汽車半導體行業(yè)市場分析報告六

。3/24汽車半導體行業(yè)市場分析報告六2021年8月

汽車從最初的機械產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮赢a(chǎn)品，自動駕駛對車輛的感知精度、控制精度和響應速度提件。從更長期看，汽車成為移動儲能設備和數(shù)字空間，具有更大的想象空間。為了實現(xiàn)這些功能，汽車的電子部件逐步增多。因此，本篇報告著力梳理汽車行業(yè)新的變化對汽車半導體的影響，本篇報告只研究主要的硬件，包括主控芯片、功率芯片、和傳感器，其他如通信芯片和分立器件等不在本篇報告的研究范圍。圖表1汽車半導體主要部件資料來源市場研究部一、主控芯片是智能化的核心自動駕駛芯片和智能座艙芯片是汽車智能化最核心的芯片，需具備強大的算力和低功耗，以滿足大量數(shù)據(jù)的計算的同時，降低功耗以實現(xiàn)電動車較好的續(xù)航里程。外資巨頭如高通、英偉達正占據(jù)巨大的份額，而國內(nèi)優(yōu)秀的企業(yè)也在快速成長，如華為、地平線等。自動駕駛主控芯片：英偉達領跑，地平線追趕隨著自動駕駛級別的提升，傳感器的數(shù)量、種類和性能均有大幅提升，尤其是和，對芯片的算力和功耗的要求極高，如L4級自動駕駛的算力要求約為，而L5則需要4000TOPS左右。。4/24圖表2智能駕駛感知系統(tǒng)迭代方向圖表3智能駕駛決策系統(tǒng)算力單位：tops智能駕駛L2級別L3級別L4級別傳感器4000像素數(shù)（）7.238數(shù)據(jù)量1.3813.840.8（億字節(jié)秒）13個攝914個攝像頭，9個毫米波，1個激個毫米波，5個3005攝像頭，5個1230傳感器0毫米波光雷達激光雷達資料來源汽車之家，易車網(wǎng)，市場研究部資料來源汽車之家，易車網(wǎng)，市場研究部在智能化快速發(fā)展之前，沒有專門的自動駕駛芯片，相關的功能由、的ECU負責，或者由整車進行決策。目前第三方自動駕駛芯片主要以英偉達、mobileye為主，國內(nèi)華為和地平線已嶄露頭角。在芯片種類方面，主要包括通用芯片（如U、和GPU等）和專用芯片（如FPGA和ASIC法，因此在目前階段應用較為廣泛；而與CPU相比，具有更多的計算單元，更加適合于做簡單的重復計算，因此做圖像處理時更具有優(yōu)勢。專用芯片中，屬于半定制化芯片，在邏輯計算中更具有優(yōu)勢，同時具有低功耗的特點。未來的趨勢有以下幾點：）中短期看，GPU+FPGA的方案更具有優(yōu)勢，長期看，如果自動駕駛算法已經(jīng)比較固化，芯片將具有更大的應用；）算法和芯片的高度融合與匹配：針對主機廠特定的算法，選取最優(yōu)的芯片種類；3）低功耗、高算力、高效率。圖表4自動駕駛主要主控芯片單顆算力單顆功耗單價廠商芯片應用車型及使用芯片數(shù)量（）（）1299美元小鵬（1顆）英偉達英偉達Xavier303045（2018年）智己L7視覺版（1-2顆）蔚來（4顆）理想X01（數(shù)量未知）智己L7激光雷達版（上汽（2-5顆）200/蔚來（1顆）廣汽AionV/LX（1哪吒（1顆）2.5253//理想（1顆）摩卡（1顆）寶馬（2顆）10。5/24極氪001（2顆）長安（數(shù)量未知）嵐圖Free（數(shù)量未知）奇瑞大螞蟻（數(shù)量未知）理想款地平線征程242/地平線高通征程3驍龍昇騰310530-700162.5658////摩卡（數(shù)量未知）極狐阿爾法（16顆）Model3/Y（2顆）華為特斯拉7236資料來源搜狐汽車，市場研究部年與奧迪合作開始，在汽車智能座艙和自動駕駛領域具有強大的實力。