电子发烧友网报道(文/梁浩斌)随着消费电子市场增长乏力,在近几年有一个很明显的趋势是,很多原本在消费电子领域的芯片厂商,都开始拓展工业、汽车等领域的业务,以寻求新的增长点。在去年多家半导体巨头的财报中我们也能够发现,工业、汽车的业务在营收占比中都有所提升,也从一定程度上反映出工业、汽车市场的高景气度。
从芯片的应用场景来看,从消费电子到工业、再到汽车,工作环境对安全性的要求提升,对于芯片本身可靠性提出了更高的要求。而展开来说,车规芯片产品需要从开发到制造工艺,甚至是最终导向市场的阶段都与消费电子产品有多方面的差异。
为了了解芯片公司如何成功从消费电子领域转向汽车领域,电子发烧友近期采访到人机界面解决方案供应商敦泰电子。敦泰的产品线包括显示驱动芯片、触控芯片、In-cell触控显示单芯片(IDC,市场上也称之为TDDI)等,在智能手机等消费电子产品上有着广泛应用,累计出货已经超过三亿颗。
车载屏幕数量尺寸齐升,IDC芯片需求增速明显随着汽车智能化的趋势,车载屏幕尺寸以及数量都在迅速增加。CINNO Research的数据显示,2021年前三季度,中国市场的新能源乘用车中控显示屏(CID)12.0及以上尺寸段的销量占比为48%,较传统燃油车同尺寸段CID提升29%。同时,除了传统的中控和仪表盘两块屏幕之外,娱乐、控制等应用中有采用更多屏幕的趋势。IHS预测,到2030年,配备3块屏幕以上的汽车数量将会占汽车市场的20%左右。
2017年,敦泰开始布局汽车市场,其车载显示驱动芯片在2017年开始量产,2019年成功打入宝马供应链;触控芯片2018年打入兰博基尼供应链;IDC芯片于2020年在现代、玛莎拉蒂等车型上正式量产,近期更在吉利汽车与奔驰汽车联合打造的smart精灵#1上得到应用。
在车载屏幕数量尺寸齐升的趋势下,用户体验升级使得IDC芯片也得到了市场关注。据敦泰中大尺寸显示市场处副处长萧培宏介绍,敦泰深耕多年的IDC芯片能够为汽车屏幕带来外观效果上一体黑的绝对优势,让车载屏幕看起来和整车内饰环境融为一体,从而提升驾驶座舱的高级感,因此受到汽车客户的青睐,增长迅速。
从2020年正式量产开始截至2022年上半年,敦泰车用IDC芯片在两年多时间内已累积出货达八百万颗。
从消费电子到汽车,需要面对哪些难点?不难发现,近年消费电子产业链中,各大企业纷纷加速入局智能汽车行业,多家消费电子终端巨头宣布造车,供应链企业也开始布局汽车领域,转型Tier1或投资汽车代工。但在这样的趋势之下,汽车终端对供应链的高标准,对于整个电子产业链来说也是一次挑战。
以敦泰的IDC芯片产品为例,萧培宏表示,相比于消费类电子产品,车用IDC芯片在产品开发、生产制造(产能)、品质规格和市场推广这四个环节都有不同的难点需要克服。
首先是在产品开发上,车用产品在EMI & ESD所需要的标准,要远高于手机应用。同时,车载的大屏幕应用让车载芯片需要多颗(2或3颗)级联技术,这是手机IDC所不需要面对的问题。
而面对车载大屏应用对IDC的需求,从智能手机领域开始,其实也经历了一个技术迭代的过程。据萧培宏介绍,敦泰在业界最早开发出IDC芯片,最早将IDC技术应用在智能手机领域(一颗IDC芯片即可驱动手机屏幕)。通过对IDC级联技术的研发,敦泰IDC芯片的应用领域从智能手机扩展到平板电脑/笔记本电脑等中大尺寸屏幕上(两颗IDC芯片级联驱动平板/笔电等中大尺寸屏幕)。在面向汽车市场的应用开发时,敦泰将IDC芯片的两颗级联技术进一步开发到三颗级联用以支持更大屏幕。
在生产制造(产能)方面,与手机芯片的晶圆相比,车载芯片所需晶圆的电压规格要更高,需要特殊的产能。为解决这一问题,敦泰作为芯片原厂,与晶圆厂一同合作开发车用IDC芯片所用的晶圆,不断进行测试和调整直至产品量产。
