安全芯片在国外的应用已有近二十年的历史,特别是在欧洲被大规模使用。欧洲拥有ST、英飞凌以及NXP等安全芯片厂商,推动了安全芯片产业的发展。中国安全芯片从电信IC卡起步,经历身份证卡、社保卡、金融IC卡,已经与国际领先企业在安全认证领域比肩。

一、国外主流安全芯片企业动态

安全芯片在国外的应用已有近二十年的历史,特别是在欧洲被大规模使用。欧洲拥有ST、英飞凌以及NXP等安全芯片厂商,推动了安全芯片产业的发展。中国安全芯片从电信IC卡起步,经历身份证卡、社保卡、金融IC卡,已经与国际领先企业在安全认证领域比肩。智能安全芯片长期增长逻辑清晰,带动产业链上下游繁荣发展,其中产业链上游晶圆厂掌握产业链的定价权。中国智能安全芯片行业产业链由上游晶圆厂、封测厂、模组生产商组成,中游为智能安全芯片厂商,下游市场参与者智能卡制卡商及发卡机构组成。

1.意法半导体

意法半导体为智能卡和委托产品应用领域,连同广泛的高速产品系列、可共同使用的片上操作系统(SoC)解决方案提供了完整的安全微控制器和存储器。产品广泛应用于各类智能卡使用场景,从最简单的电话卡到要求最严格的SIM与Pay-TV卡。安全性一直是意法半导体的一项专门技术,多项正式的安全证明、标准化的成员资格、意法半导体安全IC产品在许多领域(包括银行、IT安全性、电子政府、公共运输和移动通信)的成功应用有力的证明了这一点。

2.英飞凌

英飞凌致力于高能效、移动性和安全性的科技挖掘,为汽车和工业功率器件、芯片卡和安全应用提供半导体和系统解决方案,并在模拟和混合信号、射频、功率以及嵌入式控制装置领域掌握尖端技术。英飞凌的业务遍及全球,在美国加州苗必达、亚太地区的新加坡和日本东京等地拥有分支机构。2018财年(截止 2018年9 月 30 日),公司在全球市场的总营收为75.99亿欧元。

3.恩智浦 

NXP (恩智浦半导体)是一家新近独立的半导体公司,由飞利浦公司创立,已拥有五十年的悠久历史,主要提供各种半导体产品与软件,为移动通信、消费类电子、安全应用、非接触式付费与连线,以及车内娱乐与网络等产品带来更优质的感知体验。恩智浦半导体以其领先的射频、模拟、电源管理、接口、安全和数字处理方面的专长,提供高性能混合信号(High Performance Mixed Signal)和标准产品解决方案。

二、国内主流安全芯片企业动态

国内的安全芯片行业,由于涉及国家安全,国家政策倾向带国密算法的产品。国内具有带国密算法安全芯片厂商主要有:华大电子、华虹集成、大唐微电子、同方微电子、天津国芯、国民技术、复旦微电子公司。而智能卡成卡供应商则数量众多,主要有握奇数据、东信和平、华虹、华大、恒宝、明华公司等企业。

1.紫光同芯

紫光同芯微电子有限公司是业界领先的安全芯片及解决方案供应商。公司长期致力于金融支付、身份识别、物联网、移动通信等领域的安全芯片设计,已形成智能卡安全芯片和智能终端安全芯片两大核心业务,提供的芯片及解决方案涵盖了金融IC卡、电信SIM卡、M2M、居住证、城市通卡、居民健康卡、社保卡、移动支付卡、SE(安全单元)、USB-Key、智能POS/mPOS安全主控、非接触读写机具、无线充电、智能门锁等行业市场,产品应用遍及国内外。

2.华大电子

华大电子是中国电子信息产业集团有限公司(CEC)整合旗下集成电路企业而组建的集团公司。2014年成立至今,始终名列中国集成电路设计企业前五名。其最初的业务领域是安全芯片与MCU,而在这两大领域,华大电子已成为全球第十大MCU供应商、全球第五大安全芯片供应商。华大电子从一开始就立足MCU市场,主要聚焦在工业控制、汽车电子、安全芯片领域。