圖表5英偉達自動駕駛芯片主要進程公告時間1993年事件公司成立；1998年與臺積電簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議；發(fā)明了全球首款GPU——GeForce256；上市；1999年2008年2009年2014年2015年推出移動處理器；英偉達GPU（）為奧迪全球車型的導航和娛樂系統(tǒng)提供服務；全球已有20多個品牌車企使用了的處理器，包括特斯拉；推出，支持高級駕駛輔助系統(tǒng)；推出，可實現(xiàn)強大的車載人工智能；新款特斯拉ModelS和ModelX采用了主處理器；推出自動駕駛芯片，并計劃于2018年開始交付；推出了為L4/L5的計算機——Pegasus；2016年2017年發(fā)布兩款軟件平臺：和；將搭載在百度Apollo2.0和采埃孚；與大眾合作，利用平臺，為大眾系列服務；建立自動駕駛統(tǒng)一構(gòu)架，發(fā)布Orin計算平臺，擴大生態(tài)圈至tier1、地圖供應商、傳感器和軟件公司；2019年2021年發(fā)布無人駕駛芯片。資料來源與非網(wǎng)，公司官網(wǎng)，市場研究部英偉達與全球主要其中年奧迪A8是全球首臺投產(chǎn)的自主駕駛汽車，采用了英偉達的技術(shù)。。6/24圖表6英偉達自動駕駛芯片主要進程主要主機廠客戶合作內(nèi)容超過10年的合作歷史；奧迪的計算芯片；奧迪沃爾沃奔馳在智能座艙、后座娛樂和奧迪CONNECT方面，英偉達均提供技術(shù)支持；2021年達成戰(zhàn)略合作，將使用Orin芯片2017年與奔馳達成戰(zhàn)略合作；2020年奔馳與寶馬終止共同開發(fā)自動駕駛技術(shù)，與英偉達共同開發(fā)下一代汽車計算平臺；2019年，與豐田公司持續(xù)關系的基礎上，利用e計算機，并基于、日本和美國豐田研究院（）團隊之間的密切合作豐田大眾2018年與大眾達成戰(zhàn)略合作，計劃在車型上使用英偉達的芯片和計算平臺資料來源公司官網(wǎng)，市場研究部英偉達Orin芯片計劃搭載在蔚來EL7激光雷達版和理想年。此外，沃爾沃和奔馳也與英偉達合作，將使用Orin芯片。Orin芯片是針對L3及以上的自動駕L2的，算力從提升至30W左右提高至左右，達到了汽車安全最高等級標準。L4和L5年或年在量產(chǎn)車輛上應用。Atlan芯片可與er和Orin實現(xiàn)軟件兼容，整車廠可基于現(xiàn)有的芯片進行快速升級，如可以用一個Atlan芯片組替代4個Orin芯片。圖表7英偉達Orin芯片圖表8英偉達Atlan芯片資料來源英偉達官網(wǎng),市場研究部資料來源英偉達官網(wǎng)，市場研究部。7/24Mobileye年5月9日，的EyeQ芯片搭載全球超過家主機廠、超過個車型使用。圖表9Mobileye的EyeQ系列芯片出貨量及增速單位：萬顆出貨量同比增速2,5002,0001,00050070%60%40%20%10%0%0資料來源：公司公開資料，市場研究部Mobileye成立至今僅22年，年IPO53億美元，創(chuàng)以色列公司在美國IPO最高紀錄。在年被以150年年是公司的快速發(fā)展期，年之后隨著競爭對手的崛起，Mobileye的受到了較大的沖擊。圖表Mobileye主要歷史公告時間事件1999年2002年2004年公司成立，開始開發(fā)搭載圖像識別算法的芯片；突破單目鏡技術(shù)，進行多目鏡、環(huán)視應用開發(fā)；推出第一代芯片；設立汽車零部件部門；2006年與MagnaElectronics達成合作，進軍市場；升級LDW等技術(shù)，應用于寶馬、沃爾沃、通用汽車等車型；2007年2008年2012年推出芯片；系列芯片產(chǎn)量突破百萬顆；在納斯達克公開發(fā)行；搭載在特斯拉Autopilot1.0；系列芯片產(chǎn)量突破千萬顆；2014年2015年2016年推出芯片+深度學習算法；與特斯拉終止合作；2017年2018年Intel以150億美元收購Mobileye；發(fā)布芯片，具有，采用28nm工藝；。