汽車電子行業(yè)深度報(bào)告

汽車電子行業(yè)深度報(bào)告1、汽車變革的起源：特斯拉軟件定義汽車特斯拉軟件定義汽車，商業(yè)模式革新拉開序幕。軟件定義汽車，即軟件將深度參與到汽車的定義、開發(fā)、驗(yàn)證、銷售、服務(wù)等過程中，并不斷改變和優(yōu)化各個過程，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)持續(xù)優(yōu)化、過程持續(xù)優(yōu)化、價(jià)值持續(xù)創(chuàng)造。特斯拉可謂實(shí)踐軟件定義汽車的先導(dǎo)者，其全車系覆蓋的Autopilot自動輔助駕駛、大型中控屏，自設(shè)計(jì)之初便將智能化刻于產(chǎn)品基因中，此后的OTA空中升級技術(shù)更是使汽車從一個普通的交通工具進(jìn)化成擁有無限延展可能的智能移動終端。在特斯拉的軟件服務(wù)體系中，以FSD自動駕駛選裝包、OTA付費(fèi)升級包、高級車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)為核心，收費(fèi)模式除了一次性前裝收費(fèi)，還另外包含訂閱服務(wù)收費(fèi)，目前特斯拉車主的FSD搭載率已向市場證明了軟件創(chuàng)收的可能性，由新車制造與銷售轉(zhuǎn)向軟件服務(wù)授權(quán)與OTA升級，逐步從零部件的升級走向服務(wù)性的軟件開發(fā)的商業(yè)模式革新拉開序幕。硬件預(yù)埋支持軟件迭代，架構(gòu)轉(zhuǎn)型倒逼硬件升級。軟件的可開發(fā)性注定智能汽車的功能可能面臨無限制的擴(kuò)張。隨著汽車軟件代碼的數(shù)量越來越多，現(xiàn)在已經(jīng)到了上億行的規(guī)模，支持大規(guī)模軟件開發(fā)要SOA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，再通過預(yù)埋硬件，實(shí)現(xiàn)整車軟件迭代升級和某些付費(fèi)解鎖功能。SOA映射到硬件層面，其實(shí)就是一個跨域融合的E/E架構(gòu)。傳統(tǒng)E/E架構(gòu)下，每增加一項(xiàng)功能，都需要增加一個控制器，有很多弊端，如布線困難、成本上升，性能方面看來，封閉式網(wǎng)絡(luò)不利于傳感器傳輸數(shù)據(jù)、芯片間的協(xié)同，更難以實(shí)現(xiàn)整車OTA升級。而跨域融合的E/E架構(gòu)能夠滿足智能汽車所需的高計(jì)算性能、高通訊帶寬、高功能安全性、高網(wǎng)絡(luò)安全性、軟件持續(xù)升級能力等多方面的要求，在跨域融合E/E架構(gòu)下，硬件都有顯著的集中化趨勢。軟件數(shù)量激增，帶來硬件井噴式增量。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，單車半導(dǎo)體的價(jià)值至2020年已增長到475美元，約是2010年的1.6倍，而2030年預(yù)計(jì)將達(dá)到600美元。用以支持海量數(shù)據(jù)處理的AI芯片、用以環(huán)境感知與識別的傳感器、保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃缘拇鎯π酒?、用以改變電壓電頻并實(shí)現(xiàn)直交流電轉(zhuǎn)換的功率半導(dǎo)體等將成為汽車電子硬件賽道的核心看點(diǎn)。2、汽車電動化和智能化，單車硅含量提升是確定性趨勢在汽車電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化三大趨勢驅(qū)動之下，當(dāng)前汽車內(nèi)半導(dǎo)體含量大幅提升，內(nèi)置包括控制芯片（CPU/GPU/FPGA等）、存儲芯片（DRAM/NAND/NORFlash等）、MCU芯片、CMOS圖像傳感器、V2X射頻芯片、VCSEL芯片、觸控芯片、顯示芯片、LED芯片、MOSFET/IGBT、超聲波/毫米波芯片、PMIC電源管理芯片等等。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)燃油車所需汽車芯片數(shù)量為600-700顆，電動車所需的汽車芯片數(shù)量將提升至1600顆/輛，而更高級的智能汽車對芯片的需求量將有望提升至3000顆/輛。汽車三化趨勢下單車半導(dǎo)體含量顯著提升。羅蘭貝格定義當(dāng)下汽車四大發(fā)展趨勢為

“M.A.D.E”，即Mobility移動出行、Autonomousdriving自動駕駛、Digitalization數(shù)字化和Electrification電氣化，其中電氣化、數(shù)字化和自動駕駛分別對應(yīng)電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化。根據(jù)羅蘭貝格測算，2019年典型的L1級豪華品牌燃油車中汽車電子電氣相關(guān)的BOM（物料清單）價(jià)值（不含電池與電機(jī)）為3145美元，預(yù)計(jì)到2025年一輛豪華品牌L3級別自動駕駛純電車BOM價(jià)值將提升至7030美元，增量達(dá)3885美元，其中網(wǎng)聯(lián)化、智能化和電動化將分別帶來925美元/725美元/2235美元的提升。2.1、主控芯片：智能化下汽車算力逐步提升，核心廠商群雄逐鹿隨著汽車向智能化發(fā)展，特別是智能座艙和自動駕駛概念的興起，對汽車的算力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的功能芯片已無法滿足算力需求，主控芯片SoC應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年全球汽車SoC市場規(guī)模將達(dá)到82億美元，并且L3級別以上自動駕駛預(yù)計(jì)2025年之后開始大規(guī)模進(jìn)入市場，配套高算力、高性能SoC芯片將會帶來極高附加值，有望帶動主控芯片市場快速擴(kuò)容。