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深入了解汽车系统级芯片SoC连载之一：汽车系统级芯片概览及AEC-Q100车规
首先要厘清汽车芯片供应链，这是一个漫长而复杂的供应链。
汽车芯片有两个源头，一个是IDM，也就是整合元件制造商，IDM自己完成芯片设计、生产、封测三个主要环节。另一个是晶圆代工厂Foundry。有些IC设计公司即Fabless，自己没有晶圆厂，委托晶圆代工厂生产芯片。
而IDM也会将部分自己做起来成本效益不划算或产能不足的时候，将部分芯片委托晶圆代工厂生产。晶圆代工厂生产芯片后进入封测厂，封测完成出货给IDM/Fabless，也有一些封测完成后先出货给晶圆代工厂，然后再转交给IDM/Fabless，这样IDM/Fabless就只需要和晶圆代工厂打交道即可。
IDM/Fabless拿到芯片后大部分都出货给大型Tier1即一级供应商，也有少量给分销网络，有些需求量比较低的厂家，IDM/Fabless有些时候直销成本高，就通过分销商给这些需求量比较低的厂家，通常小微型的一级供应商，供应小微车厂。
除了比亚迪这样很多元件都内部完成的车厂是不会直接采购芯片的，因此如果说因为芯片短缺而车厂减产，那肯定是错误的，车厂直接面对的不是芯片厂家而是Tier1，只能说某个零部件短缺。至于是否是芯片短缺还是Tier1产能不足，只有Tier1才最清楚，车厂听到的信息是二手信息。也有极少数芯片如特斯拉的FSD，由三星代工，从三星拿货。
还有一些电子制造服务（EMS）如伟创力、广达、和硕之类的，直接从IDM/Fabless采购芯片，广达为特斯拉采购并制造特斯拉车机和智能驾驶系统，伟创力为福特制造车机和车灯。除此之外，很少有汽车产品委托EMS厂家制造。
汽车芯片从Tier1下单到拿到产品通常需要100-120天，大约3-4个月时间，以NXP为例，其典型库存周期就是110天。从Tier1拿到芯片，制造出产品再交货给整车厂，大约需要1个月时间，整车厂拿到Tier1提供的零组件到上组装线再到出货给4S店，大约需要1-2个月时间。也就是说汽车芯片厂家会滞后整车厂的需求5-6个月。
各领域的典型代表厂家见下表。
资料来源：各公司报告
2019年全球汽车半导体规模大约372亿美元。汽车半导体来自IDM的占大约87%，来自Fabless的约占13%。汽车半导体可分为五大类：
一）功率半导体，主要包括PowerManagement ICs、LDO、DC/DC、MOSFET、IGBT、Diodes（Fast Recovery，Schottky，High Voltage）。功率半导体是汽车半导体最主要构成，大约占汽车半导体市场的43%。
二）除MCU外的ASSP、ASIC、模拟、混合IC、FPGA、DSP与GPU，约占汽车半导体市场的20%。
三）MCU，大约占汽车半导体市场的20%。
四）传感器，主要包括图像传感器、MEMS传感器、霍尔传感器。约占汽车半导体市场的8%。
五）存储器，包括各种嵌入式内存，SRAM、DRAM、FLASH，约占9%的市场。
下表为全球十大汽车半导体企业2019年及2020年收入排名，汽车业务所占总收入比例为2020年数据。除博世外，汽车业务没超过一半。2019年全球汽车半导体市场规模大约372亿美元，2020年萎缩至350亿美元。
全球十大汽车半导体企业2020年收入排名
资料来源：各公司报告
图片来源：IC Insight
上图为细分领域排名。传感器领域，博世第一，主要是加速度传感器、液位传感器、气压传感器、重力传感器和IMU，基本上都是MEMS传感器。英飞凌主要是磁传感器、电流、压力、雷达传感器和MEMS麦克风。安森美主要是图像传感器。Melexis主要是电流、速度、压力、磁、温度、速度、光学传感器。NXP主要是雷达传感器。
MCU领域，NXP主要是动力传递领域，包括EPS、ESP、发动机管理、变速箱管理、车身、空调、车灯、钥匙和座椅领域。瑞萨主要是仪表、车机、发动机管理、电机控制和底盘，仪表和车机领域几乎处于垄断地位。英飞凌主要是ADAS、底盘、发动机控制、动力传递，在ADAS领域几乎处于垄断地位。德州仪器主要是车身、照明、动力传递领域。Microchip主要是车身和ADAS领域。