8/242020年發(fā)布芯片，具有24TOPS，采用7nm工藝。資料來源與非網(wǎng)，公司官網(wǎng)，市場研究部Mobileye的是基于圖像處理的最近一代芯片，將首先應用在寶馬車型上，此外也將應用于極氪001mobileye已成立戰(zhàn)略聯(lián)盟。是Mobileye第五代產(chǎn)品，算力是EyeQ4的倍。Mobileye過去一直是提供的軟硬一體化解決方案，即將芯片和算法打包在一起，車企無法進行更改和重新編寫算法，優(yōu)化的算法只能在下一代產(chǎn)品中出現(xiàn)，如果需要更新算法進行O，則會向整車廠收費。這一模式使很多整車廠逐漸放棄與其的合作，因為未來的模式是主機廠希望將芯片和算法解耦，可以在芯片進行算法的開發(fā)，在建立了自己的軟件團隊后，進行日常的升級，因此對芯開始，Mobileye提供了開放的合作方式，即采用“芯片算法”和“芯片”兩種模式。地平線的芯片征程2的算力和奇瑞螞蟻等應用，也即將在嵐圖上搭載。此外，公司計劃于年和年分別推出征程5和征程6芯片，單顆芯片的算力將達到128TOPS和。圖表地平線征程系列芯片資料來源:Science科學，市場研究部地平線作為國內(nèi)領先的自動駕駛芯片企業(yè)，具有獨特的優(yōu)勢：AI芯片，具有先發(fā)優(yōu)勢，已在國內(nèi)多個車型中量產(chǎn)搭載；）專注核心主業(yè)；）與外資芯片商相比，地平線在服務和成本上均具有優(yōu)勢。。9/24圖表地平線Matrix智能駕駛解決方案資料來源地平線，市場研究部黑芝麻發(fā)布了新一代高性能車規(guī)級自動駕駛計算芯片——華山二號、山海人工智能開發(fā)工具平臺以及面向車路協(xié)同的路側(cè)感知計算平臺風悅享達成戰(zhàn)略合作。圖表黑芝麻A1000Pro芯片資料來源公司網(wǎng)站，市場研究部。10/24華為智能駕駛平臺包括了自研的騰芯片，其平臺算力為，已在極狐阿爾法車型上應用。除了騰，華為自動駕駛芯片還有AI芯片騰、CPU芯片鯤鵬MDC智能駕駛計算平臺已經(jīng)簽下了超過18汽紅旗、東風汽車、蘇州金龍、新石器、山東浩睿智能等。高通自動駕駛芯片“驍龍”將于年上市，面向及安全性的芯片，可支持從L1至L4的自動駕駛系統(tǒng)，算力覆蓋范圍為至”是開放的可編程架構(gòu)，并提供針對視覺感知、泊車和駕駛員監(jiān)測等場景的軟件棧，且可持續(xù)擴展其軟件生態(tài)。智能座艙主控芯片：高通暫時一家獨大高通是目前智能座艙芯片的主力軍，已與全球主要的整車廠建立了合作，同時與博世、大陸、電裝等tier1如、瑞薩、等。高通智能座艙芯片有、和芯片是高通第三代座艙芯片，采用制程，支持通訊，算力萬次秒，與高通芯片相比，具有體積小、帶寬大、和WEY摩卡車型上搭載，可更好地實現(xiàn)座艙效果，如威馬W6的貫穿式雙寸聯(lián)屏和一塊h屏幕的設計；摩卡的座艙實現(xiàn)5G+V2X、、高精度地圖等功能和配置；零跑具有10.25英寸的儀表盤和副駕駛屏幕及12.8英寸的中控屏幕，和人臉啟動車輛和可打斷的語音交互等多項功能。圖表零跑座艙資料來源公司網(wǎng)站，市場研究部華為麒麟芯片已經(jīng)配備在極狐阿爾法S的算力為，超過高通的。除北汽外，比亞迪與華為達成合作，將麒麟。車載通信芯片——巴龍和MH5000。英偉達年與大眾合作，使用提供人臉識別、語音交互等功能，此外，英偉達為年新一代奔馳S級的座艙提供主控芯片。智能座艙主控芯片為處理器，此外英偉達計劃收購，若收購成功，有望成為智能汽車芯片領域的龍頭。特斯拉在的座艙中使用的是英特爾的Atom3950上用的是AMD的芯片。