直接交换数据的内部存储器,简称内存,其处理速度较快,但一旦断电,存储的数据便会丢失,数据保留时间短;SRAM是静态存储器,存取速度快,无需刷新电路也可以保存数据。价格上,SRAM相比DRAM较贵;应用领域上,SRAM可用于领域,DRAM可用于车载信息娱乐系统(Infotainment)、先进驾驶辅助系统 (ADAS)、车载信息系统 (Telematics)和数字仪表盘 (D-cluster)等。

而非易失性存储器——闪存(Flash),主要分为NOR Flash和NAND Flash两类。两者对比来看,NAND Flash写入性能好,大容量下成本低,体积也更小。在汽车应用领域,NAND Flash主要作用在长时间存储行驶或软件等连续数据,应用于ADAS系统、IVI系统、汽车中控等。而NOR Flash主要应用于小容量、内容更新少的场景,其独有的功能特性刚好可以用于自动紧急刹车系统(AEB)、胎压侦测器(TPMS)、道路偏移警示等ADAS系统。

EEPROM是一种带电可擦可编程只读的存储器,具备掉电后数据不丢失的特点。据悉,传统的EEPROM可以保存100年,可擦写100w次。目前EEPROM产品可被用于的车身控制模块、驾驶辅助系统以及信息娱乐与车联网系统等。

作为新型存储器之一,FRAM(铁电存储器)拥有高速读写入、高读写耐久性、低功耗等优秀特性,被认为是可以替代传统EEPROM和Flash的产品,不过制造成本较高。FRAM技术可以帮助汽车制造商大幅降低系统的复杂性及提高数据的完整性,据悉,实际上FRAM目前已被广泛应用于新能源汽车的关键电子系统。

Part.3
力争过关,打通供应链体系

与消费级产品相比,车规级别的芯片进入门槛高、认证周期长,对技术要求也更严格。欲入行先通关,芯片进入汽车电子主流供应链体系需要进行一系列的标准测试。

目前来说,车规级芯片需要通过AEC-Q系列标准、IATF16949合规认证、ASPCIE认证、ISO 26262功能安全认证等系列关卡;同时还需符合部分车厂的企业标准才能上车,例如大众VW80000标准、通用汽车GMW3172标准等。


图表:全球半导体观察不完全统计

而上述的一些认证步骤,车载存储产品也必不可免,产品在满足性能、成本、容量需求以外,只有达到了车规级标准,才能保证在严酷行车环境下安全、稳定且持久地使用。但整套认证流程时间可能长达4-5年,其认证周期较长、流程繁琐,导致市场门槛高,市场格局寡头明显,不过这并不能阻碍迫切入关的存储军。对芯片企业而言,要进入汽车行业将面临的是极高的技术、生产和时间成本的考验。


图表:全球半导体观察不完全统计

从产品类型上看,三星、SK海力士、美光、铠侠、西部数据、佰维存储、兆易创新等存储企业的车载存储产品类型主要集中在DRAM和NAND Flash两大主流存储器产品;而聚辰半导体、复旦微电子、兆易创新、北京君正等一些芯片设计厂商在EEPROM、NOR Flash等有部署,多家企业已成功拿到了打入汽车行业相关的通行证,产品已陆续上车。

具体来看,三星产品系列已拓展到LPDDR5X、eMMC、UFS、PCLe SSD等;美光产品种类较为齐全DRAM产品从最传统的DDR升级到DDR4、LPD2、LPD5及GDDR6,在NAND、NOR Flash及MCP等方面皆有涉及。

近年来,车规芯片正在快速发展,从国内布局来看,为鼓励和推动汽车芯片产业标准化和规模化发展,国家陆续发布了一些汽车芯片的补充制度和支持政策,同时部分企业正加速推动车用存储芯片的研发和应用。

存储产品进度上,兆易创新去年在DDR4产品基础上,推出了DDR3L产品系列,今年会在营收体量上积极去推进,还将继续丰富完善DARM产品线;在NOR Flash、NAND Flash上均推出了全系列的车规产品,累计出货量已超过1亿颗,NAND Flash车规产品也在积极进行市场推广。兆易创新DRAM业务处于起步阶段,而车规级Nor Flash大容量芯片占比据持续上升,出货平均容量也持续提升。从产品上看,GD25 SPI NOR Flash的容量覆盖512KB~2GB,能够满足多种实时操作系统所需的不同存储空间。

复旦微电子的FM24C/FM25系列EEPROM车规产品已通过AEC-Q100 Grade 1车规级验证,产品工作温度扩展至-40℃~+125℃,下一阶段,其I2C、SPI接口EEPROM的全系列容量产品计划于年内完成AEC-Q100 Grade1车规级验证。

而佰维存储车载存储产品涉及SSD、BGA SSD、车载eMMC、LPDDR、CFast卡、SD卡等,已经满足行车监控器、行车记录仪、车载娱乐内容以及自动驾驶高精度地图等应用的需求。此前为了加强车载存储的研发,佰维存储还与太极半导体签约战略合作协议,双方将在车规级存储器方面进行深化合作。

目前,北京君正旗下北京矽成(ISSI)已具备成熟的车规级芯片研发平台,生产流程中的所有环节均已通过ISO/TS16949认证,且所有产品均达到或超过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等芯片产品。据悉,北京君正旗下上海芯楷目前已有产品实现量产,目前正在做产品推广。上海芯楷是从非易失存储器(NOR Flash)产品开始,依据新兴市场对芯片产品的需求,逐步开发 NAND Flash、PSRAM(IOT RAM)存储系列产品。

结语

总体而言,在存储芯片产业遭遇重击陷入逆境后,企业正在努力使用车载存储芯片开辟一条新兴之路。虽道阻且长,但行则将至,若行而不辍,未来可期。未来,汽车芯片行业也将成为存储军们新的战略重地。




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