汽车半导体深度研究报告：三化推动，各细分领域打开增量空间
（报告出品方/作者：国海证券，吴吉森）
1、 汽车“三化”趋势持续，推动汽车硅含量提升
1.1、 汽车行业整体处于存量市场，集中度上升
汽车行业整体已进入存量市场，内部结构性的趋势将成为行业关注重点。2017 年以来，汽车市场销量持续下滑，2019 年全球汽车销量 9129.7 万辆，同比减少 3.95%， 2020 年在疫情冲击下，全球汽车销量同比下降 16.21%至 7650 万辆， 随着疫情控制，耐用品消费增速回升，预计 2021 年将迎来回暖，但整体而言， 汽车行业已进入存量市场竞争的态势，内部结构性趋势是市场关注重点。
我国是汽车制造和消费大国，产销量连续 12 年位居世界第一。2020 年虽然我国 疫情后复工复产顺利进行以及营销方式加速转变，汽车市场复苏显著优于世界平 均水平，基本消除了疫情的影响，我国汽车行业展现出强大的发展韧性和内生动 力。根据中汽协数据，2020 年中国汽车产量 2522.5 万辆，同比下降 1.93%，销 售量 2531.1 万辆，同比下降 1.78%，降幅比 2019 年分别收窄 5.58 和 6.46 个百分点，截至 2020 年底我国汽车保有量达到 2.81 亿辆，赶上美国并列世界第一。
后疫情时代我国汽车制造业营收逆势增长，汽车行业逐渐向头部品牌集中。随 着人均生活消费水平和 GDP 增加，人们购车愿望十分强烈，消费能力的释放和 整体市场的繁荣都提升着汽车行业的景气度。2014-2017 年中国汽车制造业营业 收入稳步增加，从 6.8 万亿增至 8.5 万亿，2018 年-2019 年呈下降趋势，根据国 家统计局数据，2020 年汽车制造业营收 81557.7 亿元，同比增长 1.4%，回暖速 度超预期。2012-2020 年，我国汽车行业前十大企业市占率从 87.34%提升至 89.50%，市场集中度整体呈上升趋势。
存量市场竞争加剧，集中度持续提升。2020 年我国汽车行业前十大企业集团总 共占据约九成的市场份额，其中，上汽、一汽和东风市占率分别为 21.86%、14.64% 和 13.66%，分列前三，三家企业集团就占据了整个市场的半壁江山，纵观全球， 汽车行业整体处于存量市场，市场竞争趋向激烈，而以 BBA 为代表的豪华品牌 正不断下放产品价格，叠加存量汽车市场中改善性需求的抬升，以 BBA 为代表 的豪华品牌份额也呈现上升趋势，2006-2020 年，奔驰、宝马、奥迪销量合计从 323.90 万辆增长至 588.57 万辆，CAGR 为 4.36%，与此同时，三大品牌的渗透 率从 4.74%稳步提升到了 7.69%，不论是国内市场还是全球市场，拥有核心内燃 机技术的龙头品牌在日趋激烈的竞争中显示出了更大的优势。
百年汽车行业正迎来众多变革，电动化、智能化、网联化值得优先关注。汽车 行业从诞生至今已逾百年，当前汽车行业在经历着非常多的变革，比如汽车行业 的商业模式在快速变化，传统汽车品牌往往采用经销商模式，把大多数的售后服 务外包给了下游经销商，而以特斯拉为代表的电动车新贵则普遍采用了直销模式， 此外，随着汽车智能化的深入，自动驾驶软件为汽车带来更多附加值，传统汽车 主要为一次性买卖，买进汽车的那一天是这辆车最值钱的一天，随后车辆不断贬 值，而未来自动驾驶软件的不断迭代有望使得汽车附加值有望在售出后还能不断 提升；另外，随着共享经济逐步被挖掘，汽车共享出行市场也非常值得期待。就 汽车本身而言，为了更好地研究汽车产业发展趋势对车身本身以及相应半导体 行业带来的增量，我们主要选取了汽车的电动化、智能化、网联化这“三化” 趋势进行解读。
1.2、 电动化、智能化、网联化是汽车行业大势所趋
1.2.1、 电动化：电动车渗透率、市场认可度迅速提升
当前电动化走在所有趋势最前面，新能源车市场快速增长，渗透率持续提升。尽管汽车市场整体处于存量竞争的状态，新冠疫情加剧了汽车销量整体下滑， 2020 年新能源车依然实现了强劲的增长。2014-2020 年，全球新能源车产量从 54.9万辆增长至324万辆，五年CAGR达42.62%，渗透率从0.61%增长至4.24%， 国内市场来看，我国新能源车销量从 2014 年的 7.5 万辆增长至 2020 年的 136.7 万辆，CAGR 达 62.22%，渗透率从 0.32%迅速提升至 5.40%，增速显著超过世 界平均水平，是全球新能源车市场增长的主要动力。
特斯拉 model3/Y 推动新能源车迅速放量。随着特斯拉 model3 和 model Y 进入 市场，电动车在主流中端价位市场快速攻城略地，根据百灵研究数据，自 2018 年 model 3 上市到 2020 年的 3 年间，特斯拉总销量从 25 万辆增长至 50 万辆， 实现两年翻倍的增速，随着政策、产品、产能等趋势不断向好，预计 2021 年特 斯拉总销量将达到 105 万辆，实现一年翻倍的加速成长，短期来看，电动车渗 透率提升的动能十分充沛。
电动车机械结构较传统燃油车更简单，产品标准化程度更高，行业准入门槛更 低。汽车电动化将使零部件减少 1/3。普通燃油车的零部件数量一般认为是 30000 个，其中发动机类占比约 22%、驱动操控类占比 19%、车身占比 15%、悬架制 动占比 15%、照明及线束占比 12%、其它电子装备占比 10%。对于 EV，发动 机的 22%、电子产品的 7%、驱动传动系统的 7%等被去除。而电池、电机、DC/DC 转换器、电动刹车等至多增加 100-200 个零部件。综合来看，汽车电动化将减 少 11000 个零部件。
电驱动系统拥有更高的能量使用效率。受益于电动机可以做到机械能和电能的双 向转换，电驱系统的能量使用效率较内燃机更高，当汽车具备一些动能和势能的 情况下，在刹车时电驱动机可以把动能和势能转换为电能储存起来留待下一次使 用，而传统的 ICE 发动机在刹车时，所有的动能和势能都会转换成热能损耗， 因此电驱动系统在节能方面对比内燃机驱动具有根本性的优势。
展望：电动车将从政策驱动型走向需求驱动型市场
当前各国政策是新能源车市场的主要推手，脱离政策的市场化仍需时日。产业 发展一般需要市场、政策等多方面因素的参与，在新能源车领域，政策显然走在 了最前面，全球各地正通过立法的方式，陆续公布了禁售燃油车的 时间节点，我们认为这一举措将大幅刺激传统汽车厂商向新能源汽车领域转型。
各大车企纷纷响应政策号召加速新能源转型。随着全球各国禁售燃油车时间表陆 续敲定，各大车企也纷纷转型加速布局新能源车，沃尔沃在 2019 年宣布将不再 推出新款燃油车，随后戴姆勒、福特、本田等车企陆续宣布将在近些年开始停售 旗下燃油车，汽车电动化转型持续深入。
价格、充电配套、电池续航是当前纯电动车发展的主要障碍。排除政策（补贴、 禁售等措施）之外的影响，消费者的需求才是决定未来纯电动车能否持续长足成 长的最终因素，根据罗兰贝格《汽车行业颠覆性数据探测》显示，在各个国家的 消费者中，纯电动车过高的价格、不完善的充电网络和续航问题为影响消费者购 买意愿的主要因素，因此我们认为，纯电动车若要达到当前燃油车的销量量级（数 千万台），必要条件是在成本端对燃油车型具备竞争力、在充电配套上达到使用 体验不亚于燃油车使用加油站以及在续航里程上与燃油车型相当。
配套设施加速完善、电池成本持续下降为电动车发展打下坚实基础。
充电配套设施：充电桩数量迅速提升。新能源车配套设施的快速落地将使得新能 源车日常使用越来越方便，推进新能源车从政策驱动逐步走向需求驱动，根据智 能网联汽车网数据，2018 年我国新能源车充电桩数量仅为 80 万个，预计到 2025 年全国充电桩数量将达到 1510 万个，到 2030 年将达到 4970 万个，2018-2030 年复合增长率将达到 41%，其中直流充电桩的占比将从 18%提升至 30%。
电动车实际续航里程：电动车续航问题正逐步得到优化。以当前市场上主流纯 电动车实际续航续航里程为例，小鹏 P7、特斯拉 Model Y 均已突破 500 公里大 关，而当前传统燃油车续航区间在 400 公里-800 公里之间，主流续航在 500 公 里上下，也就是说当前优秀的电动车产品已经基本赶上了主流燃油车平均续航水平，未来，随着电池技术持续发展，电动车续航短的问题有望持续淡化。