3.天津国芯

天津国芯是一家聚焦于国产自主可控嵌入式CPU技术研发和产业化应用的芯片设计公司。公司致力于服务安全自主可控的国家战略,为国家重大需求和市场需求领域客户提供IP授权、芯片定制服务和自主芯片及模组产品,主要应用于信息安全、汽车电子和工业控制、边缘计算和网络通信三大关键领域。苏州国芯的自主芯片及模组产品现阶段以信息安全类为主,聚焦于“云”到“端”的安全应用,覆盖云计算、大数据、物联网、智能存储、工业控制和金融电子等关键领域,以及服务器、汽车和智能终端等重要产品。

4.复旦微电子

上海复旦微电子集团股份有限公司是从事超大规模集成电路的设计、开发和提供系统解决方案的专业公司。1998年7月,由复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室、上海商业投资公司和一批梦想创建中国最好的集成电路设计公司(芯片设计)的创业者联合发起创建了复旦微电子。公司成立以来,已成功地确立了在国内集成电路设计行业中举足轻重的地位。

5.国民技术

国民技术股份有限公司是中国信息安全IC设计领域领军企业和国家级高新技术企业,具有二十年商用密码的领先优势,拥有博士后科研工作站。公司专注于信息安全、SoC、无线射频等核心技术研发,拥有集成电路前端至后端全过程设计与工程量产技术,在网络信息安全、通用微处理器、人工智能、可信计算等多个技术领域具有长期的技术累积和研发优势。

6.智芯微电子

北京智芯微电子科技有限公司成立于2010年,注册资本64.1亿元,隶属国家电网公司,是国家电网公司芯片产业发展的使命担当者,目前拥有9家分子公司,是国家高新技术企业,国家规划布局内重点集成电路设计企业,国家技术创新示范企业,国家企业技术中心、国家地方联合工程研究中心、连续七年被评为“中国十大集成电路设计企业”。智芯公司坚持以“铸造工业最强芯”为使命,不断提升以智能芯片为核心的整体解决方案提供能力,形成了“安全、主控、通信、传感、射频识别、计量、人工智能”七大类百余款芯片产品,业务范围覆盖电力、信息通信、节能环保、金融、市政和现代服务业等领域。

7.晟元数据

杭州晟元数据安全技术股份有限公司成立于2006年11月,是一家以芯片设计和算法研究为基础、面向视觉识别和数据安全方向的人工智能高新技术企业。晟元数据拥有算法、芯片技术经验丰富的产品研发团队,且参与制定了指纹识别、智能系统身份识别等多项国家标准,获得了超过200项自主知识产权专利及软件著作权,15项集成电路设计版权。此外,晟元数据开发的产品已通过中国国家密码局安全认证、公安部检测与WBF微软认证。战略定位晟元数据自2006年进入市场以来,积累了丰富的渠道及客户资源,同时在指纹芯片、算法识别芯片级安全芯片上有产品组合优势。因此在智能安全芯片行业市场竞争愈发积累的情况下,晟元数据重点对指纹锁等嵌入式领域、IOT安全等领域做了布局,从芯片供应商向整体解决方案商转型。晟元数据拥有十二年芯片设计经验,且具有高等级安全,目前已通过国密检测、EAL4+与银联检等专业认证,其产品核心竞争优势凸显。晟元数据投资亮点基于人脸识别的身份验证服务,安全系数较高晟元数据将运行在各地数据中心的远程服务器集群及其提供的服务与手机,车辆,智能家居设备等与用户直接交互的终端设备结合,为客户提供一体化方案,具有快速定位、低带宽、高准确度的优势,且性价比较高。