功率元件领域，英飞凌主要是IGBT、MOSFET、驱动IC。意法半导体主要是SiC、MOSFET和驱动IC。罗姆半导体主要是驱动IC、LDO。德州仪器主要是驱动IC和PMIC。安森美主要是MOSFET。
2018-2020年全球晶圆代工厂家收入排名
资料来源：IC Insight
2019年全球汽车半导体市场规模大约372亿美元，2020年萎缩到350亿美元，2021年强力增长，预计增幅30%，市场规模达455亿美元，其中，来自IDM的占大约90%，来自Fabless的大约占10%，换句话说，自己设计并制造芯片的占90%，自己设计委托别人代工厂代工的占10%。也就是说汽车芯片晶圆代工规模约为45亿美元，这是个不大的市场，利润也不算丰厚，晶圆代工厂没有积极进取的动机。
台积电在汽车芯片晶圆代工领域市场占有率大约50%，其次是意法半导体，是Mobileye除EyeQ5外唯一代工厂家，市场份额约24%，再次是三星，估计有15%份额，然后是Global Foundries，大约有9%的市场占有率。这个市场集中度极高。 单看收入规模不能看出晶圆代工厂的优劣，需要看毛利率、营业利润率和税前净利率。
2021年3季度全球六大晶圆代工厂收入、毛利率、营业利润率和税前净利率
资料来源：各公司报告
上表中，Global Foundries长期亏损，刚在美国上市，2021年上半年Global Foundries毛利率刚刚转正。三星的晶圆代工业务隶属系统LSI部门，对外没有公布过单晶圆代工业务的任何财务数据，晶圆代工是系统LSI部门的主要业务，但并非全部，除了晶圆代工，三星系统LSI部门也对外出售芯片，如图像传感器、供货给奥迪的座舱SoC等芯片。
三星系统LSI部门3季度的营业利润率预计只有11%，2季度为5%，1季度为-5%，考虑到系统LSI部门单独出售芯片的利润率远高于晶圆代工，三星晶圆代工业务3季度的营业利润率肯定低于10%，预计只有8-9%，与中国台湾三大代工厂相比差距极为明显，估计3季度三星晶圆代工业务收入大约45亿美元。三星的晶圆代工业务大而不强，反观台积电，营业利润率是三星4倍。
12纳米以下汽车芯片代工只有台积电和三星可选，三星产能充足，价格便宜，性能虽差，是大部分实用主义者的选择，如瑞芯微、安霸、百度都选三星。台积电性能很好，价格却很高，产能紧张，需要长时间排队。
Global Foundries汽车领域主要产品
图片来源：Global Foundries
图片来源：Amkor
Amkor是全球最大的汽车芯片封装厂家，大约占其13%的收入，也就是大约6.5亿美元。 电子元件分销商也是汽车芯片供应链一环，大的整车厂和国际级Tier 1，需求稳定，芯片大厂都与之签订季度或年度供货合同，除此之外的小厂都不直接供货，而是由分销商供应，分销商对市场供求关系感受最为深刻，因此在供应紧张时会囤积居奇，形成滚雪球效应。
2019-2020年全球15大电子元件分销商
资料来源：各公司报告
上述15家国际分销商可分为四类：
1）授权分销商，以艾睿、大联大、安富利、富昌前五强为代表，他们与上游原厂合作紧密，对产品拥有足够话语权，是上下游客户的“蓄水池”和“缓冲带”。未来发展趋势是大者恒大，特别是艾睿，德州仪器全球唯一授权代理商。
2）独立分销商，代表有Smith，业务模式以提供快速的现货或紧缺料为主，拥有灵活的全球调货能力，主动地保有库存，在分销市场上起到了“润滑剂”的作用。
3）元器件电商，知名的有Digi-Key、贸泽电子、Farnell旗下的e络盟等，其发展重心在线上交易平台，功能大而全，提供中小批量服务。受益于疫情期间“非接触经济”的崛起，跨境电商迎来长期成长空间。但其价格通常是长期合同价的4-5倍。
4）混合型分销商，通常既拥有全权授权和特许经营权，又可提供快速现货交付，服务形式更为灵活。
常见座舱与智能驾驶SoC算力统计
资料来源：各公司报告
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