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汽车半导体行业深度:需求爆发叠加国产加速汽车芯片十年腾飞期开启-220526(59页).pdf

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汽车半导体行业深度:需求爆发叠加国产加速汽车芯片十年腾飞期开启-220526(59页).pdf

1、 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 Table_Main 证券研究报告 | 行业深度 电子 2022 年 05 月 26 日 电子电子 优于大市优于大市(维持维持) 证券分析师证券分析师 陈海进陈海进 资格编号:S01 邮箱: 研究助理研究助理 叶晨灿叶晨灿 邮箱: 市场表现市场表现 相关研究相关研究 1.国产光刻胶:破晓而生,踏浪前行,2022.5.19 2.电动化&智能化燎原之势,汽车连接器量价齐升主航道 , 2022.5.17 3.芯片景气跟踪系列:海外厂商MCU、 模拟、 分立器件交期持续保持高位,2022.5.11 4.沪电股份(002463.SZ):数通

2、业务稳中有进, 汽车电子扬帆远航 ,2022.5.11 5. 四个维度看电子行业 , 2022.5.4 需求爆发叠加国产加速,汽车芯片十需求爆发叠加国产加速,汽车芯片十年腾飞期开启年腾飞期开启 汽车汽车半导体半导体行业深度行业深度 Table_Summary 投资要点:投资要点: 电动化、智能化驱动车用半导体用量提升。电动化、智能化驱动车用半导体用量提升。汽车芯片分为主控芯片、存储芯片、功率芯片和传感器芯片四大类。 电动化智能化趋势下, 汽车主要发生的变化为油驱变电驱、 汽车电子电气架构由分布式向集中式发展以及自动驾驶需要的硬件 (传感器、AI 芯片算力、存储)等的增加。半导体单车价值量受益于

3、以上趋势,占比将持续提升。根据 Infineon 的数据,2021 年传统燃油车的半导体单车价值量为 490 美元,新能源车的半导体单车价值量接近 1000 美元。 功率芯片受益于电动化趋势的确定性高增长, 国内厂商迎来发展窗口期。功率芯片受益于电动化趋势的确定性高增长, 国内厂商迎来发展窗口期。 功率半导体是电能转换与电路控制的核心, 新能源汽车功率半导体用量及规格均高于传统燃油车,贡献了单车半导体价值量提升的主要增量。我们预计到 2025 年全球新能源汽车 IGBT 规模接近 40 亿美元,中国达 22 亿美元。功率半导体市场存在较大供需错配,行业缺芯凸显芯片国产化瓶颈现状,给予国产厂商难

4、得的“试错”机会,国产厂商迎来供应链导入良机。国内的时代电气、斯达半导、士兰微等厂商 IGBT性能不断改善, 已逐渐在以国产车企为主的主机厂客户中放量出货, 未来几年将进入加速发展窗口期。 车用车用 MCU 芯片市场空间持续增长,车规与客户认证构筑高壁垒芯片市场空间持续增长,车规与客户认证构筑高壁垒。从汽车电子电气架构变化判断,MCU 的需求随汽车功能丰富而逐步提升,短期内难以被集成化趋势替代。未来域架构与中央集中式架构趋势下,芯片单价也会相应增加。我们预计到 2025 年,全球车规 MCU 的市场空间将达到 112.57 亿美元,20-25 年 CAGR为 11.34%。长期以来,车用 MC

5、U 和 SoC 市场被传统汽车电子厂商占据,竞争格局相对稳定。控制类芯片直接涉及到行车安全,因此安全性、稳定性的要求最高,后进厂商难以进入。国内虽然车用 MCU 市场较大,但是国产厂商在全球市场份额不足 2%,且大都在对芯片可靠性、性能要求相对较低的车身控制以及后装市场。当前汽车 MCU 芯片持续紧缺,国内车企的芯片供应问题频发,叠加供应链国产替代的需求,国内 MCU 厂商获得更多的验证机会。目前国内厂商有望率先从要求较低的车身控制、 中控仪表等领域开始, 慢慢进入电源管理、 智能座舱主控以及底盘、动力域等高端应用。 智能座舱芯片市场空间可观,国内智能座舱芯片市场空间可观,国内 Soc 厂商具

6、备较强竞争力。厂商具备较强竞争力。智能座舱作为汽车智能化发展的一个重要趋势,因其技术较为成熟、使用体验好,预计将在未来几年快速落地。根据罗兰贝格预测,国内智能座舱 2025 年渗透率将达到 59%,2030年达到 90%左右。智能座舱芯片为新的增量市场,根据我们测算,预计 2025 年市场规模达到 205 亿美元,2030 年达超过 373 亿美元。当前座舱芯片的主要玩家主要有两类,一类为原先传统车机中控芯片厂商,如 NXP、瑞萨、TI 等,另一类为消费电子芯片厂商,如高通、三星等从手机 AP 芯片切入。从各厂商公布的合作车企和车型来看, 当前高通的座舱芯片占有领先的市场份额, 未来我们预计国