电动车成本端：动力锂电池成本持续下降为新能源车竞争力提升带来持续动力。电池在纯电动车成本占比接近 40%，根据彭博财经数据，2011 年动力锂电池平 均价格高达 800 美元/千瓦时，预计到 2025 年动力锂电池平均价格将下降至 96.5 美元/千瓦时，且仍具备持续下降空间，因此，锂电池价格的持续下降将对电动 车整车成本下降带来长足动力，为电动车相对燃油车逐渐带来成本端的竞争力。
日常使用经济性：电动车的后续使用经济性远超燃油车。此外，在日常使用方 面，以我国情况为例，假设燃油车每百公里消耗 7 升 92 号汽车，单价 6.5 元/ 升，成本约为 45.5 元，而纯电动车百公里能耗约为 13kWh，以 1.5 元/度电计算， 成本约为 19.5 元，每百公里节省成本达到 26 元，日常经济性凸显。此外，在车 辆后续保养维护方面，电驱系统的维护频率与成本也显著低于燃油车。
1.2.2、 智能化：从 ADAS 到自动驾驶，解放人是最终目标
智能化是汽车变革的下半页。所有整车厂商（包括燃油车企业）都在提倡智能化， 国家发改委联合 11 部委印发的《智能创新发展战略》为智能汽车下的官方定义为：智能汽车是指通过搭载先进传感器等装置，运用人工智能等新技术，具有 自动驾驶功能，逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车。从这个定义 我们可以看出智能汽车将不再只是一个代步工具，同时还将是一个可移动的、除 了家和办公室之外的第三空间，人可以随时在车内与办公室、家、公共设施相连， 可以娱乐、社交、工作，而实现这些愿景得核心障碍就是自动驾驶技术的发展， 自动驾驶技术有望成为智能汽车的当前追逐的终极目标。
辅助驾驶系统（ADAS）：ADAS 是 Advanced Driver Assistance System-高级驾 驶辅助系统的简称，简单来讲就是紧急情况下在驾驶员主观反应之前作出主动判 断和预防措施，来达到预防和辅助的作用。我们可以称它为自动驾驶的简化版。ADAS 确切来说并不是自动驾驶，可以说这两者的研究重点完全不同。ADAS 本 质是辅助驾驶，核心是环境感知，而自动驾驶则是人工智能，体系有很大差别。不过 ADAS 也可以视作自动驾驶汽车的前提，判断一个系统是 ADAS 系统还是 自动驾驶系统，关键看该系统是否有决策部分。自动驾驶是高级驾驶辅助的最终 目标，ADAS 属于 L2（部分自动驾驶）级别的自动驾驶。在通往 L5 级别自动驾 驶的道路上，ADAS 系统的成熟与完善是基本保障。
ADAS 渗透率将持续提升。根据梅赛德斯-奔驰公司预测，其在中国市场销售的 车型配备各项 ADAS 功能呈渗透率持续上升的趋势，到 2022 年，预计夜视功能 渗透率将达到 20%，交通安全标识识别渗透率将达到 32%，自动紧急刹车功能 将持续取代前碰撞预警功能，渗透率将在 2022 年达到 87%。
自动驾驶技术：无人驾驶与高级辅助驾驶领域通常将自动驾驶技术按照国际汽车 工程师协会（SAE International）发布的工程建议 J3016 进行分类。从 L0级（纯由驾驶员控制）至 L5 级（完全自动驾驶），级别越高，车辆的自动化程度 越高，动态行驶过程中对驾驶员的参与度需求越低，对车载传感器组成的环境感 知系统的依赖性也越强。
电动车相比燃油车在智能化方向更具优势。当前电动车企新势力往往在自动驾驶 赛道上更为领先，电动车具备发展优势的主要原因有以下几点：
（1）电动汽车有 着更好的灵敏度和可控性；
（2）电动车电动化程度更高，能源利用效率更高；
（3）电动汽车在导入网联和数据的采集、优化方面更有优势。
自动驾驶的安全性、责任划分难题导致 L3 级成为自动驾驶等级中的分水岭。
L3 级是自动驾驶等级中的分水岭，其驾驶责任的界定最为复杂：在自动驾驶功 能开启的场景中，环境监控主体从驾驶员变成了传感器系统，驾驶决策责任方由 驾驶员过渡到了汽车系统，而正由于从 L2 级到 L3 级自动驾驶驾驶责任将转移 到车端，需要大幅增加冗余设计，确保自动驾驶的安全性超过人类驾驶员，此外， 由于 L3 级自动驾驶允许自动驾驶系统无法适应的情况下，要求人类驾驶员对系 统进行接管，这就导致了责任划分不清的问题，许多自动驾驶系统研发人员认为 如何区分人类驾驶员是否该进行接管非常困难。此外，根据特斯拉从 2018Q3 至今每季度公布的自动驾驶安全报告重的数据来看，似乎在 autopilot 开启的情 况下，特斯拉车辆的事故率显著低于未开启 Autopilot 的情况，然而，特斯拉的 数据有较强的误导性，原因在于，Autopilot 绝大部分情况下只能在高速路上开 启，而高速路的事故率本身比非高速路要低很多，因此，特斯拉官方公 布的 autopilot 开启的数据样本和 autopilot 关闭的数据样本具有较大不可比性， 右图为经过样本统一处理的数据，可以看到 autopilot 并未真正展现安全优势。
1.2.3、 网联化：5G 赋能 V2X，助推汽车智能化更上一层
网联化是对智能化的补充。网联化实际上是通过车联网（V2X）对智能化（自动 驾驶技术、智慧座舱）进行了补充，车联网（V2X）是实现车辆与周围的车、人、 交通基础设施和网络等全方位连接和通信的新一代信息通信技术，车联网通信包 括车与车之间（V2V）、车与路之间（V2I）、车与人之间（V2P）、车与网络之间 （V2N）等，具有低时延、高可靠等特殊严苛的通信要求，通过 V2X 将“人、 车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起，一方面能够获取更为丰富的感 知信息，促进自动驾驶发展；另一方面通过构建智慧交通系统，提升交通效率、 提高驾驶安全、降低事故发生率、改善交通管理、减少污染等。
5G+C-V2X 将赋能自动驾驶，车联网是 5G 最重要应用之一。为了实现全天候、 全场景无人驾驶，传统基于单车智能的车载感知/决策/控制将向网联智能的协同 感知/决策/控制演进，5G 具有更高传输速率、超大容量的特性，通过 5G 的赋能， 5G+C-V2X 技术发展将进一步提升车联网的体验。
V2X 的最终目标是结合汽车智能系统实现完全自动驾驶。C-V2X 应用可以分近 期和中远期两大阶段。近期通过车车协同、车路协同实现辅助驾驶，提高驾驶安 全，提升交通效率；以及特定场景的中低速无人驾驶，提高生产效率，降低成本。中长期将结合人工智能、大数据等新技术，融合雷达、视频感知等技术，通过车 联网实现从单车智能到网联智能，最终实现完全自动驾驶。
网联汽车成长空间广阔，未来市场可期。根据 IDC 中国 2020 年预测，全球智能 网联汽车数量快速增长，将于 2023 年达到 7630 万辆，根据中商产业研究院数 据显示，2019 年车联网市场规模超 1900 亿元。随着车联网技术的进一步应用， 中国车联网市场规模持续扩大，预计 2022 年将达到约 3500 亿元。
我国车载通信产业链完备，车联网大发展指日可待。目前，我国车联网产业化 进程逐步加快，产业链上下游企业已经围绕 LTE-V2X 形成包括通信芯片、通信 模组、终端设备、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等为 主导的完整产业链生态。
1.3、 汽车成本结构正在重构，汽车电子 BOM 占比提升
电动车新增了三电（电池、电机、电控）系统，单车成本构成变化显著。电动 化带来最显著的改变是汽车动力系统的改变，电池、电机、电控并称为新能源车 三电系统，电机驱动汽车前行，而电机控制器驱动电机工作，电机控制器由逆变 器和控制器两部分组成：逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交 流电给汽车电机提供电源，控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动 或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。传统燃油车中，发动机、传动系统、车身、汽车电子、底盘、内外饰一般分别占 据总成本的 15%/10%/15%/15%/10%/10%，以常规电动汽车而言，电驱动力系 统主要由电池、电机和电控组成，一般占 50%的价格成本，其中电池又占比 38%， 电机占比 6.5%，电控占比 5.5%，此外，底盘占比 14%，车身占比 5%，内饰占 比 15%，电子占比 9%，其他占比 7%。相比可以看出新能源汽车与传统产油车 的成本结构有了很大变化，增加了高达 38%的电池系统外，电控、底盘占比增 加，发动机方面，由于电驱结构大幅简化，电机占比较燃油发动机大幅下降。
