1、 请仔细阅读本报告末页声明 Page 1 / 41 Table_Main 汽车电动化深度汽车电动化深度：新能源车新能源车销量销量+渗渗透率透率双双升升，IGBT 与与 SiC 大大放异彩放异彩 电子电子 评级：评级： 看好看好 日期：日期： 2022.05.13 分析师分析师 王少南王少南 登记编码：S0950521040001 ： ： 行业行业表现表现 2022/5/12 资料来源：Wind，聚源 相关研究相关研究 2022 年电子行业投资策略：5G 渗透率持续提升，半导体供应链安全大势所趋(2021/12/9) PCB 行业深度：通讯/消费电子/汽车齐发力， F
2、PC替代传统线束前景可期 (2021/12/7) 半导体设备行业深度： 新一轮景气周期， 大国重器替代正当时(2021/8/16) 2021 年电子行业中期策略：5G+ARVR引领新成长，国产替代奏响主旋律(2021/8/6) 需求错配+供给瓶颈+资源倾斜，汽车缺芯有望 2021Q2开始改善(2021/5/12) 报告要点报告要点 汽车电子汽车电子： 汽车电动化浪潮势不可挡汽车电动化浪潮势不可挡，汽车，汽车电子迎来新机遇电子迎来新机遇。汽车电子是安装在汽车上所有电子设备和电子元器件的总称，主要包括车身电子控制系统和车载电子装置。根据 IEA 数据，2021 年全球 BEV 和 PHEV 销量合
3、计 684 万辆，预计 2022/2025/2030 年将分别达到 973/1550/4813 万辆。根据 BCG 数据，预计全球电动车 （纯电+插电+混合动力+轻混） 2022/2025/2030 年渗透率将分别达到 25%/46%/76%。根据 Roland Berger 数据，在不考虑电池和电机情况下，豪华品牌 L1 级别 ADAS 汽油车整车电子 BOM 为 3145 美元，豪华品牌 L3 级别自动驾驶纯电车整车电子 BOM 为 7030 美元，增幅达到123.5%。 功率半导体功率半导体： 功率半导体最为受益功率半导体最为受益，单车，单车价值量增幅价值量增幅超超 4 倍倍。伴随着汽车
4、电动化过程，汽车半导体将充分受益。相比于传统燃油车，新增的半导体应用包括逆变器、车载充电机（OBC）、DC/DC 转换器、电池管理系统、加热器以及辅助逆变器。在各类汽车半导体产品中，功率半导体受益最大。根据 Infineon 和Strategy Analytics 数据，传统燃油车功率半导体价值量为 88 美元/辆，纯电动车功率半导体价值量为 459 美元/辆，增幅高达 421.6%。 IGBT 作为逆变器作为逆变器等等核心部件核心部件，充分受益于汽车电动化充分受益于汽车电动化。根据 Yole 数据，全球 IGBT市场规模，2020 年 54 亿美元，2026 将增长到 84 亿美元，CAGR
5、为 7.6%；各下游应用中，新能源车占比 9.4%。全球前 3 厂商为英飞凌、富士电机、三菱，中国厂商斯达半导排名第 6，是唯一进入前 10 的中国厂商。IGBT主要应用在逆变器、车载充电机（OBC）、DC/DC 转换器等，是逆变器中的核心零部件，随着电动车渗透率持续提升，IGBT 需求将持续高景气。我们预计 1 辆电动乘用车上 IGBT 价值量大约为 340 美元/辆。 动力电池动力电池向向 800V 升级升级，SiC 性能优势明显性能优势明显，渗透率将，渗透率将逐步提升逐步提升。为了提高充电效率，电动车电压平台将从 400V 向 800V 及以上升级，而在 800V 及以上高压情况下，Si
6、C 由于在击穿场强、饱和电子漂移速率、热导率等性能指标上具有明显优势，在 800V 及以上电压情况下，比 IGBT 器件能量损耗低，封装尺寸小，能实现高频开关，并且耐高温、散热能力强，因此从性能上更适合 800V 及以上电压，但是由于 SiC 衬底生长速率慢、制备技术难度较大，导致大尺寸、高品质 SiC 衬底产量低、成本高，根据我们推算，1 辆电动车 SiC 器件价格为 1005 美元/辆。随着技术升级，Wolfspeed、II-VI、ROHM（SiCrystal）、天岳先进、晶盛机电、露笑科技、三安光电等全球主要厂商陆续扩产，未来 SiC 成本将有望持续降低，SiC 渗透率将稳步提升。 投资
