汽車芯片行業(yè)深度報告

汽車芯片行業(yè)深度報告2.品類分析：五大類汽車芯片皆具高成長動能，受益電動+智能化量價齊升2.4.功率半導體：新能源汽車核心器件，價值量實現(xiàn)四倍以上增長汽車半導體絕對值在增長，從分類中功率半導體價值量增加幅度最大。新能源汽車相比傳統(tǒng)燃油車，新能源車中的功率半導體價值量提升幅度較大。按照傳統(tǒng)燃油車半導體價值量417美元計算，功率半導體單車價值量達到87.6美元，按照FHEV、PHEV、BEV單車半導體價值量834美元計算，功率半導體單車價值量達到458.7美元，價值量增加四倍多。2.4.1.IGBT：決定電動車核心性能，乘新能源汽車之風揚帆起航汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化發(fā)展趨勢中帶動汽車半導體需求大幅度增長。IGBT應(yīng)用于

新能源的電壓轉(zhuǎn)換，例如：汽車動力系統(tǒng)、光伏逆變器等，IGBT功率模塊均是逆變器的核心功率器件，在電動車動力系統(tǒng)半導體價值量中占比52%。IGBT透過控制開關(guān)控制改變電壓具備耐壓的特性被各類下游市場廣泛使用，此外由于IGBT工藝與設(shè)計難度高，海外企業(yè)憑借多年的積累占據(jù)較大的市場份額；國內(nèi)廠商近年來通過積極投入研發(fā)成功在國內(nèi)新能源汽車用IGBT模塊市場中占取到了一定份額，但仍有很大的替代空間。IGBT不僅是國產(chǎn)功率半導體企業(yè)的布局重心，也是車廠與半導體大廠強強聯(lián)手的破局點。華潤微部分MOSFET和IGBT產(chǎn)品已進入整車應(yīng)用，實現(xiàn)銷售貢獻，公司2021年IGBT業(yè)務(wù)增速超70%。廣汽集團子公司與株洲中車時代合資設(shè)立青藍半導體，圍繞新能源汽車IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）領(lǐng)域開展自主技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。項目、投資總額4.63億元人民幣，一期規(guī)劃產(chǎn)能年產(chǎn)30萬只汽車IGBT模塊，計劃2023年投產(chǎn)；二期規(guī)劃產(chǎn)能年產(chǎn)30萬只汽車IGBT模塊，計劃2025年投產(chǎn)。項目全部建成后，可實現(xiàn)年產(chǎn)60萬只汽車IGBT模塊的總產(chǎn)能，利于打開雙方在新能源汽車IGBT領(lǐng)域的發(fā)展局面。IGBT被應(yīng)用于汽車的多個零部件中，是核心器件之一。IGBT被應(yīng)用于汽車的多個零部件中，是核心器件之一。IGBT是決定電動車性能的核心器件之一，主要應(yīng)用于電池管理系統(tǒng)、電動控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等，主要功能在于在逆變器中將高壓電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動三相電機的交流電；在車載充電機（OBC）中將交流電轉(zhuǎn)換為直流并為高壓電池充電；用于DC/DC轉(zhuǎn)換器、溫度PTC、水泵、油泵、空調(diào)壓縮機等系統(tǒng)中。車規(guī)級IGBT對產(chǎn)品性能要求要高于工控與消費類IGBT。作為汽車電氣化變革的關(guān)鍵制程，IGBT產(chǎn)品在智能汽車中具有不可替代的作用。由于汽車電子本身使用環(huán)境較為復雜，一旦失效可能引發(fā)嚴重后果，所以市場對于車規(guī)級IGBT產(chǎn)品的要求要高于工控類與消費類IGBT產(chǎn)品。相比工控與消費類IGBT，車規(guī)級IGBT對于溫度的覆蓋要求更高、對出錯率的容忍度更低、且要求使用時間也更長。車規(guī)級IGBT在汽車產(chǎn)業(yè)鏈處于中游位置，車規(guī)認證是其壁壘之一。IGBT廠商在汽車產(chǎn)業(yè)鏈中處于中游位置，其上游包括材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商以及代工廠，例如日本信越、晶瑞股份、晶盛機電、日立科技、高塔、華虹等；其下游包括Tier1廠商以及整車廠。在車載IGBT產(chǎn)業(yè)鏈中，認證壁壘是IGBT廠商進入車載市場的壁壘之一。IGBT廠商進入車載市場需要獲得AEC-Q100等車規(guī)級認證，認證時長約為12~18個月，且在通過認證門檻后，IGBT廠商還需與汽車廠商或Tier1供應(yīng)商進行市場約2~3年的車型導入測試驗證。在測試驗證完成后，汽車廠商也往往不會立即切換，而是要求供應(yīng)商以二供或者三供的身份供貨，再逐步提高裝機量。IGBT組件數(shù)量隨新能源汽車的動力性能提升而增加。IGBT約占電機驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半，而電機驅(qū)動系統(tǒng)約占整車成本的15~20%，即是說，IGBT約占整車成本的7~10%。隨著新能源汽車的動力性能增強，IGBT組件使用個數(shù)也在提升，例如MHEV48V所需IGBT組件數(shù)量約為2~5個，但BEVA所需IGBT組件數(shù)量則為90~120個。隨著新能源汽車的動力性能增強，IGBT組件數(shù)量也在提升，帶動整體IGBT價值量提升。