比亚迪真的做到芯片自研自产了吗

没错,比亚迪“造芯”20年了。

比亚迪是在2002年成立的IC(集成电路)设计部,与造车和电池计划几乎同时起步。

20年前,不知道是怎样的压力,促使王传福进入资金、技术、人才都如此密集、但利润率却很低的芯片领域。

20年后,面对汽车产业的“缺芯”难题,比亚迪应对得最为从容,在各个公司面临“缺芯”停产、减产的时候,比亚迪不止是不缺芯片,还在对外销售芯片。

20年前的战略性决定,王传福栽下的种子,今日开花。凭借对产业链的垂直整合能力,比亚迪月销量突破10万辆,并一举超越合资品牌,成为中国市场上销量最大的车企。

所以,我们这次不谈新能源汽车和电池,从芯片角度扒一扒,比亚迪到底实力几何?

首先放上一张《电动汽车观察家》整理的比亚迪在半导体元件产业链能力表,让大家对它有个直观认识。

资料来源:《电动汽车观察家》制表
              

从上表可以看出,在芯片类型方面,比亚迪能做分立器件、电源管理、MCU、光器件、传感器等几种芯片,但还没有覆盖智能驾驶等所需的计算芯片、存储芯片;在芯片产业链条上,比亚迪能够设计、制造成熟制程的芯片,但上游材料、设备,基本不能做。

因此,可以说比亚迪具备了多种芯片的自研自产能力,但不是全部芯片,也还没有攻克先进制程的芯片生产,也还面临材料、设备的掣肘。

下面我们就来深度解析下这张表。

比亚迪能做啥?

众所周知,芯片的产业链很长,技术难度非常高,动不动都是卡脖子环节;同时,芯片产品类别也很多,有功率芯片、计算芯片、模拟芯片等等。

也因此,目前没有企业能够贯穿整个产业链和所有产品。

要想理清比亚迪半导体的造芯能力,需要先理清半导体行业的产业特点。芯片产业链的分工模式大致分为三种:Fabless、Foundry和IDM。

资料来源:《电动汽车观察家》制表
            

为了便于理解,我们可以用建筑行业举例,Fabless公司就像建筑设计公司,只负责设计,不负责施工。Foundry就像是建筑包工队,不管设计,只管施工。而IDM则是像是总包公司,既能设计,又能施工。

对于不同的产业模式,对半导体公司的能力要求有所不同。

比如Fabless模式的公司,需要更强的市场研发能力,顺应市场需求才行。而是对于Foundry模式的公司,更像是传统的工业公司,考量的是工艺水平与成本控制能力。IDM模式公司,对综合能力的要求更高,什么都得会,什么都得强才能成功。

芯片业内不同模式下最出名的公司有,Fabless模式:英伟达,Foundry模式TMSC台积电,IDM公司INTEL(英特尔)。

比亚迪在不同的芯片种类上,采用不同的产业链模式:

在IGBT、SiC芯片上,具备IDM模式设计制造能力;

在车用MCU(微处理器)、CMOS摄像头、指纹传感器方面,以Fabless模式运营;

在模拟IC(电源管理)芯片上,比亚迪能做到Foundry模式,为其他企业代工生产。

如同比亚迪的新能源车坚持插电和纯电两条腿走路一样,比亚迪半导体的发展也是多种模式兼顾进行。

在产品种类方面,比亚迪半导体生产的芯片主要围绕比亚迪集团业务展开。比亚迪集团的主要业务种类有:新能源汽车、LED光源、光伏、储能、轨道交通、消费电子代工。因此比亚迪半导体所能生产的芯片种类,较为丰富。

比亚迪半导体所能生产的产品种类,除模拟IC外,其他芯片都可能用在汽车之上。

总体而言,比亚迪半导体所生产的芯片种类还是围绕新能源汽车、消费电子展开。随着汽车与消费电子产品的融合,比亚迪半导体所产芯片将可越来越多的应用于汽车之上。

客户和产能情况

理清楚产品后,再来看下比亚迪现阶段的客户有哪些?