7、内厂商凭借较高的性价比优势和更好的本地化服务,将拥有可观的市场份额。 自动驾驶解决方案逐渐成熟,芯片厂商竞争白热化,国产厂商自动驾驶解决方案逐渐成熟,芯片厂商竞争白热化,国产厂商异军突起异军突起。当前主流车企配备的均为 L1-L2 的 ADAS 辅助驾驶,L3 及以上的自动驾驶系统还未真正落地。 一方面是方案需要足够的数据和时间进行打磨, 另一方面是政策上也要有相应的支持。预计 L3 级别的自动驾驶将在未来几年快速放量。自动驾驶芯片的算力和价值量更高, 对设计厂商的设计能力以及软硬件结合能力均有较高的要求。 根据我们测算, 2020年全球 ADAS/自动驾驶芯片组市场规模约为 17亿美元, 预

8、计到 2025-31%-24%-18%-12%-6%0%6%-092022-01沪深300 行业深度 电子 2 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 年将达到 103 亿美元,对应增速为 43.4%。从竞争格局来看,龙头厂商英伟达、英特尔、高通有望保持领先,角逐最高算力级别的市场,而出于数据与供应链安全的考虑,国内厂商华为、地平线、黑芝麻等也将占有一定份额。 车载存储车载存储的的容量与带宽容量与带宽有望有望迎来大升级。迎来大升级。 智能座舱应用的功能与复杂度提升, 自动驾驶产生大量的数据存储需求以及高精度地图等, 将推动车载存储容量与技术的升级。 根据美光科技

9、的数据, 预计 L3 级别 DRAM、 NAND 用量分别为 16GB、 256GB,而 L5 级别将分别需要使用 74GB、1TB 的容量。同时 DRAM 也从 DDR3,DDR4向 LPDDR4、LPDDR5 升级。根据我们测算,到 2025 年全球汽车 DRAM 的规模将达到 46 亿美元,2020-2025 年 CAGR 为 30%; 2025 年全球汽车 NAND 的规模达到 97.8 亿美元,5 年 CAGR 为 38.1%;中国达到 30.6 亿美元,5 年 CAGR为 42.8%。 智能座舱与自动驾驶推动图像智能座舱与自动驾驶推动图像传感器传感器(CIS)量价齐升量价齐升。随着

10、 ADAS 渗透率和自动驾驶等级的提升,未来单车车载摄像头用量增加,L1-L2 级别自动驾驶一般在 3-6个摄像头,L3 及以上需要 8 个,更多可达 13 个摄像头,带动单车图像传感器数量的显著增加。 车用图像传感器对像素的追求不及消费级, 但我们认为随着算法和硬件的迭代升级, 以及主机厂为未来升级留出的性能冗余的考虑, 车载摄像头的像素整体上会增加,带动车载 CIS 平均单价提升。根据我们测算,预计全球车载 CIS在 2025 年达到 48.94 亿美元,5 年 CAGR 为 36.58%。 建议关注:建议关注:功率芯片功率芯片:时代电气、斯达半导、士兰微、宏微科技、华润微等;MCU设计厂

11、商设计厂商:兆易创新、中颖电子、芯海科技、纳思达、杰发科技(四维图新子公司)等;SoC 设计厂商设计厂商:北京君正、晶晨股份、瑞芯微、全志科技等;CIS 板块板块:韦尔股份等。 风险提示:风险提示:汽车智能化进程不及预期、电动化渗透率不及预期、市场竞争风险、技术路线变化风险 oPtMpOsRuMqNpNmPyRsQqR6MdN9PoMmMnPtReRnNsPeRnPrObRqRpPuOrQnQNZtPpN 行业深度 电子 3 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录内容目录 1. 电动化、智能化引领汽车半导体单车价值量提升 . 9 1.1. 电动平台替代传统内燃机平台,推动智

12、能化发展 . 9 1.2. 电气架构由传统分布式向域控制器发展,最终向中央集中式发展 . 9 1.3. 自动驾驶催生传感、存储与计算的需求 . 12 1.3.1. 自动驾驶渗透率提升 . 12 1.3.2. 多传感器融合提供冗余,用量随自动驾驶程度提升,带来细分赛道投资机会 . 15 2. 功率半导体:汽车电动化趋势下的确定性高增长 . 19 2.1. 功率半导体:电能控制的核心器件,新能源汽车带来广阔成长空间 . 19 2.2. 电动化趋势下,新能源汽车功率半导体需求快速提升 . 20 2.3. 海外缺芯叠加国内新能源汽车爆发,国内企业迎来发展窗口期 . 22 2.4. 布局未来:SiC 加