2.1.1車企算力預(yù)置，ADAS芯片持續(xù)向高算力攀升高級駕駛輔助系統(tǒng)（AdvancedDrivingAssistanceSystem，ADAS）是利用安裝在車上的各式各樣傳感器（毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、單\雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航），在汽車行駛過程中隨時(shí)來感應(yīng)周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結(jié)合導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)，進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算與分析，從而預(yù)先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效增加汽車駕駛的舒適性和安全性。按照美國汽車工程師協(xié)會公布的自動駕駛分級，L2級及以下定義為高級輔助駕駛技術(shù)，L3級及以上定義為自動駕駛技術(shù)。當(dāng)前市場仍為L1-L2的輔助駕駛主導(dǎo)，預(yù)計(jì)2023年后L3及以上級別開始逐步滲透。傳感器、主控芯片、自動駕駛算法是自動駕駛系統(tǒng)最核心的三部分。自動駕駛系統(tǒng)可分為感知、決策、執(zhí)行三大模塊。（1）感知：通過攝像頭、雷達(dá)等智能傳感器感知周邊環(huán)境信息，是智能汽車的“眼睛”和“耳朵”；（2）決策：以中央計(jì)算平臺為核心，利用自動駕駛算法+芯片來處理感知信息，完成目標(biāo)定位、識別、追蹤，實(shí)現(xiàn)周邊環(huán)境3D建模，并規(guī)劃行駛方案，是智能汽車的“大腦”；（3）控制/執(zhí)行：通過線控底盤來精準(zhǔn)控制制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等模塊，執(zhí)行行駛方案。自動駕駛級別提升需要更高的算力支持，只具備CPU處理器的芯片難以滿足需要，自動駕駛芯片會往集成CPU+XPU的異構(gòu)式SOC（XPU包括GPU/FPGA/ASIC等）方向發(fā)展。目前市場主流的三大架構(gòu)方案包括：英偉達(dá)和特斯拉采用的處理器整合特殊應(yīng)用芯片和繪圖芯片（CPU+ASIC+GPU）設(shè)計(jì)架構(gòu)；英特爾轉(zhuǎn)投資的Mobileye和地平線采用的CPU+ASIC架構(gòu)；Alphabet旗下子公司W(wǎng)aymo和百度Apollo則采用的CPU+FPGA架構(gòu)。算力先行是車企主流策略，自動駕駛芯片算力持續(xù)攀升。對于車企來說，預(yù)置算力最大值決定車輛智能化升級上限。當(dāng)前面向量產(chǎn)乘用車的智能駕駛系統(tǒng)整體仍處于L3及以下級別，但由于汽車產(chǎn)品具備長達(dá)5~10年的生命周期，車載計(jì)算平臺的算力上限決定車輛生命周期內(nèi)可承載的軟件服務(wù)升級上限，因此智能駕駛軟件迭代周期與硬件更換周期存在錯位。故為保證車輛在全生命周期內(nèi)的持續(xù)軟件升級能力，主機(jī)廠在智能駕駛上采取“硬件預(yù)置，軟件升級”的策略，通過預(yù)置大算力芯片為后續(xù)軟件與算法升級優(yōu)化提供足夠發(fā)展空間，以蔚來、智己、威馬、小鵬為代表的主機(jī)廠在新一代車型中均將智能駕駛算力提升至500~1000Tops級別。當(dāng)下大算力芯片已成為汽車智能化發(fā)展的關(guān)鍵

“基礎(chǔ)設(shè)施”，亦成為芯片廠商的角力場。2.1.2多方玩家角逐藍(lán)海市場，百花齊放勝負(fù)未分除特斯拉自研自動駕駛FSD芯片用于自供外，整體自動/輔助駕駛芯片市場呈現(xiàn)消費(fèi)電子芯片巨頭、新興芯片科技公司、傳統(tǒng)汽車芯片廠商三大陣營。傳統(tǒng)汽車芯片廠商陣在傳統(tǒng)汽車芯片領(lǐng)域近乎呈壟斷地位，產(chǎn)品線齊全，與Tier1、主機(jī)廠有深厚關(guān)系積累，滿足車規(guī)級要求方面有深厚技術(shù)能力儲備，但在AI計(jì)算芯片上優(yōu)勢不足，產(chǎn)品多用于中低端車型；消費(fèi)電子芯片巨頭陣營具備深厚的芯片技術(shù)儲備，資金雄厚，可支撐起對先進(jìn)支撐和高算力芯片的高昂研發(fā)投入，同時(shí)具備良好的軟件生態(tài)，車載計(jì)算芯片技術(shù)領(lǐng)先，在中高端車型與新勢力車型市場中有廣泛應(yīng)用；新興芯片科技公司陣營在AI算法與計(jì)算上有獨(dú)到的產(chǎn)品優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)廠商能力更為全棧，可提供

“芯片+算法參考+技術(shù)支持”的產(chǎn)品服務(wù)，但在車規(guī)級與大規(guī)模量產(chǎn)能力上仍待提升，產(chǎn)品主要應(yīng)用于自主品牌車型。目前來看，英偉達(dá)及背靠英特爾的Mobileye處于自動/輔助駕駛芯片第一梯隊(duì)，華為海思、地平線、高通處于第二梯隊(duì)，上升攻勢不容小覷。但考慮到目前市場量產(chǎn)車型配置的ADAS級別仍主要處于L1-L2的初級階段，我們認(rèn)為行業(yè)格局仍未落定，各家廠商暫處于百花齊放的階段。2.1.3

