汽車電子行業(yè)深度報告

汽車電子行業(yè)深度報告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)、驗證、銷售、服務等過程中，并不斷改變和優(yōu)化各個過程，實現(xiàn)體驗持續(xù)優(yōu)化、過程持續(xù)優(yōu)化、價值持續(xù)創(chuàng)造。特斯拉可謂實踐軟件定義汽車的先導者，其全車系覆蓋的Autopilot自動輔助駕駛、大型中控屏，自設計之初便將智能化刻于產品基因中，此后的OTA空中升級技術更是使汽車從一個普通的交通工具進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體系中，以FSD自動駕駛選裝包、OTA付費升級包、高級車聯(lián)網服務為核心，收費模式除了一次性前裝收費，還另外包含訂閱服務收費，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向軟件服務授權與OTA升級，逐步從零部件的升級走向服務性的軟件開發(fā)的商業(yè)模式革新拉開序幕。硬件預埋支持軟件迭代，架構轉型倒逼硬件升級。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張。隨著汽車軟件代碼的數(shù)量越來越多，現(xiàn)在已經到了上億行的規(guī)模，支持大規(guī)模軟件開發(fā)要SOA架構實現(xiàn)軟硬件解耦，再通過預埋硬件，實現(xiàn)整車軟件迭代升級和某些付費解鎖功能。SOA映射到硬件層面，其實就是一個跨域融合的E/E架構。傳統(tǒng)E/E架構下，每增加一項功能，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，封閉式網絡不利于傳感器傳輸數(shù)據(jù)、芯片間的協(xié)同，更難以實現(xiàn)整車OTA升級。而跨域融合的E/E架構能夠滿足智能汽車所需的高計算性能、高通訊帶寬、高功能安全性、高網絡安全性、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)，單車半導體的價值至2020年已增長到475美元，約是2010年的1.6倍，而2030年預計將達到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現(xiàn)直交流電轉換的功率半導體等將成為汽車電子硬件賽道的核心看點。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、智能化和網聯(lián)化三大趨勢驅動之下，當前汽車內半導體含量大幅提升，內置包括控制芯片（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體含量顯著提升。羅蘭貝格定義當下汽車四大發(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電動化、智能化和網聯(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的BOM（物料清單）價值（不含電池與電機）為3145美元，預計到2025年一輛豪華品牌L3級別自動駕駛純電車BOM價值將提升至7030美元，增量達3885美元，其中網聯(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應運而生。根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，預計2025年全球汽車SoC市場規(guī)模將達到82億美元，并且L3級別以上自動駕駛預計2025年之后開始大規(guī)模進入市場，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容。2.1.1車企算力預置，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、激光雷達、單\雙目攝像頭以及衛(wèi)星導航），在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環(huán)境，收集數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，并結合導航地圖數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)的運算與分析，從而預先讓駕駛者察覺到可能發(fā)生的危險，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，L3級及以上定義為自動駕駛技術。當前市場仍為L1-L2的輔助駕駛主導，預計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，完成目標定位、識別、追蹤，實現(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控制制動系統(tǒng)、轉向系統(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方案包括：英偉達和特斯拉采用的處理器整合特殊應用芯片和繪圖芯片（CPU+ASIC+GPU）設計架構；英特爾轉投資的Mobileye和地平線采用的CPU+ASIC架構；Alphabet旗下子公司Waymo和百度Apollo則采用的CPU+FPGA架構。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，預置算力最大值決定車輛智能化升級上限。當前面向量產乘用車的智能駕駛系統(tǒng)整體仍處于L3及以下級別，但由于汽車產品具備長達5~10年的生命周期，車載計算平臺的算力上限決定車輛生命周期內可承載的軟件服務升級上限，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的持續(xù)軟件升級能力，主機廠在智能駕駛上采取“硬件預置，軟件升級”的策略，通過預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、小鵬為代表的主機廠在新一代車型中均將智能駕駛算力提升至500~1000Tops級別。當下大算力芯片已成為汽車智能化發(fā)展的關鍵

