2月28日,OPPO 在 MWC 2023 展会上发布了首颗全链路电源管理芯片:SUPERVOOC S,用全新的架构使得芯片体积更小的同时,功能更强大。
SUPERVOOC S 充电芯片的全新架构取代了快充 MCU 芯片,半压电荷泵和升降压芯片,让手机主板上的快充元件的面积减少 45%;并且整合了充放电、解码、复位、安全保护、断电等多项功能,降低手机在充放电过程中的干扰和损耗,进而提升安全性、稳定性和效率。SUPERVOOC S 充电芯片可以对手机的充电协议进行硬件解码,智能调节充电电流与电压;虽然芯片面积变小,但双电芯放电效率可以从 97.5% 提升至 99.5%,达到了行业最高的放电效率,更接近无损的用电效果,达到更省电、更持久的续航。
以目前在售的一加Ace 2 为例,在 SUPERVOOC S 充电芯片的加持下手机的续航成绩可以达到 1.1 天,并且还有智能极速充电模式、温控模式等多项功能,让电池更加耐用,即使电池因久用老化,也能达到快速充电的效果。OPPO 凭借着 SUPERVOOC S 充电芯片,首次实现了芯片、充电算法、充电架构以及电池上的全链路充放电自研,成为目前手机领域最高效的充放电解决方案。
电源管理IC下行压力增大
外界对电源管理市场变化的感知来自于德州仪器对客户的通知:下半年供应短缺将缓解,电源管理芯片等模拟芯片涨价潮或将结束。这个消息被业内解读为,芯片缺货高峰期已过,电源管理芯片的市场拐点或早于预期到来。现货市场上,TI在内(包括很多国内厂商)的很多厂商的电源管理IC价格已下跌多时,很多型号报价距高点已经跌去一半有余。其中,通用消费类电源管理芯片跌幅较大,不少已经降至常态价格。水芯电子创始人吴钰淳指出,去库存和需求下滑共同造成了部分消费类电源管理芯片价格下跌,甚至出现终端价和代理价倒挂的现象。过去两年间,电源管理和驱动IC因供不应求而价格飞涨,但受手机、PC、面板等终端需求不振的影响,价格自今年第二季度开始下降。A股电源管理上市公司晶丰明源在近期与投资者的互动中就表示,自2021 年第四季度起,下游客户为了消化前期库存,对公司产品需求有明显下降。
研究机构TrendForce指出,2022年上半年,面板、家电、消费电子、笔记本电脑等市场对功能与结构相对简单的线性稳压器、开关稳压器需求降低,预计订单甚至会出现下调15~30%的情况。交期稍长的多通道电源管理芯片目前处于OEM和ODM控制库存少于2个月的过程中,下半年预计也将出现价格竞争压力。不少晶圆代工厂的表态也证实了这种情况的存在。台积电的主要客户在削减2022年剩余时间的芯片订单,包括驱动IC、电源管理IC、CIS和MCU等产品。力积电表示消费端需求下滑,面板驱动IC、CIS及部分手机用电源管理IC、分离式元件客户进行库存调整,未来两季的产能利用率面临修正。
业内资深人士刘庆(化名)认为市场正在逐渐回调,“从电源管理国外大厂来看,如德州仪器、高通、ADI等,近期传出降价的声音,主要因为消费性产品的需求明显下滑,近两年电源管理芯片的产能满载且物料紧缺导致价格上涨,使得厂商开始做风险囤货,而目前消化库存、调整产品结构已经陆续开始。”从整个半导体行业的走势来观察,电源管理IC未来也将面对巨大压力。咨询机构Gartner曾预测2022年全球半导体行业的营收将会增加13.6%,最新的预测已经调整到7.4%,并估计明年行业会陷入萎缩。
Gartner主管Richard Gordon表示,芯片荒逐渐缓解,全球半导体市场将进入疲弱期,低潮会持续到2023年,该年营收将缩减2.5%。
车用电源器件需求反增
功率器件是新能源汽车的核心系统及新能源充电桩的核心元器件。反而言之,新能源汽车将会是车用功率器件需求的主要动力。数据显示,车用功率器件在功率器件总需求中的市场份额占比约为35%。未来随着汽车电动化、智能化推动,车用功率器件可能会成为增长最快的细分领域,甚至远超行业平均增速。在车用功率器件中,车用MOSFET和车用IGBT是新能源汽车中应用最为常见,也是用得较多的。MOSFET相较于IGBT具有开关速度快、动态损耗低等特性,但IGBT具有耐高压、高温特性,即使在大电流和高温的条件下,也能轻松实现高耐压,并具有较低的导通电压。MOSFET由于受制于耐压特性,广泛应用于车内控制系统(如电动助力转向、自适应LED前照灯等)及老年代步车、叉车、低速电动车等轻型电动车。超级结MOSFET耐压性能提升,可用于车载充电机、新能源汽车直流充电桩等。
根据英飞凌公布的新能源汽车MOSFET解决方案,单车的MOSFET功率器件用量接近200个;部分高端新能源汽车车型对MOSFET的需求可达400个/辆以上。从市场供应情况来看,目前国内MOSFET市场主要由英飞凌、安森美等国际巨头所占据,国内车用MOSFET供应商主要有东微股份、华润微、士兰微、新洁能、扬杰科技等。据统计,2020年本土企业的MOSFET市占率约为15%,车规MOSFET领域市占率则更低,国产化率提升空间非常广阔。而IGBT主要用于新能源汽车的电驱和电池系统,如逆变器、车载充电器及部分辅助电器、高压充电桩等。据悉,2020年新能源汽车车用IGBT远超工业控制、消费电子和新能源发电等市场,占IGBT整体市场份额约30%,是国内IGBT第一大应用领域。
目前布局新能源汽车市场的主机厂中,特斯拉使用的碳化硅和IGBT模块主要由意法半导体、英飞凌提供,国内技术上还有差距;比亚迪大部分的驱动IGBT由比亚迪半导提供。国内拥有高端车型的主机厂还包括理想、蔚来、小鹏、岚图汽车等,电机功率在180kw以上,车用IGBT的市场需求空间巨大。
“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。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。