根據(jù)不同車型，IGBT價值量也有所不同，A級車IGBT價值最高達到3900人民幣。根據(jù)不同車型，汽車通?？煞譃槲锪鬈嚒⒋蟀蛙?、A00級、A級以上四個大類。不同類型的汽車所需要的IGBT價值量也有所不同。物流車通常使用1200V450A模塊，單車價值量為1000元；8米大巴IGBT單車價值量為3000元、10米大巴IGBT價值量為3600元；A00級汽車單車IGBT價值量約為600~900元；15萬左右的A級車以上汽車單車IGBT價值量約為1000~2000元、20~30萬左右的A級車以上汽車單車IGBT價值量約為2000~2600元；屬高級車型的A級車以上汽車單車IGBT價值量則約3000~3900元。充電樁中的IGBT模塊是負責功率轉(zhuǎn)換的核心器件。根據(jù)充電方式，充電樁可分為直流樁、交流樁、無線充電，其中以直流樁和交流樁為主。交流樁又叫慢充樁，只提供電力輸出，無充電功能，需要通過車載充電機為電動車充電；而直流樁則叫快充樁，與交流電網(wǎng)連接，輸出可調(diào)直流電，直接為電動汽車的動力電池充電，且充電速度較快。IGBT模塊在充電樁中擔當功率轉(zhuǎn)換的角色，是充電樁的核心器件之一。充電樁數(shù)量逐步提升，帶動IGBT需求增長。隨著新能源汽車的普及，充電樁市場也在不斷擴大。2021年5月至2022年4月，中國公共充電樁保有量從88.4萬臺增長至133.2萬臺。根據(jù)中國充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，2022年，中國充電樁市場中，直流電樁約為57.7萬臺；交流樁約為75.5萬臺，雖然充電樁市場對于IGBT來說仍然較小，但由于充電樁的部署對于擴大新能源汽車來說至關(guān)重要，所以未來充電樁用IGBT市場有望快速增長。英飛凌在車規(guī)級功率芯片市場處于領(lǐng)先。從市場容量看，中國車規(guī)級IGBT市場規(guī)模從2015年5.92億元增長至2020年26.85億元，2015-2020年均復合增速高達35.31%。截止2019年，英飛凌處于絕對領(lǐng)先位置，占49.2%；排在第二和第三位分別是比亞迪和斯達，份額分別為20.0%和16.6%。2.4.2.SiC：物理性能優(yōu)勢+碳中和需求帶動上車進程加速SiC材料相比于Si材料有著顯著的優(yōu)勢。目前車規(guī)級半導體主要采用硅基材料，但受自身性能極限限制，硅基器件的功率密度難以進一步提高，硅基材料在高開關(guān)頻率及高壓下?lián)p耗大幅提升。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。（1）能量損耗低。SiC模塊的開關(guān)損耗和導通損耗顯著低于同等IGBT模塊且隨著開關(guān)頻率的提高，與IGBT模塊的損耗差越大，SiC模塊在降低損耗的同時可以實現(xiàn)高速開關(guān)，有助于降低電池用量，提高續(xù)航里程，解決新能源汽車痛點。（2）更小的封裝尺寸。SiC器件具備更小的能量損耗，能夠提供較高的電流密度。在相同功率等級下，碳化硅功率模塊的體積顯著小于硅基模塊，有助于提升系統(tǒng)的功率密度。（3）實現(xiàn)高頻開關(guān)。SiC材料的電子飽和漂移速率是Si的2倍，有助于提升器件的工作頻率；高臨界擊穿電場的特性使其能夠?qū)OSFET帶入高壓領(lǐng)域，克服IGBT在開關(guān)過程中的拖尾電流問題，降低開關(guān)損耗和整車能耗，減少無源器件如電容、電感等的使用，從而減少系統(tǒng)體積和重量。（4）耐高溫、散熱能力強。SiC的禁帶寬度、熱導率約是Si的3倍，可承受溫度更高，高熱導率也將帶來功率密度的提升和熱量的更易釋放，冷卻部件可小型化，有利于系統(tǒng)的小型化和輕量化。新能源汽車需求高起帶動第三代半導體在大功率電力電子器件領(lǐng)域起量。電動汽車和充電樁等都需要大功率、高效率的電力電子器件，基于SiC、GaN的電子電力器件因其物理性能優(yōu)異在相關(guān)市場備受青睞。第三代半導體有望成為綠色經(jīng)濟的中流砥柱，助力新能源汽車電能高效轉(zhuǎn)換，推動能源綠色低碳發(fā)展。舉例來看，到2030年，如果有3500萬電動車使用SiC，那么這一制造年生產(chǎn)出的新能源汽車總計在它們的使用期限中節(jié)約了的能源相當于節(jié)省1.92億桶油/相當于節(jié)省82億美元電力成本。第三代半導體襯底成本相對較高，但綜合成本優(yōu)勢大于傳統(tǒng)硅基，與傳統(tǒng)產(chǎn)品價差持續(xù)縮小。SiC與傳統(tǒng)產(chǎn)品價差持續(xù)縮小，預計SiC2022年將迎來增長拐點,2026年將全面鋪開SiC與傳統(tǒng)Si基產(chǎn)品價差持續(xù)縮小。1)上游襯底產(chǎn)能持續(xù)釋放，供貨能力提升，材料端襯底價格下降，器件制造成本降低;2)量產(chǎn)技術(shù)趨于穩(wěn)定，良品率提升，疊加產(chǎn)能持續(xù)擴張，拉動市場價格下降;3)產(chǎn)線規(guī)格由4英寸轉(zhuǎn)向6英寸,成本大幅下降。未來SiC、GaN綜合成本優(yōu)勢顯著，可通過大幅提高器件能效+減小器件體積使其綜合成本優(yōu)勢大于傳統(tǒng)硅基材料，看好第三代半導體隨著價格降低有望迎來大發(fā)展。目前業(yè)界于電動車較積極導入SiC的主要裝置和部件有主驅(qū)逆變器、車載充電器、車外充電器，SiC功率元件發(fā)揮如下優(yōu)勢：