13、速渗透,进一步打开行业天花板 . 24 3. 车用 MCU:缺芯加速国产验证 . 28 3.1. 车载 MCU 是汽车 ECU 核心,一辆车平均有 50-100 个 MCU . 28 3.2. 车用 MCU 壁垒较高,市场份额集中于几大龙头厂商. 31 3.3. 国内厂商受益于芯片缺货与国产供应链发展 . 33 4. Soc 芯片:基于智能座舱与自动驾驶芯片的算力需求 . 36 4.1. 智能座舱芯片:车载娱乐加速渗透,国产替代格局向好 . 36 4.2. 自动驾驶芯片:市场潜力巨大,国内厂商蓄势待发 . 39 4.2.1. 算力基础决定自动驾驶高度 . 39 4.2.2. 自动驾驶芯片市场潜

14、力巨大, 车厂差异化需求催生芯片厂商多元化商业模式 . 40 4.2.3. 英伟达、高通优势凸显,国内厂商华为等加大投入 . 42 5. 车用存储芯片:规模快速增长,具备国产自主可控需求 . 45 5.1. 智能化推动存储需求 . 45 5.2. 存储行业份额集中,国内厂商未来可期 . 47 6. 图像传感器:伴随车载摄像头市场高速增长 . 48 6.1. ADAS 渗透率提升驱动起量,高性能要求提升附加值 . 48 6.2. 算法、硬件升级赋能车载 CIS 像素提升 . 50 6.3. 安森美为车载 CIS 龙头,国内厂商格局向好 . 50 7. 相关标的与投资建议 . 52 7.1. 韦尔

15、股份 . 52 行业深度 电子 4 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 7.2. 北京君正 . 52 7.3. 兆易创新 . 53 7.4. 国民技术 . 54 7.5. 芯海科技 . 55 7.6. 晶晨股份 . 55 7.7. 瑞芯微 . 56 7.8. 全志科技 . 57 8. 投资建议 . 58 9. 风险提示 . 58 行业深度 电子 5 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图表目录 图 1:电动车系统架构 . 9 图 2:ECU 结构示意图 . 10 图 3:各类车型中的 ECU 每年递增 . 10 图 4:博世 E/E 架构路线图 . 11 图 5:特

16、斯拉 model3 电气架构示意图 . 11 图 6:全球各级别 ADAS 代表方案举例(不完全) . 12 图 7:G-pilot 智能驾驶路线规划 . 13 图 8:科技大厂布局造车 . 13 图 9:欧盟主动安全测试项目时间表 . 14 图 10:各国政策对 ADAS 要求:中国对部分商用车上 ADAS 提出规定. 14 图 11:各大主机厂自动驾驶车型推出时间表 . 14 图 12:自动驾驶系统模型 . 16 图 13:汽车传感器系统示意图 . 16 图 14:任意类别传感器均存在自身局限性,多传感器融合成为必要 . 16 图 15:功率半导体产品范围及分类. 19 图 16:功率 I

17、C 和功率分立器件集成为功率模块 . 19 图 17:功率器件和功率模块细分产品特性及下游应用整理 . 19 图 18:2021 年新能源汽车平均半导体价值量预测(按车型):插电式混合动力、纯电动车半导体主要增量用于逆变器 . 20 图 19:新能源汽车动力系统功率半导体使用情况拆分. 21 图 20:新能源汽车动力系统功率半导体使用情况拆分. 21 图 21:IGBT 为新能源汽车领域功率器件主流选择 . 21 图 22:三代半导体应用领域 . 24 图 23:三代半导体对比 . 25 图 24:2021 年全球碳化硅器件市场格局 . 26 图 25:SiC 产业链及国内外厂商梳理 . 26

18、 图 26:通用 MCU 基本结构 . 28 图 27:比亚迪车规级 BF7006AM MCU 系统组成 . 28 图 28:一个 ECU 有一颗恩智浦 S12P MCU . 28 图 29:博世 MG 7.9.8 ECU 有两颗 MCU . 28 图 30:汽车常见 ECU 分布 . 29 图 31:2019 全球 MCU 应用领域占比 . 29 行业深度 电子 6 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 32:2019 国内 MCU 应用领域占比 . 29 图 33:全球车载 MCU 市场规模与构成 . 30 图 34:车规级三大认证 . 32 图 35:车规级芯片开发认证周