“一芯多屏”趨勢確定，智能座艙SoC大有可為智能座艙領(lǐng)跑汽車智能化，打造“第三生活空間”。在燃油車時(shí)代，車機(jī)功能簡單，只有機(jī)械式儀表盤及簡單的音頻播放設(shè)備，之后開始出現(xiàn)小尺寸中控液晶顯示器+導(dǎo)航功能的電子座艙。從特斯拉開始，大尺寸中控液晶屏成為電動車的標(biāo)配，并逐漸發(fā)展成如今包括駕駛信息顯示系統(tǒng)、車載娛樂信息系統(tǒng)、抬頭顯示系統(tǒng)HUD、人車交互系統(tǒng)、流媒體后視鏡、T-Box等多個子系統(tǒng)的智能座艙。當(dāng)下智能座艙功能逐漸從分散到集中，控制也從獨(dú)立到整合，未來將朝著硬件算法集中化、構(gòu)架一體化、體驗(yàn)智能化的方向前進(jìn)，多功能集成的汽車將成為我們辦公娛樂兩不誤的“第三空間”。根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2030年，全球汽車智能座艙的市場規(guī)模將達(dá)到681億美元，屆時(shí)國內(nèi)的市場規(guī)模也將超過1600億元，成為全球最主要的智能座艙市場。智能座艙系統(tǒng)的技術(shù)框架主要分為五層：硬件層包含傳感器、內(nèi)存、用于人工智能感知的芯片SoC、應(yīng)用處理器AP(ApplicationProcessor)等基本硬件設(shè)備；系統(tǒng)軟件層包含驅(qū)動，通信等基本系統(tǒng)軟件；功能軟件層則是完成智能座艙的核心功能的層，主要在AISoC完成感知，在AP完成上層應(yīng)用；服務(wù)層，也即云服務(wù)體系，包含語音識別，場景網(wǎng)關(guān)等相關(guān)服務(wù)；支撐層是支撐軟件的快速開發(fā)工具，也可稱為成長平臺?！耙恍径嗥痢钡脑O(shè)計(jì)有望成為智能座艙主流控制方案。隨著電動車電子/電氣架構(gòu)的不斷演進(jìn)，由過去的分布式離散域控制架構(gòu)，逐漸走到集中式一體化控制，即車內(nèi)所有電子單元（除自動駕駛控制單元外）統(tǒng)一都由一塊芯片來控制，當(dāng)下“CPU+GPU+XPU”

的多核SoC芯片是目前智能座艙芯片廠商的主流技術(shù)路線。根據(jù)羅蘭貝格數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)多核SoC芯片在座艙內(nèi)的滲透率將從2020年的20%（全球）和24%（中國）提升至2025年的55%（全球）和59%（中國），同時(shí)預(yù)計(jì)至2030年多核SoC智能座艙方案在全球和國內(nèi)新車中的滲透率將分別達(dá)到87%和90%。高算力+先進(jìn)制程+快速迭代是智能座艙主控芯片發(fā)展方向。智能座艙所代表的“車載信息娛樂系統(tǒng)＋流媒體后視鏡＋抬頭顯示系統(tǒng)＋全液晶儀表＋車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)＋車內(nèi)乘員監(jiān)控系統(tǒng)”等融合體驗(yàn)都依賴于芯片計(jì)算能力的提升。CPU方面，智能座艙芯片的CPU算力僅用七年從數(shù)KDMIPS提升到如今的100多KDMIPS。在當(dāng)前高端智能座艙方案中，高通SA8155P采用8核Kyro435CPU，算力大約為95KDMIPS。2021年底瑞芯微發(fā)布的新一代旗艦芯片RK3588M采用4核A76+4核A55CPU，算力大約為85KDMIPS。將于2023年首發(fā)的高通SA8295PCPU算力預(yù)計(jì)高達(dá)200KDMIPS。GPU方面，高性能GPU可滿足高端智能座艙系統(tǒng)對車載娛樂的需求，伴隨著CPU算力的提升，GPU算力也得到了大幅躍升。高通SA8155P芯片集成Adreno640GPU，算力約為1000GFLOPS。瑞芯微RK3588M芯片集成G610MP4，GPU算力約為450GFLOPS。瑞薩H3E芯片集成GX6650，算力約為280GFLOPS。NPU方面，在智能座艙解決方案中，負(fù)責(zé)人工智能的NPU將直接影響著智能座艙AI能力的強(qiáng)弱。瑞芯微RK3588M芯片的AI算力約6TOPS，高通SA8155P芯片AI算力約4TOPS，三星已量產(chǎn)的ExynosAutoV910具備約1.9TOPS的AI算力。制程方面，8nm的瑞芯微RK3588M、三星ExynosAutoV910及7nm的高通SA8155P已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)，未來2-3年7nm和8nm產(chǎn)品將成為市場主力，而5nm芯片將成為各大芯片廠商努力的方向。迭代周期方面，以前新品迭代周期基本在3-5年左右，現(xiàn)在基本縮短至1-2年，座艙芯片的迭代速度加快。2.1.4消費(fèi)類芯片廠商積極入局，本土廠商迎良好機(jī)遇智能座艙SoC芯片市場參與者除了傳統(tǒng)汽車芯片廠商之外，消費(fèi)芯片廠商也紛紛入局，同時(shí)兩大陣營之間兼并收購及聯(lián)盟合作頻發(fā)。傳統(tǒng)汽車芯片龍頭的優(yōu)勢在于產(chǎn)品線齊全，車規(guī)級芯片積累較多，與傳統(tǒng)主機(jī)廠合作關(guān)系良好等，目前主要應(yīng)用于中低端車型，包括的企業(yè)有：恩智浦、瑞薩、德州儀器等。消費(fèi)電子領(lǐng)域巨頭向下切入企業(yè)的競爭優(yōu)勢在于其資金雄厚，可以支撐起較先進(jìn)制程和高算力芯片的研發(fā)投入，以及其良好的軟件生態(tài)能夠在智能座艙系統(tǒng)中得到最大限度的利用，目前廣泛應(yīng)用于中高端車型，包括的企業(yè)有：高通、英偉達(dá)、英特爾、AMD、三星等，其中高通在產(chǎn)品力與高端市場占有率上具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢。