黑钢.384

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汽车芯片产业链及分类架构

2021-7-23 10:40:41 显示全部楼层
汽车半导体种类繁多,新能源汽车搭载芯片数量较传统燃油车更多。汽车半导体按种类可分为功能芯片MCU(MicrocontrollerUnit)、功率半导体(IGBT、MOSFET等)、传感器及其他。根据StrategyAnalytics,在传统燃油汽车中,MCU价值量占比最高,为23%,在纯电动车中,MCU占比仅次于功率半导体,为11%。

汽车芯片产业链集中,竞争格局稳定:
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汽车芯片分类架构
汽车芯片广泛应用于汽车的车身、仪表及信息娱乐、底盘、动力和自动驾驶领域,按照功能可分为四类:1)负责算力的功能芯片,2)负责功率转换的功率芯片,3)传感器芯片,4)其他芯片,如储存器芯片、互联芯片。
现阶段,汽车市场上的主要芯片分为两类:
一类是以控制指令运算为主,算力较弱的功能芯片MCU,另一类是以智能运算为主,算力更强,负责自动驾驶功能的SoC芯片,按照算力需求其演进路线为CPU→GPU→FPGA→ASIC。
1.MCU是芯片级芯片,又称单片机,一般只包含CPU这一个处理器单元;MCU=CPU+存储+接口单元。
2.SoC是系统级芯片,一般包含多个处理器单元;如SoC可为CPU+GPU+DSP+NPU+存储+接口单元。
此外,还有多种其他功能的芯片,如摄像头芯片,AMP芯片、功率半导体芯片、胎压监测芯片TPMS、BMS芯片等。
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资料来源:中金公司

汽车MCU芯片
随着全球汽车消费升级,汽车电子化趋势处于快速增长,全球汽车搭载的电子控制单元ECU数量持续增加,一般都是MCU芯片。
目前全球汽车MCU芯片市场集中度较高,行业CR4为43%,行业CR8达63%。
全球市场处于恩智浦、英飞凌、瑞萨等为代表的群雄割据竞争格局。2019年,恩智浦占全球汽车MCU芯片市场14%,英飞凌次之,占比11%。
其它有竞争力的玩家还包括意法半导体、德州仪器、博世、安森美、微芯等。
芯片与车厂的深度绑定,导致个性化定制和外部代工,加剧了供应链的扩产难度。比如:瑞萨与丰田、英飞凌与德系等。
汽车芯片领域主要竞争厂商:
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资料来源:兴业证券

当前所有汽车芯片均较为紧缺,其中MCU缺货最为严重,交期最多延长4倍,tier1及整车厂均受波及。
全球70%以上的汽车MCU生产来自于台积电,而台积电的汽车芯片代工收入2020年占比仅为3%,MCU处于20~45nm的成熟制程(高端自动驾驶SoC芯片需要更先进的7nm制程),代工利润低,没有扩产动力,导致MCU产能吃紧。
根据伯恩斯坦咨询的预计,2021年全球范围内的汽车芯片短缺将造成200万至450万辆汽车产量的损失,相当于近十年以来全球汽车年产量的近5%。
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汽车SoC芯片
SoC用一块单芯片就能实现完整的电子系统,在自动驾驶,深度学习等行业有越来越广泛的应用。
SoC芯片供应商提供软硬件全栈能力或成新Tier1。传统的博世、大陆等Tier1不具备基于SoC芯片的软件能力,未来SoC芯片供应商将直接提供的软硬件结合的车载计算开发平台,从而可跳过传统Tier1直接对接主机厂,从而成为“新Tier1”供应商。
未来汽车数据处理芯片逐步向智能化AI方向发展,汽车智能化趋势,智能座舱和自动驾驶对汽车的智能架构和算法算力,带来了数量级的提升需要,推动汽车芯片快速转向搭载算力更强的SoC芯片,将成为半导体行业、IC产业未来的发展方向。
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SoC芯片领域竞争格局呈现阶梯分布。
第一梯队为先发优势的厂商:包括全球GPU领域AI龙头英伟达和背靠英特尔的汽车AI芯片龙头Mobileye。特斯拉因其芯片与算法拥有极强的契合度等优势属于第一梯队的头部玩家之一。
高通、华为和百度属于1.5阵列,有望快速突围进入第一阵列。
高通在通信及消费电子领域优势明显,基于智能手机芯片的成功经验,已成为智能座舱领域芯片龙头。
在智能驾驶领域,高通于2020年1月推出了Snapdragon Ride平台,正加速推广应用中。
华为AI芯片云边端领域全覆盖,技术实力雄厚。
百度所发布的车规级“鸿鹄”芯片,是百度首颗集完整信号处理、语音唤醒、指令词识别于一体的车规级芯片。
第二梯队为地平线、黑芝麻等第三方可向车企提供解决方案类公司。
地平线属于强势第2阵列,对外可提供解决方案类产品(芯片+算法),也可以单独供应。
作为中立第三方,芯片和算法可分开销售或一体式解决方案,受客户信任,有望逐步实现国产替代。
第三梯队为未来有可能自研芯片或已经在研发车载芯片的主机厂如小鹏汽车、蔚来汽车、比亚迪汽车等。
汽车智能驾驶AI芯片对比:
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资料来源:东吴证券

