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文档简介

1、智能座舱快速发展,感知、交互成为重点汽车智能化风起,座舱有望快速发展汽车产品定位渐变,智能化有望加速。汽车行业发展驱动力目前正从供给端产品驱动转向消费者需求驱动。根据罗兰贝格的报告,消费者对汽车的定义将从“出行工具”向“第三空间”演变,车辆需要更加主动了解客户需求,汽车智能化浪潮大势所趋。从智能化发展路线来看,智能座舱及智能驾驶是两大主要的演进方向。综合供给及需求端因素,智能座舱有望成为汽车智能化浪潮下率先发展的领域之一。供给端:智能座舱技术及安全性上比自动驾驶更为成熟。就自动驾驶而言,目前快速渗透仍主要面临两大问题:1、安全性及法律法规方面仍有待改进;2、技术方面突破难度大,激光雷达、高精度

2、定位等技术仍未完全成熟。相比于智能驾驶,座舱的智能化硬件技术相对成熟叠加易被用户感知,有望成为汽车厂商打造差异化的重要领域,相比于自动驾驶会率先发展。图 1:消费者对汽车需求的变化数据来源:罗兰贝格需求端:用户开始拥抱汽车智能化,尤其是中国用户。根据 IHS 的报告,超过 70%的用户认可智能座舱配置且可提升购车兴趣,反映出目前大部分用户对汽车的科技感及交互体验需求提升,座舱内的科技配置已然成为用户购车的重要考量。此外,对智能手机较为依赖的中国用户对座舱科技配置展现出更高的关注,未来中国智能座舱配置装配率水平将超过全球市场。综上,中国市场智能座舱渗透率有望快速提升,2025 年或超过 75%。

3、根据 IHS 的预测,中国座舱智能科技配置的新车渗透速度要快于全球。2020 年中国市场智能座舱渗透率为 48.8%,到 2025 年渗透率有望达到75%以上(届时全球渗透率为 59.4%),呈快速增长态势。图 2:用户对智能座舱配置的需求意向图 3:座舱智能科技配置新车渗透率趋势,国内快速增长17.40%21.30%61.30%极大提升购车兴趣有没有无所谓必购配置80%75%70%65%60%55%50%45%40%35%30%全球市场中国市场201920202021E2022E2023E2024E2025E数据来源:IHS, 数据来源:IHS, 座舱智能化演变:显示、交互是重点座舱历经机械

4、、电子化,向第三生活空间演变。根据 IHS 的报告,汽车座舱历经机械化及电子化(传统座舱)阶段,传统座舱系统以简单硬件为主,仪表、音响、电动座椅等车身电子共同组成了传统汽车座舱的硬件系统。而对于智能座舱而言,随着功能的提升,其硬件系统构成将会更加复杂。图 4:汽车座舱历经机械化及电子化发展阶段,智能化已然到来数据来源:IHS, 智能座舱是汽车迈向智能化和网联化路径中关键的人机接口,未来将成为满足用户个性化需求的高级驾驶体验的智能移动空间。智能座舱是车载信息娱乐系统、流媒体后视镜、视觉感知系统、语音交互系统、智能座椅以及后排显示屏等电子设备组成的一套完整系统。它是对传统座舱全方位的升级,在硬件方

5、面,将传统机械式仪表升级为数字液晶仪表,为驾驶信息提供极富科技感的画面展示;增加了流媒体后视镜、HUD 及后排显示屏,为消费者提供完善的导航信息、周围环境信息以及娱乐信息。同时进一步将语音识别、人脸识别、触摸控制、手势识别、虹膜识仪表显示系统流媒体后视镜视觉感知系统语言交互系统车载娱乐信息系统 抬头显示系统T-Box别等人机交互技术融入其中。图 5:智能座舱的主要构成数据来源:IHS, 车载信息娱乐系统车载信息娱乐系统(In-Vehicle Infotainment,IVI)是将汽车座舱内外环境信息进行收集和处理,并利用通信、显示、音频处理等模块实现无线通信、导航、信息呈现、多媒体等功能的综合

6、性产品,是汽车座舱功能差异化的重要体现。在车载信息娱乐系统框架介绍及发展概述中,车辆信息娱乐系统主要由三大模块组成,即娱乐系统主机、T-Box 模块以及驾驶员信息仪表。后文将分别对这三大模块的硬件构成及未来发展进行阐述。图 6:车载信息娱乐系统组成图 7:娱乐系统主机模块硬件组成数据来源:汽车电器数据来源:汽车电器1、娱乐系统主机是车载信息娱乐系统的核心模块。主要硬件包括主控SoC、电源管理芯片(PMIC)、音频管理芯片(DSP&Tuner)、存储器以及 MCU 等。表 1: MCU 与 SoC 对比,SoC 计算能力更强,复杂度更高MCUSoC定位单片机,执行端系统级芯片典型构成CPU+存储