单车电子元器件 BOM 快速增长。罗兰贝格在《汽车电子革命系列白皮书》认为 汽车发展趋势遵循“M.A.D.E”，即 Mobility-移动出行、Autonomous-自动驾驶、 Digitalization-数字化和 Electrificatin-电动化，以 2019 年典型的 L1 级豪华品牌 燃油车为例，汽车电子电气相关的 BOM（物料清单）价值（不含电池与电机） 将从 2019 年的 3145 美元提升至 2025 年的 7030 美元，单车增量达 3885 美元， 其中自动驾驶、数字化和电动化将分别带来 925 美元/725 美元/2235 美元的提 升，移动出行趋势对汽车电子元器件 BOM 影响较小。
我们看到罗兰贝格对汽车发展的“M.A.D.E”四个趋势的解释中，除去“移动出 行”趋势对电子元器件成本没有影响外，电动化、自动驾驶、数字化的内涵与我 们上文所提的“三化”-“电动化、智能化、网联化”一致，而“电动化、智能 化、网联化”正是推动汽车单车成本构成变革的主要趋势。
自动驾驶、数字化、电动化对汽车电子元器件成本影响的具体拆分：
汽车电动化推动豪华品牌电池管理、电控系统电子元件单车价值净提升 2235 美 元。汽车电子元器件 BOM 的大部分增长来源于电动化，尽管与 ICE（内燃机） 动力系统相关的电子元器件将减少 395 美元单车，但是电池管理（电池接线盒、 DC-DC 转换器等）和与电驱相关的电控系统（如逆变器、动力总成域控制器 DCU、 各类传感器）将带来超过 2600 美元的价值提升。
自动驾驶推动豪华品牌单车电子元件价值量净提升 925 美元。自动驾驶对汽车 电子元器件价值提升主要体现在传感器、车载计算平台与软件方面，根据罗兰贝 格测算，由于 L3 级别需要超前设计具有相应冗余算力的高性能计算芯片，在 L3 级的豪华品牌轿车中，HPC、ADAS 传感器相对 L1 级同类车型将分别带来 475 美元/375 美元的单车价值增量，底盘、刹车系统、转向、悬架内的电子元器件 增量为 75 美元，自动驾驶合计带来 925 美元的单车增量。
数字互联推动豪华品牌单车电子电气架构相关元器件价值净提升 725 美元。根 据罗兰贝格测算，在数字化方面，智能网联、信息娱乐系统和电子电气架构将分别带来 90 美元/140 美元/510 美元的单车电子元件 BOM 增量，电气架构价值量 提升显著的主要原因为座舱域控制器及基础软件（如操作系统）将成为未来价值 高地，OTA（在线升级）技术正不断拉长底层硬件的生命周期以平摊研发成本。
2、 汽车半导体市场空间迅速扩容，应用多点开花
汽车半导体是汽车电子核心，广泛应用于车身多个系统。在汽车电子元器件中， 半导体将是承担功能实现的核心器件，汽车半导体按种类可分为微控制器（MCU、 SoC 等）、功率半导体（IGBT、MOSFET、电源管理芯片等）、存储（NOR、 NAND、Dram 等）、传感器（压力、雷达、电流、图像等）、以及互联芯片（射 频器件），使用范围涵盖车身、仪表/信息娱乐系统、底盘/安全、动力总成和驾驶 辅助系统五大板块。传感器、微控制器、存储设备、功率在各个板块都有需求， 而互联芯片主要用于车身及信息系统方面。
汽车半导体市场空间广阔，我国作为汽车生产大国占据四分之一市场。根据 IHS Markit 数据，受新冠疫情对汽车半导体的影响，2020 年全球汽车半导体市场规 模为 380 亿美元，同比下降约 9.6%，预计到 2026 年将达到 676 亿美元，2019 年-2026 年年复合增长率为 7%，我国作为汽车制造大国，汽车产量蝉联全球第 一，对汽车半导体需求同样旺盛，2020 年中国汽车半导体市场规模约为 94 亿 美元，预计到 2030 年将达到 159 亿美元，年复合增长率为 5.40%。
车规级芯片较消费级和工业级别芯片对可靠性、稳定性有更高的要求。车规级 芯片对对于存储解决方案的挑战性在于，自动驾驶汽车的每个系统都有独特要求， 任何一款存储解决方案都无法适用于整辆汽车，此外，车规级芯片相比消费芯片 和一般工业芯片开发难度更高，工作环境也更严苛，同时由于涉及到人身安全， 要求极高的安全性和可靠性。
单车电动化程度越高，单车半导体价值增量越显著。根据英飞凌和 Strategy Analytics 数据显示，2019 年典型的传统燃油车单车半导体价值在 355 美元，以 2019 年典型的 48V/微混汽车、全混/插电、纯电动车型为例，单车半导体用量分 别较传统燃油车提升了 176 美元/429 美元/420 美元，纯电动车半导体含量不及 插混车型的主要原因可以简单概括为插混车型动力系统复杂，相对多出了内燃机 控制相关的半导体。
从半导体价值分配来看，纯电动车功率半导体价值占比显著提升。Strategic Analytics 数据显示，传统燃油车中，价值占比最高的半导体器件为 MCU，占比 达 23%，功率半导体和传感器分别占 21%和 13%，而在典型的纯电动汽车中， 受益于动力系统由内燃机过渡为电驱动系统，传统机械结构的动力系统被电动机 和电控系统取代，其中电控系统需要大量的逆变器，对 IGBT、MOSFET 等功率 器件产生了大量需求，推动了功率半导体在纯电动车的价值占比大幅提升至 55%， MCU 和传感器价值占比分别下降至 11%和 7%。
汽车半导体产业链环节众多，分工明确。汽车半导体产业链同消费电子一样，最 下游是各类模组厂商，以汽车摄像头为例，摄像头模组厂商有舜宇光学科技、欧 菲光，在摄像头传感器端有安森美、豪威科技，在传感器产业环节则分为了材料、 设备厂商，芯片设计厂商、芯片制造厂商、芯片封装测试厂商等，整体来看，汽 车半导体产业链环节众多，分工相对明确。
欧美日巨头占据汽车半导体近 95%份额，我国企业整体市占率极低。就全球半 导体市场的竞争格局来看，优势企业主要集中于美国、欧洲地区的德国、法国、 荷兰、瑞士等，亚太地区的日本、韩国、中国和以色列等。恩智浦、瑞萨电子、 英飞凌、意法半导体、德州仪器等传统汽车芯片巨头具备丰富的产品布局和领先 的技术实力，2019 年占据全球汽车芯片 50%的市场份额。由于设计、生产等方 面的技术差距较大，至今我国未形成具备国际竞争力的汽车芯片供应商，整体在 汽车芯片领域的市场份额极低。
整体来看，我国汽车半导体与世界领先水平差距仍较大。国内汽车半导体在基 础环节、标准和验证体系、车规产品验证、产业配套等方面能力薄弱，同时在半 导体各个产品自主率较低，与我国与消费电子半导体产业链相比，由于汽车半导 体在可靠性、稳定性等领域要求更高，且我国终端车企品牌市占率远不如消费电 子领域，国内品牌对产业链扶持力度有限，国内企业在汽车半导体领域的整体市占率更低，同时也对应着可观的国产替代空间。
2.1、 功率器件：电动化最受益赛道，市场快速扩容
2.1.1、 Si IGBT：汽车电控产生大量需求，市场空间广阔
功率半导体是电子装置电能转换与电路控制的核心，通过利用半导体的单向导 电性实现电源开关和电力转换。具体用于变频、变相、变压、逆变、整流、增幅、 开关等，相关产品具有节能的作用，被广泛应用于汽车、通信、消费电子和工业 领域。功率半导体可以分为电源管理 IC 、功率模组和功率器件三大类。其中， 模组是将多个分立功率器件进行模块化封装；功率 IC 是将分立功率器件与驱动/ 控制/保护/接口/监测等外围电路集成；功率器件是功率模块与功率 IC 的关键。功率分立器件根据可控性可以分为三类：不可控型、半控型和全控性。
功率器件应用于车身多个模块。功率半导体在汽车中主要运用在动力控制系统、 照明系统、燃油喷射、底盘安全系统中，传统汽车中，功率半导体主要应用于启 动、发电和安全领域，而新能源汽车普遍采用高压电路，当电池输出高压时，需 要频繁进行电压变化，对电压转换电路需求提升，此外还需要大量的 DC-AC 逆 变器、变压器、换流器等，这些对 IGBT、MOSFET、二极管等半导体器件的需 求量很大。综合来看，单辆汽车的功率转换系统主要有：（1）车载充电机 （chargeronboard），（2）DC/AC 系统，给汽车空调系统、车灯系统供电，（3） DC/DC 转换器（300v 到 14v 的转换），给车载小功率电子设备供电，（4）DC/DC converter（300v 转换为 650v），（5）DC/AC 逆变器，给汽车马达电机供电。（6） 汽车发电机。