1）極佳的內(nèi)在特質(zhì)：高效率，降低能量損耗；高轉(zhuǎn)換頻率，增加能量強度；可在更高的溫度下運行，提升長期可靠性。2）性能改進和小型化：從Si-IGBT模組到SiCMOSFET模組，體積縮小了50%，效率提升了2%，器件的使用壽命得到延長。3）有助于降低電動車用戶的使用成本：提升效率以達到節(jié)電目的，在相同輸出功率下可增加續(xù)航里程、提升充電速度。純電動汽車:8寸晶圓可以滿足13輛車的SiC需求;6寸晶圓可以滿足7輛車的SiC需求8inchwafer=324.29平方厘米，假設(shè)良率為50%，BEV各部件需要的SiC晶圓面積：1）逆變器=10平方厘米；2）OBC=1.8平方厘米；3）DC/DC=0.9平方厘米，那么1張8寸晶圓可以滿足13輛車的SiC需求。6inchwafer=176.7平方厘米,假設(shè)良率為50%，那么1張6寸晶圓可以滿足7輛車的SiC需求。油電混合車:8寸晶圓可以滿足17輛車的SiC需求;6寸晶圓可以滿足9輛車的SiC需求8inchwafer=324.29平方厘米，假設(shè)良率為50%，BEV各部件需要的SiC晶圓面積：1）逆變器=8平方厘米；2）OBC=0.9平方厘米；3）DC/DC=0.5平方厘米，那么1張8寸晶圓可以滿足17輛車的SiC需求。6inchwafer=176.7平方厘米,假設(shè)良率為50%，那么1張6寸晶圓可以滿足9輛車的SiC需求。純電動汽車占新能源汽車比重為81%，以此數(shù)據(jù)假設(shè)，中國2021-2025年新能源汽車相關(guān)8英寸SiC晶圓需求為27.1萬片、34.2萬片、43.3萬片、54.7萬片、69.2萬片，6英寸SiC晶圓需求中國為48.1萬片、60.9萬片、77.0萬片、97.3萬片、123.1萬片。上車情況：高性能車電驅(qū)動參數(shù)對比，碳化硅物理性能優(yōu)勢凸顯。價格持續(xù)降低+物理性能優(yōu)勢+碳中和需求帶動碳化硅加速上車，數(shù)家車企多車型爭先嘗鮮。三安光電副總經(jīng)理陳東坡預計，在2023-2024年，長續(xù)航里程的車型基本上80-90%、甚至100%都會導入碳化硅（SiC）器件。2022年，隨著800V高壓平臺的推進，未來將有更多的SiC器件在車上搭載。國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)將在SiC賽道持續(xù)展開競賽。高電壓高功率超級快充成為解決用戶充電焦慮的行業(yè)通行方案，在超級快充方面多加主機廠和充電樁服務(wù)商均在布局120-480KW超級快充，在整車電壓方面，800V整車電壓成為下一代電動車重要選擇，SiC強勢入場。據(jù)英飛凌最新的材料顯示，我們看到英飛凌是現(xiàn)代EMP系列SiC的主要提供商；美國的車企中，根據(jù)當前的信息猜測，可能是第一個導入SiC的是通用汽車，因為之前有一則消息：Wolfspeed宣布，與通用汽車達成了一項戰(zhàn)略供應(yīng)協(xié)議，為通用汽車未來的電動汽車提供碳化硅。功率半導體方面，士蘭微、時代電氣、斯達半導、宏微科技、新潔能積極布局。士蘭微自主研發(fā)的V代IGBT和FRD芯片的電動汽車主電機驅(qū)動模塊在2021年上半年已在國內(nèi)多家客戶通過測試，并在部分客戶開始批量供貨。時代電氣2020年乘用車IGBT已獲得廣汽、東風訂單。斯達半導2021年上半年應(yīng)用于主電機控制器的車規(guī)級IGBT模塊持續(xù)放量，合計配套超過20萬輛新能源汽車，同時基于第七代微溝槽TrenchFieldStop技術(shù)的新一代車規(guī)級650V/750VIGBT芯片研發(fā)成功，預計今年開始批量供貨。宏微科技車規(guī)級IGBT模塊GV系列產(chǎn)品已實現(xiàn)對臻驅(qū)科技（上海）有限公司小批量供貨，匯川技術(shù)、蜂巢電驅(qū)動科技河北有限公司（長城汽車子公司）和麥格米特正在對GV系列產(chǎn)品進行產(chǎn)品認證。新潔能募資14.5億擴建SiC/GaN項目，汽車用1200VSiCMOS和650VE－

ModeGaNHEMT首次流片驗證完成，產(chǎn)品部分性能達到國內(nèi)先進水平。2021年公司在汽車電子市場重點導入了比亞迪，目前已經(jīng)實現(xiàn)十幾款產(chǎn)品的大批量供應(yīng)，產(chǎn)品進入了多個汽車品牌的整機配件廠，汽車電子產(chǎn)品的整體銷售占比快速提升。2.4.3.價值量測算：車載IGBT及SiC發(fā)展勢不可擋關(guān)鍵假設(shè)：1）汽車銷量與滲透率：根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃以及乘聯(lián)會數(shù)據(jù)，我們預計新能源汽車行業(yè)將加速發(fā)展，對傳統(tǒng)燃油車具有較強的滲透和替代能力，政策支持力度較大。我們預計2022年全國新能源汽車銷售將持續(xù)放量，銷量達445萬輛，到2025年增加至900萬輛，滲透率達30%；2）車規(guī)級IGBT價值量：我們按照IGBT芯片使用數(shù)量估計，A00/A0級電動乘用車IGBT價值量平均為1000元，A級以上電動乘用車IGBT價值量平均為3000元，插電混動乘用車IGBT價值量平均為2100元，商用車IGBT價值量平均為1800元，傳統(tǒng)燃油車IGBT價值量平均為700元；3）A00/A0級電動車銷量占比：我們預計新能源汽車的銷售結(jié)構(gòu)將會從“啞鈴型”向