國產(chǎn)企業(yè)迎來三重發(fā)展機(jī)遇：第一，國內(nèi)汽車市場繁榮發(fā)展，而汽車產(chǎn)品正從單一產(chǎn)品走向服務(wù)化，成為繼手機(jī)、PC之后的重要消費(fèi)產(chǎn)品。從用戶上看，國內(nèi)汽車用戶整體年輕化，作為智能時(shí)代的先頭兵，他們更注重汽車座艙的數(shù)字化體驗(yàn)和服務(wù)，敢于嘗新。同時(shí)這些用戶接受多重觀念影響，更強(qiáng)調(diào)個性化體驗(yàn)。緊貼國內(nèi)市場發(fā)展的國產(chǎn)企業(yè)，離用戶更近。第二，國產(chǎn)智能座艙芯片打入到汽車產(chǎn)業(yè)最關(guān)鍵的一環(huán)就是車廠，而目前中國車廠經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，已到了從生產(chǎn)型到技術(shù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要階段。本土企業(yè)智能座艙芯片可以作為敲門磚，與車廠共同探索智能汽車路線。第三，數(shù)據(jù)安全是智能時(shí)代的重要課題。對于智能汽車來說，數(shù)據(jù)安全一方面是保障駕乘人員生命安全的生命線，另一方面也綜合了現(xiàn)實(shí)世界的多項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)以及個人信息，是國家安全的重要保障不容忽視，故芯片國產(chǎn)可控化是重要趨勢。國內(nèi)科技公司的競爭優(yōu)勢在于其出色的AI技術(shù)，能夠?yàn)榭蛻籼峁八惴?芯片”的從硬件到軟件的全線結(jié)合式產(chǎn)品方案，目前主要應(yīng)用于國產(chǎn)車型，包括的企業(yè)有：華為，瑞芯微，全志科技等。其中瑞芯微于2021年12月底正式發(fā)布了車載座艙電子系列產(chǎn)品，涵蓋車規(guī)級座艙SoC芯片RK3358M、RK3568M、RK3588M和配套的PMIC芯片RK809M和RK806M等，可為客戶提供高、中、低不同性能檔次的座艙芯片解決方案，未來有望逐步進(jìn)入市場。2.2、MCU:汽車智能化趨勢強(qiáng)化，單車用量顯著提升MCU（MicrocontrollerUnit）全稱為微控制器或單片機(jī)，是將CPU的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并與內(nèi)存(Memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路整合在單一芯片上，形成芯片級計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)終端控制的功能，具有性能高、功耗低、可編程、靈活度高等優(yōu)點(diǎn)。MCU的主要功能是信號處理和控制，因其高性能、低功耗、可編程、靈活性的特征在消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)控制、通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中汽車為MCU下游最大應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于汽車車身至主控環(huán)節(jié)。按產(chǎn)品細(xì)分來看，MCU包括4位、8位、16位、32位乃至64位，其中32位MCU憑借優(yōu)異的性能及逐步降低的成本占據(jù)主導(dǎo)地位，是占比最大的MCU產(chǎn)品。按應(yīng)用領(lǐng)域細(xì)分來看，汽車為MCU最大應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2019年全球MCU下游應(yīng)用(以銷售額計(jì)算)主要分布在汽車電子(33%)、工控/醫(yī)療(25%)、計(jì)算機(jī)(23%)和消費(fèi)電子(11%)四大領(lǐng)域。2.2.1汽車為MCU最大應(yīng)用領(lǐng)域，電動化智能化驅(qū)動更多增量縱觀整個汽車電子芯片領(lǐng)域，MCU的應(yīng)用范圍可謂廣袤無垠，從車身動力總成，到車身控制、信息娛樂、輔助駕駛，從發(fā)動機(jī)控制單元，到雨刷、車窗、電動座椅、空調(diào)等控制單元，而每一個功能的實(shí)現(xiàn)背后都離不開復(fù)雜芯片組的支撐，MCU在每個應(yīng)用場景中扮演著非常重要的角色。汽車電動化趨勢下電池管理系統(tǒng)和整車控制器的增加和智能化趨勢下汽車功能應(yīng)用的豐富帶動車載MCU市場需求快速增長。未來下游應(yīng)用場景趨于復(fù)雜，要求MCU具備更高的集成度和更豐富的功能，32位MCU工作頻率大多在100-350MHz之間，執(zhí)行效能更佳，應(yīng)用類型也更加多元，尤其未來在域控制器逐步應(yīng)用的趨勢下車載MCU重在升級替代，高價(jià)值32位MCU占比的提升將驅(qū)動市場規(guī)模穩(wěn)步增長。汽車電動化帶來車載MCU增量：與燃油車相比，新能源汽車以電機(jī)替代了汽油發(fā)動機(jī)并增加了動力電池。動力電池作為整車的核心部件之一，其充放電情況、溫度狀態(tài)、單體電池間的均衡均需要進(jìn)行控制，因此電動車需額外配備一個電池管理系統(tǒng)BMS，而每個BMS的主控制器中需要增加一顆MCU芯片，起到處理模擬前端芯片采集的信息并計(jì)算荷電狀態(tài)的作用。