千亿车载半导体市场冉冉升起

2022-06-08 17:46:34 浏览数 (1)

1 从燃油车到智能电动汽车,千亿车载半导体市场冉冉开启

电动化 智能化升级驱动汽车单车含硅量显著提升,千亿车载半导体行业冉冉开启。随着特斯拉的颠覆性变革,汽车电动化与智能化渐成 主机厂共识,消费者购车时的考量也从传统的性能指标,转向以智能车机、自动驾驶为代表的智能化体验视角。当行业供需两端的关注 点逐步由性能转变至智能时,汽车创新的核心亦从“动力引擎”发动机转移到“计算引擎”半导体。

电动智能汽车的加速渗透将成为车载半导体行业快速增长的核心驱动力。智能化方面,根据McKinsey数据统计,国内L3及以上的高阶自 动驾驶汽车的车载半导体规模占比预计将从2025年的27.8%(50亿美元)提升至2030年的44.8%(130亿美元)。电动化方面,随着新能源 汽车渗透率的快速提升,“三电系统”逐步取代传统的燃油动力系统,伴之而来的亦是整车中汽车电子成本占比的显著提升。

根据McKinsey数据统计,预计2025年国内汽车半导体行业规模将达到180亿美元;到2030年该市场规模将达到290亿美元。 根据Gartner数据,2019年纯电动型汽车的半导体成本(750美元)高于插电式混合动力型(740美元)和轻度混合动力型汽车(475美元)。

行业“缺芯”事件以及智能化升级的趋势下,进口替代趋势将加速,国内千亿车载半导体市场未来可期。

份额(27%➡40%):2019年国内汽车半导体占据全球半导体市场份额的27%(国内/国外分别为30/80亿美元),预计2030 年将提升至40%(国内/国外分别为110/170亿美元),

增速(国内/外CAGR分别为13.8%/7.8%):2019-2030年国内外汽车半导体复合增速分别为13.8%、7.8%,国内汽车半导体 增速显著高于国外。

按照半导体在智能汽车上具体的应用领域划分:

计算及控制芯片:此类芯片以微控制器和逻辑IC为主,主要用作计算分析和决策,可分为主控芯片和辅助芯片。

存储芯片:主要用于数据存储功能,具体包含DRAM(动态存储器)、SRAM(静态存储器)、FLASH(闪存芯片)等。

传感芯片:主要用于探测、感受外界的信号、物理条件或化学组成,并将探知的信息转变为电信号或其他所需形式传递给其 他设备。具体包含CIS、MEMS、电流传感器、磁传感器、陀螺仪、VCSEL芯片和SPAD芯片(用于激光雷达)。

通信芯片:主要用于发送、接收以及传输通信信号,包括基带芯片、射频芯片、信道芯片、电力线载波通信芯片等。

能源供给芯片:主要用于保证和调节能源传输,以分立器件为主。具体包括电源管理芯片、晶体管(IGBT、MOSFET等)等。

2 智能化:智能汽车“眼”疾“脑”快,芯片功不可没

2.1 计算能力:智能汽车之“脑”,算力军备竞赛开启千亿赛道

传统用于中央计算的CPU已无法满足智能汽车的算力需求, 集合AI加速器的系统级芯片(SoC)应运而生。 仅依靠CPU的算力与功能早已无法满足汽车智能化所需, 将CPU与GPU、FPGA、ASIC等通用/专用芯片异构融合的 SoC方案被推至台前,成为各大AI芯片厂商算力军备竞赛的 主赛道。

SoC中各处理器芯片各司其职,其中: CPU负责逻辑运算和任务调度; GPU作为通用加速器,可承担CNN等神经网络计算与机器 学习任务,将在较长时间内承担主要计算工作; FPGA作为硬件加速器,具备可编程的优点,在RNN/LSTM/ 强化学习等顺序类机器学习中表现优异,在部分成熟算法 领域发挥着突出作用; ASIC可实现性能和功耗最优,作为全定制的方案将在自动 驾驶算法中凸显其价值。

2.2 感知能力:智能汽车感知先行,传感器为智能汽车之“眼”

车载传感器作为智能汽车之“眼”,是智能汽车时代最重要的增量汽车零部件之一。其中,车载摄像头作为智能汽车内应 用领域最为广泛的传感器,不但可以协助实现视觉方案下的自动驾驶技术,同时亦广泛应用于疲劳监控等多个座舱功能。

车载摄像头工作原理:当镜头采集到光影后,经CIS通过光电效应将光信号转换成每个像素的数字信号,输出拜尔阵列 (bayer pattern),随之进入ISP进行图像处理(包括镜头阴影校正、黑电平校正、自动白平衡等),最终输出YUV/RGB格 式的图像,再通过I/O接口传输到中央计算平台处理。

车载摄像头放量在即:根据GGAI统计,预计2018年至2025年,国内前视ADAS摄像头的出货量将由330万颗上升至7500万颗, 环视摄像头的出货量将由1500万颗增长至1.7亿颗,座舱内置摄像头出货量将由180万颗上升至4600万颗。

2.3 通信能力:通信模组为核心基础硬件,以太网芯片重要性正在凸显

高阶自动驾驶的实现主要依赖单车智能 车联网两大领域的技术,而在推进过程中单车智能先行、车联网将后来居上。

单车自动驾驶:主要依靠车辆自身的视觉、毫米波雷达、激光雷达等传感器进行环境感知、计算决策和控制执行。

车联网:在现有单车智能化的基础上,通过通信网络将“人-车-路-云”有机结合,拓展和助力单车智能自动驾驶在环境感 知、计算决策和控制执行等方面的能力升级,进一步加速自动驾驶应用成熟。