“紡錘型”優(yōu)化，A00和A0級車占比逐漸下降，預計將從2022年占比35%逐漸下降至2025年占比15%；4）等效8寸晶圓數(shù)量(億片)：我們按照英飛凌生產(chǎn)的FSxxR12KT4系列IGBT模塊中IGBT芯片的平均面積90.17mm2進行估算，8寸晶圓大約可以切出301塊IGBT芯片。晶圓數(shù)量需求量將從2021年156.54萬片大幅增長至2025年363.61萬片；5）IGBT+SiC市場規(guī)模：我們按照各類型汽車銷售量乘以各類型汽車中IGBT與SiC價值量，其中SiC的滲透率逐漸提高，成本大幅降低。2.5.模擬芯片：覆蓋整車核心板塊，汽車四化帶動量價齊升模擬集成電路作為半導體的重要分類之一，屬于產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號的關(guān)鍵元件，承擔著連接現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的橋梁作用。模擬集成電路的發(fā)展趨勢與半導體行業(yè)的景氣度高度一致，市場規(guī)模同樣擁有持續(xù)上漲的動能。根據(jù)WSTS，2021年全球模擬芯片的市場規(guī)模達728億美元，相比于2020年的556.6億美元強勢增長30.8%，且其預計2022年模擬芯片的市場銷售繼續(xù)增長8.8%至792.5億美元；ICinsights則預測，全球模擬產(chǎn)品市場2021至2026年的年復合增長率預計在7.4%。模擬芯片在汽車各個部分均有應(yīng)用，包括車身、儀表、底盤、動力總成及ADAS，主要分為信號鏈芯片與電源管理芯片兩大板塊。汽車電子增長迅猛，已經(jīng)成為了模擬芯片第二大下游應(yīng)用場景，預計2022年專用型模擬芯片市場份額占比達到16.6%，市場規(guī)模同比增長17%。模擬芯片在不同下游產(chǎn)品的平均單機價值量，其中汽車占比最高。新能源汽車在充電樁、電池管理、車載充電、動力系統(tǒng)等方面對模擬芯片均有新需求，帶動市場對模擬芯片需求的提升。車載模擬芯片市場規(guī)模測算：關(guān)鍵假設(shè)：1)汽車銷量：根據(jù)中國汽車流通協(xié)會預測2020-2025中國乘用車銷量CAGR為4.13%,2025-2035CAGR為2.92%我們預計2025/2030年乘用車銷量分別為2448/2838萬臺。2)智能汽車滲透率：根據(jù)麥肯錫預測2030年L0、L1、L2、L3、L4自動駕駛滲透率分別為12%、21%、57%、10%?？紤]到中國中國智能汽車發(fā)展路線圖2.0指出2030年搭載L2和L3自動駕駛功能的新車銷量在2030年要達到70%，L4占比要達到20%。我們預計2030年L0、L1、L2、L3L4/L5自動駕駛滲透率分別0%、10%、57%、13%、20%。3)汽車半導體：我們采用中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長劉宏的預計，單一車輛中半導體的價值從2020年的475美元增長到2030年將達到600美元。4)模擬芯片占比：模擬電路占比汽車芯片29%。模擬芯片中信號鏈占比53%，電源管理占比47%。我們預計到2030年國內(nèi)模擬芯片市場總規(guī)模有望達到332億元。考慮到2016-2020年全球乘用車產(chǎn)量/國內(nèi)乘用車產(chǎn)量均位于2.8-3.1之間，我們給予3倍乘數(shù)，預計2030年全球模擬芯片市場總規(guī)模達到996億元。2.5.1.電源管理：汽車電源解決方案需求快速提升，漲幅創(chuàng)6年新高從應(yīng)用角度看，模擬芯片分為信號鏈路和電源管理兩大類，據(jù)Oppenheimer統(tǒng)計，2020年全部模擬IC市場中，信號鏈產(chǎn)品占比約為47%，電源鏈產(chǎn)品占比達到53%。電源IC增長最大的是車載領(lǐng)域，復合年增長率為9.0%。電動化和自動駕駛將成為驅(qū)動力，特別是電動汽車，Yole預計其到2026年將占汽車市場的30%，電源管理IC（PMIC）受其推動增長。此外Yole預計，到2026年，預計所有乘用車和80%的小型商用車至少配備Level1ADAS，這也增加了對多通道PMIC的需求。電源管理芯片作為電動汽車推進的關(guān)鍵芯片，對汽車電動化進程至關(guān)重要。與傳統(tǒng)汽車的相比，電動汽車有“三電”系統(tǒng)，即電機、電池和電控系統(tǒng)。其中電控系統(tǒng)由電池管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，以管理電池組和控制電池的能量輸出和調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速等，電源管理芯片對汽車電動化進程至關(guān)重要。目前74%的芯片短缺來自于汽車驅(qū)動芯片、汽車主控芯片以及電源芯片，剩余的則為信號鏈CAN/LIN等通信芯片。工業(yè)和信息化部辛國斌曾表明2021-2025年中國新能源汽車的市場滲透率每年的年復合增長率須達到30%以上，推進進程較快，對電源管理芯片需求將持續(xù)擴大。無線充電是增長快速的電源芯片應(yīng)用市場，汽車無線充電功能的滲透成為電源芯片需求的重要驅(qū)動因素。無線充電是在發(fā)射端（TX）和接收端（RX）分別連接電感線圈，在發(fā)射端驅(qū)動電感線圈產(chǎn)生交變磁場，在接收端通過電感線圈耦合該交變磁場產(chǎn)生交流電并且進行電力傳輸?shù)募夹g(shù)。無線充電芯片主要包括接收端芯片和發(fā)射端芯片兩個類別，是重要的電源管理芯片。2018年至2021年，合資品牌汽車無線充電功能滲透率由1.5%上升至15.2%；自主品牌汽車無線充電滲透率由3.1%上升至26.4%。歐美廠商在電源管理芯片領(lǐng)域領(lǐng)先，國內(nèi)企業(yè)競爭格局則相對分散，車載產(chǎn)品國產(chǎn)替代空間廣闊。德州儀器、ADI、英飛凌和意法半導體市占率領(lǐng)先且均在車載領(lǐng)域有布局。國內(nèi)電源管理IC市場份額較低，且集中度較低，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理數(shù)據(jù)，國內(nèi)十大電源管理芯片上市公司國內(nèi)市占率僅6.83%。2.5.2.信號鏈：智能化產(chǎn)品基石，汽車四化推動加速成長信號鏈是連接真實世界和數(shù)字世界的橋梁。一個完整信號鏈的工作原理為：從傳感器探測到真實世界實際信號，如電磁波、聲音、圖像、溫度、光信號等并將這些自然信號轉(zhuǎn)化成模擬的電信號，通過放大器進行放大，然后通過ADC把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，經(jīng)過MCU或CPU或DSP等處理后，一方面，經(jīng)由DAC還原為模擬信號，另一方面，通過各種連接芯片實現(xiàn)互聯(lián)互通。可以說，信號鏈是電子設(shè)備實現(xiàn)感知和控制的基礎(chǔ)，是電子產(chǎn)品智能化、智慧化的基礎(chǔ)。電池管理系統(tǒng)（BMS）是電動汽車最重要的核心技術(shù)也是信號鏈芯片增速較快的車載應(yīng)用領(lǐng)域，電池管理芯片作為關(guān)鍵上游部件驅(qū)動信號鏈芯片需求。電池管理系統(tǒng)（BMS）是動力電池系統(tǒng)的重要組成部分，主要負責管理控制電池的狀態(tài)，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電的狀況，以便延長電池使用壽命。BMS芯片并非特指一種芯片，而是AFE（電池采樣芯片）、MCU（微控制處理單元）、ADC（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）、數(shù)字隔離器等產(chǎn)品的統(tǒng)稱。BMS的應(yīng)用領(lǐng)域包括新能源汽車、通信、可再生能源、UPS不間斷電源等，其中新能源

