日本車用晶片製造商淺說

車用電子晶片是藍海市場

晶片在汽車領域的用途非常廣泛，堪稱汽車的神經。可以說沒有晶片，汽車就無法正常運行。除了常見的多媒體娛樂系統、智能鑰匙和自動泊車系統外，還應用在汽車發動機、變速箱控制系統、安全氣囊、駕駛輔助系統、電動助力轉向等多方面。

伴隨著物聯網（IoT）、人工智能（AI）時代來臨，消費者對汽車的需求逐漸轉向自動、智能、安全、互聯、節能等方向，傳統汽車廠商紛紛轉型智能汽車製造。加上移動通訊市場和個人電腦（PC）市場趨於飽和，迫使半導體廠商開拓新大陸。

目前一輛普通的新車晶片數量超過600個，晶片在每輛汽車中的價值超過2000元，而2018年全球汽車銷量接近1億輛。估算晶片價值高達2000億元（約300億美元）據預測，2020年時每輛智能汽車晶片使用數量將達到1000顆，如此龐大的市場，引無數半導體廠商競折腰。

恩智浦、英飛凌、意法半導體、瑞薩、德州儀器、博世等傳統汽車晶片供應商牢牢把控汽車晶片市場。近年來，由於ADAS、自動駕駛技術的興起，對計算和數據處理能力的需求暴增，導致三星、英特爾、高通、英偉達、賽靈思等頂級晶片企業也紛紛涉足汽車晶片。

在汽車智能化趨勢進一步加快的大環境下汽車晶片市場有望快速趕超3C晶片市場，成為未來晶片廠商競爭的主要戰場。

日本誰在做汽車晶片

在全球各大城市，包括東京、紐約、倫敦、巴黎、北京、上海、莫斯科、馬德里的在各大公路上，駛過的日本汽車很多。

這與日本汽車的質量、可靠性有相當的關係；也和日本汽車製造商的創新有關，如1997年豐田推出了世界上第一款大規模生產的混合動力汽車普銳斯，2009年三菱推出了世界上第一款批量生產的電動汽車i-MiEV；但也和日本半導體製造商在內的供應鏈有著密切關係。

日本半導體製造商是日本汽車製造商創新的關鍵所在，因為日本半導體製造商在推動汽車技術進步有著悠久的歷史。

下面我們就來簡說一下日本汽車晶片供應商。

提到日本汽車晶片供應商，首先要說說車用微控制器（MCU）供應商瑞薩電子（Resesas）。

20世紀70年代末，微控制器（MCU）首次應用於汽車，用以控制發動機，提高燃油效率。如今，在汽車中有多達80個MCU，用於動力總成控制（發動機、燃油管理和燃油噴射），車身控制（座椅、車門、車窗、空調、照明）和安全控制（制動、EPS、懸架、安全氣囊、防撞）和信息娛樂。

瑞薩是日立和三菱的合資企業，2010年4月1日與NEC電子合併。因此，瑞薩的MCU採用日立的SH MCU內核設計，最近也開始採用Arm內核設計MCU。

作為曾經最大的微控制器（MCU）供應商，瑞薩電子在2014年以前控制著全球車用微控制器晶片市場近40%的份額。目前大約占有全球車用微控制器晶片市場近30%的份額。

當然，瑞薩在汽車晶片方面不僅僅只有微控制器，還有SOC、電源管理、電池管理、視頻和顯示等方面的晶片。2017年和2018年中，汽車晶片收入占比超過公司營收的一半。

第二個要提到的是CMOS圖像傳感器供應商SONY（Sony）。

SONY是全球CMOS圖像傳感器市場的主管者。SONY在位於九州（Kyusyu）島的熊本、長崎和大分三個基地生產CMOS傳感器。

CMOS圖像傳感器充當汽車的眼睛，在晶片上執行相機功能。如今，汽車通常配備大約10個CMOS圖像傳感器，預計到2020年這一數字將增長到近20個。該傳感器最初用作備份監視器，但隨著高級駕駛輔助系統（ADAS）的出現而增長。

SONY車用CMOS圖像傳感器有助於車輛所面臨的各種交通條件下做到高度準確的識別能力，如讓車輛能夠避免與自行車碰撞、行人意外地進入道路、以及夜間行人。在2016年，電裝（Denso）就開始使用SONY的CMOS圖像傳感器來檢測夜間行車時的行人。

2017年10月SONY發布了業界最高的742萬像素的車載CMOS圖像傳感器，提供3849 x 1929有效像素，像素尺寸為2.25μm x 2.25μm，可清晰拍攝160米遠的路牌；採用了像素合併模式，在低光環境下擁有2666mV的感光度，即便在只有月光照明的環境下，依然能清晰辨識路人和路面物體；在路燈與汽車大燈不均勻光照下，可憑借高感光度獲得影像的暗部細節。

剛剛在介紹SONY的車用CMOS圖像傳感器時，提到了電裝（Denso），下面就說說電裝（Denso）。

瑞薩和SONY都是日本汽車晶片獨立供應商，而電裝是全球頂級的汽車零部件供應商，是日本第一大汽車零部件供應商。

電裝成立於1949年，是原豐田汽車電氣部件分部。1968年就設立了半導體研發中心，開始研究半導體技術。電裝在愛知縣和巖手縣兩個基地製造晶片。愛知縣Kota基地是電裝最早的晶片生產工廠，用以生產電力器件和邏輯晶片；巖手縣基地是2012年從富士通收購的8英寸生產廠。由於電裝生產的晶片主要是內部消耗，無法獲其晶片收入，但預估在20億美元上下。