未來隨著新能源汽車滲透率持續(xù)提升，電池管理系統(tǒng)和整車控制器應(yīng)用的增加將驅(qū)動MCU市場需求的增長。汽車智能化帶來車載MCU增量：作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算和處理的核心，MCU是實(shí)現(xiàn)汽車智能化的關(guān)鍵。MCU是汽車ECU（電子控制單元）的核心構(gòu)成，根據(jù)OFweek電子工程官網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，普通傳統(tǒng)燃油汽車的ECU數(shù)量平均在70個左右，豪華傳統(tǒng)燃油汽車ECU數(shù)量在150個左右，而智能汽車ECU數(shù)量將增加至300個左右。未來隨著汽車電動化、智能化程度的不斷提高，MCU在汽車電子中的應(yīng)用場景也不斷豐富，車規(guī)級MCU市場需求快速增長。根據(jù)Omdia數(shù)據(jù)，2019年全球MCU市場規(guī)模為175億美元，預(yù)計(jì)2024年將達(dá)到193億美元，其中中國MCU市場規(guī)模將達(dá)到58億美元。同時(shí)，ICInsights預(yù)計(jì)2021年汽車MCU銷售額將激增23%達(dá)到76億美元，隨后2022年汽車MCU銷售額將增長14%，2023年將增長16%。2.2.2域控制器的發(fā)展趨勢下車載MCU重在高端升級替代L3及以上等級智能汽車分布式布局受限于傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)桎梏。隨著汽車功能升級、智能化進(jìn)程加速導(dǎo)致單程ECU數(shù)量激增，比如奧迪A8車型早在2013年單車ECU數(shù)量就達(dá)100個以上，總電路線程達(dá)6km。分布式布局信息傳輸速度受限，大多通過CAN通訊、LIN通訊等，數(shù)據(jù)傳輸速度僅為約20兆Bps每秒。對于自動駕駛，信息需要實(shí)時(shí)進(jìn)行傳輸與處理，L3及以上級別的自動駕駛單個激光攝像頭所產(chǎn)生的信息量達(dá)每秒1GBps以上，傳統(tǒng)分布式布局難以滿足需求，同時(shí)ECU數(shù)量的增加為汽車生產(chǎn)、研發(fā)、安全帶來更多挑戰(zhàn)。零部件龍頭企業(yè)博世將汽車電子電氣架構(gòu)劃分為三個大階段：分布式電子電氣架構(gòu)-跨域集中電子電氣架構(gòu)-車輛集中電子電氣架構(gòu)，其中分布式的電子電氣架構(gòu)主要用在L0-L2級別車型，此時(shí)車輛主要由硬件定義，采用分布式的控制單元，專用傳感器、專用ECU及算法，資源協(xié)同性不高，有一定程度的浪費(fèi)；從L3級別開始，跨域集中電子電氣架構(gòu)將走向舞臺，域控制器在這里發(fā)揮重要作用，通過域控制器的整合，分散的車輛硬件之間可以實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和資源共享，軟件可升級，硬件和傳感器可以更換和進(jìn)行功能擴(kuò)展。域控制器沖云破霧，為汽車三化提供必要條件。對比傳統(tǒng)分布式布局設(shè)計(jì)，域控制器具有以下四點(diǎn)明顯提升：1)集合區(qū)域ECU功能，節(jié)省線束簡化布局；2)域控架構(gòu)升級引領(lǐng)信息架構(gòu)升級，信息傳儲速率提升；3)通過軟硬件解耦實(shí)現(xiàn)OTA，代表軟件重新定義汽車；4)更高算力，為實(shí)現(xiàn)高級別自動駕駛提供基礎(chǔ)。當(dāng)前域集中E/E架構(gòu)將整車分為五大部分，分別是動力域、車身域、地盤域、信息娛樂域（座艙域）和自動駕駛域。域控制器將其負(fù)責(zé)的功能模塊進(jìn)行功能整合，進(jìn)行統(tǒng)一控制。未來隨著汽車三化進(jìn)程加速，更加符合未來汽車發(fā)展趨勢的域集中控制E/E架構(gòu)將蓬勃發(fā)展。域集中趨勢下MCU重在升級替代，高價(jià)值32位MCU占比提升驅(qū)動市場規(guī)模穩(wěn)步增長。伴隨汽車電子電氣架構(gòu)向域集中模式升級，當(dāng)前一輛車上有70到100個ECU，每個ECU（包括其中的MCU）控制一個特定的駕駛功能這種分布式計(jì)算體系結(jié)構(gòu)將被更集中的域控制器體系結(jié)構(gòu)所取代。同時(shí)隨著系統(tǒng)復(fù)雜度日益增加，傳統(tǒng)8位MCU、16位MCU將通過遷移到32位MCU并從汽車中移除，而集成度更高、功能更強(qiáng)大的32位MCU將成為主流。集微咨詢預(yù)計(jì)，單車MCU用量將在2025年達(dá)到峰值，接下來隨著汽車智能化、控制集中化發(fā)展，車規(guī)級MCU的用量將會開始逐步下降至目前水平，不過由于單價(jià)更高的32位MCU應(yīng)用比例繼續(xù)提升，汽車MCU整體市場規(guī)模仍將處于持續(xù)增長趨勢。2.2.3海外廠商壟斷車規(guī)MCU市場，本土公司突圍替代空間巨大車規(guī)級MCU具有較高的行業(yè)壁壘，全球市場由海外廠商壟斷。車規(guī)級半導(dǎo)體產(chǎn)品在工作溫度、壽命、良率、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)要求嚴(yán)苛，同時(shí)認(rèn)證過程復(fù)雜，一家從未涉足過汽車電子的供應(yīng)商若想進(jìn)入整車廠商的供應(yīng)鏈體系至少要花費(fèi)兩年左右的時(shí)間。另外整車廠替代意愿不強(qiáng)，傾向于使用已通過驗(yàn)證的MCU產(chǎn)品，而非導(dǎo)入新廠商的產(chǎn)品。