随着L1/L2级辅助驾驶逐步演进到L3级别智能驾驶,算力、功耗、生态等成为各家AI芯片厂商抢夺市场的核心竞争力。
目前,各大Tier1正在推出或在研的智能座舱平台方案,包括NXP、瑞萨等传统汽车芯片供应商外,以及高通、英特尔等在内的老牌芯片企业和国产芯片商全志科技,都在纷纷推出自家的智能座舱芯片产品。
而以谷歌、亚马逊、苹果等为代表的互联网科技公司、以奥迪、宝马、特斯拉为代表的整车企业大举进军自动驾驶芯片领域,行业未来有望形成多头竞争的格局。
近年来国内芯片厂商也在加速追赶。2020年5月,北汽集团旗下北汽产投与Imagination集团合资成立北京核芯达科技有限公司,在汽车芯片领域提供先进解决方案。
除此之外,上汽、长安、比亚迪、吉利汽车等汽车企业,以及地平线、寒武纪、黑芝麻等高科技企业都在发力车载芯片领域。
汽车电动化和智能化是推动汽车半导体增长的主要驱动力,随着电动汽车数量的增多及智能驾驶的不断渗透,汽车半导体芯片领域有望迎来高速发展。

汽车半导体整体市场
汽车半导体概念宽广,在汽车电动化、智能化、网联化、共享化等各领域发挥重要作用,其按照功能分为汽车芯片、功率器件、传感器等。
芯片是汽车的核心部分,车规级芯片标准远高于消费级,且认证流程长。
一款芯片一般需要2年左右时间完成车规级认证,进入车企供应链后一般拥有5-10年的供货周期。
汽车标准需认证可靠性标准AEC-Q系列、质量管理标准ISO/TS16949其中之一,此外需要通过功能安全标准ISO 26262 ASIL B(D)。
由于汽车行业对上游供应商的高标准要求,同时认证周期长,所以其他供应商很难进入车规级芯片市场,以上原因导致汽车芯片格局稳定,其他供应商短期难以打入车企供应链,一旦出现芯片短缺,那么在短期内就难以实现供应商替代。#芯片#
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近年来,全球汽车芯片市场规模增速远高于当年整车销量增速。据ICVTank数据显示,2019年全球汽车芯片市场规模达465亿美元,同比增长11%。
受全球新冠疫情的影响,在汽车销量下滑冲击下,2020年全球汽车芯片市场规模有小幅下滑,预计规模为460亿美元。
IHSMarkit预测,2026年汽车芯片收入将增长到676亿美元。

来源:乐晴智库

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