19、期示意图 . 32 图 36:2020 年全球汽车 MCU 市场份额 . 32 图 37:英飞凌汽车产品线一览 . 33 图 38:英飞凌 AURIX 平台 MCU 解决方案 . 33 图 39:两芯四屏图示 . 36 图 40:DMS 功能图示. 36 图 41:单 AP 智能座舱解决方案 . 36 图 42:可作为 AI 协处理器的地平线 J2 . 36 图 43:2021 新发布车型智能座舱渗透率 . 37 图 44:使用多核 SoC 模组的智能座舱方案渗透率 . 37 图 45:全志科技智能座舱产品 . 38 图 46:瑞芯微智能座舱产品 . 38 图 47:自动驾驶 L1-L5 自动

20、驾驶需要的算力(Tops) . 39 图 48:2025 年 L4 自动驾驶产生的数据量 . 39 图 49:英伟达 Atlan 芯片结构 . 42 图 50:Orin-GPU 结构 . 42 图 51:不同级别智能驾驶驾驶对存储的需求 . 45 图 52:汽车各系统对存储的需求 . 45 图 53:2021Q3 DRAM 厂商市场份额 . 47 图 54:2021Q3 NAND 厂商市场份额 . 47 图 55:车载摄像头主要分类及功能. 48 图 56:全球 CIS 市场份额分布(2020) . 51 图 57:车规级 CIS 竞争格局(2020) . 51 图 58:韦尔股份营收、归母净

21、利润及增速(亿元) . 52 图 59:韦尔股份毛利率和净利率 . 52 图 60:北京君正营收、归母净利润及增速(亿元) . 53 图 61:北京君正毛利率和净利率 . 53 图 62:兆易创新营收、归母净利润及增速(亿元) . 53 图 63:兆易创新毛利率和净利率 . 53 图 64:国民技术营收、归母净利润及增速(亿元) . 54 行业深度 电子 7 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图 65:国民技术毛利率和净利率 . 54 图 66:芯海科技营收、归母净利润及增速(亿元) . 55 图 67:芯海科技毛利率和净利率 . 55 图 68:晶晨股份营收及归母净利润(亿元

22、) . 56 图 69:晶晨股份利润率 . 56 图 70:瑞芯微营收及归母净利润(亿元) . 56 图 71:瑞芯微利润率 . 56 图 72:RK3588 特性 . 57 图 73:基于 RK3588M 的智能座舱方案 . 57 图 74:全志科技营收及归母净利润(亿元) . 57 图 75:全志科技利润率 . 57 表 1:中国自动驾驶分级介绍 . 12 表 2:智能驾驶渗透率测算 . 15 表 3:主要车企 ADAS 方案感知层硬件配置(参考值,不同车型间存在差异) . 17 表 4:汽车销量与新能源汽车渗透率测算 . 20 表 5:电动车新增功率半导体 . 21 表 6:新能源汽车

23、IGBT 市场规模测算 . 22 表 7:英飞凌交货周期及货期价格变化趋势统计(周) . 22 表 8:2022 年 2 月国内新能源车企销量 Top 10 . 23 表 9:国内重点 IGBT 厂商情况概览. 23 表 10:新能源汽车 SiC 器件市场规模测算 . 25 表 11:国内功率半导体厂商 SiC 布局情况梳理 . 26 表 12:不同领域的车规 MCU 价格对比 . 30 表 13:车载 MCU 市场规模测算 . 30 表 14:汽车级芯片与其他芯片的区别 . 31 表 15:全球汽车 MCU 厂商 top 6 . 33 表 16:国内车规 MCU 公司一览表 . 34 表 1

24、7:部分 MCU 厂商交期拉长(时间单位:周) . 35 表 18:主流智能座舱芯片对比 . 37 表 19:GPU、NPU、FPGA、ASIC 特点对比 . 39 表 20:中型及中大型轿车整车续航及电池容量 . 40 表 21:紧凑型轿车整车续航及电池容量 . 40 行业深度 电子 8 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表 22:ADAS/自动驾驶芯片市场空间测算 . 41 表 23:主流自动驾驶芯片对比 . 43 表 24:汽车 DRAM 市场规模测算. 46 表 25:汽车 NAND 市场规模测算 . 46 表 26:主要车企 ADAS 方案感知层硬件配置(参考值,不同

25、车型间存在差异):前视、环视提供摄像头主要增量 . 48 表 27:汽车 CIS 市场规模测算 . 49 行业深度 电子 9 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1. 电动化、智能化引领汽车半导体单车价值量提升电动化、智能化引领汽车半导体单车价值量提升 1.1. 电动平台电动平台替代替代传统内燃机平台,推动智能化发展传统内燃机平台,推动智能化发展 电动车电动车采用以采用以电源电源、电电驱驱、电控电控为核心为核心的的三电系统三电系统替代发动机和变速器等。替代发动机和变速器等。纯电动汽车的结构主要包括电源系统、 驱动电机系统、 整车控制器和辅助系统等。动力电池输出电能,通过电机控制器