7、建议投资建议：我们看好汽车电动化变革带来的新机遇，电动车逆变器、车载充电机（OBC）、DC/DC 转换器等将为功率半导体，尤其是 IGBT 和 SiC 领域的高速成长注入新动能。建议关注：斯达半导、天岳先进、三安光电。 风险提示：风险提示： 1、新能源车等下游需求不及预期；2、IGBT 行业竞争加剧、车规级产品导入不及预期； 3、SiC扩产、技术研发进度不及预期。 -27%-16%-5%6%17%28%2021/52021/82021/112022/2电子上证综指深证成指沪深300 证券研究报告 | 行业深度 请仔细阅读本报告末页声明 Page 2 / 41 Table_Page 电子电子 2
8、022 年 5 月 13 日 内容目录内容目录 1、汽车电动化浪潮势不可挡，汽车电子充分受益 . 5 1.1 双碳驱使汽车行业加速变革.5 1.2 汽车电子前景可期.8 2、智车之“心” ：传统“三大件”向“三电”过渡，汽车功率半导体充分受益 . 12 2.1 电动车渗透率有望持续提升， “三电”带来半导体增量新需求 .12 2.2 功率半导体最为受益，增幅高达 4 倍以上.19 2.2.1 逆变器是核心部件，IGBT 深度受益 .23 2.2.2 动力电池向 800V 升级，SiC 有望大放异彩 .26 3、投资建议 . 37 3.1 投资观点.37 3.2 建议关注.38 3.2.1 斯达
9、半导（603290.SH） .38 3.2.2 天岳先进（688234.SH） .38 3.2.3 三安光电（600703.SH） .39 4、风险提示 . 39 图表目录图表目录 图表 1：全球主要国家/地区 CO2排放量及规划 .5 图表 2：燃油车与电动车 CO2排放量.5 图表 3：全球主要国家地区双碳计划.5 图表 4：全球主要国家及车企关于新能源车布局计划.6 图表 5：汽车产业加速变革.7 图表 6：汽车代码行数.7 图表 7：汽车电子产品及分类.8 图表 8：汽车电子供应链.9 图表 9：汽车半导体供应链演变.9 图表 10：电动车电子零部件.9 图表 11：汽车半导体应用和设
10、备市场规模增长预测（2020-2025）. 10 图表 12：汽车与手机半导体性能要求对比.11 图表 13：汽车半导体生产工艺平台.11 图表 14：紧凑级燃油车 VS 纯电动车成本（千美元/车） .11 图表 15：L1 级别燃油车 VS L3 级别纯电动车汽车电子成本（美元/车） .11 图表 16：汽车软件及各硬件市场规模（十亿美元）. 12 图表 17：芯片在汽车上的应用. 12 图表 18：2020-2025 年全球半导体各类别增速（CAGR）. 12 图表 19：燃油车 VS 电动车核心三大件变化 . 13 图表 20：燃油车 VS 纯电动车能量转换效率 . 14 图表 21：电
11、动车“三电”系统. 14 图表 22：纯电动车核心部件. 14 图表 23：传统燃油车与新能源车成本结构对比. 15 图表 24：动力电池成本及预测. 15 图表 25：2010-2030 年 BEV和 PHEV销量（万辆） . 16 图表 26：不同动力系统的轻型汽车全球市占率. 16 图表 27：美国电动车市占率预测. 17 SUmVnYhUwOzQnP8OaO8OpNqQtRoMfQrRrMeRnMqO8OrQqQvPtRrOxNmPmM 请仔细阅读本报告末页声明 Page 3 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 28：中国电动车市占率预测.