較高的行業(yè)壁壘使得車規(guī)級MCU市場具備較高的市場集中度，根據(jù)StrategyAnalysis數(shù)據(jù)，2020年海外廠商瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、賽普拉斯、德州儀器、微芯科技、意法半導(dǎo)體市占率達(dá)到98%。國內(nèi)車規(guī)級MCU起步較晚，“缺芯”背景下迎國產(chǎn)替代良機(jī)。2021年大多數(shù)整車和零部件的停產(chǎn)都是由于MCU短缺導(dǎo)致的，目前來看國際廠商MCU產(chǎn)品仍供應(yīng)不足，整車廠開始通過更多渠道采購芯片、增加供應(yīng)商備選，國產(chǎn)MCU廠商發(fā)展迎來窗口期。目前包括兆易創(chuàng)新、復(fù)旦微、芯海科技、中穎電子等廠商均在發(fā)力車規(guī)級MCU產(chǎn)品并已陸續(xù)通過AEC-Q100認(rèn)證，其中兆易創(chuàng)新車規(guī)級MCU預(yù)計(jì)將在2022年中實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2.3、功率半導(dǎo)體:汽車電動化，電力核心芯片蓬勃發(fā)展汽車電動化下單車功率半導(dǎo)體價(jià)值量接近傳統(tǒng)燃油車的5.5倍，未來隨著新能源汽車滲透加速為半導(dǎo)體功率器件市場帶來巨大增量。隨著電動車800v高壓平臺逐步落地，SiC功率器件迎來上車正當(dāng)時(shí)，未來碳化硅產(chǎn)品在高端汽車市場更具優(yōu)勢，而考慮到成本壓力，中端與低端車型繼續(xù)采用IGBT或MOSFET，預(yù)計(jì)未來長期將形成Si與SiC方案共存的格局。2.3.1電能轉(zhuǎn)換核心組件，新能源車驅(qū)動規(guī)模擴(kuò)張功率半導(dǎo)體是電力電子應(yīng)用裝備的基礎(chǔ)和核心器件，主要用于電力電子設(shè)備的整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、變頻等，具有應(yīng)用范圍廣、用量大等特點(diǎn)，主要分為功率IC和功率分立器件兩大類。功率IC是把控制電路和大功率器件都集成在同一塊芯片上的高度集成電路，主要產(chǎn)品有電源管理IC、AC/DC以及DC/DC。功率器件包括二極管、晶閘管、晶體管等產(chǎn)品，其中晶體管又可以分為IGBT、MOSFET和雙極型晶體管（BJT）等。功率半導(dǎo)體器件作為不可替代的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、新能源發(fā)電和電能質(zhì)量管理、汽車電子和汽車充電樁等領(lǐng)域，尤其是在大功率、大電流、高頻高速、低噪聲等應(yīng)用領(lǐng)域起著無法替代的關(guān)鍵作用。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，隨著全球制定“碳達(dá)峰、碳中和”

目標(biāo)，帶來更多綠色能源發(fā)電、綠色汽車、充電樁、儲能等需求，功率半導(dǎo)體器件市場將從2020年的175億美元增長至2026年的260億美元，年均復(fù)合增長率達(dá)6.9%。其中汽車將會是功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用中占比最大的領(lǐng)域。新能源汽車滲透加速為半導(dǎo)體功率器件市場帶來巨大增量。碳中和政策背景下，新能源車滲透率加速提升，2020年全球新能源乘用車銷量達(dá)到327萬輛，到2022年全球新能源乘用車銷量達(dá)到957萬輛，預(yù)計(jì)到2025年全球新能源乘用車的銷量將突破2000萬臺，達(dá)到2325萬輛。中國市場方面，新能源車銷量持續(xù)超預(yù)期，2021年達(dá)到330萬輛，預(yù)計(jì)2022年將突破500萬輛，而到2025年預(yù)計(jì)中國市場新能源車銷量將達(dá)到1000萬輛以上。新能源汽車銷量的持續(xù)提升為功率半導(dǎo)體行業(yè)帶來量價(jià)齊升，市場規(guī)模有望持續(xù)增加。當(dāng)前MOSFET、IGBT已廣泛應(yīng)用于車上，SiC基MOS同樣得到小規(guī)模應(yīng)用，未來隨著SiC成本下降以及高壓800v平臺逐步推進(jìn)，SiCMOSFET有望大規(guī)模上車。MOSFET主要應(yīng)用于車載中低壓領(lǐng)域。MOSFET全稱金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，細(xì)分種類包括平面型、溝槽型、屏蔽柵和超結(jié)功率MOSFET，其中溝槽型MOS適用于12V-250V，屏蔽柵型MOS適用于30V-300V，超結(jié)功率MOS適用于500V-900V場景。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，因?yàn)檩o助系統(tǒng)的采用和電氣化的增加，包括EV在內(nèi)的汽車將推動對硅功率MOSFET的需求，其中輔助電機(jī)驅(qū)動器可升壓低壓MOSFET，而電氣化可提升DC/DC轉(zhuǎn)換器或車載充電器系統(tǒng)中所包含的高壓MOSFET，這兩個細(xì)分市場2020年占MOSFET市場的21%，預(yù)計(jì)到2026年比例將增加到32%，市場規(guī)模達(dá)到30億美元。IGBT適宜中高壓領(lǐng)域，是當(dāng)前新能源車中應(yīng)用最廣的功率器件。IGB全稱為絕緣柵雙極晶體管，由BJT和MOSFET組合而成，兼具M(jìn)OSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度快和BJT通態(tài)電流大、導(dǎo)通壓降低、損耗小等優(yōu)點(diǎn)。