“基礎設施”，亦成為芯片廠商的角力場。2.1.2多方玩家角逐藍海市場，百花齊放勝負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)汽車芯片領域近乎呈壟斷地位，產品線齊全，與Tier1、主機廠有深厚關系積累，滿足車規(guī)級要求方面有深厚技術能力儲備，但在AI計算芯片上優(yōu)勢不足，產品多用于中低端車型；消費電子芯片巨頭陣營具備深厚的芯片技術儲備，資金雄厚，可支撐起對先進支撐和高算力芯片的高昂研發(fā)投入，同時具備良好的軟件生態(tài)，車載計算芯片技術領先，在中高端車型與新勢力車型市場中有廣泛應用；新興芯片科技公司陣營在AI算法與計算上有獨到的產品優(yōu)勢，相比傳統(tǒng)廠商能力更為全棧，可提供

“芯片+算法參考+技術支持”的產品服務，但在車規(guī)級與大規(guī)模量產能力上仍待提升，產品主要應用于自主品牌車型。目前來看，英偉達及背靠英特爾的Mobileye處于自動/輔助駕駛芯片第一梯隊，華為海思、地平線、高通處于第二梯隊，上升攻勢不容小覷。但考慮到目前市場量產車型配置的ADAS級別仍主要處于L1-L2的初級階段，我們認為行業(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跑汽車智能化，打造“第三生活空間”。在燃油車時代，車機功能簡單，只有機械式儀表盤及簡單的音頻播放設備，之后開始出現(xiàn)小尺寸中控液晶顯示器+導航功能的電子座艙。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。當下智能座艙功能逐漸從分散到集中，控制也從獨立到整合，未來將朝著硬件算法集中化、構架一體化、體驗智能化的方向前進，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)，預計到2030年，全球汽車智能座艙的市場規(guī)模將達到681億美元，屆時國內的市場規(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)的技術框架主要分為五層：硬件層包含傳感器、內存、用于人工智能感知的芯片SoC、應用處理器AP(ApplicationProcessor)等基本硬件設備；系統(tǒng)軟件層包含驅動，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完成上層應用；服務層，也即云服務體系，包含語音識別，場景網關等相關服務；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計有望成為智能座艙主流控制方案。隨著電動車電子/電氣架構的不斷演進，由過去的分布式離散域控制架構，逐漸走到集中式一體化控制，即車內所有電子單元（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路線。根據(jù)羅蘭貝格數(shù)據(jù)，預計多核SoC芯片在座艙內的滲透率將從2020年的20%（全球）和24%（中國）提升至2025年的55%（全球）和59%（中國），同時預計至2030年多核SoC智能座艙方案在全球和國內新車中的滲透率將分別達到87%和90%。高算力+先進制程+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)網系統(tǒng)＋車內乘員監(jiān)控系統(tǒng)”等融合體驗都依賴于芯片計算能力的提升。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算力預計高達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，負責人工智能的NPU將直接影響著智能座艙AI能力的強弱。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已經實現(xiàn)全面量產，未來2-3年7nm和8nm產品將成為市場主力，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消費類芯片廠商積極入局，本土廠商迎良好機遇智能座艙SoC芯片市場參與者除了傳統(tǒng)汽車芯片廠商之外，消費芯片廠商也紛紛入局，同時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)勢在于產品線齊全，車規(guī)級芯片積累較多，與傳統(tǒng)主機廠合作關系良好等，目前主要應用于中低端車型，包括的企業(yè)有：恩智浦、瑞薩、德州儀器等。消費電子領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，目前廣泛應用于中高端車型，包括的企業(yè)有：高通、英偉達、英特爾、AMD、三星等，其中高通在產品力與高端市場占有率上具備絕對領先優(yōu)勢。國產企業(yè)迎來三重發(fā)展機遇：第一，國內汽車市場繁榮發(fā)展，而汽車產品正從單一產品走向服務化，成為繼手機、PC之后的重要消費產品。從用戶上看，國內汽車用戶整體年輕化，作為智能時代的先頭兵，他們更注重汽車座艙的數(shù)字化體驗和服務，敢于嘗新。同時這些用戶接受多重觀念影響，更強調個性化體驗。緊貼國內市場發(fā)展的國產企業(yè)，離用戶更近。第二，國產智能座艙芯片打入到汽車產業(yè)最關鍵的一環(huán)就是車廠，而目前中國車廠經歷了數(shù)十年的發(fā)展，已到了從生產型到技術型企業(yè)轉型的重要階段。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)實世界的多項數(shù)據(jù)指標以及個人信息，是國家安全的重要保障不容忽視，故芯片國產可控化是重要趨勢。國內科技公司的競爭優(yōu)勢在于其出色的AI技術，能夠為客戶提供“算法+芯片”的從硬件到軟件的全線結合式產品方案，目前主要應用于國產車型，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，未來有望逐步進入市場。