单车50颗！PMIC芯片国产替换，最大的机会在电动车上

电源管理芯片作为模拟芯片中的一个大分类正受益于新能源产业的兴起，尤其是汽车电动化浪潮袭来后，整体需求呈现爆发式增长。根据意法半导体此前公布的数据，与传统汽车相比，一辆新能源汽车需要用到的电源管理芯片增长近20%，达到50颗。

电源管理芯片在电动汽车每个部分都能见到身影，各个域控制器，每块MCU都需要电源管理芯片的支持。汽车成为电源管理芯片未来的增长驱动力，Frost&Sullivan预计，全球汽车电源管理芯片市场将从2020年的17亿美元增长至2025年的21亿美元。

中国电源管理芯片行业在2012年-2018年期间平均每年新增61家企业，2021年上半年，国内电源管理芯片的国产化率达到约24%，虽然效果显著，但海外巨头仍旧占据主导地位。在缺货涨价及电动汽车蓬勃发展的大环境下，电源管理芯片的国产替代又将迎来哪些新的机会？

在9月27日芯智库【相约芯期二】第20期的“新能源汽车半导体在线研讨会”上安波福半导体专家鞠峰在会上分享了电源管理芯片的发展路径、技术趋势以及在汽车应用需求起来后，国内厂商该如何抓住机遇等话题。

以下是鞠峰的分享内容：

汽车各个部分都需要PMIC，不管是域控制，还是MCU。PMIC所属的模拟芯片在过去20年间得到了快速发展，而电动汽车未来是增长驱动力，预计到2026年，PMIC将占汽车市场的30%。

根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）在2020年年末公布的“产品分类2021”中的定义，电源管理芯片是指将电压源转换成可供其他集成电路使用的器件，以及控制输出电压能力的器件。这其中包括DC/DC、AC/DC等，一些为特定终端应用设计的电源管理芯片应归类于特殊应用模拟芯片中。PMIC中的类别有线性稳压器、开关式稳压器、参考电压、BMS等。

汽车智能化、自动化的当下，各个部分都用到许多PMIC，如智能座舱、自动驾驶、车身控制、域控制、车灯、BMS管理系统等。不仅每个MCU需要PMIC供电，每个ECU里面都有不同种类的PMIC。

根据市场研究机构RESEARCH AND MARKETS的数据，2021年全球PMIC销售额达到377亿美元，预计到2028年将达到550亿美元，年复合增长率达5.5%。另根据天风证券报告，电源 IC增长最大的是车载领域，复合年增长率为9.0%。电动化和自动驾驶将成为驱动力，特别是电动汽车，Yole预计其到2026年将占汽车市场的30%，PMIC受其推动增长。此外Yole预计，到2026年，所有乘用车和80%的小型商用车至少配备Level1 ADAS，这也增加了对多通道 PMIC 的需求。我们回顾2002年1月到2021年11月的趋势，IHS的数据表明，PMIC所属的模拟芯片需求是不断增加的，而MCU的增长相对比较缓慢。

PMIC的主流制程还是在90nm-180nm的成熟工艺，其技术发展从一开始由IDM主控，到代工模式出现，如今有越来越多的代工厂转而投入300mm晶圆，IDM也紧随其后。

MCU的发展趋势是向更先进的工艺节点迈进，现在进入40nm节点，将来甚至会来到14nm。走大算力，高性能的SoC要用到更高端的先进制程如7nm、5nm。对于PMIC来说，还是停留在成熟制程，主流在90nm-180nm之间。

我们来回顾下PMIC的技术发展路径：上世纪90年代整个PMIC技术主要掌握在IDM厂商手中，如TI、美信、ADI等；到2000年，IDM开始将一些成熟的PMIC技术转移至代工厂，一些初创IC设计公司开始研发PMIC；到2010年，一些代工厂开始关注PMIC技术，开始与IDM合作开发一些特殊工艺，涉及高端的逻辑器件工艺由头部厂家钻研，而模拟器件大多聚焦在特色工艺的开发上；现在，IVR（Intergrated Voltage Regulator）也得到了广泛的应用，在芯片内部集成更多的被动器件。

在晶圆代工领域，格芯是全球第一家提供300mm BCD工艺的代工厂，也有越来越多的代工厂正在涌入，包括TI也是专注在300mm晶圆的开发上。

以格芯为例，早在2014年，格芯就能提供高端的工艺制程，如85V的BCD工艺，可以同时集成PLDMOS、NLDMOS等，同时还集成CMOS Baseline在里面。另外，格芯也提到了Ultra High Voltage的方案，对应到汽车上就是一些高压应用。

PMIC的未来趋势呈现高功率密度、低静态电流、低电磁干扰、低噪声、高精度、隔离、高功能安全这几大方向。PMIC与主机厂、芯片厂商息息相关，这也是国产半导体发展机遇。国产企业要专注特色工艺开发，集成更多的功能，以此打造高性能器件来站稳脚跟。

PMIC的未来趋势第一个就是高功率密度。通过拓扑结构，电路和先进封装技术，使PMIC发热量减少，体积缩小。第二个是低静态电流。实现更低的待机功耗和快速响应时间。第三个是低电磁干扰。改进过滤器尺寸，降低成本，减少设计时间和复杂度。第四个是低噪声和高精度，第五个是隔离，最后是功能安全。ISO 26262涉及到开发和产品设计的方方面面。

目前国产半导体有些已经拿到了体系认证，甚至产品认证，有些还在认证中。但是未来想进入汽车产业链，这些都是比较低的准入门槛，安全永远是汽车的核心。

刚刚我们提到这么多的开发方向，有与代工厂合作的，也有与封装厂合作的，最后我们还是要关注一些主机厂，贴近客户，这其中还包括一些主流的MCU、SoC厂商，PMIC与其是息息相关的，这也是国产半导体发展的机遇。

我们可以分为几个阶段，第一个就是简单的替换，第二个是集成更多的功能，第三个要开发特色工艺，这个是对模拟器件，PMIC企业能够保持竞争力的根本，最后是基于上述三点，打造高性能产品，帮助国产厂商站稳脚步，稳扎稳打。