車是BMS最常見的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)Frost&Sullivan統(tǒng)計，全球新能源汽車用BMS市場規(guī)模從2016年的4.5億美元增長到2020年的14.2億美元，復合年均增長率高達33.3%。在國內(nèi)新能源汽車的快速發(fā)展帶動下，國內(nèi)BMS市場需求規(guī)模迅速增長，市場規(guī)模由2016年的12.9億元增長至2020年的26.3億元，復合增長率為19.5%。預計2020年至2025年將以16.6%的復合增速繼續(xù)增長。歐美公司占領(lǐng)信號鏈芯片主要市場，國產(chǎn)替代空間廣闊。從國際格局看，各大廠商均基于電池管理芯片均推出了相應(yīng)的電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品設(shè)計方案，電池管理芯片被國外廠商壟斷。Skyworks基于其在射頻前端的技術(shù)優(yōu)勢，擁有前端模組、開關(guān)、功率放大器、低噪聲放大器完整車規(guī)級產(chǎn)品方案。本土廠商方面，思瑞浦產(chǎn)品已導入車用市場，力芯微產(chǎn)品在研。思瑞浦致力于成為一家模擬與嵌入式處理器芯片供應(yīng)商，目前產(chǎn)品以信號鏈芯片為主。已建立完整的汽車電子質(zhì)量管理體系并通過相關(guān)客戶的認可，首顆汽車級高壓精密放大器（TPA1882Q）已實現(xiàn)批量供貨。力芯微信號鏈芯片深入研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目在研，主要面向車載高頻或微弱信號等領(lǐng)域。2.6.傳感器：多傳感器融合成為必選，催生對芯片的剛需汽車傳感器是信息采集分析的前端系統(tǒng)，是將觀察變量轉(zhuǎn)換為可供測量信號的信號轉(zhuǎn)換裝備。從目前汽車傳感器裝備目的的不同，可分為提升單車信息化水平的傳統(tǒng)微機電傳感器（MEMS傳感器）和為自動駕駛提供支持的智能傳感器兩大類。MEMS傳感器用于獲取車身信息，如胎壓、油壓、車速等，是維持汽車正常、穩(wěn)定、安全行駛所必備的基礎(chǔ)傳感器。智能傳感器主要用于探測和感知環(huán)境，可以搜集信息并把有價值的信息傳輸?shù)浇K端。MEMS傳感器主要應(yīng)用于動力總成系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)中，對汽車的速度、排放、動力總成、懸架、氣候控制、環(huán)境控制等起著至關(guān)重要的作用。汽車智能傳感器主要包括車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、紅外傳感器、超聲波傳感器等。車載攝像頭是目前自動駕駛中應(yīng)用最廣泛的傳感器，主要用于紅綠燈檢測、交通標準識別、場景理解和路面識別等功能。激光雷達通過發(fā)射激光束來對周圍環(huán)境進行探測，不受光照條件和惡劣天氣影響，能夠較好地彌補車載攝像頭測速測距不準的問題。毫米波雷達使用頻率在10-200GHz的電磁波對周圍環(huán)境進行探測，與車載攝像機相比測速測距更加準確，與激光雷達相比成本適中、體積較小，且能夠處理煙霧天氣。紅外傳感器利用觀測主體與環(huán)境的溫度差進行探測，不受可見光的影響，是可見度地視線受阻情況下解決駕駛安全問題的重要手段。超聲波傳感器主要利用發(fā)射超聲波探測障礙物，常見的超聲波雷達主要有安裝在前后保險杠上的UPA和安裝與汽車側(cè)面的APA。智能駕駛通過傳感器獲得大量數(shù)據(jù)，L2級別的汽車預計會攜帶6個傳感器，L5級別的汽車預計會攜帶32個傳感器（超聲波雷達10個+長距離雷達傳感器2個+短距離雷達傳感器6個+環(huán)視攝像頭5個+長距離攝像頭4個+立體攝像機2個+Ubolo1個+激光雷達1個+航位推算1個），較L2增速顯著?？梢娔M芯片是自動駕駛系統(tǒng)的必備零件。隨著汽車智能化程度提升，汽車傳感器的價值量也將快速提升。根據(jù)英飛凌預測，L2車需要的傳感器價值量為160美元，到L4、L5級別的汽車需要則提升為970美元。傳感器成本持續(xù)下降，預計L4、L5一行自動駕駛技術(shù)有望在2025年左右隨著成本降低開始逐漸規(guī)?；葡蚴袌觥Ｗ詣玉{駛車輛硬件隨著技術(shù)的發(fā)展規(guī)?；慨a(chǎn)而逐漸降低，2018自動駕駛硬件成本在30萬人民幣/年，2025年有望降低至3萬元。多傳感器融合顯著提高系統(tǒng)的冗余度和容錯性，從而保證決策的速度和正確性2020年國內(nèi)多家車企推出L3級別的量產(chǎn)車型，采用的多傳感器統(tǒng)合技術(shù)解決方案突出。特斯拉由于在芯片與算法方面的優(yōu)勢明顯，因此在對象識別和使用場景方面相對更有優(yōu)勢。以蔚來汽車的智能駕駛平臺化迭代為例可以看到，二代的傳感器數(shù)量顯著超過1代的傳感器數(shù)量，增加了800萬像素高清攝、車路協(xié)同感知傳感器、增強自駕感知傳感器等等，提升駕駛體驗。2.6.1.CIS：后視+環(huán)視+流媒體需求揚帆起航，為汽車智能化核心車載攝像頭：