12、17 图表 29：欧洲电动车市占率预测. 17 图表 30：全球主要国家地区电动车规模预测（万辆）. 17 图表 31：电动车半导体应用场景. 18 图表 32：全球汽车半导体市场规模（亿美元）. 18 图表 33：2020 年汽车半导体前 5 厂商市占率 . 19 图表 34：2020 年汽车传感器前 5 厂商市占率 . 19 图表 35：2020 年汽车 MCU 前 5 厂商市占率 . 19 图表 36：2020 年汽车功率半导体前 5 厂商市占率 . 19 图表 37：传统燃油汽车各类芯片占比. 20 图表 38：纯电动汽车各类芯片占比. 20 图表 39：2020 年电动车半导体价值量
13、（美元/辆） . 20 图表 40：中国汽车芯片平均数量（颗/辆） . 20 图表 41：功率半导体产品范围. 21 图表 42：功率器件下游应用. 21 图表 43：功率半导体对比. 21 图表 44：全球功率半导体市场规模（亿美元）. 21 图表 45：2020 年全球功率分立器件和模组市场格局. 21 图表 46：2019 年全球功率半导体产品结构. 22 图表 47：2019 年全球功率半导体下游应用占比. 22 图表 48：2020 年全球功率 IC 市场格局. 22 图表 49：2020 年全球功率 MOSFET 分立器件市场格局 . 22 图表 50：中国功率半导体产品规模（亿美
14、元）. 23 图表 51：中国功率半导体产品结构. 23 图表 52：2019 年中国功率半导体下游应用占比. 23 图表 53：中国 IGBT 市场格局 . 23 图表 54：Renesas 功率半导体产品在电动车中的应用. 24 图表 55：电动车功率半导体应用占比. 24 图表 56：电驱系统价值链（以逆变器为例）. 24 图表 57：IGBT 结构图 . 25 图表 58：IGBT 模组 . 25 图表 59：全球 IGBT 市场规模及各下游应用规模（十亿美元） . 25 图表 60：中国 IGBT 下游应用占比 . 25 图表 61：2020 年 IGBT 分立器件厂商市占率 . 2
15、6 图表 62：2020 年 IGBT 模组厂商市占率 . 26 图表 63：IGBT 历代产品 . 26 图表 64：主要 OEM高压平台量产规划 . 27 图表 65：主要 OEM快充桩部署情况 . 27 图表 66：广汽埃安 480kW 超充桩 . 28 图表 67：特斯拉 250kW 超级充电桩充电时间缩短 50%以上 . 28 图表 68：从家用插座到超高功率充电桩. 28 图表 69：不同功率直流充电桩充电时间对比（充到 200km 的时间） . 28 图表 70：Si、SiC、GaN 性能参数对比 . 29 图表 71：Si、SiC、GaN 性能对比 . 29 图表 72：同规格
16、 SiC 器件与 Si 器件对比. 29 图表 73：导通电阻温度特性（与 650V产品比较） . 30 图表 74：关闭特性（与 1200V产品比较） . 30 请仔细阅读本报告末页声明 Page 4 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 75：SiC 衬底制备工艺流程 . 31 图表 76：SiC 从粉末到应用的制备过程 . 31 图表 77：SiC 衬底产业链 . 31 图表 78：SiC 器件成本结构 . 31 图表 79：导电型 SiC 衬底 . 31 图表 80：半绝缘型 SiC 衬底 . 31 图表 81：Infineon 对 Si、Si
17、C、GaN 功率市场的概念划分 . 32 图表 82：Infineon 功率半导体产品包 . 32 图表 83：2021-2027 年全球 SiC 功率器件及下游应用市场规模（百万美元） . 32 图表 84：SiC 在电动车中的应用 . 33 图表 85：2026 年 SiC 在电动车中应用占比 . 33 图表 86：2018-2020 年全球导电型 SiC 衬底市场规模（亿美元） . 33 图表 87：2019-2020 年全球半绝缘型 SiC 衬底市场规模（亿美元） . 33 图表 88：2018 年全球导电型 SiC 衬底厂商市占率 . 34 图表 89：2019-2020 年全球半绝
18、缘型 SiC 衬底厂商市占率 . 34 图表 90：全球 SiC 衬底厂商市占率 . 34 图表 91：6 英寸与 8 英寸 SiC 晶圆生产效率对比. 34 图表 92：国外 SiC 衬底技术进展 . 35 图表 93：国内 SiC 衬底技术进展 . 35 图表 94：SiC 产业链主要厂商 . 35 图表 95：2017-2020 年650V SiC SBD 和 Si FRD 价格（元/A） . 36 图表 96：2017-2020 年1200V SiC SBD 和 Si FRD 价格（元/A） . 36 图表 97：2018-2020 年650V SiC MOSFET 和 Si IGBT