IGBT在新能源汽車中應(yīng)用廣泛，主要用于電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等，具體功能如下：在主逆變器中，IGBT將高壓電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動三相電機(jī)的交流電；在車載充電機(jī)中，IGBT將交流電轉(zhuǎn)化為直流電并為高壓電池充電；在DC-DC變換器中，IGBT將高壓電池輸出的高電壓轉(zhuǎn)化成低電壓后供汽車低壓供電網(wǎng)絡(luò)使用。根據(jù)EVtank數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年中國車規(guī)IGBT市場規(guī)模將會達(dá)到165億元。SiCMOSFET高壓下性能優(yōu)越，第三代半導(dǎo)體襯底具備優(yōu)勢。與硅基半導(dǎo)體材料相比，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、高抗輻射能力等特點(diǎn)，適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，具體優(yōu)勢體現(xiàn)為能量損耗低、更小的封裝尺寸、實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)、耐高溫和散熱能力強(qiáng)。目前隨著生產(chǎn)設(shè)備、制造工藝、良率與成本的劣勢逐步改善，已有少量新能源車高端車型啟用SiC方案，我們認(rèn)為未來隨著800v高壓平臺架構(gòu)的應(yīng)用，SiCMOSFET有望迎來規(guī)模上車。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2025年新能源車將貢獻(xiàn)15.53億美元的SiC功率市場，年復(fù)合增長率達(dá)38%。2.3.2電動化推動車載功率含量提升，800V平臺SIC應(yīng)用可期汽車電動化推動功率半導(dǎo)體價(jià)值含量大幅提升。傳統(tǒng)燃油汽車中，功率半導(dǎo)體主要使用在啟動與發(fā)電等領(lǐng)域，而在新能源車中電機(jī)控制、引擎控制和車身控制等各個系統(tǒng)都離不開功率半導(dǎo)體器件，功率半導(dǎo)體在新能源車中用量比傳統(tǒng)燃油汽車高出近一倍。根據(jù)StrategyAnalytics計(jì)算，在傳統(tǒng)燃油車中功率半導(dǎo)體裝機(jī)價(jià)值僅為71美元，約占總價(jià)值的21%，對于純電池動力車，功率半導(dǎo)體價(jià)值達(dá)到387美元，占據(jù)總價(jià)值的55%，接近傳統(tǒng)燃油車的5.5倍。汽車電氣化率越高，對電機(jī)功率和電壓平臺要求就越高，需使用的功率半導(dǎo)體模塊的數(shù)量就越多。新能源車中新增的功率半導(dǎo)體主要應(yīng)用在高電壓和高功率的三電系統(tǒng)，包括電力控制，電力驅(qū)動和電池系統(tǒng)，高電壓、功率需求帶動電動汽車功率半導(dǎo)體價(jià)值量提升。傳統(tǒng)燃油汽車中電氣系統(tǒng)電源僅需12V蓄電池，低壓低功率器件即可滿足，而新能源車中的高壓動力電池，電機(jī)驅(qū)動功率為20-150kW，所需主流功率器件類型從低壓MOSFET、二極管/整流橋轉(zhuǎn)向IGBT模塊、SiC以及SJMOSFET。IGBT在電動車驅(qū)動系統(tǒng)中起到重要作用，電動化下用量大幅增長。IGBT的技術(shù)水平?jīng)Q定電動車驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩和最大輸出功率，功率變換模塊通過IGBT等功率器件實(shí)現(xiàn)了直流轉(zhuǎn)交流的逆變功能。IGBT模塊是功率變換模塊的核心器件，在電驅(qū)動系統(tǒng)中起到重要作用，占整個電控系統(tǒng)成本的40%-50%。從不同動力類型的新能源汽車來看，隨著動力性要求增強(qiáng)，使用的IGBT組件個數(shù)激增，以特斯拉為例，其三相交流異步電機(jī)共使用96個IGBT。電動車800v高壓平臺逐步落地，SiC功率器件上車正當(dāng)時(shí)。鑒于800V高壓平臺可有效解決補(bǔ)能焦慮，當(dāng)前大部分主機(jī)廠已進(jìn)行了相關(guān)布局。2021年比亞迪、吉利、長城、小鵬、零跑等相繼發(fā)布了800V高壓技術(shù)的布局規(guī)劃，理想、蔚來等車企也在積極籌備相關(guān)技術(shù)，預(yù)計(jì)各大車企基于800V高壓技術(shù)方案的新車將在2022年之后陸續(xù)上市。而在800V高壓平臺零部件升級過程中，OBC、DC/DC及PDU等電源產(chǎn)品都需要從400V等級提升至符合800V電壓平臺的應(yīng)用，SiC有望憑借耐壓性好、穩(wěn)定性好、頻率優(yōu)于硅基IGBT、體積小等優(yōu)點(diǎn)將開始得到大規(guī)模的應(yīng)用。預(yù)計(jì)未來長期將形成Si與SiC方案共存的格局。在800V高壓平臺架構(gòu)下下，整車成本及充電裝置將會更昂貴，應(yīng)用初期更適用于高檔跑車/SUV等，中低端車型在較長時(shí)間內(nèi)采取400V電壓平臺仍將是較為經(jīng)濟(jì)的選擇，因此我們預(yù)測未來碳化硅產(chǎn)品在高端汽車市場更具優(yōu)勢，如800V平臺的高檔SUV/大型轎車等，而考慮到成本壓力，中端與低端車型如400V電壓平臺則繼續(xù)采用IGBT或MOSFET（高端車型SiC，中端車型IGBT+SiC，低端車型IGBT+MOSFET）。