二、功能芯片需求量大幅提升本節(jié)主要介紹的功能芯片包括功率半導體、MCU能，在電動智能化趨勢下，不僅有新增部件（如MCU和毫功率半導體：電動車的心臟功率半導體主要用于控制電路中電流的開閉、流向和大小，對新能源汽車尤為重要。新能源汽車中的功率半導體包括電機逆變器、DC/DC、高壓輔助驅(qū)動和充電器等。圖表電動汽車中的應用資料來源比亞迪，市場研究部功率器件從MOSFET發(fā)展為，未來的技術(shù)路線為ST。IGBT是集成了MOSFET和三極管的器件，具有二者各自的優(yōu)點，即具備高速開關的特點，同時通過降低通態(tài)電壓能夠?qū)﹄娐菲鸬骄彌_保護作用，具有損耗小、通態(tài)壓降低、輸入阻抗高和驅(qū)動功率小等優(yōu)勢。IGBT的競爭格局，目前英飛凌在占率最高。國內(nèi)自主企業(yè)中，比亞迪具有較強的技術(shù)優(yōu)勢，有望成為行業(yè)的龍頭企業(yè)。。12/24圖表IGBT的全球市場格局資料來源英飛凌官網(wǎng)，市場研究部高壓平臺將推動SiC-IGBT平臺的高壓電動車的落地節(jié)奏有望加快，在全球市場，年上市的保時捷最前使用高壓平臺。北汽極狐阿爾法SHI版配備了華為的高壓三電平臺是國內(nèi)首個實現(xiàn)現(xiàn)代汽車等也將陸續(xù)推出技術(shù)。在技術(shù)平臺中，器件的導通損耗上升，成本上升但能效下降的潛在問題，而具有更好的阻抗性能和能耗，未來大規(guī)模生產(chǎn)后，成本效益更加明顯。MCU：數(shù)量增加，功能聚焦汽車電子控制器（Control如安全氣囊EEEE、防抱死系統(tǒng)（）ECU等。圖表汽車部分展示資料來源芯旺微，市場研究部。13/24ECU的核心部件之一是微控制器（MicrocontrollerMCU又稱單片機，主要部件包括UI/O個MCU。圖表的主要結(jié)構(gòu)圖表MCU的主要結(jié)構(gòu)資料來源市場研究部資料來源，市場研究部MCU最先由提出，歷經(jīng)了4位、8位、16位、32位和64位，目前汽車上應用的是8位、位和32位，其中以8位和32位為主，其中8位主要應用在簡單和低速處理速度的ECU中，而8位MCU具有低成本和低功耗的優(yōu)點，因此目前市場份額仍較高。位與8位和32位相比，相對優(yōu)勢較弱，因此份額較低。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，近五年中國市場年平均復合增長率為，是同期全球市場增長率的4年中國MCU市場規(guī)模達到256億元。據(jù)數(shù)據(jù)，年國內(nèi)MCU市場中，8位MCU，位的的份額，占據(jù)了MCU，剩下的位和4位共占的份額。。14/24圖表國內(nèi)年市場份額圖表MCU主要應用應用領域風扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、車窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅控制、門控模塊等8位引擎控制、齒輪與離合器控制，和電子式渦輪系統(tǒng)等；底盤機構(gòu)如懸吊系統(tǒng)、電子式動力方向盤、扭力分散控制，電子剎車等16位儀表板控制、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統(tǒng)及動力系統(tǒng)，如預碰撞（hA助系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序等安全功能，以及復雜的X-by-wire等傳動功能32位資料來源，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,市場研究部資料來源搜狐、公開資料，市場研究部MCU蘭微、兆易創(chuàng)新等。