电动车功率器件增量主要来源于电控系统。电机控制器作为控制电动汽车驱动电 机的设备，负责接收整车控制器和制动踏板、油门踏板、换挡机构等传送的控制 信息，通过控制驱动电机的电压和电流对驱动电机转速、转矩、转向进行控制， 并可同时对动力电池的输出进行相应控制。一般来说，电控系统中的功率变换模 块（PowerConverter ）负责对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器 件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管（GTO）、功率场效应管（MOSFET）、 绝缘栅双极晶体管（IGBT）以及智能功率模块（IPM）等。
汽车是功率器件最主要的下游应用，未来市场可期。根据智研咨询数据，汽车 是功率半导体下游应用中的主要领域，2019 年汽车在功率半导体下游终端市场 占比 35.4%，根据 Omdia 数据，由于新冠疫情对汽车销量的负面影响，2020 年全球汽车功率器件市场下降至 45 亿美元，得益于汽车行业复苏以及新能源车 的渗透率的快速提升，预计到 2025 年将提升至 92 亿美元。
IGBT ：汽车电机控制系统中 IGBT 需求量快速增长，IGBT 占据电控系统 40%-50%的材料成本，占纯电动车总成本约 8%-10%。IGBT 全称绝缘栅双极型 晶体管，是由 BJT(双极型三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合式 半导体，IGBT 兼具 MOS 和 BJT 的优点，导通原理与 MOSFET 类似，都是通 过电压驱动进行导通，电动汽车使用到 IGBT 的装置主要有五项（包含逆变器、 直流/交流电变流器、车载充电器、电力监控系统以及其他附属系统），在配合高 电压高功率的工作条件下，功率元件的采用需替换成 IGBT 元件或 IGBT 模块， 对 IGBT 元件的需求量较大。在纯电动车的电控系统中，IGBT 主要用于逆变器 中，成本占比区间大致为 40%-50%。
IGBT 增量空间广阔。特斯拉后三相交流异步电机每相要用到 28 个 IGBT 总共 使用84个IGBT，加上电机其他部位的IGBT，特斯拉Model S共使用96个IGBT。按照每个 IGBT 5 美元的价格计算，双电机 IGBT 价格约为 480 美元左右。由于Model S 定位相对高端，且考虑到部分插混车型电机对 IGBT 需求较低，我们假 设新能源车电动机 IGBT 平均数量为 48 个，价格以 5 美元计，平均每辆车的 IGBT 增量空间为 240 美元，假设 2021-2025 年全球乘用车销量稳步复苏至 9600 万 辆，新能源车销售占比提升至 18%，到 2025 年汽车 IGBT 市场增量将达到 41 亿美元。
新能源车充电桩对功率器件也将产生可观的需求。与新能源汽车相配套的充电 桩对功率半导体需求也很大，新能源汽车充电桩分为直流 IGBT 充电桩和交流 MOSFET 充电桩，直流充电桩的优点在于充电速度快，缺点是价格高昂。按照 国家电网充电桩招标价格（直流充电桩 10 万元/个；交流充电桩 1.8 万元/个）来 测算的话，2020 年我国直流电充电桩市场规模在 4128 亿元，交流电充电桩市 场规模在 121 亿元，预计到 2030 年整体充电桩市场规模为 21172.2 亿元。此外， IGBT 模块在电动汽车中发挥着至关重要的作用，是充电桩的核心技术部件， IGBT 模块占充电桩成本约 20%。据此我们预测，2030 年我国功率半导体市场 规模将超过 4200 亿元。
2.1.2、 SiC MOSFET：大功率、高频率催生需求，未来市场可期
SiC MOSFET 性能优秀，对 Si IGBT 产生了部分替代效应。MOSFET 和 IGBT 都用作开关，不同点在于硅基 MOSFET 不耐高压，只能用在低压领域，开关频 率高，损耗低。IGBT 结合了 BJT 和 MOS 的优点，耐高压性能较强，开关频率 低于 MOSFET，损耗较高。SiC MOSFET 具有较高的击穿电场强度，比传统Si MOSFET 更耐高压，同时拥有更高的开关频率和下降的通态电阻，开关速度 比 Si IGBT 快，损耗比 Si IGBT 小，在高频、高电压领域正取代Si IGBT 和 Si MOSFET，此外，SiC MOSFET 模块的体积可以大幅减小，由于电动车电池模 块重量和体积较大，引入 SIC 可以节省部分电驱系统的体积，为整体空间布局 的设计带来更大优势。
SIC 产业成熟度较低，成本仍较高。当前 SIC 的器件产业化的主要问题在于 SiC 外延生产遇到材料应力的不整合，在晶片尺寸增大的情况下，外延层键合表面应 力超过拉伸极限，这会损坏晶体光栅并降低良率。此外，SiC 芯片现在产量较低， 晶片尺寸仍然主要为 4 英寸或 6 英寸，这些都使得难以实现大尺寸晶片的成本 效率，同类型的 SiC MOSFET 的成本是 Si IGBT 的八到十二倍，与传统的 Si IGBT 相比，汽车 SiC 解决方案的成本高出约 300 美元。
SI IGBT 和 SIC MOSFET 将长期共存：展望未来，纯电动乘用车的工作电压将 以 350V 起步为主，在这个电压范围，大功率的 IGBT 仍能长期胜任，且在成本 端具备优势，在中高端乘用车、客车以及货车领域，对工作电压有更高要求的情 况下，比如 600V、800V 乃至 1000V，SIC MOSFET 性能优势逐渐显露，由于 SIC 产业化仍需要较长时间，目前来看成本下降到硅基芯片仍有较大难度，因此 在相当长的时间内，SI IGBT 和 SIC MOSFET 将长期共存。
新能源车将带动 SIC 市场快速成长，预计 2025 年新能源车 SIC 功率器件市场 将达到 15.53 亿美元。根据 Yole 数据显示，2019 年 SiC 功率器件市场中有 2.25 亿美元来源于新能源车，且是 SiC 功率器件下游的主要单一市场，预计到 2025 年，新能源车将贡献 15.53 亿美元的 SiC 功率市场，年复合增长率达 38%，此 外，受益于新能源车充电桩等基础设施快速落地，2019 年应用于充电桩的 SIC 市场仅为 500万美元，预计到 2025 年将达到2.25 亿美元，年复合增长率达90%。
国家政策大力助推车规 SiC 发展，产业前景向好。国家对第三代半导体行业发 展极为重视，在车规级 SIC 领域提出的总体目标为：到 2025 年，SiC MOSFET 关键性能与国际先进水平的差距缩小到一代内，突破芯片新型结构设计以及先进 工艺技术，实现 SiC MOSFET 芯片产业化；到 2030 年，SiC MOSFET 关键性能达 到国际先进水平；到 2035 年，SiC MOSFET 关键性能与国际最高水平相当。
2.1.3、 欧美日企业占据先发优势，我国企业任重道远
欧美日占据大部分汽车功率器件份额，我国企业快速追赶。功率半导体厂商以 欧美日为主，中国厂商起步较晚，技术比较落后，与欧美日厂商差距较大。目前 功率半导体厂商可以分为三个梯队，第一梯队是英飞凌、安森美等欧美厂商为主， 第二梯队亿三菱电机、富士电机等日本厂商为主，第三梯队是士兰微、安世半导 体等中国厂商。根据 Yole 数据，2019 年英飞凌、安森美、意法半导体、三菱电 机在功率器件和模组领域领先。功率半导体厂商大多有完整的晶圆厂、芯片制造 厂和封装厂，英飞凌、安森美等龙头企业均为 IDM 模式，对成本和质量控制能 力很强，实力强劲，以高端产品为主；中国大陆的厂商大多也是 IDM 模式，产 品以低端二极管和低压 MOSFET 为主，实力较弱；中国台湾以 Fabless 模式为 主，主要负责芯片制造和封装。
以比亚迪半导体、斯达半导为代表的国内 IGBT 优秀企业正在冉冉升起。在汽车 IGBT 领域，我国比亚迪半导体和斯达半导具备较强竞争实力，根据 NE 时代数 据，2019 年国内新能源车市场中，英飞凌以 58.2%一家独大，比亚迪半导体、 斯达半导份额分别达 18%和 1.6%，位居前列。
标确立，国内企业在 SIC 领域持续加大布局，从 SIC 衬底到外延片，再到芯片 及器件均有企业布局，以 LED 龙头三安光电为例，其规划布局了 SiC 衬底、SiC 外延、SiC 芯片器件全流程，6 寸 SiC MOSFET 预计 2021 年量产，拟投资 160 亿元在长沙建设 SiC 产业园，产品将涵盖 6 寸 SiC 导电衬底、4 寸半绝缘衬底、 SiC 二极管外延、SiC MOSFET 外延、SIC 封装二极管、SiC 封装 MOSFET。