2017年8月，電裝成立了一家半導體IP設計公司NSITEXE，NSITEXE將研發新一代的處理器晶片，該處理器晶片能夠快速而高效地對傳感器及外部通信設備所采集到的海量數據加以分析，進而確定最優的車輛操控方案。

說完電裝，下面再說說豐田汽車（Toyota Motors）。

有人要問了，豐田不就是一個做汽車的嗎，怎麼也做晶片呢？

事實上，豐田製造晶片的歷史可以追溯到30年前。自1989年以來，豐田一直在愛知縣的廣瀨（Hirose）工廠生產半導體晶片。據悉，豐田的晶片製造技術是東芝授權的，1987年豐田和東芝簽署的技術轉讓協議。

從1980年代起，豐田旗下的豐田中央研究所（CRDL）就開始和電裝共同推進SiC的研究，豐田總公司從2007年開始也參與到開發中。

1997年豐田中央研究所開始為混合動力汽車研發絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和二極管；

2013年，豐田在廣瀨工廠設置了SiC功率半導體專用開發生產線，2014年豐田開發出可以縮小晶片面積的溝道型SiC功率晶體管，低成本化值得期待，計劃到2020年生產SiC逆變器。

剛剛提到了SiC器件，事實上日本半導體供應商在SiC等新材料的開發取得了很大成功。

羅姆（ROHM）一直在推動碳化矽電力器件的產業化，並與用戶以及大學等機構一起展開合作，不斷積累技術經驗。羅姆在3英寸、4英寸和6英寸晶圓上製造SiC功率器件。2009年，羅姆收購了德國SiC晶圓製造商SiCrystal，確立了垂直統合生產體制，公司成為全球唯一一家可以做到一條龍生產的SiC廠商；2013年開始獲得穩定的6英寸晶圓供應；2016年收購了瑞薩電子位於滋賀縣（Shiga）的8英寸工廠（200mm生產線），以生產SiC電源和其他分立器件。

2010年4月，羅姆率先在日本開始了SiC二極管的量產；2012年12月，確立了世界首個SiC晶體管的量產體制；2012年3月，在全世界率先開始了全SiC功率模塊的量產。目前，羅姆已做到第三代SiC MOSFET和SiC SBD產品的量產。

在2017財年（2017年4月開始）到2025財年（2026年3月止），羅姆將在日本與海外廣泛投資SiC功率半導體相關生產線，累積投資金額將達600億日圓，一方面公司在擴大產能，還要與其他合作廠商共同增產，讓SiC功率半導體產能提高16倍。

富士電機（Fuji Electric）是功率晶體管模塊和分立電源的供應商，其車用器件占公司總營收的30%以上。近來來，公司積極推進SiC功率器件的應用。2013年，在松本（Matsumoto）工廠新建了一條SiC生產線，包括晶圓製造和封裝。富士電機目前正在採用最新6英寸晶圓生產高性能SiC器件。

住友電工（Sumitomo Electric）也在推動SiC功率元件業務。住友電工利用國家先進工業技術研究所（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）位於茨城縣築波市的TPEC（Tsukuba Power-Electronics Constellations）6英寸SiC晶圓試驗線確立的量產製造技術開展業務。住友電工之前試制的SiC MOSFE器件的特點是在柵極部分挖V字型溝道，溝道側面與元件表面斜交，而普通溝道型MOSFET的溝道側面與元件表面相垂直。住友電工表示，挖V字型溝道，可以形成缺陷少的氧化膜界面，能夠做到低導通電阻。

東芝（Toshiba）大力發展功率半導體，將以面向車載和工業設備的高耐壓品為中心，擴充產品組合，除矽基IGBT外，大力投資新一代功率半導體SiC和GaN的生產線，全面啟動量產，真可謂是Si、SiC、GaN一個不落。

東芝在功率半導體領域，蝕刻深溝的深溝槽MOSFET(DTMOS)技術是其優勢所在。在面向鐵路、汽車和工業設備等領域擁有強烈需求的1200V以上高耐壓市場，投放Si晶體管和SiC功率半導體。目前4英寸SiC二極管已經投產。

日立（Hitachi）加快開發作為新一代組件備受期待的SiC器件，使其盡快做到實用化，強化功率半導體組件的競爭力。2018年9月公司宣布採用SiC製造構造獨特的功率半導體TED-MOS已完成研發。TED-MOS結合傳統DMOS-FET（SiC晶體管）以及具有溝槽鰭結構的MOSFET半導體的優點，有助於電動汽車（EV）節省能源。

飛尼特半導體（Phenitec）持續與廣島大學共同研究，建構SiC生產制程，成功完成SiC SBD的樣品製作，正在研發SBD的更高耐壓以及SiC-MOSFET技術。公司正在岡山縣構建4英寸SiC生產線。

當然，日本不止上面這些公司涉足汽車晶片，其他汽車廠商如日產（Nissan），零部件製造商包括日立汽車系統（Hitachi Automotive Systems）、愛信精機（Aishin Seiki）和康奈可（Calsonic Kansei）也在開發和設計半導體晶片。

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