2.2、MCU:汽車智能化趨勢強化，單車用量顯著提升MCU（MicrocontrollerUnit）全稱為微控制器或單片機，是將CPU的頻率與規(guī)格做適當縮減，并與內存(Memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路整合在單一芯片上，形成芯片級計算機，從而實現(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。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電子、汽車電子、工業(yè)控制、通信等領域得到廣泛應用。其中汽車為MCU下游最大應用領域，廣泛應用于汽車車身至主控環(huán)節(jié)。按產品細分來看，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)主導地位，是占比最大的MCU產品。按應用領域細分來看，汽車為MCU最大應用領域，根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2019年全球MCU下游應用(以銷售額計算)主要分布在汽車電子(33%)、工控/醫(yī)療(25%)、計算機(23%)和消費電子(11%)四大領域。2.2.1汽車為MCU最大應用領域，電動化智能化驅動更多增量縱觀整個汽車電子芯片領域，MCU的應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)動機控制單元，到雨刷、車窗、電動座椅、空調等控制單元，而每一個功能的實現(xiàn)背后都離不開復雜芯片組的支撐，MCU在每個應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用的豐富帶動車載MCU市場需求快速增長。未來下游應用場景趨于復雜，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，應用類型也更加多元，尤其未來在域控制器逐步應用的趨勢下車載MCU重在升級替代，高價值32位MCU占比的提升將驅動市場規(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，新能源汽車以電機替代了汽油發(fā)動機并增加了動力電池。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)和整車控制器應用的增加將驅動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)內部運算和處理的核心，MCU是實現(xiàn)汽車智能化的關鍵。MCU是汽車ECU（電子控制單元）的核心構成，根據(jù)OFweek電子工程官網數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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，預計2024年將達到193億美元，其中中國MCU市場規(guī)模將達到58億美元。同時，ICInsights預計2021年汽車MCU銷售額將激增23%達到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)汽車設計桎梏。隨著汽車功能升級、智能化進程加速導致單程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100個以上，總電路線程達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，信息需要實時進行傳輸與處理，L3及以上級別的自動駕駛單個激光攝像頭所產生的信息量達每秒1GBps以上，傳統(tǒng)分布式布局難以滿足需求，同時ECU數(shù)量的增加為汽車生產、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劃分為三個大階段：分布式電子電氣架構-跨域集中電子電氣架構-車輛集中電子電氣架構，其中分布式的電子電氣架構主要用在L0-L2級別車型，此時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；從L3級別開始，跨域集中電子電氣架構將走向舞臺，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行功能擴展。域控制器沖云破霧，為汽車三化提供必要條件。對比傳統(tǒng)分布式布局設計，域控制器具有以下四點明顯提升：1)集合區(qū)域ECU功能，節(jié)省線束簡化布局；2)域控架構升級引領信息架構升級，信息傳儲速率提升；3)通過軟硬件解耦實現(xiàn)OTA，代表軟件重新定義汽車；4)更高算力，為實現(xiàn)高級別自動駕駛提供基礎。當前域集中E/E架構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。域控制器將其負責的功能模塊進行功能整合，進行統(tǒng)一控制。未來隨著汽車三化進程加速，更加符合未來汽車發(fā)展趨勢的域集中控制E/E架構將蓬勃發(fā)展。域集中趨勢下MCU重在升級替代，高價值32位MCU占比提升驅動市場規(guī)模穩(wěn)步增長。伴隨汽車電子電氣架構向域集中模式升級，當前一輛車上有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算體系結構將被更集中的域控制器體系結構所取代。同時隨著系統(tǒng)復雜度日益增加，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、功能更強大的32位MCU將成為主流。集微咨詢預計，單車MCU用量將在2025年達到峰值，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，不過由于單價更高的32位MCU應用比例繼續(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)級半導體產品在工作溫度、壽命、良率、認證標準等指標要求嚴苛，同時認證過程復雜，一家從未涉足過汽車電子的供應商若想進入整車廠商的供應鏈體系至少要花費兩年左右的時間。