2.2、 主控芯片：控制走向中心化，算力需求持续提升
2.2.1、 汽车算力快速增长，主控芯片市场将大幅扩容
汽车电动化推动电子电子电气架构变革，由分布式向集中式发展。电子电气架 构简称 E/E 架构，指对汽车的传感器、中央处理器、ECU、线束、信息娱乐系 统以及底盘系统等整车软硬件进行系统设计的方案，进而实现车内高效的信号传 输、系统布置等效果。如果没有电动车的兴起，传统 E/E 架构将延续辉煌，而 电动车和自动驾驶技术席卷了整个行业，大量新出现的 ECU 和信号传输效率 需求，让原来的分布式 E/E 架构受到挑战，甚至正在成为技术发展的桎梏。
以 ASIC 为核心的自动驾驶芯片是汽车主控芯片的终极目标。对照博世的六个阶 段，可以看到，除了已经进入车载电脑的阶段特斯拉 Model 3，大多数车企的汽 车 E/E 架构刚刚度过模块化阶段，正在进入集成化阶段，每演进一个阶段，E/E 架构的效率会更高，比如，在集成化阶段，CAN 总线的传输速率可达 100 kBit/s， 按照模型预测，如果采用车载以太网，可以实现比 CAN 总线高 1000 倍的带 宽，也即达到 100Mbps 高实时带宽，如果搭载车规级芯片，还可以让汽车拥 有中央计算机的处理能力，可以满足车辆向智能终端演变的算力需求。
当前汽车主控芯片主要是 MCU(流微控制单元 Microcontroller Unit)，负责计算 和控制。MCU 是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当 缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D 转换、UART、PLC、 DMA 等周边接口，甚至 LCD 驱动电路都整合在单一主板上，形成能完整处理任 务的微型计算机。MCU 主要作用于最核心的安全与驾驶方面，自动驾驶（辅助） 系统的控制，中控系统的显示与运算、发动机、底盘和车身控制等。
L3 级自动驾驶需要 30TOPS 的算力，未来车载计算芯片空间广阔。根据国内自 动驾驶芯片厂商地平线数据，L1/L2 级别对算力的需求不足 2TOPS（1TOPS 代 表一秒钟进行 1 万亿次计算），而到了 L3 级别自动驾驶，算力需求将迅速来到 30TOPS，为了冗余设计的考虑，我们看到当前主流自动驾驶芯片的设计算力多 达到了大几十 TOPS，到 L4 和 L5 级别，自动驾驶对算力的需求将来到 300 和 4000TOPS，当然，目前满足 L3 级别的芯片已经陆续流片，而 L3 级别的自动 驾驶技术仍需时日，自动驾驶芯片算力再短期内并没有显著再提升的需求。
汽车计算、控制类芯片市场规模约为 108 亿美元，SoC 将成为主要增量。根据 IHS 数据显示，当前 MCU 芯片市场规模约为 70 亿美元，预计 2025 年将增长至 78 亿美元，受益于汽车电动化以及自动驾驶技术的发展，汽车电子电气架构由 分布式向集中化跃进，SoC 是未来汽车计算、控制类芯片的主要增量来源，2020 年汽车 SOC 芯片市场规模约为 37 亿美元，预计到 2025 年将迅速增长至约 82 亿美元，CAGR 达 14.87%。
2.2.2、 欧美大厂领跑控制类芯片，我国企业奋力追赶
功能芯片：在 MCU 领域，英飞凌、瑞萨、恩智浦、ST 为头部企业，均具有覆 盖不同应用和功能的完整MCU产品线，近年加快了并购步伐，市场进一步集中， CR5 占据全球约 80%的市场份额。国内份额与国外企业差距较大，上市公司中 颖电子、兆易创新、东软载波都涉及汽车电子领域，但市占率极少。
计算类芯片：瑞萨电子、恩智浦、德州仪器等传统汽车芯片企业是当前量产环节 的主导力量，凭借深厚的汽车芯片设计经验，在嵌入式计算处理器领域与汽车软 件、系统开发商深度绑定，能够更好地协同车辆控制，把控功能安全需求。英伟 达、高通、Intel 虽为传统 ICT 企业，近年来在汽车主控芯片领域大举布局，现 已跻身全球汽车半导体前 25，主打 ADAS、自动驾驶以及智能座舱领域的芯片 设计，具备传统芯片企业难以比拟的算力优势，Intel Mobileye 的 EyeQ 系列芯 片、高通骁龙 820A 就是典型代表，而其他产品多处于研发应用和预量产阶段。
我国企业在自动驾驶芯片领域快速发力，后来居上之势已显。在自动驾驶芯片 领域，兼顾高算力和低功耗的芯片是未来的发展趋势，目前除了特斯拉等少部分 车企采用自研方案外，其他主要采用第三方方案，我国企业在自动驾驶芯片领域 快速追赶，虽然还未在量产车上有搭载，但在关键参数方面已逐步达到世界先进 水平，以地平线征程 2 自动驾驶芯片为例，其能效比达到了 2，与特斯拉当前的 主力芯片 FSD 相当，且地平线使用的是相对落后的 28nm 工艺。
2.3、 存储芯片：车载数据量提升，打开存储芯片空间
2.3.1、 算力提升存储带宽及容量需求，L3 级是分水岭
存储器种类众多，是信息技术中用于保存信息的记忆设备，目前市场上 DRAM 和 NAND Flash 为主流存储器，而 NOR Flash、SRAM、SLC NAND 等属于利 基型存储器。DRAM 是最常见的系统内存，具有体积小、集成度高、功耗低等 优点；Flash具备电子可擦除可编程、断电不丢失数据以及快速读取数据等性能。
汽车存储应用在汽车多个模块，传统汽车需求较小，目前国内市场约为 7-10 亿 人民币。为实现自动驾驶汽车的互联性，包括仪表盘系统、导航系统、信息娱乐 系统、动力传动系统、电话通讯系统、平视显示器 (HUD)、传感器、CPU、黑 匣子等，都需要存储技术为自动驾驶汽车提供基础代码、数据和参数。汽车电子 产业对存储的需求主要来自于 IVI、TBOX 和数字仪表盘等产品，根据存储模组 厂商江波龙统计，目前每台车对存储的需求量平均在 32GB 左右。
L3 级自动驾驶将为汽车存储带来显著增量，而 L3 级自动驾驶正处于瓶颈期。L1-L5 级自动驾驶对内存和存储产品分别提出了不同的需求：在 L1、L2 级别时， 存储带宽大多数需求能够由 LPDDR4 满足，而随着技术要求越来越 高，未来更多将会由 LPDDR5 和 GDDR6 产品来满足更高的计算性能。同时， 在存储容量中，现有的 e.MMC 产品基本能满足现有应用需求，基本 上可以满足 8G 到 64G 到 128G 的容量，但未来对于存储的写入速率、容量要 求和性能的要求越来越高，会从 e.MMC 转到 UFS 再转到 Pcle，根据 Semico Research，对 L1,L2 级而言，每车存储容量差别不大，一般配置 8GB DRAM 和 8GB NAND，但是 L3,L4 级别的自动驾驶的高精度地图、数据、算法都需要大 容量存储来支持，一辆 L3 级的自动驾驶汽车将需要 16GB DRAM 和 256GB NAND，一辆 L5 级的全自动驾驶汽车估计需要 74GB DRAM 和 1TB NAND。
2020 年车用存储市场空间约为 40 亿美元，预计到 2025 年翻倍。根据江波龙信 息，国内的汽车存储市场的规模约为 7 到 10 亿人民币，市场规模相较存储器市 场而言占比还非常低。根据 HIS 数据，2020 年汽车存储 IC 市场规模在 40 亿美 元左右，而根据 WSTS 数据，2020 年全球存储 IC 市场为 1175 亿美元，汽车用 存储 IC 份额不足 4%，展望未来，随着汽车自动驾驶功能的迭代，全球汽车存 储 IC 市场空间将快速增长，预计到 2025 年将至少翻倍，超过 80 亿美元，逐渐 成为存储 IC 市场中越来越重要的部分。
2.3.2、 美韩日台主导市场，国内企业寻求突围机会
存储行业具备典型的重资产、高资本壁垒、技术密集属性，全球存储行业集中 度非常高。NAND 和 DRAM 是存储市场的两大主要产品类型，根据 Yole 数据， 2018 年，三星、东芝、西部数据、SK 海力士、美光在 NAND 市场的份额分别 达到了 38%/19%/14%/11%/11%，前五大市场份额合计达 93%，而 DRAM 市场 几乎被三星、SK 海力士、美光三家瓜分，2018 年三家企业市占率合计达到了 95%，呈现寡头垄断格局。