19、 价格（元/A） . 36 图表 98：2020 年 SiC MOSFET 平均价格（元/A）. 36 请仔细阅读本报告末页声明 Page 5 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 1、汽车汽车电动化浪潮势不可挡电动化浪潮势不可挡，汽车电子充分受益汽车电子充分受益 1.1 双碳驱使双碳驱使汽车行业汽车行业加速变革加速变革 自 2010 年以来，全球各主要国家/地区电动车 CO2排放量及规划整体呈现逐步降低的趋势，根据 ICCT数据，美国 2020 年 CO2排放量为 125g/km，计划 2026 年降至 108g/km，2050年碳中和；日本则在 2013
20、 年就已经达到 2020 年法定目标值 122g/km，计划 2026 年降至73.5g/km， 2050年碳中和； 中国 2020 年 CO2排放量为117g/km， 计划 2025 年降至93.4g/km，2060 年碳中和；欧盟 2021 年 CO2排放量目标为 95g/km，计划到 2025 年降到 81g/km，2030 年降到 59g/km，相比 2021 年排放量降低 37.5%，2050 年碳中和。CO2排放量的减少将驱使欧盟的纯电动车和插电混动车渗透率不断提升，预计到 2030 年渗透率将达到 40%。逐步降低 CO2排放量已成为全球共识。 以传统能源石油为燃料的汽车工业虽然
21、经历 100 余年的发展，已十分成熟，但在资源与环境双重压力下，在政策和技术进步的驱动下，新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向，传统动力系统将会逐渐被驱动电机、动力电池与控制器所取代。汽车电动化已是大势所趋，发展电动汽车不仅能够减少碳排放和大气污染，也是发展可再生能源的最佳搭配。根据 ICCT关于 CO2的排放数据，与 ICE 的 120 g/km 排放量相比，随着电动化程度提升，CO2排放量逐步降低，其中 48V 轻混（MHEV）下降 15%，为 102g/km；全混（FHEV）下降 30%，为84g/km；插混（PHEV）下降 77%，为 28g/km；而纯电动（BEV）与燃料电池（FC
22、EV）均下降 100%，实现了 CO2零排放。 图表 1：全球主要国家/地区 CO2排放量及规划 图表 2：燃油车与电动车CO2排放量 资料来源：ICCT，五矿证券研究所 资料来源：ICCT，五矿证券研究所 图表 3：全球主要国家地区双碳计划 资料来源：Infineon，五矿证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 Page 6 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 在“双碳”指引下，全球主要国家都提出了禁售传统燃油车时间表：挪威计划到 2025 年不再销售燃油车，日本计划到 2030 年地面不再有燃油车，英国计划到 2030 年不再销售燃油车，中国计划到 20
23、35 年实现公共交通车辆全部电动化，欧盟计划到 2035 年所有新车 0 排放。 此外，各大车企也都提出了自己的目标：梅塞德斯计划到 2025 年所有 S 级车辆全部纯电动化，沃尔沃计划到 2030 年所有新车纯电动化，宝马计划到 2030 年 50%新车纯电动化，到2039 年所有新车纯电动化，奥迪计划到 2033 年所有新车纯电动化，通用计划到 2035 年所有新车纯电动化， 大众计划到 2035 年在欧洲不再销售燃油车，本田计划到 2040 年所有新车纯电动化。 图表 4：全球主要国家及车企关于新能源车布局计划 资料来源：Infineon，五矿证券研究所 根据中国国务院办公厅新能源汽车产
24、业发展规划（2021-2035 年） ，发展新能源汽车是中国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。随着汽车与能源、交通、信息通信等领域有关技术加速融合，电动化、网联化、智能化成为汽车产业的发展潮流和趋势，未来中国将坚持电动化、网联化、智能化发展方向，深入实施发展新能源汽车国家战略， 同时计划到 2025 年， 中国纯电动乘用车新车平均电耗降至 12kWh/百公里，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右，高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用，充换电服务便利性显著提高。 在汽车产业电动化、网联化、智能化变革过程中，整个产业将面临重构，
