在汽车芯片的产品结构中,功率半导体与计算控制类芯片并列为两大细分:功率半导体占比约22%,计算控制类芯片约23%,其后是传感器芯片13%、存储芯片9%(2020年数据口径)。功率半导体的成本结构与盈利模式,主要受晶圆制造、车规认证摊销、模块封装三个环节影响——车规级的高可靠要求会系统性抬高成本,也决定了它与消费级功率器件不同的毛利形态。
占比两成以上的功率半导体,成本花在哪
从制造端看,功率器件的成本主体仍是晶圆制造环节。与消费级产品相比,车规级芯片需要适应高低温交互、高湿度、粉尘等恶劣工作条件,标准要求远高于消费和工业级芯片,这意味着更严的工艺控制与更高的良率管理投入。
第二个环节是车规认证的摊销。资料明确指出,车规级芯片具有非常强的技术壁垒和认证壁垒,整车厂出于稳定性考虑,往往不会在短时间内轻易更换芯片供应商。认证周期长、导入门槛高,相关投入需要分摊到较长的供货周期中,这既抬高了前期成本,也构成了新进入者的现实障碍。
第三个环节是模块封装的价值分配。功率半导体在实际装车时多以模块形态交付,封装环节承接了部分可靠性与散热相关的工艺要求,因此产业链价值并非全部集中在晶圆制造一端,而是在制造与封装之间分配。
盈利模式:高壁垒下的集中度红利
车规级芯片市场集中度很高,主要呈现美日欧三足鼎立的格局。2020年数据中,前五大厂商为英飞凌(10.9%)、恩智浦(9.9%)、瑞萨(7.5%)、德州仪器(7.2%)和意法半导体(6.4%);前25强中,第19位才出现中国企业闻泰科技(1.5%)。
这种格局对应着一种典型盈利模式:以认证壁垒换取供应商粘性,以长供货周期摊薄前期投入。整车厂不轻易更换供应商,使已进入供应链的厂商能够获得相对稳定的订单预期,从而支撑认证与工艺投入的回收。同时,随着国产汽车品牌崛起以及海外半导体供应链不确定性增强,国内汽车芯片厂商迎来了发展机会。
需求侧:电动化直接拉动功率器件
功率半导体的需求逻辑与电动化高度绑定。电动车以电力系统作为动力来源,对电力转换和功率变换要求更高,因此对功率器件的需求显著提升。仅考虑纯电动车,其半导体含量大约是燃油车的两倍(不考虑智能化影响)。
在智能化维度,从L0到L5,车辆越来越依赖机器而非个人,相应地对传感器、主控芯片、存储芯片和功率半导体的依赖程度都在提高。电动化与智能化叠加,是汽车半导体被视作下一代驱动力的核心原因。
常见问题
汽车功率半导体的成本主要由哪几部分构成?
主要来自三个环节:晶圆制造、车规认证的摊销,以及模块封装。其中车规级对高低温、湿度、粉尘等环境适应性的要求远高于消费和工业级芯片,认证壁垒强、导入周期长,这部分投入需要分摊到较长的供货周期中。
为什么车规级功率器件的盈利模式与消费级不同?
车规级芯片技术壁垒和认证壁垒都很强,整车厂出于稳定性考虑通常不会在短时间内更换供应商,市场集中度因此较高,2020年前五大厂商合计占据相当份额。已进入供应链的厂商能够获得相对稳定的订单预期,这与消费级市场快速迭代、频繁换料的节奏存在明显差异。
国内厂商在汽车功率半导体领域处于什么位置?
从2020年的市场格局看,前25强中第19位才出现中国企业闻泰科技,也是当时中国唯一上榜的公司。随着国产汽车品牌崛起和海外供应链不确定性增强,国内汽车芯片厂商被认为迎来了发展机会。