尽管当前市场规模尚小，各大巨头正纷纷发力汽车存储领域提前布局。三星、 海力士、镁光全球存储三巨头引领存储芯片技术的发展潮流，同时在汽车 ADAS、 信息娱乐系统中提供多种行业解决方案，从 NAND、eMMC 到容量更大、读写 更快的 UFD、PCLe SSD，紧跟自动驾驶和车联网带来的大数据量、大带宽吞 吐需求。国内企业近年来逐渐实现存储技术突破，面对智能汽车给车载存储带来 的机遇，兆易创新与合肥长鑫密切合作，2019 年推出 GD25 全系列 SPI NOR FLASH，满足 AEC-Q100 标准，是目前少有的全国产化车规存储器解决方案；旺宏半导体推出 eMMC/DDR/LPDDR/SSD/DIMM 等嵌入式存储、移动存储，拓 展汽车电子应用领域；北京君正旗下 ISSI（北京矽成）2016 年上半年公司 SRAM 产品收入在全球 SRAM 市场中位居第二，仅次于赛普拉斯；DRAM 产品收入 在全球 DRAM 市场中位居第八位，目前是国内在车规级存储芯片市场具备全球竞争力的少数企业之一。
2.4、 模拟芯片：电池管理、通信器件助推赛道成长
汽车的电动化、智能化、网联化大势所趋，模拟 IC 必不可少。模拟芯片按照产 品可以分为电源管理芯片和信号链芯片。电源管理系统（BMS）能够处理好整 车系统的能源管理；汽车的智能化除了需要各种 AI 芯片外，还需要 MCU 和传 感技术的配合，高性能传感器和传感融合技术同样也需要信号链芯片进行信号传 输、处理；汽车的网联化，即 V2X，需要实现人车交互、车车交互等，这些通 讯都离不开射频芯片的发出接收处理。从燃油汽车到油电混合汽车、再到纯电动 车，不仅对汽车电子的需求量增大，而且对汽车电子的要求也越来越高，更加需 要能耐受高电压、大电流的电子元器件，模拟 IC 亦是如此，通过对数据的收集、 处理、转化，实现信息交互。外界真实信号被传感器感知，得到的模拟信号经过 放大器、模数转换器处理最终由 MCU 控制其他系统的信号的输出。
汽车模拟 IC 市场 2024 年将达到 150 亿美元，在模拟 IC 各下游领域中 CAGR 最高，达 8.9%。根据 IC Insights，2019 年，汽车模拟 IC 市场规模 97.96 亿美 元，同比下降 1.30%，预计 2020 年市场规模达到 104.81 亿美元，同比增长 6.99%， 随着电动车渗透率的提升，预计到 2024 年，汽车模拟 IC 市场将达到 150.29 亿 美元。2019-2024 年模拟 IC 下游应用中，汽车市场的 CAGR 最高为 8.9%，超 过第二的通讯市场 1.1pct，可见未来模拟 IC 中，汽车市场是一个重要的增长点。
尽管海外巨头主导了模拟芯片市场，但模拟芯片市场相对分散，国内市场集中 度相对全球市场更低。目前不论是从全球市场还是国内市场，模拟芯片的主要供 应商还是被德州仪器、英飞凌、Skyworks 占据绝大部分份额。全球 Top5 模拟 IC 厂商的市占率之和约为 49%，而国内市场 Top5 模拟 IC 供应商的市场份额总 和约为 35%，相较于全球市场，我国模拟 IC 市场市场集中度更低。
全球汽车模拟 IC 市场中，德州仪器、ADI、英飞凌、思佳讯、恩智浦、安森美、 瑞萨有较强的竞争力，国内企业起步晚，差距较大，巨头普遍走内生发展和外 延并购同时进行的成长之路。德州仪器在电源管理和运算放大器这两个领域处于 龙头地位，下游市场集中于工业和汽车电子市场；ADI 常年占据数据转换器龙头， 目前专注于工业和通信市场；英飞凌则是著名的汽车电子厂商，在电源管理和功 率半导体中排名靠前。思佳讯是射频芯片巨头之一，恩智浦、安森美、瑞萨均是 实力较强的汽车电子厂商。国内模拟芯片的供应商主要包括矽力杰、圣邦微、思瑞浦、芯海科技等。国内供应商相比国外起步较晚，从产品丰富程度到技术水平 还普遍存在着较大差距，尤其车规类产品差距会更大。不同于数字芯片，模拟芯 片具有 IC 设计依赖资深研发，产品种类繁多，制造工艺相对成熟，产品生命周 期长、用户粘性大的特点，使得模拟芯片成为一个长坡厚雪的行业，呈现强者恒 强的局面。国内外模拟 IC 厂商的扩大主要通过两个方面，工程师队伍的扩大和 企业规模的扩大，即通过培养工程师或高薪聘请工程师来增强研发实力，通过企 业并购来扩大产品种类、专利数量和企业规模。
2.4.1、 BMS 芯片：动力电池装机驱动，市场稳步增长
BMS（电池管理系统）是新能源车的电源管理芯片主要增量。电动汽车的动力 电池由几千个小电芯组成，而电池包主要由电芯、模块、电气系统、热管理系统、 箱体和 BMS 组成。BMS 是一个保护动力锂离子电池使用安全的系统，包括估 测电流的电荷状态、检测电池的使用状态、管理电池的循环寿命、在充电过程中 对电池进行热管理等功能。近两年在国内新能源汽车市场的快速发展带动下，国 内动力电池 BMS 市场需求规模也迅速增长，根据前瞻产业研究院数据，2020 年我国新能源汽车动力锂电池实现装机量 94.5 万套，同比增长 38.97%，预计 到 2023 年将迅速增长至 246.5GWh。根据 IDC 预计，未来 5 年中国新能源车市 场 CAGR 达到 36.1%，这里我们保守假设 BMS 市场 CAGR 为 30%，预计 2025 年 BMS 产品装机量将达到 766 万套。
车载电源管理芯片市场稳步增长，预计 2025 年市场规模为 20 亿美元。根据 Yole 数据，2018 年全球电源管理芯片市场规模为 191 亿美元，应用在汽车及交通运 输领域的电源管理芯片市场为 15 亿美元，受益于新能源车渗透率不断提升，动 力电池对电源管理芯片的需求持续上升，预计到 2024 年汽车及交通领域的电源 管理芯片市场规模将达到 20 亿美元，CAGR 为 4.91%。电源管理芯片市场欧美 大厂同样占据绝大部分份额，根据 Yole 数据，德州仪器、高通、模拟器件、美 信、英飞凌、安森美、恩智浦、戴洛格半导体、瑞萨电子合计市场份额超过 75%。
2.4.2、 信号链芯片：C-V2X 助推，市场空间迅速成长
AFE（模拟前端）：新能源汽车 BMS（电源管理系统）同样包含信号链芯片， 预计2025年国内动力电池带来的AFE市场规模接近30亿元。BMS中包含AFE， 即模拟前端，主要用于处理信号源过来的模拟信号，并将处理完的信号转换成数 字信号送往后续数字电路进行处理。应用领域一般包含模拟信号放大、信号调理 和模数转换电路等。目前新能源车 BMS 产品中多采用集连多颗AFE 芯片（不 包含采样电路）的方式，我们选取 ADI 公司 LTC6813 芯片进行新能源车 BMS 系统的 AFE 市场空间测算，一般情况下，单车使用 AFE 数量在 12~15 颗之间， 单价在 30~35 元之间，这里我们取单车 13 颗 AFE 芯片，AFE 单价在 30~35 元 之间逐次递减进行市场空间测算。我们估计出 2019 年 AFE 的市场规模在 7.22 亿元，预计 2025 年市场规模将达到 29.86 亿元。
射频前端：车联网无线通信模块包含四个部分，即天线、射频前端、射频收发、 基带，射频器件是实现 C-V2X 的关键器件。除 BMS 外，车载无线通信系统同 样需要用到大量射频器件（主要由信号链芯片组成），射频器件是指能够将射频 信号与数字信号进行转换的芯片，它包括功率放大器 PA、滤波器、低噪声放大器 LNA、天线开关、双工器、调谐器等，在车身重主要应用于卫星通信、信息 娱乐、V2X 以及定位等功能中。
车载射频前端市场空间预计到 2023 年达到 38.15 亿美元，海外龙头企业寡头垄 断。IDC 预计 2020 年全球智能网联汽车出货量约为 4440 万台，到 2023 年全 球智能网联汽车的出货量将进一步增至 7630 万台，假设射频前端芯片单车成本 50 美元，经测算 2020 年能网联汽车射频前端市场空间维 22.20 亿美元，预计 到 2023 年达到 38.15 亿美元美元。射频前端市场由欧美日厂商寡头垄断， 2018-2019 年，QORVO、思佳讯、博通、村田、高通、英飞凌合计市场份额达 到 87%，市场集中度非常高。