圖表年全球競爭格局圖表年國內(nèi)競爭格局資料來源車東西，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,市場研究部資料來源車東西，市場研究部與消費級和工業(yè)級相比，車規(guī)級工作壽命要求等方面。而本身具有較大的技術(shù)壁壘、生產(chǎn)工藝壁壘和成本控制的壁壘，新進入者具有較大的難度。。15/24圖表車規(guī)級MCU壁壘較高資料來源比亞迪，市場研究部汽車配置更加豐富，會增加對MCU的需求。如空氣懸架、線控制動和線控轉(zhuǎn)向等，新增的功能需要MCU進行計算和執(zhí)行控制，但隨著域控制器的發(fā)展，承擔的計算功能將有所減弱，將主要用于進行執(zhí)行相關的控制，因此，MCU的需求量會有所提升，但壁壘有所降低。傳感器：傳感器快速爆發(fā)汽車傳感器可分為車輛狀態(tài)傳感器和環(huán)境感知類傳感器。車輛狀傳感器是傳統(tǒng)的感知器件，應用在傳感器、加速度傳感器等）和車身（雨量傳感器、溫度傳感器等）中；環(huán)境感知類傳感器是自動駕駛中新增的傳感器，主要有激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等。圖表車輛類傳感器主要分類應用實例單車用量磁傳感器傳感器化學類傳感器溫度傳感器速度傳感器、位置傳感器、電流傳感器等低壓中壓壓力傳感器、加速度傳感器、角速度傳感器、陀螺儀、流量傳感器氧傳感器、氮氧化物傳感器個個//冷卻液溫度傳感器、溫度傳感器、蓄電池溫度傳感器等資料來源，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，市場研究部從傳感器的感知原理，車輛狀態(tài)傳感器可分為磁傳感器、傳感器、化學類傳感器和溫度傳感器，其中磁傳感器和MEMS傳感器的應用最為廣泛。在新能源汽車中，傳統(tǒng)動力傳動系統(tǒng)的傳感器數(shù)量減少，新增的主要為電流和溫度兩大類傳感器。）磁傳感器：發(fā)動機、變速器中的位移/轉(zhuǎn)速類傳感器基本不再需要，BEV新增電流傳感器；。16/24MEMSBEV也不需，而加速度、角速度等慣性傳感器不受影響；）化學類：汽油發(fā)動機中氧傳感器、爆震傳感器、空氣燃料流量傳感器等高價值量的化學類傳感器不再需要；）溫度：發(fā)動機、變速器中會轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵毓芾硐到y(tǒng)和電機中的，而高溫鉑電阻傳感器不再需要。智能化和自動駕駛對車輛類傳感器的影響不大。環(huán)境感知類傳感器近些年發(fā)展迅猛，其中毫米波雷達、攝像頭和超聲波雷達均已發(fā)展成熟，激光雷達處于大規(guī)模應用的前期，年將在量產(chǎn)車型上搭載。毫米波雷達從24GHz發(fā)展到4D4D點云等。年華為發(fā)布了4D大視場、和10X密度的點云。圖表華為4D毫米波雷達資料來源公司公開資料，市場研究部對探測性能要求高，價格敏感性相對較低；另一個是面向乘用車的，從L3向過渡的領域，主要產(chǎn)品性能的突破、整車廠搭載意愿的提升，激光雷達的成本有望進一步降低，將帶動行業(yè)的快速發(fā)雷達的車型，我們認為年是車載激光雷達的元年。目前激光雷達行業(yè)處于發(fā)展初期，參與者主要分為兩類：第一類是早期生產(chǎn)機械式激光雷達，為robotaxi供貨，可獲得現(xiàn)金流收入，之后布局固態(tài)激光雷達，面向滿足車規(guī)級的前裝量產(chǎn)車型，主。17/24等；第二類企業(yè)是直接瞄準車規(guī)級固態(tài)和半固態(tài)激光雷達，這類企業(yè)是研發(fā)能力和資金實力較強的新進入者，如華為和大疆等?？