識別、定位、追蹤車輛周圍物體收集車輛周圍數(shù)據(jù)為汽車自動駕駛系統(tǒng)提供可識別的數(shù)字圖像信息。車載攝像頭按照安裝位置不同分為前視、側(cè)試和后視攝像頭；按照鏡頭個數(shù)分為單目、雙目和多目攝像頭。量增：

隨自動駕駛級別提升單車攝像頭數(shù)量顯著提升如前視攝像頭從最初一個單目逐漸升級到雙目、三目以及多目。根據(jù)IHSMarkit數(shù)據(jù)，2020年平均單車傳感器數(shù)量僅3.3個，預計2030年將超過11個。規(guī)格提升：隨自動駕駛級別提升及芯片算力升級攝像頭像素從最初30萬升級到800萬參照智能手機升級趨勢仍有較大提升空間。在汽車智能化浪潮中，圖像傳感器扮演著重要的角色。汽車上攝像頭的數(shù)量和像素級別隨著自動駕駛等級的提升不斷提升，以實現(xiàn)更加精準的路況判斷、信號識別及緊急狀況判斷。汽車廠商對圖像傳感器的需求從傳統(tǒng)的倒車雷達影像、行車記錄儀擴展到電子后視鏡、360度全景成像、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、駕駛員監(jiān)控（DMS）等系統(tǒng)。隨著自動駕駛技術(shù)和安全技術(shù)的發(fā)展，更多的攝像頭方案成為汽車標配，車用圖像傳感器數(shù)量也將從傳統(tǒng)的兩顆左右提升至十余顆。同時，伴隨著更復雜的應(yīng)用場景對像素要求的提升，車用圖像傳感器的單顆價值量也將有一定幅度的上漲。車載攝像頭類別滲透率：根據(jù)Yole的報告顯示，2021年全球車載攝像頭銷貨量預計為1.72億顆，到2026年銷量將達到3.64億顆，在這5倍的增長中，增速最快的將是內(nèi)視攝像頭，CAGR達到22.4%。車載攝像頭市場規(guī)模測算：關(guān)鍵假設(shè)：1)汽車銷量：根據(jù)中國汽車流通協(xié)會預測2020-2025中國乘用車銷量CAGR為4.13%,2025-2035CAGR為2.92%我們預計2025/2030年乘用車銷量分別為2448/2838萬臺。2)

智能汽車滲透率：根據(jù)麥肯錫預測2030年L0、L1、L2、L3、L4自動駕駛滲透率分別為12%、21%、57%、10%。考慮到中國中國智能汽車發(fā)展路線圖2.0

指出2030年搭載L2和L3自動駕駛功能的新車銷量在2030年要達到70%,L4占比要達到20%。我們預計2030年L0、L1、L2、L3L4/L5自動駕駛滲透率分別0%、10%、57%、13%、20%。3)單車攝像頭數(shù)量：我們預計L1、L2、L3、L4/L5級自動駕駛汽車單車攝像頭數(shù)量分別為2、4、8、12個；4)攝像頭價格：

我們預計前視其他攝像頭ASP分別為500/200元?？紤]到產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟后ASP將不可避免的下降我們假設(shè)前視其他攝像頭分別按-5%至-2%的速度降價。5)車載攝像頭BOM拆解：攝像頭模組（CCM）由三大核心部件組成：CIS、光學鏡頭和音圈馬達。其中，CIS是攝像頭產(chǎn)品價值量占比最大的關(guān)鍵零部件，據(jù)Yole統(tǒng)計，CIS在攝像模組中的價值占比已接近5成。我們以50%的成本占比進行計算。我們預計到2030年國內(nèi)攝像頭市場總規(guī)模有望達到380億元?？紤]到2016-2020年全球乘用車產(chǎn)量/國內(nèi)乘用車產(chǎn)量均位于2.8-3.1之間，我們給予3倍乘數(shù)預計，2030年全球攝像頭市場總規(guī)模達到1141億元，2021-2030年CAGR為17.5%。競爭格局：