8.宏思电子

北京宏思电子技术有限责任公司成立于1996年,由清华大学知名教授张建人先生创办。宏思电子是国内最早专业从事国产信息安全应用芯片研制的集成电路设计企业,在国内商用密码领域具有重要地位。宏思电子是首批获得国家认证的集成电路设计企业、北京市商用密码协会理事单位、北京市半导体行业协会理事单位。 宏思电子的芯片产品不仅广泛应用于金融、移动支付、税务公安、交通、电力、电子政务等传统领域,而且在物联网、智能交通、智能家电、公共安全、版权保护、工业控制等新兴领域也得到普遍应用,是国内重要的信息安全芯片供应商。宏思电子技术力量雄厚,有丰富的实战经验,已具备基于32位嵌入式CPU核(C·Core)的SOC设计平台和技术,主流设计技术为0.18um、0.25um和0.35um,在SOC、ASIC及模拟电路IP模块设计开发等方面,具有多次成功的业绩和竞争优势。自公司成立以来,已成功地完成了40多项IC设计开发项目,其质量和进度受到了国内外客户的好评。其中,包括经国密码管理委员会办公室批准立项的专用芯片和IP核开发项目。具有物联网安全芯片、专用算法芯片、SOC安全芯片等多系列产品,其HSC32C1车规级安全芯片,具备商密二级证书,通过AEC-Q100车规级认证Grade2,可应用于车联网、物联网、智能交通、智能门锁、燃气表、等各种嵌入式终端,实现数据加解密,数字签名验签,安全存储等功能。 

三、发展趋势

1.市场容量预测

据中国汽车工业协会发布的数据显示,2020年,中国汽车产销量分别为2522.5万辆和2531.1万辆,同比下降2.0%和1.9%,与2019年相比,分别收窄5.5%和6.3%。

图 2015-2020年中国汽车产量及增长率 

来源:中国汽车工业协会

随着汽车电子进一步向电子化、智能化发展,汽车电子设备技术要求越来越高。在未来,电子器件的处理器、计算能力将成为评价汽车性能的重要指标。尤其是自动驾驶、车联网的发展将使车用芯片处于未来汽车电子产业的核心地位。未来的汽车半导体市场将成为一个各大厂商高速成长的蓝海市场,根据IC Insights数据指出,汽车是复合增速最快的应用领域。

图 全球前十大汽车半导体供应商市占率排名(百万美元)

来源:IHS,安信证券研究中心

目前,汽车半导体市场呈现国外巨头垄断的行业格局,车用半导体大致可分为传感器、MCU、ASIC、模拟芯片与功率器件等。根据IHS以及SA统计数据,2017年汽车半导体行业CR 10达66.7%,相比于2014年集中度进一步提升,属于低集中寡占性市场。随着汽车半导体市场未来前景逐渐明确,未来IC市场驱动核心地位逐步确定,各大半导体厂商纷纷投入巨资加码汽车半导体市场,产业并购呈现加速态势。传统汽车半导体厂商持续发力,希望能够扩大原有竞争优势。

2.技术发展趋势

(1)安全功能融合

车载安全芯片主要完成两个大类的应用,一方面是关系到联网汽车安全和个人信息安全的应用,一方面是承载了政府监管部门的监管以及业务需求的应用。
表 常见车载安全芯片业务
 

(2)高性能趋势

当前的车载网络大部分采用了速度相对缓慢的汽车专用网络,例如CAN、LIN (Local Interconnect Network)等。随着汽车的内部运作变得更加智能和复杂,越来越多的智能传感器和高性能车载计算机被引入,应用于汽车的新网络不仅要更快、更经济、支持多节点互联,而且需要实现标准化和广泛应用,以保证不同供应商和行业之间的兼容和互通。随着智能网联车技术发展,自动驾驶各个传感器模块,ECU模块之间会有大量的数据交互,对带宽以及时延提出了更高的要求。 同时,车载以太网是用于连接汽车内各种电气设备的一种物理网络,近些年越来越受到重视。

(3)自主可控趋势

在日益复杂的国际形势下,我国汽车产业芯片限供断供危机正在显现,加快自主芯片上车应用逐渐成为行业共识和战略选择。然而,我国目前尚无完整的汽车芯片标准体系,直接导致产业链上下游之间缺乏统一规范的技术语言,在标准支撑不足的情况下汽车企业不敢轻易尝试使用自主芯片,从而阻碍了自主芯片实现自主安全可控和全面快速发展的步伐。

3.竞争格局趋势

金融和基础信息网络、重要信息系统、重要工业控制系统及面向社会服务的政务信息系统等重要领域的网络安全,事关国家政治安全、经济安全、文化安全、社会安全和生态安全。密码是保障网络安全的核心技术和基础支撑,在维护国家安全、促进经济社会发展、保护人民群众利益中发挥着不可替代的重要作用。尤其是在金融领域、电力能源、视频安防、电信、交通、广电、社会保障等领域涌现出了一大批优秀的国产安全芯片厂商。