25、催生出能源革命、互联革命以及智能革命。 能源革命是指传统燃油动力汽车向新能源汽车的转变， 核心是“三电”（电池、电机、电控）技术，此时将出现围绕“三电”的全新产业链、配套设施以及运营服务体系；互联革命以及智能革命则相辅相成，将从自动驾驶、车联网等方面增强驾驶功能、提升驾驶体验，推动汽车产业形成全新的产业生态系统。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 7 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 5：汽车产业加速变革 资料来源：中国汽车工程学会，五矿证券研究所 借鉴手机行业发展历史，在从功能机向智能机升级过程中，实现了从通话-上网浏览图片-上网观看视频的体验
26、和功能升级，究其本质，是硬件升级-软件升级-硬件再升级-软件再升级的良性循环。我们认为，未来汽车发展方向很可能会类似于手机行业的发展过程，随着技术进步，汽车将从传统的代步工具，逐步进化成具备交通、办公、通信、娱乐等多功能为一体的新一代智能移动空间和应用升级终端，在减少碳排放的同时，具备智能座舱、自动驾驶、车联网等新功能，这一阶段用户感知最深的是汽车硬件功能的提升。当硬件升级至一定程度，创新便会变缓，此时软件与数据的作用和价值将变得更为重要，售卖硬件产品仅为一次性收入，当市场饱和之后便会进入存量竞争，企业增长乏力，同时同质化产品还会造成价格战，降低毛利率，最终消减利润。未来软件及数据服务带来的将
27、是可持续性利润，有望 10 倍于传统硬件的净利润，如果丢掉未来软件和数据服务，车企将彻底变为代工厂，只能依靠制造销售整车硬件获取低利润，不利于企业永续经营。因此，我们认为，现阶段车企需要更多关注硬件功能的升级，完成汽车行业电动化、智能化、网联化的升级和改造，之后需要更多关注软件及数据服务的运营，保证企业能够真正可持续发展。 从软件代码行数角度， 汽车是所有科技类终端中最复杂的， 根据 KLA 数据， 平均一款 iPhone APP 为 4 万行，航天飞机为 40 万行，哈勃太空望远镜为 200 万行，好奇号火星探测车为500 万行，波音 787 为 1400 万行，大型强子对撞机为 5000
28、万行，汽车为 1 亿行。 图表 6：汽车代码行数 资料来源：KLA，五矿证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 Page 8 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 1.2 汽车电子前景可期汽车电子前景可期 在汽车电动化、智能化、网联化驱动下，汽车电子行业将迎来成长机遇期。汽车电子是安装在汽车上所有电子设备和电子元器件的总称，主要包括车身电子控制系统和车载电子装置。车身电子控制系统通过将芯片和机械系统结合，对汽车各子系统进行控制，从而保证完成基本行驶功能，具体又分为动力控制系统、底盘控制系统、车身控制系统等。车载电子装置主要用于提升汽车舒适性和便利性，具体可分为
29、信息系统、导航系统和娱乐系统等。 图表 7：汽车电子产品及分类 自动驾驶系统 车联网系统 安全舒适系统 车身电子电器 智能座舱 底盘电子系统 发动机电子系统 毫米波雷达 以太网 安全气囊 控制单元 汽车车身 控制器 车载信息 娱乐系统 转向系统 冷却系统 激光雷达 蓝牙模块 座椅加热装置 天窗电机 中控显示屏 悬架系统 发动机管理 单目摄像头 CAN总线 碰撞传感器 照明系统 后排座椅 显示屏 制动系统 温度传感器 多目摄像头 GPS 模块 主动降噪单元 雨刮电机 抬头显示器 点火系统 FPGA T-Box 乘客感应 传感器 一键启动开关 流媒体 后视镜 蓄电池 超声波雷达 射频模块 电喇叭
30、门窗开关 车载音响 爆震传感器 夜视系统 天线 座椅 USB/HSMI线 液晶仪表盘 进排气系统 360 全息影像 遥控钥匙 调节电机 车身线束 氧气传感 车载计算平台 LIN 空调系统 后视镜 发电机 GPU MOST 车窗升降电机 变速传动系统 红外传感器 OBU车载单元 尾门电动撑杆 起动机 惯性传感器 车辆诊断 OBD 发动机线束 动力电池 资料来源：汽车电子产业联盟，五矿证券研究所 汽车电子涉及细分领域众多，整个供应链体系中，上游为零部件及元器件，包括有传感器、处理器、软件算法、通信模块、三电、显示屏等；中游为系统集成，包括 ADAS、车辆控制系统、车联网系统、安全舒适系统等；下游为
31、整车厂，包括乘用车、商用车、专用车和软件服务等。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 9 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 8：汽车电子供应链 资料来源：汽车电子产业联盟，五矿证券研究所 此外，汽车半导体供应链也有所变化。传统汽车体系中，半导体厂商仅为二级供应商，通过给一级电子系统厂商供货，间接给整车厂提供半导体产品；而在新型汽车供应链中，这种供应链体系已经被打破，整车厂不再单纯接受一级供应商供货，同时与二级半导体厂商和科技及数字化企业直接联系，在这个新系统中，一级电子系统厂商、二级半导体厂商、科技及数字化企业共同围绕整车厂这一核心，发挥各自优势，