市場研究機構(gòu)Counterpoint最新報告預測，受智能手機、汽車、工業(yè)和其他應(yīng)用需求增長推動，2022年全球圖像傳感器（CIS）市場營收將達到219億美元，同比增長7%，其中手機CIS市場將貢獻71.4%的營收，前三大CIS供應(yīng)商索尼、三星和豪威合計營收比例達到77%。根據(jù)Frost&Sullivan統(tǒng)計，汽車市場將是增長最快的CMOS圖像傳感器應(yīng)用市場，至2023年將實現(xiàn)29.7%的復合年增長率。車載CIS競爭格局：2021年，產(chǎn)能短缺進一步推動車載CIS行業(yè)市場集中度上升，龍頭安森美（45%）及豪威科技（29%）市場份額合計占比超74%。2.6.2.雷達：毫米波+激光雷達互為補償和冗余，為駕駛安全保駕護航圖像傳感器在檢測距離、距離精度、速度檢測精度、壞天氣對應(yīng)、夜間弱光環(huán)境等場景下存在一定劣勢。毫米波雷達與攝像頭組合基本可以覆蓋絕大部分場景，但無任何冗余。圖像傳感器+毫米波雷達+激光雷達互為補償和安全冗余，提高整體感知方案的精度及安全性，保障自動駕駛的安全。根據(jù)NXP預測，雷達行業(yè)具備極高成長動能，將從2020年的平均每車1顆雷達提升到2025年的2顆雷達，到未來的5顆及以上雷達。同時雷達的性能有重大提升，從標準簡單的目標探測雷達向更高分辨率的成像雷達發(fā)展，推動了半導體技術(shù)進入到車輛的雷達系統(tǒng)當中。半導體技術(shù)促使雷達正在從目標探測雷達向更高分辨率的成像雷達發(fā)展。雷達從24GHz進入了77GHz，從高耗電變?yōu)闃O省電，從低分辨率到高分辨率系統(tǒng)，系統(tǒng)更小、更高效。雷達探測器可以捕獲超高分辨率的環(huán)境情況，不僅可以進行目標檢測，可能還可以進行目標分類，在技術(shù)成長方面，這無疑是一個巨大的飛躍。傳統(tǒng)的角雷達，含有收發(fā)器、雷達微處理器、線纜網(wǎng)絡(luò)和電源管理裝置，其中收發(fā)器負責雷達系統(tǒng)的發(fā)送和接收，全部裝置須提供ASIL-D型系統(tǒng)，并保證電源管理功能安全。對于遠程雷達而言，其擁有更大的天線群，不同的天線采用類似的半導體技術(shù)，不同的電路板上分布著網(wǎng)絡(luò)、電源管理、微處理器和收發(fā)器。成像雷達有4-5個收發(fā)器，每個收發(fā)器都含有發(fā)射和接收天線，因此一個完整的天線陣列有多個通道，在成像雷達的反面有一個微處理器，負責處理所有數(shù)據(jù)，兼有網(wǎng)絡(luò)和電源管理芯片。以上的雷達系統(tǒng)，共同推動了現(xiàn)今的汽車雷達系統(tǒng)發(fā)展。2.6.2.1毫米波雷達：ADAS核心傳感方式，4D成像雷達逐漸升溫由于毫米波雷達具有準確測量目標距離和速度的能力，可以不受霧、雨、雪和強光等環(huán)境條件的影響，目前已經(jīng)成為支持高級輔助駕駛和自動駕駛的主要傳感方式，被廣泛應(yīng)用于盲區(qū)檢測(BSD)、變道輔助系統(tǒng)LCA)、自動緊急制動(AEB)、自適應(yīng)巡航控制(ACC)、兩側(cè)來車警告系統(tǒng)(CTA)、后碰撞預警(RCW)、自動泊車(APA)與代客泊車(AVP)等多個領(lǐng)域中。在一些新興應(yīng)用中，例如幼兒遺忘檢測系統(tǒng)、車內(nèi)感應(yīng)、腳踢開門、車門障礙物規(guī)避和自動泊車，毫米波雷達也正日益受到青睞。YoleDéveloppement數(shù)據(jù)顯示，全球毫米波雷達市場規(guī)模預計將由2019年的205億美元增長至2025年的280億美元，年復合增長率為5%。其中，車載毫米波雷達市場規(guī)模預計將由2019年的55億美元增長至2025年的105億美元，年復合增長率達到11%。從應(yīng)用場景來看，L1級別目前需要實現(xiàn)ACC或者AEB功能，這樣的系統(tǒng)通常搭載一顆前向長距離雷達與攝像頭組合，后向功能中的BSD/LCA等功能則需要兩顆后角雷達；到了L2級別，通常需要再額外多加裝兩顆前角雷達，以實現(xiàn)前向橫穿預警、帶轉(zhuǎn)向的AEB、自動泊車等功能，并與數(shù)顆攝像頭一起實現(xiàn)360度車輛環(huán)視。由于能夠以低于激光雷達6-10倍的成本提供類似的性能，高分辨率毫米波雷達(“4D成像雷達”)得到了業(yè)界普遍關(guān)注。所謂“4D成像雷達”，通俗地講，就是與現(xiàn)有的傳統(tǒng)毫米波雷達相比，其在水平和俯仰方向上的分辨率得到了極大提高，可以在任何光照或天氣條件下，將雷達的功能從測量距離、速度、水平方位角擴展到涵蓋距離、方位、俯仰角和相對速度的測量，顯著增強了雷達的性能。通過多普勒效應(yīng)，成像雷達可以直接進行高精度測速；4D成像雷達波長更長，穿云透霧甚至穿雨效果更好，也不受光線的影響，還能和其他傳感器形成很好的互補；另外，4D雷達成本僅為激光雷達的1/10，具有普及推廣的成本優(yōu)勢。據(jù)行業(yè)預測，至2023年，4D成像毫米波雷達的搭載量或突破100萬顆。4D毫米波雷達與傳統(tǒng)的3D毫米波雷達相比，優(yōu)勢主要有3點：