我们认为随着硬件算力及软件算法能力的进一步优化,部分整车厂将跨过责任边界不清晰的L3级别,直接迈向L4级,而届 时车联网将为自动驾驶大幅普及的重要一环。

汽车无线通信模组是实现车联网(包括车与车、车与路、车 与人)通信的核心零部件。

上游:基带芯片为核心,海思芯片短缺背景下高通一家独大。

中游:国产厂商云集,合计市场份额超过90%。车规级通信模组对于实时传导、安全性、稳定性有着极高 的要求,需要通信技术、信号处理技术等作为底层技术支 撑,同时需要具备较强的底层协议、微操作系统、硬件紧 耦合嵌入式软件和信息处理应用平台的开发能力,对模组 厂商要求较高。 中国无线通信模组企业纷纷加码车联网领域,2020年上半 年,国产厂商在国内前装通信模组市场份额超过90%,其中 移远通信(35.99%)、慧瀚微电子(17.53%)、Sierra Wireless(17.04%,广和通收购其车载模块业务)位列前三。

下游:汽车网联化进程加速趋势明显,5G通信模组渗透率 有望快速提升。目前车载通信模组仍以4G模组为主体,而 随着5G C-V2X在2021年全面铺开,5G模组渗透率有望快速 提升。

2.4 存储能力:确定性受益于汽车智能化浪潮,存储IC有望量价齐升

存储IC在汽车市场中广泛应用,DRAM和NAND FLASH占据存储市场绝大部分份额。

易失性存储芯片:主要包含SRAM和DRAM。DRAM单个存储单元仅需一个晶体管和一个电容,整体集成度较高且容量较 大,在价格上存在显著优势,是目前存储市场市占第一的品类,约占据53%的份额。DDR系列有望凭借更高的传输速率逐 步占据DRAM市场主流品类。此外,LPDDR则相较于同代的DDR拥有更低的功耗与体积,常用于移动端设备。

非易失性存储芯片:NAND存储容量较大、改写速度也优于NOR,在存储市场中占据42%的份额,稳居第二。

智能化及电动化趋势驱动带宽及存储芯片容量持续升级,车载存储行业景气度上行。

智能化方面:自动驾驶显著提振存储芯片市场,随着自动驾驶等级提高,AI功能逐渐增加,车辆需要对传感器所捕获的大 量资料进行实时处理,即具备整合信息并立刻做出判断的能力,这对于带宽和空间需求提出了更高的要求。

电动化方面:电动汽车的核心部件BMS(电池管理系统)需要实时记录和存储数据,涵盖汽车电压电流、电压、温度、电 机转速等,这些数据需要以较高的频率进行实时且连续的擦写,因此随着电动车续航能力、充电速度等不断提升,存储芯 片的循环寿命、擦写速度以及功耗等存在较大升级需求。

汽车“新四化”进程加速叠加“缺芯”影响,汽车存储芯片市场迎来量价齐升的高速增长阶段。

3 重点企业分析

3.1 北京君正:以车载存储芯片为基,平台型车规芯片供应商正成型

并购ISSI,公司“计算 存储 模拟”三大芯片业务布局成型。 以车载存储芯片为基础,平台型车规级芯片供应商扬帆起航。

3.2 美格智能:从T-Box到车机模组,智能模组龙头驶入快车道

定点知名车企彰显实力,车机模组加速渗透

车机模组已供货知名车企重磅车型:基于高通4350 SoC/QCM6490 SoC芯片开发的车机模组已分批定 点某知名车企,成为该车企车机模组的独家供应商;该车型率先将5G智能模组集成于车机中,5G/4G双模通讯模块以 及定制天线模组赋能座舱极致体验;

单车价值量超千元 ; 产品有望凭借先发优势拓展至该车企其他车型及其他车企 ; 定增加码智能车载模组,助力长期发展 ; 为进一步顺应汽车智能网联趋势,进一步扩大销售规模,公司于 2021年8月启动定增募资。

3.3 经纬恒润(拟上市):汽车电子核心标的,覆盖智能汽车全产业链

公司汽车电子业务覆盖智能网联汽车全产业链。公司是国内少数 能实现覆盖汽车电子、研发服务及解决方案、高级别智能驾驶整 体解决方案的企业之一。

牵手Mobileye卡位视觉系统黄金赛道,智能汽车时代公司产品量 价齐升。Mobileye是前视系统芯片领导者,经纬恒润牵手 Mobileye成为国内乘用车前视系统十大供应商中唯一本土企业。

3.4 长光华芯(已经过会)激光雷达芯片量产进行时,华为入股打开成长空间

公司专注于半导体激光芯片的研发、设计及制造,VCSEL 芯片进口替代产进行时。 VCSEL芯片是激光雷达芯片化进程重要参与者,华为入股 打开公司长期想象空间。

3.5 炬光科技(拟上市):高功率半导体激光器领军者,大力进军汽车激光市场

公司是国内实力强劲的高功率半导体激光器生产厂商,正 在大力拓展汽车市场,产品布局全面、技术上已率先达到 车规级量产标准。 激光雷达是L3时代的核心传感器,公司大力研发VCSEL技 术紧扣量产激光雷达核心需求,前瞻布局DMS两轮共驱, 将在汽车激光市场大展拳脚。

0 人点赞