32、同时吸收借鉴其他厂商的优势和长处，不断优化迭代产品和服务，共同推动汽车行业迈向电动化、智能化、网联化。 图表 9：汽车半导体供应链演变 图表 10：电动车电子零部件 资料来源：汽车电子产业联盟，五矿证券研究所 资料来源：全球电动汽车及其基础实施的发展前景，五矿证券研究所 根据 Gartner 数据， 2020-2025 年， 汽车半导体市场规模将保持稳健增长。 按应用领域划分，ADAS 增速最高，为 31.9%，2025 年将达到 250 亿美元；电动/混合动力汽车增速次之，为23.1%，2025 年将达到 108 亿美元。按半导体类型划分，通用芯片增速最高，为 18%；集成基带增速 14.1
33、%，排名第二。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 10 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 11：汽车半导体应用和设备市场规模增长预测（2020-2025） 细分领域 增长率 （2020-2025） 规模（2025） （十亿美元） 细分子领域 按应用划分 高级辅助驾驶系统 31.9% 25 盲点侦测/碰撞预警/停车辅助/ 车联万物/视觉系统 电动/混合动力汽车 23.1% 10.8 混合动力汽车 车身 7% 8.9 电动车门/电动车窗/气候控制/雨刷控制 信息娱乐系统 9.3% 7.9 联网/车载通信系统/车载导航/车载音响 动力系统 3% 5 引
34、擎控制/变速 仪表组件 14.6% 4.9 仪表盘/仪表线速 底盘 1% 4.7 悬挂/差速/转动轴 安全系统 6.3% 4.7 电动助力转向系统/自动防抱死制动系统/安全气囊/牵引力控制/胎压监测 售后市场 6.1% 2.9 汽车零部件/设备/维修服务/碰撞修复 按设备划分 存储 8.9% 190 DRAM/闪存/NAND/新兴存储器 微型器件 1.1% 86 数字信号处理器/MCU 光学器件 8.6% 56 CMOS/CCD/LED/激光二极管/ 光敏元件/光耦合器 多媒体处理器 6.1% 39 离散应用/多媒体处理器 其他标准产品 5.7% 35 其他 分立器件 8.2% 33 功率晶体
35、管/二极管 有线通信 7.4% 33 交互界面/功能控制 模拟电路 5.6% 32 数据转换/开关/电压调节器/基准 集成基带 14.1% 30 集成基带 射频接收器 11.7% 23 前后射频收发器 无线通信 6% 17.8 NFC/WiFi/BT/GPS 非光学器件 9.3% 15 环境传感器/指纹传感器/ 惯性传感器/磁传感器 图形处理 8.2% 15 GPU 电源管理 3.8% 14 电源管理 通用芯片 18% 7 FPGA/PLD/显示驱动器 离散蜂窝基带 -4.6% 5 离散蜂窝基带 资料来源：Gartner，五矿证券研究所 由于应用场景及目的不同， 汽车与手机对芯片的性能要求也有
36、所不同， 汽车由于有载人功能，且会经历不同的环境变化，因此对安全性、不同温度场景下的可靠性要求更高，汽车芯片要求零故障率、工作温度-40-155C，工作寿命 10-15 年；而在功耗和运算速度上要求不高，除了逻辑芯片 16nm 以外，其他的 NVM、CIS、BCD、IGBT 等芯片往往仅需要 28nm 及以上成熟工艺就能满足运算需求。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 11 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 12：汽车与手机半导体性能要求对比 图表 13：汽车半导体生产工艺平台 逻辑芯片 NVM芯片 CIS BCD IGBT 主流 技术 平台 1
37、6nm及以上 40/55/65nm及以上 28/40/55/65nm/ 0.11m及以上 90nm/ 0.13m/ 0.18m 平面穿透型/沟槽型 先进 平台 7nm 28nm 28nm 40nm 沟槽电场截止型 SMIC 平台 14nm 55/65nm 55nm 90nm Planning 用途 高性能 计算 数据存储 高速成像/传感 电源管理 功率 IC 资料来源：汽车电子产业联盟，五矿证券研究所 资料来源：汽车电子产业联盟，五矿证券研究所 在从燃油车向电动车升级过程中，整车成本将有所增加，根据车百智库数据，对于紧凑级燃油车，整车成本 2.25 万美元，去掉内燃机，并增加电池组、功率半导体