通信芯片模块：C-V2X 助力市场成长，我国企业已建立较大优势。当前主要应 用为信息娱乐系统中的远程通信 ECU 和 ADAS 中应用的 V2X 无线通信模块， 2019 年市场规模约为 49 亿美元，预计到 2025 年达到约 76 亿美元，年复合增 长率约为 7.6%。我国经过多年艰苦卓绝的追赶，在 4G、5G 时代实现后来居上， 通信技术和市场应用均处于国际领先地位，在车载通信也取得了迅速发展，在 C-V2X 车联网通信领域走出一条自主化的道路，实现了从芯片、模组、设备、 整车、测试认证与运营服务的全产业链覆盖，蜂窝通信领域，华为已累计为全球 数百万辆汽车提供 4G 通信模组，5G 模组也已实现量产上车；C-V2X 领域，国 内涌现出华为、大唐、高新兴、移远通信等为代表的一大批 C-V2X 芯片\模组企 业，华为基带芯片 Balong 765 、Balong 5000 相继应用于车载单元和路边单元，大唐高鸿顺利实现 C-V2X 车规级模组 DMD3A 量产。国外企业高通与高新兴、 移远通信等国内模组厂商广泛合作，推动 C-V2X 芯片组在中国的推广应用， Autotalks 积极与大唐等中国厂商进行 C-V2X 芯片组级互操作测试。
2.5、 传感器：汽车感知层核心器件，受益智能化崛起
传感器是实现汽车智能化的感知端设备，分布于车身各处。随着自动驾驶技术 的快速发展，越来越多的汽车厂商将传感器整合到 ADAS 或自动驾驶车中。汽 车传感器分布于车身内外，通过获取的车身状态、外界环境信息，将模拟信号转 化为电信号后，传递至汽车的中央处单元中。汽车传感器分为车身感知和环境监 测两大类，而汽车自动化技术将更多地带动环境监测类传感器的需求增加。汽车 环境监测类传感器包括：超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、摄像头等。
自动驾驶对汽车传感器的需求呈倍数级增加。在不同的自动驾驶等级下，车辆 功能越多，传感器数量也会越多。根据 Yole，汽车自动化驾驶技术 L1 至 L5 发 展过程中，超声波雷达应用从 6 个增加至 8 个，摄像头、毫米波雷达和激光雷达也将分别从 2 个增加至 9 个、1 个增加至 5 个、0 个增加至 4 个。
自动驾驶将大幅提升汽车单车传感器价值量。根据英飞凌和 strategy analytics 数据，L2 级别的自动驾驶车辆对传感器的单车 BOM 为 160 美元，而为了给 L3 级自动驾驶做好充分的冗余设计，在 L2+级自动驾驶车辆中，摄像头、雷达、传 感器融合模块价值都将大幅提升，单车传感器 BOM 将达到 560 美元，较 L2级增长 400 美元，L3 级车辆的单车传感器价值量对 L2+级别不会有显著提升。
L2+车型对 L2 车型将带来可观的传感器价值增量。受疫情影响，自动驾驶研发 及投资有所减缓，目前汽车自动化等级正处于 L2，预计 2025 年 L3 市场化完成， 即实现 ADAS 各项功能。根据新车销量及自动驾驶级别渗透率，假设 2025 年全 球汽车销量为 9600 万辆，其中 L2+车型销量占比达到 8%，我们测算至 2025 年汽车传感器市场将较 2020 年增长 31 亿美元。
2.5.1、 CIS：智能化迅速扩容市场，国内企业后来居上
摄像头是 ADAS 系统、汽车自动驾驶领域不可缺少的传感设备。摄像头在汽车 中分布位置不同，功能也不一样，包括前视、侧视、环视、后视、内置等。前视 摄像头安装在挡风玻璃上，作用是前车防撞预警、车道偏离预警、交通标志识别 以及行人碰撞预警等，有单目或者双目，双目测距能力更好，成本也更贵；环视 摄像头安装在车四周，用于全景泊车，一般装配 4-8 个摄像头，通过图像拼接的 方式实现全景观察，还可以加入算法实现道路感知；后视摄像头安装在后尾箱上， 提供倒车影像，实现泊车辅助；测视摄像头安装在后视镜下方，用于盲点监测， 一般盲点监测只需使用超声波雷达，目前也有使用摄像头代替；内置摄像头安装 在车内后视镜处，监测司机状态，用于疲劳驾驶提醒。
全球单车摄像头搭载量快速提升。根据中国产业研究院数据，受益于汽车智能化 程度提升，车载摄像头出货量快速提升，2015 年全球车载摄像头出货量仅为 3360 万颗，到 2019 年达到了 6967 万颗，CAGR 达 20.0%，将每年汽车摄像 头出货量除以每年汽车产量，我们看到全球单车摄像头搭载量也在快速成长， 2015 年单车仅为 0.37 颗，2019 年已达到 0.76 颗，CAGR 为 19.5%。
我国企业在车载摄像头产业链布局深厚，未来将充分受益。摄像头产业链主要 包括光学镜头、CIS 传感器、模组封装、音圈马达、红外截止滤光片，其中 CIS （COMS 图像传感器）是摄像头产业链中价值量的主要部分，价值占比达 52%。车载摄像头镜头中舜宇光学出货量位居全球第一、摄像头芯片出货量第一的是安 森美，而摄像头模组厂商包括松下、法雷奥、富士通、信利国际、海康威视、比 亚迪、联合光学、德赛西威等。总体来看，我国企业在车载摄像头产业链布局深 厚，有望借汽车智能化渗透率提升快速成长。
2019 年车载 CIS 市场规模为 13.05 亿美元，预计到 2025 年达到 48 亿美元。根 据 Yole 数据，2019 年全球 CIS 市场规模约为 193 亿美元，其中汽车 CIS 市场 13.05 亿美元，占比 7%，2019 年全球车载 CIS 出货量为 6967 万颗，单颗平均 价格为 18.73 美元，考虑到汽车智能化对摄像头像素要求持续提升，带动单颗 CIS 价值提升，我们假设到 2025 年平均单颗车载摄像头价值缓慢增长至 20 美 元，单车平均用量则从 2019 年的 0.76 颗增长至 2.5 颗，预计到 2025 年，全球 车载 CIS 市场将增长至 48 亿美元。
汽车在 CIS 下游应用中增速位居前列，豪威科技在车载市场排名第二。根据 Yole 数据，2019 年 CIS 下游市场增速中，汽车市场同比增长 41%，远远超过手机、 计算机、安防、工控等其余主要领域，从竞争格局来看，2018 年安森美以 36% 的市场份额占据第一，国内企业豪威科技以 22%位居第二，索尼、松下、三星 紧随其后，全球 CIS Top3 厂商供应超过 65%，行业集中度较高。国内企业韦尔 股份通过收购豪威科技切入 CIS 领域，一举成为 CIS 领域领先企业。
2.5.2、 雷达：渗透率持续提升，国产替代迎大好良机
未来高级别自动驾驶将需要多种雷达的混合。单个超声波雷达售价大约为数十元， 一套倒车雷达系统的雷达硬件成本不到 200 元，一套自动泊车系统的雷达硬件 成本在 500 元左右。毫米波雷达的售价仍然在千元级别，而激光雷达则需数万 至数十万元的成本，未来智能汽车传感器系统的实现将是多种雷达融合的方案。
（1）超声波雷达
超声波雷达近距离识别精度较高，主要用于泊车辅助预警和汽车盲区碰撞预警。车载超声波雷达能以 1-3 厘米精度测算 0.2-5m 范围内障碍物，通过计量发射超 声波和回传超声波的时间差来测算障碍物距离，测算范围在 0.1-3m，主要应用 于泊车辅助预警和汽车盲区碰撞预警，具备短距离测量成本低、精度高的优点， 但受恶劣天气影响较大。随着自动化驾驶的发展，超声波搭载率有望进一步提升， 中短期市场前景较好，而长期可能收到其他雷达传感器的替代压力。
超声波雷达市场空间广阔。根据 P&S Intelligence 数据，2019 年，全球车载超 声波雷达市场规模为 34.6 亿美元（约合 243.9 亿元）；该机构预测，2020 年至 2030 年，全球车载超声波雷达市场规模将保持 5.1%复合年增长率，并于 2030 年达到 61 亿美元。
超声波雷达国内外厂商差距不大，市场充分竞争。近年来中国超声波雷达厂商 不断打破国外厂商垄断，市占率接近 50%，并且超声波雷达也完全可以胜任倒 车辅助的功能，但中国厂商普遍存在研发能力较低，难以提供完整的辅助驾驶解 决方案等情况。
（2）毫米波雷达
毫米波雷达是 ADAS 核心，2025 年规模超 280 亿元。毫米波雷达的工作频率在 24-300GHz，波长在 1-10mm，主流车用规格为 24GHz 和 77GHz。24GHz 安 装在车侧方和后方，用于盲点监测、辅助停车系统，77GHz 安装在车前方，进 行中远距离的探测，价格相对昂贵。毫米波雷达作为 ADAS 系统核心传感器完 全实现 ADAS 各项功能一般需要“1LRR+4S/MRR”5 个毫米波传感器，奥迪 A8 搭载 5 个毫米波雷达（1LRR+4MRR），奔驰 S级搭载 6 个毫米波雷达 （1LRR+6SRR）。目前 77GHz 的毫米波雷达系统单价在 1000 元左右，24GHz 毫米波雷达单价在 500 元左右，单车价值量超过 3000 元，根据普华永道数据， 预计 2025 年中国市场规模超过 280 亿元。
