佐思汽研发布了《2023年汽车电源管理芯片行业研究报告》。
汽车电源管理芯片（PMIC）广泛应用于汽车智能座舱、自动驾驶、车身电子、仪表及娱乐系统、照明系统及BMS等场景。按产品，PMIC主要可分为AC/DC、DC/DC、LDO、驱动芯片、电池管理IC等。
PMIC按器件分类
来源：佐思汽研《2023年汽车电源管理芯片行业研究报告》
汽车动力电池管理系统AFE芯片供应缺口巨大，国产替代需求强烈
在汽车电源管理IC供应中，尤其以汽车电池管理系统（BMS）中AFE芯片缺口最大。AFE（模拟前端）芯片是BMS系统中最核心的器件，负责采集电芯电压和温度，并采用特定算法对电池的SOC和SOH等参数进行估算，并将结果传送给控制芯片。
AFE芯片工作原理
来源：杰华特
1)、车规AFE芯片需求端：从400V平台向800V平台发展，AFE芯片需求翻倍增长
受新能源汽车续航能力及充电效率的影响，主流车企开始布局高压平台，从当前主流的400V平台向800V平台发展成为主要趋势。因此，为实现更高电压则几乎需要等比例的更多电芯串联，对AFE芯片需求也将大幅增长，预计平台电压从400V升至 800V 将带动车规级AFE芯片需求翻倍增长。
全球车载AFE芯片市场规模预测
来源：佐思汽研《2023年汽车电源管理芯片行业研究报告》
2)、车规AFE芯片供应端：国内市场依赖进口，市场缺口较大，国产替代迫在眉睫
受制于技术壁垒高及车规认证要求高、难度大、周期长等问题，国内车规级AFE芯片量产有限。应用于汽车动力电池的AFE芯片90%以上仍依赖于进口，被国外模拟芯片龙头企业如TI、ADI、英飞凌等垄断，国产AFE芯片在汽车动力电池领域仍在初步布局阶段。 TI作为车规级BMIC芯片市场的主流供应商，随着其BQ系列芯片产品陷入缺货涨价状态，订货交期已延长至2023年，造成了较大的市场缺口。 由于国内车规级AFE芯片供需鸿沟，国内终端厂商、锂电厂商都对芯片的国产替代有着强烈需求，正从不同角度切入动力BMIC。
国产车规级AFE芯片布局情况
来源：佐思汽研《2023年汽车电源管理芯片行业研究报告》
琪埔维(Chipways)：在BMS系统系列芯片套片上已取得多项核心技术突破性进展，包括车规级BMS AFE模拟前端采样芯片（ASIL C/D）、车规级BMS数字隔离通讯接口芯片以及车规级32位微控制器MCU芯片等，并可在产品开发上提供完整的软件配套开发工具。 琪埔维的车规级电池组监视器芯片XL8806/XL8812系列产品同时满足AEC-Q100汽车可靠性标准和ISO 26262 ASIL-C汽车功能安全标准认证；采用了LQFP 48封装，可在-40℃～125℃温度范围工作，单芯片支持4～12节电池串联，采用高精度ΣΔ ADC，测量精度±1.5mV，支持多个芯片串联，支持主从可逆双向通讯等。 车规级电池组监视器芯片XL8814/XL8816/XL8818系列产品能够满足AEC-Q100汽车可靠性标准和ISO 26262 ASIL-D汽车功能安全标准。产品进一步增加了30多项安全机制，达到了ASIL D的功能安全等级，在保证测量精度的同时提高了单芯片的监控串数，最高支持14/16/18串电池串联，测量时间控制在120us以内，内置均衡电流最大400mA，同时在功能上增加了对Busbar的监控、支持休眠监控和反向唤醒等功能 大唐恩智浦：DNB1168是一款集成电压监测、温度监测、交流阻抗监测的BMS AFE芯片，可支持250串芯片级联，菊花链通信，满足车规级认证，已通过ISO 26262:2018 ASIL-D级认证。例如，对于动力电池难以控制的热失控问题，DNB1168方案利用交流阻抗监测功能来实现热失控快速检测。相较于传统的NTC（热电偶）方式，交流阻抗监测功能可提供堪称秒级的反应能力，大大提高了动力电池安全阈值，延长了电池使用寿命。 大唐恩智浦DNB1168系列车规级AFE芯片具有三大应用优势，即省物料、省空间、更快更安全的三维监测，可应用于BEV、EREV、PHEV、HEV等各种类型电动汽车的BMS系统。目前DNB1168已能提供工程样片，并将于2023年量产。