①可實現(xiàn)“高度”探測，如可實現(xiàn)立交橋與路面車輛的區(qū)分；

②分辨率更高，在方位角和俯仰角上都能達到1度角分辨率(甚至在超分辨率算法下更低)

；

③可實現(xiàn)對靜態(tài)障礙物進行分類，不過濾靜態(tài)障礙物信息，可探測到路邊的障礙物、較小的目標如礦泉水瓶、輪胎碎片。YoleDéveloppement預測稱，4D成像雷達將首先出現(xiàn)在豪華轎車和自動駕駛出租車上，這會帶來5.5億美元以上的投資，并在2020年至2025年間以124%的復合年增長率(CAGR)增長。在CES2022展會上，恩智浦就展示了由多顆級聯(lián)TEF82xx雷達射頻芯片，并結(jié)合S32R45或S32R41雷達處理器芯片所構(gòu)建的4D成像雷達方案，可實現(xiàn)360度環(huán)繞感知，從而滿足L2+級至L5級的自動駕駛需求。該方案最大的亮點在于率先提供了短距、中距、長距三合一的并發(fā)多模雷達感測，可實現(xiàn)對汽車周圍寬廣視場的同時感測。為了達到這個目標，恩智浦利用創(chuàng)新架構(gòu)，通過配置低復雜度傳感器實現(xiàn)了192個虛擬天線通道，來提高原始傳感器硬件的性能。目前雷達市場上，毫米波雷達技術(shù)從SiGe（鍺硅）轉(zhuǎn)型到RFCMOS（射頻互補金屬氧化半導體），并可將仿真模擬和數(shù)字功能集成到同一芯片上，體積更小、功耗更低、帶寬更高、分辨率更好、探測距離更遠，安放位置更靈活；而77GHz毫米波雷達檢測精度更高、體積更小巧、探測距離更遠，正在逐步取代24GHz傳感器。2.6.2.2激光雷達：L4/L5級別剛需，驅(qū)動自動駕駛技術(shù)向更深層次邁進激光雷達與其他傳感器互為補償跟安全冗余，來提高整體感知方案的精度及安全性。激光雷達是一種光學設(shè)備，給光學和光子世界帶來了巨大的推動力。激光雷達生成可進行物體分類的高清晰度點云圖像，但是其缺陷在于其對雨水以及灰塵等極端天氣會收到影響。隨著自動駕駛技術(shù)向更深層次應(yīng)用邁進，為了達到未來L4/L5車輛運行所需的10-9錯誤率，激光雷達正成為必不可少的工具。它可以生成數(shù)以千萬計的數(shù)據(jù)點來形成點云，提供周圍環(huán)境的3D地圖。通過點云數(shù)據(jù)，激光雷達傳感器可以幫助自動駕駛車輛的應(yīng)用程序以更高效、更準確、更私密和更安全的方式對周圍環(huán)境，包括目標物體和人員的位置，進行監(jiān)測導航，以確保安全并防止發(fā)生事故。改善道路安全和保護環(huán)境是最能體現(xiàn)激光雷達優(yōu)勢的兩個方面。激光雷達可以捕捉高清三維信息，通過為車輛展現(xiàn)更詳細的周圍環(huán)境，最大限度地提高道路安全，并能夠更有效地保護道路上的行人，幫助實現(xiàn)安全出行。另一方面，由激光雷達支持的高級駕駛輔助系統(tǒng)和互聯(lián)自動駕駛汽車可以帶來強大的環(huán)境效益。例如，激光雷達可用于構(gòu)建汽車的自動化行人制動系統(tǒng)，幫助自動駕駛汽車確保道路安全，改善交通擁堵。同時，還可以節(jié)省燃油，延長車輛的使用壽命。YoleDéveloppement預計，激光雷達應(yīng)用是目前汽車行業(yè)增長最快的賽道之一。從出貨量看，2025年全球激光雷達出貨量約為470萬個，2030年將達2390萬個；從銷售額看，2025年全球激光雷達銷售額約61.9億美元，2030年將達139.32億美元。在2021年，小鵬P5、蔚來

ET7、智己L7、WEY摩卡、極狐?阿爾法S、寶馬iX等均宣布將在新車上搭載激光雷達。在市場份額統(tǒng)計中，5家國內(nèi)公司位居前列。速騰聚創(chuàng)以10%的市場份額排名全球第二，僅次于法國老牌激光雷達廠商法雷奧；大疆旗下的Livox以7%份額與Luminar、電裝、老牌Tier1大陸、Cepton等并列排名全球第3；innovusion和華為、禾賽都分別占有3%的市場份額。目前，華為、英偉達、禾賽科技、Ouster等激光雷達Tier1廠都在積極布局芯片業(yè)務(wù)，通過投資芯片廠商或自研芯片，打通激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈。Ouster：自研激光雷達芯片，2021年10月推出L2X芯片，使得公司的激光雷達性能成功翻倍。此外Ouster還于2021年10月收購了SensePhotonics，擴充了激光雷達芯片產(chǎn)品線。華為：積極部署激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈，通過旗下哈勃投資了縱慧芯光、南京芯視界等芯片企業(yè)，部署了VCSEL、SPAD等芯片技術(shù)。此外，華為分別于2012年、2013年收購了英國光子集成公司CIP、比利時硅光技術(shù)開發(fā)商Caliopa兩家公司，確保了其在光芯片領(lǐng)域的自研能力，提前進行了硅光芯