另外整車廠替代意愿不強，傾向于使用已通過驗證的MCU產品，而非導入新廠商的產品。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、意法半導體市占率達到98%。國內車規(guī)級MCU起步較晚，“缺芯”背景下迎國產替代良機。2021年大多數(shù)整車和零部件的停產都是由于MCU短缺導致的，目前來看國際廠商MCU產品仍供應不足，整車廠開始通過更多渠道采購芯片、增加供應商備選，國產MCU廠商發(fā)展迎來窗口期。目前包括兆易創(chuàng)新、復旦微、芯海科技、中穎電子等廠商均在發(fā)力車規(guī)級MCU產品并已陸續(xù)通過AEC-Q100認證，其中兆易創(chuàng)新車規(guī)級MCU預計將在2022年中實現(xiàn)量產。2.3、功率半導體: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體價值量接近傳統(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時，未來碳化硅產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，預計未來長期將形成Si與SiC方案共存的格局。2.3.1電能轉換核心組件，新能源車驅動規(guī)模擴張功率半導體是電力電子應用裝備的基礎和核心器件，主要用于電力電子設備的整流、穩(wěn)壓、開關、變頻等，具有應用范圍廣、用量大等特點，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。功率半導體器件作為不可替代的產品，廣泛應用于工業(yè)控制、新能源發(fā)電和電能質量管理、汽車電子和汽車充電樁等領域，尤其是在大功率、大電流、高頻高速、低噪聲等應用領域起著無法替代的關鍵作用。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，隨著全球制定“碳達峰、碳中和”

目標，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，年均復合增長率達6.9%。其中汽車將會是功率半導體下游應用中占比最大的領域。新能源汽車滲透加速為半導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到327萬輛，到2022年全球新能源乘用車銷量達到957萬輛，預計到2025年全球新能源乘用車的銷量將突破2000萬臺，達到2325萬輛。中國市場方面，新能源車銷量持續(xù)超預期，2021年達到330萬輛，預計2022年將突破500萬輛，而到2025年預計中國市場新能源車銷量將達到1000萬輛以上。新能源汽車銷量的持續(xù)提升為功率半導體行業(yè)帶來量價齊升，市場規(guī)模有望持續(xù)增加。當前MOSFET、IGBT已廣泛應用于車上，SiC基MOS同樣得到小規(guī)模應用，未來隨著SiC成本下降以及高壓800v平臺逐步推進，SiCMOSFET有望大規(guī)模上車。MOSFET主要應用于車載中低壓領域。MOSFET全稱金屬氧化物半導體場效應管，細分種類包括平面型、溝槽型、屏蔽柵和超結功率MOSFET，其中溝槽型MOS適用于12V-250V，屏蔽柵型MOS適用于30V-300V，超結功率MOS適用于500V-900V場景。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，因為輔助系統(tǒng)的采用和電氣化的增加，包括EV在內的汽車將推動對硅功率MOSFET的需求，其中輔助電機驅動器可升壓低壓MOSFET，而電氣化可提升DC/DC轉換器或車載充電器系統(tǒng)中所包含的高壓MOSFET，這兩個細分市場2020年占MOSFET市場的21%，預計到2026年比例將增加到32%，市場規(guī)模達到30億美元。IGBT適宜中高壓領域，是當前新能源車中應用最廣的功率器件。IGB全稱為絕緣柵雙極晶體管，由BJT和MOSFET組合而成，兼具MOSFET輸入阻抗高、控制功率小、驅動電路簡單、開關速度快和BJT通態(tài)電流大、導通壓降低、損耗小等優(yōu)點。IGBT在新能源汽車中應用廣泛，主要用于電機驅動控制系統(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換為驅動三相電機的交流電；在車載充電機中，IGBT將交流電轉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化成低電壓后供汽車低壓供電網絡使用。根據(jù)EVtank數(shù)據(jù)，預計2025年中國車規(guī)IGBT市場規(guī)模將會達到165億元。SiCMOSFET高壓下性能優(yōu)越，第三代半導體襯底具備優(yōu)勢。與硅基半導體材料相比，以碳化硅為代表的第三代半導體材料具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導率、高抗輻射能力等特點，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、實現(xiàn)高頻開關、耐高溫和散熱能力強。目前隨著生產設備、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，我們認為未來隨著800v高壓平臺架構的應用，SiCMOSFET有望迎來規(guī)模上車。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，預計到2025年新能源車將貢獻15.53億美元的SiC功率市場，年復合增長率達38%。2.3.2電動化推動車載功率含量提升，800V平臺SIC應用可期汽車電動化推動功率半導體價值含量大幅提升。