比亚迪半导体招股说明书上显示,在汽车领域,比亚迪半导体已进入小鹏汽车、东风岚图、宇通汽车、小康汽车、长安汽车等品牌客户的供应商体系。

在家电领域,比亚迪已进入美的、格力、奥克斯、格兰仕、志高、九阳、苏泊尔等品牌客户的供应商体系;

在工业控制领域,比亚迪已进入瑞凌股份、霍尼韦尔、北京时代、新时达、汇川技术、博世力士乐等品牌客户的供应商体系;

在消费电子领域,比亚迪已进入三星、传音控股、云蚁智联、闻泰科技、龙旗、TCL 等品牌客户的供应商体系。

具体已经量产的终端客户如下:

资料来源:《比亚迪半导体首次公开发行股票在创业板上市申请文件的第一轮审核问询函的答复》
             

除了功率模块,比亚迪在智能控制IC领域具备较强的技术优势,MCU芯片和电源 IC均具有丰富的量产经验和优质的客户群体,已进入比亚迪集团、美的、格力、格兰仕等品牌厂商的供应体系。

在智能传感器领域,比亚迪也具备较强的市场竞争力和应用端优势。其中,消费级 CMOS 图像传感器已进入三星、TCL、传音控股等知名品牌厂商的供应链体系,车规级CMOS图像传感器采用车规级BSI工艺和车规级IMBGA封装,星光级图像效果和宽动态表现方面具有优势。

可以看到,比亚迪芯片从车规级切入,向下兼容到工业级别和消费级别产品。

从比例上来看,无论是车规级模块还是工业模块,都以自供为主,占比达到50%以上。

从招股说明书披露的数据看,2020年和2021年上半年,比亚迪功率半导体销售主要集中在车规级模块,占比分别为 76.40%和 81.98%,主要包括SiC模块、DM4.0 混动模块、其他车规级IGBT模块等。

资料来源:比亚迪半导体招股说明书
           

晶圆是芯片的载体。在晶圆制造方面,比亚迪披露的信息显示,2018-2021年上半年,晶圆产能利用率分别为78.61%、49.54%、32.33%和64.05%;晶圆产销率分别为 97.97%、84.85%、109.37%和 100.26%。

从产销率来看,比亚迪呈现出满产满销,说明了芯片产品的市场紧俏程度。

2020-2021年数据看,晶圆制造的自用比例有所提升,应该是受芯片短缺影响,自供比例上升,外采比例有所下降。

具体看2019年的产销比例大幅下降,主要是受国内新能源汽车市场整体影响,增长不及预期,晶圆自用及外销数量降低。2020 年下半年以来,比亚迪产品销量持续增加,逐渐消化了库存晶圆,产销率大幅上升。

晶圆制造的产能、产量、自用和对外销售情况如下:

资料来源:《比亚迪半导体首次公开发行股票在创业板上市申请文件的第一轮审核问询函的答复》
       

比亚迪自制晶圆主要用于功率模块生产。

自制、委托代工、外购的功率模块晶圆投产数量变动情况如下:

资料来源:《比亚迪半导体首次公开发行股票在创业板上市申请文件的第一轮审核问询函的答复》
                

竞争力情况

比亚迪对核心技术进行了全面布局,截至招股说明书签署日,拥有已授权专利1167 项,建立起了完整的自主知识产权体系,在芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试、系统级应用测试等环节均建立了较高的技术护城河。

以比亚迪自主能力最强的功率器件来分析。

首先,在SiC的应用层面,比亚迪具备一定优势。从全球市场竞争格局来看,SiC 产业链中美国、欧洲和日本企业居多,以科锐、英飞凌、罗姆半导体、意法半导体为代表的企业以IDM模式经营,占据了较高的市场份额。

国内厂商中,比亚迪集团已经在整车中率先使用SiC器件,比亚迪也是全球首家、国内唯一实现 SiC三相全桥模块在电机驱动控制器中大批量装车的功率半导体供应商。

比亚迪的 SiC 模块于2020年3季度开始商用,搭载比亚迪汉高端车型,目前仅供比亚迪集团使用。2020 年,比亚迪SiC模块出货量1.28万个。目前,市场上尚无与该模块规格类似、批量上车的产品可比。

根据公开资料,与品牌商R、品牌商M相比,比亚迪产品采用三相全桥拓扑结构,散热方式采用更先进的Pin-Fin水冷散热方式,电压等级一致,电流等级较高,价格位于合理水平,具体对比如下表所示:

资料来源:《比亚迪半导体首次公开发行股票在创业板上市申请文件的第一轮审核问询函的答复》
                        

根据招股说明书披露,芯片技术方面,比亚迪自主研发的高密度沟槽栅复合场终止IGBT芯片技术,IGBT芯片综合性能达到国际主流厂商的先进水平,在电驱应用具有较高的使用效率。