另外,在过去很长时间中的缺芯潮中,由于车载芯片所需要的制程电压和制程工艺都相对特殊,而伴随着车载需求的大幅上升,令目前市场上车载芯片产品的产能还是较为紧张。因此能够获得芯片产能,特别是车规芯片所用到的晶圆产能,是芯片厂商稳定供货的强有力保证。
据了解,2021年晶圆缺货这一因素,推动着车载显示芯片开始从缺货的8英寸晶圆的DDIC转往12英寸晶圆所生产的IDC产品。而敦泰车载产品目前供应充足并出货持续攀升,制程部分主要产能来自12英寸先进晶圆产能来进行生产制造。
那么敦泰如何应对目前晶圆产能短缺和代工价格高涨的现状?萧培宏表示,汽车产品线高单价、客制化且生命周期长的特性,将有助于实践公司多元化产品线,提供长期且稳定的营收与获利来源,所以敦泰会通过一些积极的措施,如与晶圆厂签订相关协议等,来稳定车载产品所需的产能供给。
而在品质规格的环节上,车用芯片需要通过更为严格、长周期的验证,必须通过国际汽车电子协会的AECQ可靠度标准,以及符合零失效(Zero Defect)的供应链质量管理标准IATF16949规范。敦泰的车规芯片均已通过AEC-Q100认证,产品制程上符合IATF16949规范,为汽车客户提供稳定可靠的品质保障。
除此之外,在市场推广上,技术支持是芯片产品的重要竞争力之一。在客户应用阶段,萧培宏还表示敦泰拥有布局完整的工程服务团队,且在全国都有FAE团队可快速响应客户的需求,为客户提供从开发到量产的一条龙技术支持服务。
目前敦泰的车规级IDC已经成功导入全球汽车厂商,应用于玛莎拉蒂、富豪、丰田、日产、现代、上汽、吉利、比亚迪、东风、长城、长安等知名汽车品牌车型。
总而言之,芯片公司从消费电子进入到汽车领域,需要本身过硬的实力,而这里的“实力”包括在产品上满足车载应用的需求,通过严格的可靠性、稳定性测试;同时在产能上,还需要与晶圆代工厂有良好的合作,在保证产品达到车规级要求的同时,还要拿到相应的产能供应;在市场上,通过提供更完善的技术支持服务,提升产品的“软竞争力”。
车载市场LTPS面板占比快速上升,持续布局显示性能升级前文提到,车载屏幕的一个很明显趋势是,数量在增多的同时在往大尺寸发展。不过在满足数量以及尺寸需求之后,车载屏幕由于应用环境的原因,对于显示性能,比如亮度、分辨率、触控、观感体验等需求也在不断提高。在提到车载终端需求在近几年的变化时,萧培宏表示,汽车屏幕性能不断升级、以及LTPS面板产能过剩,使得面板厂开始进行大量转型,这些因素推动着LTPS显示屏在车载市场的占比快速上升,而敦泰车载IDC产品可以同时支持LTPS & a-Si ,非常符合这一趋势。
“汽车显示以及人机交互上,未来随着汽车智能化发展加速,车载显示朝着大尺寸、多屏化、高清化、交互性、多形态化发展,对于显示的性能要求也有更高的要求,包括高对比度、低反射率、宽视角、高亮度、触控以及快速响应等。”
萧培宏透露,因应汽车显示屏的这些发展趋势,敦泰会重点开发local dimming(区域调光)控制芯片,配合miniLED背光显示屏,即可在高对比度和省电效果上有优异表现。针对车载显示朝大尺寸发展这一趋势,敦泰继续提升IDC芯片级联的LTDI技术,在更大屏趋势持续布局,目标是将最大可支持屏幕尺寸从目前的17英寸,提升到30英寸以上。
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原文标题:从消费电子到汽车前装,芯片公司要解决哪些难点?
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