26、驱动电机运转产生动力,再通过减速机构,将动力传给驱动车轮, 使电动汽车行驶。 电动车省略了内燃引擎、 燃料系统、进气系统、排气系统及点火装置等,因此零部件数量相比普通燃油车减少约 1/3,机械结构大幅简化。 电源系统电源系统包括动力电池、电池管理系统(BMS)、车载充电机及辅助动力源等。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况, 对动力电池的端电压、 内阻、温度、蓄电池电解液浓度、 电池剩余电量、 放电时间、放电电流或放电深度等状态参数进行检测,并按动力电池对环境温度的要求进行调温控制。 电电驱动单元驱动单元主要包括电驱动电机、逆变器,与减速器等。驱动电机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传

27、动装置驱动或直接驱动车轮。减速器是用来调整车辆的扭矩、速度等,作用类似于变速箱。 电控电控系统系统包括电机控制器和整车控制器(VCU)。电机控制器从整车控制器获得整车的需求,从动力电池包获得电能,经过自身逆变器的调制,获得控制电机需要的电流和电压,提供给电动机,使得电机的转速和转矩满足整车的要求。电机控制器内含功能诊断电路,当诊断出现异常时,它将会激活一个错误代码,发送给整车控制器,起到保护的功能。VCU 是电机系统的控制中心,它对所有的输入信号进行处理,并将电机控制系统运行状态的信息发送给电机控制器,根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号,向电机控制器发出相应的控制指令。VCU 还将与汽车

28、行驶状况有关的速度、功率、电压、电流等信息传输到车载信息显示系统进行相应的数字或模拟显示。 图图 1:电动车:电动车系统架构系统架构 资料来源:eepw,德邦研究所 电动机控制延迟低、电池容量大,电动化推动智能化发展。电动机控制延迟低、电池容量大,电动化推动智能化发展。一方面,发动机控制比电机控制更复杂,电机对指令的响应速度和准确性极高,使得自动驾驶可以获得更低的操作时延。另一方面,传统燃油车的电池容量不够,难以满足自动驾驶和智能化的用电需求,而增加更大的电池系统将使得汽车结构更为复杂,纯电汽车天然具有足够的电池容量和充放电系统,更符合未来智能化的需要。 1.2. 电气架构由传统分布式向域控制

29、器发展,电气架构由传统分布式向域控制器发展,最终向最终向中央集中式中央集中式发展发展 ECU 是汽车电子设备的核心电控装置。是汽车电子设备的核心电控装置。ECU(Engine control unit)即汽车电 行业深度 电子 10 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 子控制单元,又称“行车电脑”,是由输入接口、MCU 和输出接口组成的电子控制装置,是汽车电子设备的核心。ECU 的作用是根据所存储的程序对传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断,然后输出指令给执行器,控制有关执行动作,达到快速、准确控制被动部件的工作目的。整块电路板设计安装于一个铝质盒内,通过卡扣或者螺钉安装于车

30、身钣金上。 汽车汽车 ECU 种类繁多,遍布三大电控系统种类繁多,遍布三大电控系统。由于 ECU 是汽车控制的关键,汽车三大电控系统发动机、底盘、车身均需要 ECU,小到雨刷、座椅控制,大到转向、发动机控制,因此汽车 ECU 种类繁多。如发动机电控系统中需要发动机 ECU控制发动机供油、点火、怠速等,底盘电控系统中需要变速器 ECU 控制自动变速器的升挡、 降挡、 锁止等, 车身电控系统需要门窗 ECU 控制门窗的闭锁、 开锁等。 传统汽车主要采用分布式传统汽车主要采用分布式 ECU 架构, 汽车功能增加主要靠架构, 汽车功能增加主要靠 ECU 数量的堆叠。数量的堆叠。随着发展,ECU 数量逐

31、步提升。分布式架构下汽车各个功能由不同的单一 ECU控制单元来完成,通过 ECU 的累加来实现更多的功能, 汽车的主体架构不发生改变。 根据 OFweek 电子工程官网数据, 目前普通汽车上的 ECU 数量为 50-70 个,高端汽车上的 ECU 数量超过 100 个。 图图 2:ECU 结构示意图结构示意图 图图 3:各类车型中各类车型中的的 ECU 每年递增每年递增 资料来源:工业汽车蓝皮书,德邦研究所 资料来源:Strategy Analytics,德邦研究所 传统分布式架构面临挑战,制约汽车电动化智能化传统分布式架构面临挑战,制约汽车电动化智能化发展发展。随着汽车智能化发展, 汽车的功

