在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時(shí)代，汽車行業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)史無(wú)前例的深刻變革。電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化成為汽車發(fā)展的新趨勢(shì)，而在這場(chǎng)變革的背后，汽車傳感器芯片發(fā)揮著舉足輕重的作用，如今更是邁入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。

需求激增，推動(dòng)行業(yè)變革

隨著消費(fèi)者對(duì)汽車安全性、舒適性和智能化體驗(yàn)的要求不斷提高，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)以及自動(dòng)駕駛技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。從最初簡(jiǎn)單的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)，到如今的自適應(yīng)巡航、自動(dòng)緊急制動(dòng)、車道保持輔助等功能，再到逐步邁向的完全自動(dòng)駕駛，每一次技術(shù)的進(jìn)階都離不開(kāi)汽車傳感器芯片的有力支撐。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球汽車傳感器市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在 2030 年增長(zhǎng)至 630 億元，期間年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 8% 。

在 “重感知” 的技術(shù)路線指引下，汽車傳感器的地位愈發(fā)關(guān)鍵。激光雷達(dá)、4D 成像雷達(dá)、8MP CMOS 圖像傳感器(CIS)等新型傳感器如雨后春筍般快速應(yīng)用于車輛之中，這無(wú)疑極大地推高了對(duì)傳感器芯片的需求。以激光雷達(dá)為例，自 2022 年以來(lái)，其在車載領(lǐng)域的應(yīng)用量大幅增加，中國(guó)約 16.4 萬(wàn)輛乘用車搭載了激光雷達(dá)，且主要用于具備高速公路 + 城市 NOA 功能的 L2+++ 級(jí)乘用車，多為 25 萬(wàn)元以上的高端新能源汽車，預(yù)計(jì)到 2026 年，中國(guó)乘用車裝機(jī)激光雷達(dá)數(shù)量將飆升至 366.6 萬(wàn)個(gè)。這些新型傳感器對(duì)芯片的性能、集成度、功耗等方面提出了極為嚴(yán)苛的要求，促使汽車傳感器芯片技術(shù)不斷迭代演進(jìn)。

各細(xì)分領(lǐng)域芯片進(jìn)展顯著

雷達(dá)芯片：打破壟斷，取得突破

長(zhǎng)期以來(lái)，汽車?yán)走_(dá)芯片市場(chǎng)被恩智浦、英飛凌、德州儀器等海外巨頭所主導(dǎo)。不過(guò)，令人欣喜的是，中國(guó)廠商在這一領(lǐng)域積極探索，取得了重要突破。加特蘭半導(dǎo)體便是其中的佼佼者，其起步較早，目前已與 20 多家汽車主機(jī)廠建立了合作伙伴關(guān)系，在 70 多個(gè)乘用車車型上開(kāi)展指定項(xiàng)目，累計(jì)出貨量超過(guò) 300 萬(wàn)片，其中三分之一為海外客戶。

在 4D 雷達(dá)領(lǐng)域，其正快速向中高端車型和自主車型滲透。寶馬、通用等整車廠，大陸、采埃孚等一級(jí)供應(yīng)商紛紛完成布局。國(guó)內(nèi)諸多品牌，如理想汽車、長(zhǎng)安汽車、比亞迪汽車、特斯拉汽車、吉利汽車等，也都指定或催生并應(yīng)用了 4D 雷達(dá)。特斯拉下一代自動(dòng)駕駛平臺(tái) HW4.0 搭載的 “Phoenix” 4D 成像雷達(dá)，更是成為了市場(chǎng)的一個(gè)引爆點(diǎn)。在常規(guī)雷達(dá)芯片領(lǐng)域，盡管英飛凌和恩智浦近乎壟斷，但中國(guó)廠商并未退縮，正加緊在 4D 雷達(dá)芯片領(lǐng)域布局，努力打破國(guó)外企業(yè)的技術(shù)封鎖。

激光雷達(dá)芯片：邁向集成化

為了降低成本、提升性能，激光雷達(dá)芯片正朝著 SoC 集成化方向大步邁進(jìn)。一方面，與收發(fā)芯片集成成為降低成本的有效路徑。在發(fā)射端，用集成模塊替代分立模塊，可使材料成本和調(diào)試成本降低 70% 以上;接收端的 SPAD 方案因體積小，有利于與讀出電路集成，進(jìn)一步降低成本。雖然激光雷達(dá)芯片技術(shù)起初被國(guó)外廠商把控，但近年來(lái)中國(guó)廠商積極投入研發(fā)。在發(fā)射芯片方面，已開(kāi)始涉足上游 VCSEL 芯片設(shè)計(jì);在接收芯片方面，一些初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)軍 SPAD 和 SiPM 芯片領(lǐng)域。