目前比亚迪基于高密度Trench FS的IGBT 5.0技术已实现量产。

比亚迪生产的 IPM 模块(Intelligent Power Modules,智能功率模块)主要应用于新能源汽车空调控制器、变频家电、步进电机、伺服电机等各类变频控制领域。

性能方面,比亚迪IGBT芯片的开通损耗优于国际主流厂商,关断损耗与国际主流厂商相近,产品具备低损耗、高效率等特征;车规级 IGBT模块的开关损耗、 反向恢复损耗优于国际主流厂商,可承受短路时间与国际主流厂商相近,产品具备高功率密度、低损耗、高可靠性等特征;SiC 模块内阻、最高结温优于国际主流厂商,产品具备低损耗、低电感设计、高工作结温等特征。

模块技术方面,比亚迪采用针翅状直接冷却结构和双面散热封装技术,提高了散热效率和功率密度。

根据 Omdia 统计,以 2019年IGBT模块销售额计算,比亚迪在中国新能源乘用车电机驱动控制器用IGBT模块厂商中排名第二,仅次于英飞凌,市场占有率19%,在国内厂商中排名第一。2020 年,比亚迪在该领域保持全球厂商排名第二、国内厂商排名第一的领先地位。

不过,在全球供应和市场份额上,比亚迪还远排不上名次。

            

晶圆制造方面,比亚迪掌握栅极精细化加工工艺、超薄片背面加工工艺等核心工艺技术。模块封装方面,比亚迪在封装结构上采用针翅状直接冷却结构和双面散热封装技术,提高了散热效率和功率密度。

整体来说,比亚迪在国内车规级芯片,尤其是功率器件供应方面具备较强竞争力,但在国际层面,由于起步晚、配套车辆数量相对较少,可靠性验证方面还与国际大厂有明显差距。

卡脖子环节有哪些

通过上述分析,可以看出比亚迪半导体在车规级功率器件方面,在中国市场上处于相对领先的位置。

但受制于中国整体芯片产业水平,比亚迪的芯片产业链也并不完善。

比亚迪半导体在招股说明书上坦言,自己是通过购买二手设备的方式提升产线生产率,并表示,8英寸晶圆二手设备在市场上也处于供不应求状态。

比亚迪半导体在没有提到的芯片设计工具——EDA、IP核,以及其它上游原材料方面,也都不具备自产能力。

但比亚迪半导体所面临的问题,不只是自己所面临的的问题,而是中国半导体产业链的整体性问题。具备IDM能力的自主半导体厂家,全部面临芯片设计软件、生产设备受限的问题,比亚迪半导体也未能幸免。

同时,与国际巨头相比,比亚迪半导体历史尚短、产品供应量相对较少,可以想见,芯片生产工艺、产品质量上,仍然与业内顶流厂家存在一定差距。

这些差距,需要比亚迪半导体通过不断的工艺迭代与经验累积,才能形成突破。

比亚迪半导体的启示

比亚迪半导体,以及比亚迪旗下弗迪动力等公司的孵化,证明汽车公司在孵化产业链上有天然优势。

从比亚迪半导体的发展历程看,这家公司的和新业务始终是围绕着比亚迪集团的战略需要所建设。IGBT、LED等芯片,是比亚迪集团发展汽车、光伏所必须的半导体产品,在比亚迪集团内部起到辅助角色。

如今,比亚迪半导体的IGBT模块被多家车企接受,摄像头模组、LED光源芯片正在被其他车企采购,在独立上市后,比亚迪半导体将更容易被其他车企接受。

但回到最初,不论是王传福,还是比亚迪半导体高管在接受采访时都说,造芯片不是因为想造,而是因为买不到。

换而言之,比亚迪半导体是被逼出来的。

但正是因为被逼出来的比亚迪半导体,证明汽车公司对于产业链的孵化能力十足强劲,一家优秀的汽车公司,不能局限于在产业链中吸血,而是应该具备为产业链造血的能力。

汽车产业中,丰田、通用等大型公司都具这样的能力。当中国发展新能源汽车产业之时,出现一家比亚迪不足为奇,应该出现更多的、具备孵化产业链能力的汽车公司。

汽车工业以外,华为被逼着造了手机,大疆被逼着造了摄像设备。

局限于汽车行业的公司,终究会被汽车所裹挟。突破产业局限的公司,才有可能颠覆产业。

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