32、能逐渐增加, ECU 数量快速增长, 靠传统分布式架构面临许多问题,主要体现为: 连接线束的难度和成本上升。随着 ECU 数量的增加,每个 ECU 都需要与总线连接,整车的线束会越来越臃肿,带来整车成本和重量的大幅上升。此外,ECU 的成倍增加还会带来总线信号数量的几何量级攀升,对总线带宽负载带来巨大挑战。 ECU 出现冗余重叠,不利于升级和维护。汽车智能化要求对汽车的功能进行快速的升级迭代, OTA 升级逐渐成为大趋势。 不同功能的 ECU 由不同的供应商提供,底层软件和驱动各异,后期需要不同的供应商来更新和维修。 而传统的电气架构里面许多功能是由两个甚至多个 ECU 控制器共同配合完成的,

33、功能升级涉及到多个控制器的同步更改,因此大大增加了功能拓展升级的成本。此外,不同的 ECU 还可能存在功能重叠,造成算力和成本浪费。 高级别辅助驾驶等功能需要不同 ECU 之间高度协同, 传统架构处理效率较低。 实现自动驾驶需要视觉、 雷达、 高精度地图以及车辆车身控制的共同参与。传统架构下多 ECU 协同能力有限,沟通效率较低,难以胜任高级自动驾驶任务。 行业深度 电子 11 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 电气架构往域集中式架构发展,未来进一步向中央集中式架构变化电气架构往域集中式架构发展,未来进一步向中央集中式架构变化。随着传统分布式架构不再适应汽车发展的需要,域控制的

34、概念被提出并逐渐接受。博世将整车划分为五个域, 全车主要分为动力域、底盘域、车身控制域、信息娱乐域、ADAS(智能辅助驾驶)域。单个域主要有域控制器(DCU)进行计算和控制。各个域之间通过千兆以太网连接,以此解决实时性问题与传导问题,而每个域与自己分管的子系统之间通过 CAN,CAN-FD 以及百兆以太网连接通信。各个域控制器还会逐渐出现功能融合。 图图 4:博世博世 E/E 架构路线图架构路线图 资料来源:博世官网,德邦研究所 以特斯拉电气架构为例, model 3 将整车分为四个域, 包括中央计算模块 CCM(负责娱乐信息系统, 辅助驾驶系统和车内互联通信)、前车身控制(负责雨刮、前电机控

35、制器、车灯等等)、左车身控制模块 LBCM(负责左车灯、门窗以及转向制动等)、右车身控制模块 RBCM(包括底盘安全系统、动力系统、热管理等等)。未来电气架构的最终发展方向为统一的中央集中式控制。 图图 5:特斯拉特斯拉 model3 电气架构示意图电气架构示意图 资料来源:汽车 ECU 开发,德邦研究所 ECU 功能简化,域控制器中需要采用更强算力和功能的功能简化,域控制器中需要采用更强算力和功能的 SoC 等定制芯片集等定制芯片集中处理。中处理。在如此的架构变革下,硬件与硬件,硬件与软件发生解耦,ECU 功能逐渐被简化,往往承担最简单的执行层面的控制功能。而软件算法、数据处理将集CCMLB

36、CM/FBCM 行业深度 电子 12 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 中在域控制或者中央控制器的处理芯片中进行,也便于进行后期的 OTA 升级。因此对算力更强的 Soc 和 MCU 芯片提出了更多需求。 1.3. 自动驾驶催生传感、存储与计算的需求自动驾驶催生传感、存储与计算的需求 1.3.1. 自动驾驶渗透率提升自动驾驶渗透率提升 当前正处当前正处 L2 到到 L3 升级的窗口期升级的窗口期。我国基于六大标准发布了针对自动驾驶功能的汽车驾驶自动化分级国家推荐标准,将驾驶自动化系统划分为 L0 到L5 六个级别,分别对应应急辅助、部分驾驶辅助、组合驾驶辅助、有条件自动驾驶、高

37、度自动驾驶、完全自动驾驶。其中,L2 开始拥有 ICC 集成式巡航辅助功能,在持续车辆横向和纵向运动控制方面,可由驾驶自动化系统完全负责。L3 为驾驶自动化分水岭,在 L3 之前的驾驶自动化都只能算驾驶辅助系统,L3 阶段的自动驾驶汽车可以在某些特定的场景和路段下实现自动驾驶,但如果有突发情况还是需要驾驶员接管,L3 的汽车将有条件实现 TJP 交通拥堵辅助功能。目前主流车企如特斯拉、蔚来等的辅助驾驶处于 L2 及以下级别,L3 以上的商业化落地与普及需要一定的时间。 表表 1:中国自动驾驶分级介绍中国自动驾驶分级介绍 分级分级 名称名称 车辆横向和纵向运动车辆横向和纵向运动控制控制 目标和事