以比亞迪旺銷車型“漢”為例，作為國內(nèi)首款采用SiC技術(shù)的車型，市價(jià)為22萬元的前驅(qū)版（單電機(jī)）仍使用IGBT，而市價(jià)為30萬元的四驅(qū)版（雙電機(jī)）則采用SiCMOSFET的解決方案。2.3.3車規(guī)功率芯片海外廠商占據(jù)主導(dǎo)，本土公司快速崛起從產(chǎn)業(yè)鏈來看，受惠于汽車產(chǎn)業(yè)和工業(yè)制造的發(fā)展，歐洲與日本是功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的兩強(qiáng)。在車用功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，長期以來英飛凌（Infineon）、意法半導(dǎo)體（ST）、德州儀器（TI）、安森美（OnSemi）、羅姆（Rohm）等歐美大廠占據(jù)主要市場份額，其中，英飛凌在該領(lǐng)域的市場份額約三成。此外，日本的三菱電機(jī)、富士電機(jī)與東芝三者總計(jì)占了全球功率半導(dǎo)體約五分之一的市場份額。國內(nèi)車規(guī)級功率半導(dǎo)體廠商逐步完成車規(guī)認(rèn)證，陸續(xù)上車替代可期。中國大陸的廠商起步較晚，但隨著產(chǎn)品技術(shù)逐步突破，國內(nèi)功率半導(dǎo)體陸續(xù)完成車規(guī)認(rèn)證。本土IDM廠商如士蘭微、聞泰科技、時(shí)代電氣、華潤微、立昂微等加緊產(chǎn)能布局?jǐn)U張，大力建設(shè)8寸或12寸功率半導(dǎo)體產(chǎn)線，F(xiàn)abless廠商斯達(dá)半導(dǎo)建設(shè)產(chǎn)線轉(zhuǎn)型IDM模式，其他如新潔能、宏微科技等則重點(diǎn)加碼布局模塊建設(shè)封裝產(chǎn)能。2.4、模擬芯片：長坡厚雪優(yōu)質(zhì)賽道，車載應(yīng)用受益高增2.4.1不可或缺的關(guān)鍵組件，車載模擬為增速最快細(xì)分方向模擬芯片是連接物理現(xiàn)實(shí)與數(shù)字世界的橋梁。按功能劃分，模擬芯片分為電源管理芯片和信號鏈芯片。其中電源管理芯片是在電子設(shè)備系統(tǒng)中負(fù)責(zé)所需電能的變換、分配、檢測等管控功能的芯片，是所有電子產(chǎn)品和設(shè)備的電能供應(yīng)中樞和紐帶，其功能一般包括：電壓轉(zhuǎn)換、電流控制、低壓差穩(wěn)壓、電源選擇、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)、電源開關(guān)時(shí)序控制等。信號鏈則是指將自然界中存在的聲、光、電磁波等連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為以0和1表示的數(shù)字信號，再由電子系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出的整個過程鏈，是擁有對模擬信號進(jìn)行收發(fā)、轉(zhuǎn)換、放大、過濾等處理能力的集成電路。新能源汽車對于模擬芯片的需求主要是由電動化、智能化所催生，如動力系統(tǒng)、自動駕駛，車載娛樂、儀表盤、車身電子及照明等領(lǐng)域。從應(yīng)用場景來看，新能源汽車包括PHEV和BEV，動力總成部分主要包括了電機(jī)控制器、OBC、DC/DC、BMS等，其中電池管理系統(tǒng)方案中由于電動車電池組高壓可達(dá)400V以上，故除正常的DC-DC轉(zhuǎn)換器、LOD降壓器件外還需對電路進(jìn)行較好的隔離設(shè)計(jì)，亦需使用大量模擬器件，同時(shí)智能駕駛在傳感器方面的需求也將推動模擬芯片市場發(fā)展。動力域：新能源汽車的動力方式由電池、電機(jī)、電控所組成的，系統(tǒng)涉及到多次電能轉(zhuǎn)換，過程中需使用大量模擬器件。車身域：包括車身電子、汽車安全、舒適性控制和信息通訊系統(tǒng)，汽車照明主要包括照明燈具、內(nèi)外部信號燈具等均離不開模擬芯片的使用。座艙域：主要有車載音響系統(tǒng)，車載多媒體播放器和顯示器、車載全球定位系統(tǒng)、車載電腦、汽車防盜系統(tǒng)、泊車輔助系統(tǒng)、無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)和遠(yuǎn)程遙控啟動器等均需搭配模擬芯片使用。模擬芯片市場持續(xù)火熱，車載模擬規(guī)模增速最高。作為所有電子產(chǎn)品不可或缺的關(guān)鍵組件的模擬芯片市場持續(xù)火熱，根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2021年全球模擬芯片市場規(guī)模創(chuàng)下741億美元的歷史新高，同比增長速度達(dá)到30%，預(yù)計(jì)2022年市場規(guī)模將同比增長12%至832億美元。細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域來看，根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2022年車載模擬芯片市場規(guī)模將達(dá)到137.75億美元，占總體模擬芯片規(guī)模的16.6%，同比增速達(dá)到17%，將成為模擬芯片所有下游應(yīng)用領(lǐng)域中增速最快的方向。2.4.2行業(yè)競爭格局分散，國內(nèi)廠商逐步建立競爭力模擬行業(yè)市場格局分散但龍頭企業(yè)穩(wěn)定，國內(nèi)廠商逐步提升競爭力。根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2020年全球前十的模擬