另一方面，單芯片激光雷達(dá)方案?jìng)涫荜P(guān)注。LiDAR 成本的降低依賴于使用光子集成工藝來(lái)集成各種光電器件，這一過(guò)程從異質(zhì)材料集成向單芯片集成轉(zhuǎn)變，即將制備好的硅片槽到單晶硅襯底上，然后在單晶硅襯底上生長(zhǎng) III 族 - V 材料外延。盡管技術(shù)難度頗高，但該工藝具備低損耗、易于封裝、高可靠性和高集成度等顯著優(yōu)點(diǎn)。2023 年初，Mobileye 展示的下一代 FMCW LiDAR，便是一顆基于英特爾芯片級(jí)硅光子工藝的波長(zhǎng)為 1320nm 的 LiDAR SoC，該產(chǎn)品能夠同時(shí)測(cè)量距離和速度。基于芯片的硅光子 FMCW 固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)路線，有望成為未來(lái)激光雷達(dá)發(fā)展的優(yōu)選方向，目前除了 Mobileye、Aeva、Aurora 等國(guó)外廠商布局外，Inxuntech、LuminWave 等中國(guó)廠商也積極參與其中。

CIS 芯片：高像素成趨勢(shì)

汽車攝像頭硬件主要由鏡頭、CIS 和圖像信號(hào)處理器(ISP)構(gòu)成。其中，車用 CIS 由于進(jìn)入門檻高，呈現(xiàn)出寡頭壟斷的市場(chǎng)格局，主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手包括安森美半導(dǎo)體、豪威科技和索尼。隨著高級(jí)別自動(dòng)駕駛的深入發(fā)展，對(duì)車載攝像頭成像質(zhì)量的要求水漲船高，產(chǎn)品逐漸趨向于高像素和高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)。當(dāng)下，主流車用 CIS 供應(yīng)商已成功部署 8MP CIS 產(chǎn)品，未來(lái)高像素的發(fā)展趨勢(shì)還將持續(xù)。

ISP 芯片：集成化步伐加快

近年來(lái)，ISP 芯片的集成化趨勢(shì)愈發(fā)明顯。除了將 ISP 集成到 CIS 中的方案外，各大廠商還大力布局將 ISP 集成到 SOC 中的解決方案。將 ISP 集成到 CIS 中，能夠有效節(jié)省空間、降低功耗，例如 2023 年 1 月，OmniVision 宣布的用于汽車 360 度環(huán)視系統(tǒng)(SVS)和后視攝像頭(RVC)的新型 1.3 兆像素(MP)OX01E20 片上系統(tǒng)(SoC)。而將 ISP 直接集成到自動(dòng)駕駛主控 SoC 中，不僅能解決高像素?cái)z像頭帶來(lái)的嚴(yán)重散熱問(wèn)題，還有助于進(jìn)一步減小車載攝像頭的電路板尺寸和降低功耗，目前幾乎所有的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域控制 SoC 都集成了 ISP 模塊。

新階段下的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

汽車傳感器芯片進(jìn)入新階段，帶來(lái)了諸多機(jī)遇。對(duì)于芯片制造商而言，研發(fā)高性能、低功耗、高集成度的芯片，滿足汽車智能化發(fā)展的需求，將擁有廣闊的市場(chǎng)空間。同時(shí)，與車載傳感器、攝像頭等設(shè)備的深度融合，也為芯片設(shè)計(jì)開(kāi)拓了新的創(chuàng)新方向。此外，隨著汽車智能化程度的提升，軟件定義汽車的趨勢(shì)日益凸顯，這為芯片與軟件的協(xié)同發(fā)展創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，能夠提供芯片、軟件和服務(wù)一體化集成解決方案的企業(yè)，將在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

然而，挑戰(zhàn)也不容小覷。在技術(shù)層面，盡管中國(guó)廠商在部分領(lǐng)域取得了突破，但在一些關(guān)鍵技術(shù)和高端產(chǎn)品方面，與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在差距。例如，在 MEMS 慣性傳感器、高精度雷達(dá)芯片等領(lǐng)域，目前仍主要依賴進(jìn)口。而且，隨著芯片集成度的不斷提高，對(duì)制造工藝的要求也越發(fā)嚴(yán)苛，28nm 以下先進(jìn)制程車規(guī)芯片的本土產(chǎn)能不足，成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)看，國(guó)外企業(yè)憑借長(zhǎng)期積累的技術(shù)、品牌和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，在全球汽車傳感器芯片市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，國(guó)內(nèi)企業(yè)面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)壓力。此外，車規(guī)級(jí)芯片的認(rèn)證壁壘極高，AEC - Q100/Q101 認(rèn)證周期長(zhǎng)、成本高，這對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)形成了一定阻礙。再者，當(dāng)前國(guó)際貿(mào)易形勢(shì)復(fù)雜多變，美國(guó)對(duì)華半導(dǎo)體設(shè)備出口限制等政策，給國(guó)內(nèi)汽車傳感器芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了諸多不確定性。

結(jié)語(yǔ)

汽車傳感器芯片已進(jìn)入快速迭代演進(jìn)和快速降本的新階段，在汽車智能化變革的浪潮中扮演著不可替代的關(guān)鍵角色。盡管面臨著技術(shù)、市場(chǎng)等多方面的挑戰(zhàn)，但隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)不斷加大研發(fā)投入、政策的持續(xù)支持以及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的逐步完善，中國(guó)汽車傳感器芯片產(chǎn)業(yè)有望在全球競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)彎道超車，為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的智能化、自主化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)有力的支撐，在未來(lái)的汽車科技領(lǐng)域綻放出耀眼的光芒。