38、与电机以及间接成本差异等，纯电动车整车成本将达到 3.4-3.5 万美元，增幅达到 51.1%以上。而整车电子成本方面，根据 Roland Berger 数据，在不考虑电池和电机情况下，豪华品牌 L1 级别 ADAS 汽油车整车电子 BOM 为 3145 美元， 豪华品牌 L3 级别自动驾驶纯电动整车电子 BOM 为 7030美元，增幅达到 123.5%，因此，汽车电子在汽车电动化、智能化、网联化过程中，将迎来价值量翻倍增长。 图表 14：紧凑级燃油车VS 纯电动车成本（千美元/车） 图表 15：L1 级别燃油车VS L3 级别纯电动车汽车电子成本（美元/车） 资料来源：车百智库，五矿证券研究
39、所（注：基础燃油车总成本不含 ICE 相 关部件 ，假设 50kWh 电池组含 BMS） 资料来源：Roland Berger，五矿证券研究所（注：不包括锂离子电池和驱动 电机） 从汽车行业各硬件组成及软件市场规模角度，根据 McKinsey 数据，2020-2030 年，功率电子增速最快，将从 200 亿美元增长至 810 亿美元，CAGR 为 15%；传感器将从 300 亿美元增长至 630 亿美元， CAGR 为 7.7%； ECU/DCU 将从 920 亿美元增长至 1560 亿美元， CAGR为 5.4%；软件将从 200 亿美元增长至 500 亿美元，CAGR 为 9.6%。 请仔
40、细阅读本报告末页声明 Page 12 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 16：汽车软件及各硬件市场规模（十亿美元） 资料来源：McKinsey，五矿证券研究所 根据功能不同， 可以形象化的把不同类型的汽车芯片做一区分， 包括记忆、 神经网络、大脑、目光、触角、耳朵、眼睛以及心脏，各类芯片各司其职，在汽车行驶中将分别起到关键性作用，加速汽车行业电动化、智能化、网联化升级。根据 Gartner 数据，2020-2025 年，全球半导体各类别增速中，汽车半导体排名第一，为 14.3%。 图表 17：芯片在汽车上的应用 图表 18：2020-2025 年全
41、球半导体各类别增速（CAGR） 资料来源：Gartner，五矿证券研究所 资料来源：Gartner，五矿证券研究所 2、智车之“心” ：智车之“心” ：传统“三大件”向“三电”过渡，汽车功率半导传统“三大件”向“三电”过渡，汽车功率半导体充分受益体充分受益 2.1 电动车电动车渗透率有望持续提升渗透率有望持续提升， “三电”带来半导体增量新需求， “三电”带来半导体增量新需求 汽车是将多种技术综合应用于一身的高度综合体，对于传统燃油车而言，三大件最为重要，包括发动机、底盘和变速箱，在电动化驱动下，电动车则倚重其三电系统的正常运转，包括电池、电驱和电控。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 13
42、 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 图表 19：燃油车 VS 电动车核心三大件变化 资料来源：大众，搜狐，OFweek，纬湃科技，Rawsuns，五矿证券研究所 电池：一般电动汽车分为高压平台和低压平台，其中高压平台为动力电池，电池相当于汽油+油箱，为电动车提供动力来源。电池的核心是电芯，主要由正极、负极、电解液、隔膜等组成，要求高能量密度、长寿命、可靠安全，正极材料主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元、高镍三元，综合考虑安全稳定性、能量密度、循环寿命和价格等因素，目前电动车市场以磷酸铁锂和三元锂电池为主。 电驱：电驱是将动力电池的能量转化成车轮的动能的
43、装置，包括电机、传动机构和变换器。 1）电机：电机是把电能转换为机械能的装置，相当于燃油车的发动机，主要由定子和转子两部分组成， 分为直流电机和交流电机两种大的类型， 直流电机由于效率低、 质量大、体积大、可靠性差、无法实现制动能量回收等，目前电动车基本不再使用，主要采用交流电机，其中三相感应异步电机和永磁同步电机最常用。 2） 传动机构： 传动机构是将电机输出的扭矩和转速传递到汽车主轴上， 从而驱动汽车行驶的机构，主要包含减速器和差速器。差速器主要作用是使汽车转弯时两侧车轮转速不同，减速器是动力传递机构，相当于燃油车的变速箱，由于电机调速性能足够宽，因而减速器一般都是固定传动比的单级减速器，