大唐恩智浦DNB1168芯片电池监控单元
来源：电子工程世界
比亚迪半导体：2020年就已推出了第一代16节，精度达到±2.5mV，符合ISO 26262功能安全标准、满足AEC-Q100标准Grade1水平的车规级AFE芯片BF8X15A系列产品。
车规级DC/DC芯片将进入国产替代周期
DC/DC芯片在汽车电子领域用途较为广泛，适用于汽车智能座舱、充电桩、电机控制器、车载充电机、汽车照明等应用场景。目前国产PMIC厂商已经在LDO、DC/DC等品类上，陆续实现车规级产品量产。
国产车规级DC/DC芯片布局情况
来源：佐思汽研《2023年汽车电源管理芯片行业研究报告》
在汽车车载充电应用领域，南芯半导体推出了SC8101Q系列车规级32V/5A同步降压变换器、车规升降压芯片SC8701Q系列，可应用于60W有线快充和ADAS的360°环视系统的ECU中给Camera供电，此外，还可应用于车载无线充电应用。目前已被多家Tier1厂商所采用，出现在了比亚迪、上汽通用、一汽红旗、现代等多品牌车型上，即将搭载于多款海外车型。
南芯半导体车规级SC8701Q芯片
来源：充电头网
国内晶圆厂BCD工艺突破，“缺芯危机”加快汽车PMIC国产化替代进程
电源管理芯片在制造过程中不追求摩尔定律，对制程的要求较低，相较于其他类别的集成电路，PMIC属于相对成熟且稳定的细分领域。目前电源管理芯片生产主流节点以常用8英寸产线制程从0.32μm到90nm不等成熟制程为主，多采用晶圆代工厂BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）特色工艺制造，产品料号种类多，市场份额高度分散。 2022年汽车行业出现芯片结构性短缺的情况，其中，产能受影响较为严重的有8英寸0.18um以上节点成熟制程的电源管理IC产能。而车用电源管理芯片产能主要由IDM大厂包含德州仪器、英飞凌、ADI、意法半导体、恩智浦等掌握，其他芯片设计（Fabless模式）公司需要从晶圆代工厂处获得产能。 国内包括中芯国际、吉塔半导体、华虹宏力、晶合集成等均能提供电源管理IC晶圆代工服务，同时也正加快扩产成熟和特色工艺产线。2022年，中芯国际55纳米BCD工艺(高压显示驱动平台)已经完成平台开发，并导入客户实现批量生产，将在工业控制、智能汽车、显示驱动、电源管理等领域扮演极其重要的角色。目前全球范围内主流的BCD工艺是180/130/90nm，业界顶尖BCD技术水准为60nm。
国内晶圆代工厂BCD工艺平台发展情况
来源：佐思汽研《2023年汽车电源管理芯片行业研究报告》
为应对汽车领域的需求量急速增长、车用芯片产能不足的情况，台积电、联电等晶圆代工厂增加车用芯片产能、国际IDM厂商调配车用芯片产能的同时，开始了大规模扩产。 目前部分领域的车规电源管理芯片供需已经有所改善，且部分车用芯片已经开始调降，包括车灯LED驱动、电机驱动等驱动IC、PMIC及部分控制IC。但车规产品在燃油车转电动车的进程推动下，需求较为稳定，价格不至于大幅松动。 此次“缺芯危机”为国产PMIC厂商争取到了更多的时间，布局汽车电子领域、实现国产车规级PMIC的突破，推动了国产车规级PMIC芯片的加速替代。同时，车企也需要重新审视在特殊情况下的产业布局策略，尤其是零部件的跨地区生产与运输。零部件供应链的本地化可能对整体供应链组织更加有利，并且能够与车辆本地的销售商形成协调效应，一旦不可抗力妨碍了正常的车辆销售，零部件也会同步受影响。随着汽车PMIC市场存在较大的供需错配关系，为国产PMIC厂商切入汽车行业供应链提供了机会。
审核编辑 ：李倩