傳統(tǒng)燃油汽車中，功率半導體主要使用在啟動與發(fā)電等領域，而在新能源車中電機控制、引擎控制和車身控制等各個系統(tǒng)都離不開功率半導體器件，功率半導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計算，在傳統(tǒng)燃油車中功率半導體裝機價值僅為71美元，約占總價值的21%，對于純電池動力車，功率半導體價值達到387美元，占據(jù)總價值的55%，接近傳統(tǒng)燃油車的5.5倍。汽車電氣化率越高，對電機功率和電壓平臺要求就越高，需使用的功率半導體模塊的數(shù)量就越多。新能源車中新增的功率半導體主要應用在高電壓和高功率的三電系統(tǒng)，包括電力控制，電力驅動和電池系統(tǒng)，高電壓、功率需求帶動電動汽車功率半導體價值量提升。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，電機驅動功率為20-150kW，所需主流功率器件類型從低壓MOSFET、二極管/整流橋轉向IGBT模塊、SiC以及SJMOSFET。IGBT在電動車驅動系統(tǒng)中起到重要作用，電動化下用量大幅增長。IGBT的技術水平決定電動車驅動系統(tǒng)的扭矩和最大輸出功率，功率變換模塊通過IGBT等功率器件實現(xiàn)了直流轉交流的逆變功能。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，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功率器件上車正當時。鑒于800V高壓平臺可有效解決補能焦慮，當前大部分主機廠已進行了相關布局。2021年比亞迪、吉利、長城、小鵬、零跑等相繼發(fā)布了800V高壓技術的布局規(guī)劃，理想、蔚來等車企也在積極籌備相關技術，預計各大車企基于800V高壓技術方案的新車將在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等電源產品都需要從400V等級提升至符合800V電壓平臺的應用，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)點將開始得到大規(guī)模的應用。預計未來長期將形成Si與SiC方案共存的格局。在800V高壓平臺架構下下，整車成本及充電裝置將會更昂貴，應用初期更適用于高檔跑車/SUV等，中低端車型在較長時間內采取400V電壓平臺仍將是較為經濟的選擇，因此我們預測未來碳化硅產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，作為國內首款采用SiC技術的車型，市價為22萬元的前驅版（單電機）仍使用IGBT，而市價為30萬元的四驅版（雙電機）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，本土公司快速崛起從產業(yè)鏈來看，受惠于汽車產業(yè)和工業(yè)制造的發(fā)展，歐洲與日本是功率半導體產業(yè)的兩強。在車用功率半導體領域，長期以來英飛凌（Infineon）、意法半導體（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，英飛凌在該領域的市場份額約三成。此外，日本的三菱電機、富士電機與東芝三者總計占了全球功率半導體約五分之一的市場份額。國內車規(guī)級功率半導體廠商逐步完成車規(guī)認證，陸續(xù)上車替代可期。中國大陸的廠商起步較晚，但隨著產品技術逐步突破，國內功率半導體陸續(xù)完成車規(guī)認證。本土IDM廠商如士蘭微、聞泰科技、時代電氣、華潤微、立昂微等加緊產能布局擴張，大力建設8寸或12寸功率半導體產線，F(xiàn)abless廠商斯達半導建設產線轉型IDM模式，其他如新潔能、宏微科技等則重點加碼布局模塊建設封裝產能。2.4、模擬芯片：長坡厚雪優(yōu)質賽道，車載應用受益高增2.4.1不可或缺的關鍵組件，車載模擬為增速最快細分方向模擬芯片是連接物理現(xiàn)實與數(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備系統(tǒng)中負責所需電能的變換、分配、檢測等管控功能的芯片，是所有電子產品和設備的電能供應中樞和紐帶，其功能一般包括：電壓轉換、電流控制、低壓差穩(wěn)壓、電源選擇、動態(tài)電壓調節(jié)、電源開關時序控制等。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)處理后轉換為模擬信號輸出的整個過程鏈，是擁有對模擬信號進行收發(fā)、轉換、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域。從應用場景來看，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400V以上，故除正常的DC-DC轉換器、LOD降壓器件外還需對電路進行較好的隔離設計，亦需使用大量模擬器件，同時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、電控所組成的，系統(tǒng)涉及到多次電能轉換，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)、無鑰匙進入系統(tǒng)和遠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。作為所有電子產品不可或缺的關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，同比增長速度達到30%，預計2022年市場規(guī)模將同比增長12%至832億美元。細分應用領域來看，根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，預計2022年車載模擬芯片市場規(guī)模將達到137.75億美元，占總體模擬芯片規(guī)模的16.6%，同比增速達到17%，將成為模擬芯片所有下游應用領域中增速最快的方向。2.4.2行業(yè)競爭格局分散，國內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