38、件探测与响目标和事件探测与响应应 动态驾驶任务接管动态驾驶任务接管 设计运行条件设计运行条件 0 级 应急辅助 驾驶员 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 1 级 部分驾驶辅助 驾驶员和系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 2 级 组合驾驶辅助 系统 驾驶员及系统 驾驶员 有限制 3 级 有条件自动驾驶 系统 系统 动态驾驶任务接管用户(接管后成为驾驶员) 有限制 4 级 高度自动驾驶 系统 系统 系统 有限制 5 级 完全自动驾驶 系统 系统 系统 无限制* 资料来源:中国市场监管总局,德邦研究所 注:排除商业和法规因素等限制 L2 方案成熟, 进入量产阶段方案成熟, 进入量产阶段, L3 级技术有

39、序推进级技术有序推进。 根据 全球和中国 ADAS和自动驾驶 Tier 1 供应商研究报告(2020-2021),Tier 1 供应商积极推动 L2级自动驾驶量产,2020 年 1-11 月,全球 Tier 1 供应商合计推动 57 个汽车品牌推出 208 款 L2 车型,销售量达 260 万辆,同比增长 118.9%。2021 年 3 月本田正式发售全球首款获法律许可的 L3 级自动驾驶车辆 Legend EX;宝马将为 7 系配备 L3 级自动驾驶,预计 2022 年下半年上市;2021 年 12 月,奔驰 L3 级自动驾驶系统 DRIVE PILOT 获得德国联邦交管局的上路许可,将于

40、2022 年搭载奔驰 EQS 或奔驰 S 级上市。 图图 6:全球各级别全球各级别 ADAS 代表方案举例(不完全)代表方案举例(不完全) 资料来源:罗兰贝格,德邦研究所 产业链各方力量的持续推动支撑产业链各方力量的持续推动支撑 ADAS 赛道的中长期成长,赛道的中长期成长,ADAS 赛道具赛道具备高确定性。备高确定性。 1) 造车新势力入造车新势力入局局带动带动 ADAS 渗透率提升渗透率提升。 新能源汽车市场, 蔚来、 理想、小鹏等造车新势力在ADAS领域保持较大的投入, 以保证在智能化上的领先地位。根据 2021 中国乘用车自主品牌主机厂 ADAS 和自动驾驶研究报告 , 2021 年,

41、以小鹏、 理想、 蔚来、 极狐为代表的新势力车企率先实现 L3 级装配上车或示范演L0当前众多汽车将L0作为标准配置或可选配置L1福特Co-Pilot 360 Safety SuiteL2福特Co-Pilot 360 Assist+, 通用汽车Super/Ultra Cruise, 特斯拉Autopilot, 沃尔沃Pilot AssistL3特斯拉Autopilot, 奥迪Traffic Jam Pilot, 梅赛德斯奔驰Drive Pilot, 宝马ADS iNEXTL4目前市场上无此级别量产车型在售或公布L5目前市场上无此级别量产车型在售或公布,预计最早2030年发布级别级别代表方案实例

42、代表方案实例 行业深度 电子 13 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 示,2021 年 1-8 月中国 L3 级 ADAS 系统装配量达 1.7 万辆,装配率 0.3%。 2) 传统车企加速追赶传统车企加速追赶。 相较于新能源汽车, 传统燃油车 ADAS 渗透率较低,造车新势力在 ADAS 领域的持续迭代有望倒逼传统车企加速追赶。例如,吉利在G-pilot 智能驾驶路线规划中规划 2015 年实现中国品牌 ADAS“零”的突破, 2018 年实现中国品牌 L2 级第一次量产,2020 年局部工况实现高度自动驾驶,2022 年计划实现 5G 协同高度自动驾驶,202X 年计划实现

43、 5G NR+边缘计算协同式城市自动巡航。 目前, 吉利已在轿车、 SUV 与 MPV 全品类上已经实现 L2 级别技术全覆盖。 图图 7:G-pilot 智能驾驶路线规划智能驾驶路线规划 资料来源:吉利 2019 社会责任报告,德邦研究所 3)科技大厂积极参与。)科技大厂积极参与。苹果、华为、百度等科技大厂入局造车,我们认为科技大厂的技术和人才积累强大,在自动驾驶算法的开发调教上具有较大的优势,能够有效推动自动驾驶技术的发展与落地。 图图 8:科技大厂布局造车科技大厂布局造车 资料来源:央广网,盖世汽车智能网联,汽车之心,中新汽车,智能汽车电子与软件,nytimes, theweek, re

44、uters,德邦研究所 近年各国家和地区纷纷出台汽车评级标准,将近年各国家和地区纷纷出台汽车评级标准,将 AEB、LDW、FCW 等自动驾等自动驾驶功能纳入汽车评级体系。驶功能纳入汽车评级体系。同时,主要国家政策端纷纷拟定商用车搭载 AEB 时间表,国内多项政策出台规定部分商用车要搭载 ADAS 系统。受政策端影响,国内商用车 ADAS 方案纷纷发布。2019 年底,一汽解放 J7 高端智能重卡发布,搭载“挚途领航”智能驾驶辅助系统,整车硬件方面主要增加了车载雷达、摄像头等配置; 2019 年底, 陕汽重卡德龙 X6000 亮相, 配备 LDW、 DMS、 环境监测系统、ACC、AEBS 等