毫米波雷达领域：技术由传统零部件巨头垄断，德美日占主导地位。根据 Ofweek， 2018 年全球前五大毫米波雷达厂商博世、大陆、海拉、富士通天、电装分别占 据市场份额的 19%、16%、12%、11%和 10%，共计 68%，市场集中度较高， 德日美企业占据主导地位。受限于国外技术封锁，国内市场以 24GHz 毫米波为 主流方向，并且长期依赖于进口，24GHz 供应链中，国内产品体可以从英飞凌 和飞思卡尔获取芯片。77GHz 毫米波技术则由海外巨头博世、大陆等垄断。
（3）激光雷达
激光雷达是未来自动驾驶必经之路，成本较高暂无大规模汽车应用。激光雷达 是 L3-L5 自动驾驶的关键部件，主要用于计算距离和实时 3D 环境建模，常见有 8 线、16 线、32 线。激光雷达逐渐从机械旋转式向固态化趋势发展，是业内降 低成本的方式之一，同时具备小型化、低成本、集成度高的优点。激光雷达短期 因成本、技术等原因不会大规模应用于汽车领域中。
车载激光雷达市场扩容速度极快。中长期来看，受益于激光雷达成本持续下降， 激光雷达渗透率将逐渐提升，根据 Yole 数据，2019 年，车载激光雷达市场规模 仅为 1900 万美元，预计到 2025 年达到 17 亿美元，CAGR 达 111%。
激光雷达市场尚未成熟，国内厂商有望赶超国外优秀同行。行业内主要的激光 雷达公司包括美国的 Velodyne、Luminar、Aeva、Ouster，以色列的 Innoviz， 德国的 Ibeo，以及国内的禾赛科技、速腾聚创。Velodyne 在激光雷达的测距精 度、抗干扰、时间同步、稳定性等方面均处于领先地位，而随着国内禾赛科技、 速腾聚创的崛起，Velodyne 在华的统治地位开始动摇并被陆续取代。
3、 三大因素助推，汽车半导体国产替代势在必行
3.1、 因素一：我国国情适合发展电动新能源车
我国对石油进口依赖度较高，优化能源结构的诉求强烈。根据国家统计局数据， 我们看到我国对石油的进口依赖度非常高，且呈现上升趋势，从政府角度来看， 一方面，电动汽车可以很好的推动可再生能源行业的发展；另一方面，可以减少 我国汽车对石油的依赖度，我国水力资源丰富，在光伏、核能领域具备优势，有 望通过大力推广新能源汽车、大力发展清洁能源的方式逐步摆脱对石油、煤炭的 依赖，持续优化能源结构，提升国家综合竞争力。
我国在传统汽车工业的核心竞争力较弱，在电动车动力系统部分核心器件具备 竞争力，发展电动车犹如顺水推舟。我国历来重视汽车工业的发展，而我国传统 汽车工业发展了数十年，在全球始终未能形成较强的竞争力，根本原因在于内燃 机技术壁垒较高，欧美龙头车企多为掌握核心内燃机技术的企业，百年车企不在 少数，经过百年迭代的内燃机技术已经形成了较宽的护城河。而在电动车行业， 动力系统由内燃机、变速箱、传动系统变成了电池、电机、电控，核心竞争力也 从内燃机技术变成了电池、电机和电控的技术，其中，电池方面，以比亚迪、宁 德时代、亿纬锂能为代表的动力电池龙头企业已形成了较强的竞争力；电驱方面， 国内电机龙头精进电动产品已经达到了世界领先水平；电控中核心材料 IGBT 领 域，斯达半导、比亚迪半导体技术水平与世界龙头代差较小，均享有不小的市场 份额，对我国电动车行业的大发展打下了坚实基础。
3.2、 因素二：车规芯片产业链自主可控难度相对低
车规级芯片普遍采用更为成熟的制程，我国芯片代工企业基本能满足汽车半导 体代工需求。车规级芯片虽然在可靠性上相比消费级以及工业级芯片有更苛刻的 要求，但是一方面由于汽车暂时对算力没有太大的需求，另一方面汽车车体空间本身较消费电子宽裕很多，对芯片的体积没有太高的要求，因此对于先进制程的 要求也不如手机芯片那么迫切。短期内，汽车芯片对制造工艺的需求并不如消费 电子那么高，40nm 以上的工艺应用较为广泛，对低制程芯片产品不会造成太大 影响。但长期来看，先进制程是发展趋势，先进工艺平台不可或缺。我国晶圆代 工龙头中芯国际以及华虹半导体在成熟制程领域和先进制程领域均有布局，基本 能满足主流车规级芯片工艺及制程要求。
我国半导体产业具备在成熟制程领域的芯片大规模量产能力。在芯片设计领域， 上游 IP 和 EDA 软件工具仍严重依赖国外供应商。微控制器、CPU、AI 芯片的 开发多采用 ARM 公司的芯片架构和指令集。芯片设计软件 EDA 也严重依赖美 国， Synopsys，Cadence，Mentor Graphics 三家在 EDA 行业几乎形成垄断；在芯片制造领域，我国主要受限于先进制造设备，当前最先进的可实现量产的加 工技术节点为 14nm，可以满足大部分汽车半导体的制程要求。
3.3、 因素三：“缺芯”+客户本土化意愿推动汽车半导 体国产化
疫情导致汽车芯片产能失调，汽车“缺芯”愈演愈烈。据 AutoForecast Solutions 最新统计，截至 2021 年 3 月 30 日，芯片短缺已致全球汽车市场累计减产 115.7 万辆。预计 2021 年全球汽车市场将因此减产超 200 万辆。2021 年 3 月26 日，蔚来汽车表示，由于芯片短缺，蔚来将临时停产 5 个工作日。蔚来第 一季度的交付量将因此受到影响。
汽车芯片供应链恢复需要至少半年以上时间，国内半导体企业有望收获更多供 应链导入机会。整体来看，我国汽车芯片进口依赖度约 90%，根据 AutoForecast Solutions 预测，预计 2021 年我国汽车产量将受缺芯影响减产 261000 辆，对于 国内汽车芯片企业来说，我们认为这是国产替代的机遇，我国汽车产业链上已逐 步涌现出以斯达半导、比亚迪半导体、北京君正、紫光国微、韦尔股份等逐步 具备竞争力的企业，在缺芯危机下，国内车厂选择国产汽车芯片产品将解决部分 燃眉之急，同时也为提供了汽车芯片企业提供了绝佳的导入机会。
特斯拉 Model 3/Y 本土化率超过 90%，剩余 10%主要为汽车半导体，国内部分 汽车半导体产品已逐步具备竞争力，有望延续本土化趋势更进一步。Model 3 与 Model Y 有 70~80%零部件共用，根据百灵研究数据显示，国产特斯拉 Model Y 中，电机电控部分成本合计约为 21000 元，其中电控部分为 9000 元，占总成本 比例约为 6.36%，从国产化机会来看，底盘电子、智能系统、功率半导体、高 压电气部分、充电部分均有较大的国产化空间。根据特斯拉 2021Q1 财报，中国 上海工厂的 Model Y 将在 2021 年继续按季度增产，供应本土化比率近期已经超 过 90%，通过下列供应链拆分来看，我们判断剩余未实现本土化的部件主要为 汽车半导体，包括主控芯片、功率器件等替代壁垒较高的核心器件。
正如当年苹果供应链向中国大陆转移培养出了立讯精密、歌尔股份等消费电子 元器件及代工巨头，特斯拉 Model 3、Model Y 的国产化以及国产化率提升同 样将助推汽车电子产业链发展。在 2020 年初，特斯拉 Model3 国产化率约为 20%-30%，其元器件国产化率目标约为 70%-80%，2020 年底根据特斯拉媒体 信息显示，特斯拉的国产化率目标已经基本实现，根据特斯拉 2021Q1 财报，特 斯拉上海工厂本土化率已达 90%，但核心的半导体产品方面国内企业基本还未 能进入特斯拉供应链，正如苹果供应链向大陆转移培养出了立讯精密、歌尔股份、 蓝思科技等一众消费电子供应链巨头，我们判断国内汽车半导体供应商最终也将 复制国内苹果产业链龙头成长路径实现崛起。
我国造车新势力快速成长，为国内汽车半导体企业发展提供沃土。以蔚来、小 鹏、理想为代表的国内造车新势力三强正快速成长，三家新势力均为纯电动车企， 根据 marklines 数据，2020 年 3 月疫情后至 2021 年 1 月，蔚来销量从单月 1624 台迅速增长至 7449 台，蔚来通过换电的方式部分解决了电动车充电桩、续航等 方面的问题，开辟了电动车行业新的商业模式，市场表现持续超预期，小鹏、理 想表现同样亮眼，2021 年 3 月，造车新势力三强合计销量达16886 台，同比大 增 337%，为国产新能源车崛起提供持续动力。我们认为，过去汽车厂商的核心 竞争力为内燃机技术，奔驰、宝马、奥迪、丰田、大众等车企的内燃机铸就了汽车行业最宽的护城河，汽车电动化变革使得汽车驱动系统大幅简化，并改变了行业技术路径和竞争壁垒，我国汽车产业链相对成熟，叠加我国比亚迪、蔚来等新能源车品牌影响力逐渐形成，对核心元器件本地化率的需求旺盛，将进一步推动 推动汽车半导体国产化进程。
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