傮w而言，行業(yè)在全球范圍充分競爭，由于處于技術(shù)迭代初期，同時各個技術(shù)路線之間的技術(shù)同源性低，目前尚沒有出現(xiàn)具備絕對領先優(yōu)勢的龍頭企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)存在較大的機遇。三、主機廠加大布局汽車半導體特斯拉：芯片從采購到自研，感知器件或嘗試激光雷達特斯拉年啟動Autopilot項目，年發(fā)布1.0，使用了1顆Mobileye的芯片和1顆英偉達芯片、1個EQ3攝像頭、1個博世的毫米波雷達和12個中程超聲波雷達。年與Mobileye結(jié)束合作，開始與英偉達展開合作，基于英偉達進行開發(fā)，搭載了1顆Parker芯片，于年底推出了2.0，使用了8個攝像頭、1個毫米波雷達和12個遠程超年推出了2.52顆Parker芯片，毫米波雷達供應商從博世變成了大陸。年推出了，搭載了2顆自研的芯片。目前正在開發(fā)的有望于年發(fā)布。圖表特斯拉自動駕駛計算平臺演進特斯拉計算平臺發(fā)布日期HW1HW2HW2.5HW32014-102016-102017-072019-04處理平臺芯片規(guī)劃Mobileye英偉達Drive英偉達Drive特斯拉FSD特斯拉在前三代產(chǎn)品中積累了對自動駕駛算法和軟件的深度理解現(xiàn)差異化競爭遭遇瓶頸，供應商的芯片無法滿足特斯拉對于成本功耗算力平衡目標的要求資料來源公司網(wǎng)站，市場研究部）如供應商要滿足不同主機廠的開發(fā)要求，不會對單一客戶進行太多了服務；法和芯片全部掌握在自己手里，可以實現(xiàn)更好的軟硬件融合；片難以滿足。這一策略與蘋果公司做法類似，蘋果公司自研的操作系統(tǒng)和芯片，使得其具有更。18/24圖表特斯拉FSD資料來源:公司網(wǎng)站，市場研究部另一方面激光雷達需要與高精地圖配合，而高精地圖的繪制需要在全球各地實時更新，較為復雜。目前除了特斯拉之外，其他主流整車廠幾乎全部使用了激光雷達的感知方案，而近日有媒體報道特斯拉在車型上測試能是用來測試現(xiàn)有視覺方案的可靠性。比亞迪：自研自制MCU和截至年5MCU量產(chǎn)裝車突破萬顆。進入工業(yè)MCU領域；年推出第一代8位車規(guī)級MCU芯片；年推出第一代32位車規(guī)級MCU芯片，并批量搭載在比亞迪全系列車型上。比亞迪半導體MCU擁有3008051/32位ARM標準生產(chǎn)管控流程。MCU產(chǎn)品現(xiàn)已申請328件國內(nèi)外專利、201預計將推出車規(guī)級8位超低功耗系列，及高端位M4F內(nèi)核MCU等產(chǎn)品。。19/24圖表比亞迪MCU歷程資料來源比亞迪半導體，市場研究部年，比亞迪發(fā)布了，比亞迪是中國第一家實現(xiàn)車規(guī)級大規(guī)模量產(chǎn)、也是唯一一家擁有IGBT完整產(chǎn)業(yè)鏈的車企，通過精細化平面柵設計，在同等工況下，綜合損耗較市場主流的IGBT降低了約年底，以IGBT為主的車規(guī)級功率器件累計裝車超過100車行駛里程超過100年，比亞迪已打磨出一款研發(fā)中心發(fā)布。年，比亞迪宣布已經(jīng)成功研發(fā)了SiCT（汽車功率半導體包括基于硅或碳化硅等材料打造的IGBT或MOSFET年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現(xiàn)SiC基車用功率半導體對硅基IGBT的全面替代，將整車性能提升。大眾汽車：力求掌握芯片技術(shù)和專利大眾集團計劃自主設計和開發(fā)高性能芯片及所需的軟件，生產(chǎn)芯片則尋求供應商代工。大眾年籌建人團隊開始打造操作系統(tǒng)，然而遇到較多的困難，在第八代高爾夫和上出現(xiàn)了較多的