44、即只有一个档位的变速箱。 3）变换器：变换器是使电气系统的一个或多个特性（电压、电流、频率、波形、相数）发生变化的装置，主要包括逆变器和 DC/DC 转换器。逆变器主要是将直流电转变为交流电，从而驱动交流电机工作，进而驱动汽车行驶，所以说，逆变器直接关系到驱动电机能否可靠和高效的运行。DC/DC 转换器主要用于直流高低压转换，比如将动力电池高压（400V）转换为低压（12V-48V） ，给多媒体系统、空调、车灯、娱乐设施等供电。 电控：电控系统是电动汽车的总控制台，如同“电动汽车的大脑” 。是一套机电一体化装置，有电子处理单元（也就是电脑） ，也有复杂的机械执行模块。电控决定了电动车的能耗、动
45、力性、操控性、舒适性等主要性能指标。电控系统主要包括整车控制器（Vehicle Control Unit，VCU） ，电机控制器（Motor Control Unit，MCU）和电池管理系统（Battery Management System，BMS） ，之间通过 CAN 网络通信。整车控制器是电动车各个电控子系统的调控中枢，它是与驾驶员互动的主要接口，接收来自驾驶员的各项操作指令，诊断和分析整车及部件状态，控制子系统控制器的动作，最终实现整车安全、高效行驶。电机控制器用于控制电机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。电池管理系统是动力电池系统的“大脑” ，主要对电池系统的电压、电流、温度等数据
46、进行采集并监测，实现电池状态监测和分析，电池安全保护，能量控制管理和信息管理功能。 请仔细阅读本报告末页声明 Page 14 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 电动车相比燃油车，能量转换效率明显提升。根据美国能源部数据，在综合考虑城市/高速公路行驶环境下，燃油车的能量转换效率仅有 16%-25%，纯电动车的能量转换效率为 86%-90%， 因此纯电动车的能量转换效率是燃油车的 3.4-5.6 倍。对于燃油车，发动机由于发热、燃烧、摩擦等，造成的损失最大，占比达到 68-72%；对于电动车，损耗最大的是电驱系统，占比 20%，其次是电池充电，占比 10%，
47、但是电动汽车由于配备了动能回收系统，可以贡献约 17%的能源补偿，因此最终能量转换效率可达近 9 成。 电动车能量回收仅限于采用交流电机的电动车。当驾驶员松开加速踏板后，电机进入到静止工作状态，车辆惯性前进的动力开始反向拖拽电机，此时电机变成发电机，定子与转子旋转产生交流电。对于采用交流电机的电动车，由于有逆变器，产生的交流电可以经过逆变器等转变成直流电，最终回充给动力电池；早期电动车多采用直流电机，由于没有逆变器，产生的交流电无法回充给电池，因此没有能量回收系统。 1L 汽油所蕴含的能量相当于 8.9kWh 电能（国际通用换算标准） ，以燃油车油箱 50L 计算，相当于电能 445kWh，目
48、前市场上纯电动车电池能量大约在 20-100kWh 之间，对比之下，燃油车的能量是纯电动车的 4.5-22.3 倍。但是电动车凭借较高的能量转换效率，仍然能够实现和燃油车相近的续航里程（大约 500km） ，未来，如果开发新材料、新体系取得突破，将有望进一步提升动力电池能量密度，进而提升续航里程。 图表 20：燃油车 VS 纯电动车能量转换效率 资料来源：U.S. Department of Energy，五矿证券研究所 图表 21：电动车“三电”系统 图表 22：纯电动车核心部件 资料来源：汽车人参考，五矿证券研究所 资料来源：EERE，五矿证券研究所 请仔细阅读本报告末页声明 Page 1
49、5 / 41 Table_Page 电子电子 2022 年 5 月 13 日 对比燃油车与电动车成本，根据高工机器人数据，在燃油车成本构成中，发动机、车身与汽车电子占比最高，均为 15%，底盘、传动系统分别占比 10%；而在电动车中， “三电”系统占比高达 50%，其中电池占比最高，为 38%，电机占比 6.5%，电控占比 5.5%。 图表 23：传统燃油车与新能源车成本结构对比 资料来源：高工机器人，五矿证券研究所 动力电池在电动车成本中占比达到 38%，是占比最大的组件，因此电动车成本下降很大程度上取决于电池成本的下降，换言之，电动车的渗透率提升速度很大程度上取决于电池成本下降的速度。在电
50、动车早期发展阶段，由于电池成本较高，往往需要政府补贴来推动电动车走向市场，随着电池技术不断进步，电池成本不断下降，驱动电动车成本下降，逐步摆脱了对补贴的依赖，促进了电动车渗透率逐步提升。 根据 ICCT 预测，动力电池成本未来将呈现持续下降趋势，其中美国市场动力电池系统成本从 2020 年的 152 美元/kWh 下降至 2030 年的 74 美元/kWh，年均下降率为 6.9%；中国市场动力电池系统成本从 2020 年的 123 美元/kWh 下降至 2030 年的 58 美元/kWh， 年均下降率为 7.2%， 2035 年将降至 51 美元/kWh。 整体来看， 中国动力电池系统成本低于
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