45、ADAS 系统。 科技企业科技企业具体内容具体内容百度2020年,联手吉利正式组建“集度汽车”2021年,集度 SIMU Car(模拟样车)已进入动态测试阶段苹果2018年5月,与大众合作,基于T6 Transformer商用车平台制造货车2018年8月,BBC报道苹果注册66款无人驾驶汽车2021年,路透通讯社报道苹果可能将在2024年发布新车华为2019年,华为正式宣布进军汽车行业2020年,在第十六届北京国际车展上展出智能座舱、自动驾驶、三电系统、智能车云等全套智能车解决方案2021年12月23日,华为发布智能豪华SUV车型AITO问界M5,是首款搭载全新的HarmonyOS智能座舱的智

46、能汽车 行业深度 电子 14 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图图 9:欧盟主动安全测试项目时间欧盟主动安全测试项目时间表表 资料来源:Euro-NCAP,德邦研究所 图图 10:各国政策各国政策对对 ADAS 要求:要求:中国中国对对部分部分商用车上商用车上 ADAS 提出提出规定规定 资料来源:NCSL,前瞻经济学人,车元素,交通运输部,European Transport Safety Council,德邦研究所 综合上述因素的驱动催化,全球主要主机厂商纷纷出台清晰的自动驾驶时间表规划。中期维度看,L3 级别预计于 2022 年开始逐步起量,L4 级别自动驾驶车型有望于

47、 2025 年集中爆发,带动汽车传感器市场高速成长。 图图 11:各大主机厂自动驾驶各大主机厂自动驾驶车型推出时间表车型推出时间表 国家/地区国家/地区政策政策针对车型针对车型欧盟2019年,欧盟宣布未来乘用车和轻型商用车必须安装自动刹车辅助系统全部车型2016年12月,交通运输部发布营运客车安全技术条件,明确指出车长大于9m的营运客车应装置前撞预警系统、车道偏离预警系统和、自动刹车辅助系统,还针对客运车提出了ADAS(车道偏离+前防碰撞)+77ghz毫米波雷达(前防碰撞)相结合的安全方案商用客车2017年9月,中国交通运输部颁布机动车运行安全技术条件,明确指出车长大于11米的公路客车和旅游客

48、车应装备符合标准规定的车道保持辅助系统和自动紧急制动系统商用客车2018年,中国交通运输部颁布营运货车安全技术条件,明确指出N3类载货汽车应安装前方碰撞预警系统和车道偏离预警系统商用货车2019年,中国交通运输部颁布营运车辆自动紧急制动系统性能要求和测试规程,明确指出新生产的超过9米的营运车辆需加装符合要求的车道偏离预警系统和自动紧急制动系统商用车2020年2月,智能汽车创新发展战略中提出,2025年将实现智能商用车的规模生产商用车美国2017年,28个州已在宪法中颁布了乘用车上的ADAS相关条款乘用车中国 行业深度 电子 15 / 59 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 资料来源:佐思

49、汽研,2021 中国乘用车自主品牌主机厂 ADAS 和自动驾驶研究报告,德邦研究所 L3 级别自动驾驶有望在级别自动驾驶有望在 2023 年迎来较大放量。年迎来较大放量。我们测算,未来几年内 L2 级别的智能车将成为全球市场主力,2020 到 2025 年,全球 L2 智能驾驶渗透率从16%增长到 38%,L1 智能驾驶渗透率将先增加,之后逐步被更高级别取代,2023年 L3 开始量产, 到 2025 年 L3 智能驾驶渗透率达 8%; 中国市场 L2 依旧是主力,2025 年渗透率达 35%,L1 渗透率逐年递增,2023 年之后 L3 智能驾驶渗透率和全球持平。由于各地法规限制,我们预计全

50、球包括中国 L4+智能驾驶渗透率较低,2025 年维持在 1%左右。 表表 2:智能驾驶渗透率测算智能驾驶渗透率测算 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球智能驾驶渗透率全球智能驾驶渗透率 L0 49% 32% 25% 13% 12% 11% L1 35% 42% 45% 49% 46% 42% L2 16% 26% 30% 32% 34% 38% L3 6% 7% 8% L4+ 1% 1% 1% 中国智能驾驶渗透率中国智能驾驶渗透率 L0 68% 61% 55% 43% 35% 28% L1 20% 21% 23% 24% 26% 28% L2 12% 1

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