7、+接口CPU+存储+GPU/NPU/DSP 等带宽8 bit/16 bit/32 bit多为 32 bit/64 bitRAMMB 级别MB-GB额外存储KB-MB MB-TB成本价格便宜较贵厂商瑞萨、意法、英飞凌等Intel、华为、NVIDIA、高通等复杂度低高运算单位控制单元控制单元、AI 单元、计算单元控制单元DMIPS,每秒百万条指令TOPS,每秒万亿次操作数据来源: 主控 SoC 是整个系统的运算中心。主控 SoC 包括信息处理、显示、音频转换等核心功能块,承担了系统的主要运算任务,是整个系统中复杂程度、价值量最高的部分。搭载嵌入式程序的 MCU 主要功能是实现 CAN 通信与系统状

8、态监测,尤其是在车辆刚启动时,MCU 负责与整车快速建立通信并反馈状态信息到 CAN 总线。PMIC 模块负责电源检测与管理,根据整车状态(OFF/RUN)对供电进行管理及分配。同时,PMIC 亦须抑制极端情形下供电电流及电压的波动,保障元件的稳定性。在音频模块中,数字音频处理器(DSP)用于对音频信号进行修饰,实现音效增强,提升乘客听觉体验。汽车座舱智能化发展,娱乐系统主机的构成亦将愈加复杂,相关硬件功能多样化及算力将持续提升。2、T-Box 模块用于用户与汽车网联。T-Box 模块作为车身联网的控制单元,主要用于采集车辆位置、状态等信息,再以无线通信的方式发送至汽车远程服务提供商。用户可通

9、过智能终端发指令给 T-Box 终端,对车辆进行远程控制,目前大多数装配 T-Box 的车型已经可以实现远程开关车门、闪灯等功能,远程启停、空调、座椅预热等新功能未来有望逐步成熟。T-Box 系统由各种通信模块构成。远程控制过程中,T-Box 往往通过 CAN总线与车辆 ECU(电子控制单元)进行通信,其主要硬件包括主控制器模块(MCU)、GPS 定位模块、WiFi/蓝牙模块、LTE 模块、EMMC 存储单元、电源电路等。其中 GPS 模块主要接收卫星的航位报文并将信息传递至主控单元中,由主控单元解析成空间位置信息。蓝牙、WiFi、蜂窝模块主要用于汽车与云端及用户通信。图 8:T-Box/In

10、fotainment 通信系统图 9:T-Box 系统硬件组成数据来源:汽车电器数据来源:面向车联网系统的车载 T-BOX 设计3、驾驶信息显示系统的功能未来亦将不断升级。驾驶信息显示系统是反映车辆各系统工作状况的装置。随汽车电子、智能化的不断提升,仪表功能也在不断升级,主要体现有二:一是从信息量来看,从早期机械式的仪表盘只能显示车速、水温、转速等基本信息,到电子化阶段对行驶里程、车辆状态信息的呈现,仪表系统所提供的信息将愈加全面和智能;二从呈现方式来看,随座舱智能化程度不断提升,抬头显示技术(Head Up Display,HUD)将快速发展,将汽车重要参数信息(如速度、导航等)投射于挡风玻

11、璃或合成器,为驾驶员提供安全、便捷的驾驶体验。HUD 的硬件主要包括主控电路(MCU 或 SoC、电源电路、启动配置电前前装 HUD 价值量在 1500-2500 人民币之间。图 10:HUD 系统可直观提供行驶信息图 11: HUD 系统硬件组成数据来源:carrobot数据来源:汽车实用技术流媒体后视镜流媒体后视镜可有效减少视觉盲区。流媒体后视镜主要利用车辆上的左、右、后摄像头,在后视镜上显示车辆侧、后方的景象,采用影像的手段替 代传统的物理反光镜。相比于物理反光镜,其优点主要体现在三方面:一是视野角度要大于物理后视镜;二是视线不受后排乘客影响;三是可有效减少车后方的盲区,极大提升驾驶安全

12、性。通常来看,流媒体后视镜的硬件组成主要包括主控制器(MCU 或 SoC)、电源模块、显示屏、感光传感器等。图 12:流媒体后视镜可有效减少视觉盲区图 13:流媒体后视镜的主要硬件组成数据来源:电子发烧友网数据来源:汽车实用技术视觉感知/语音交互系统视觉和语音识别未来有望快速发展。根据亿欧智库的报道,人车交互目前主要包括物理操控、语音交互、触摸控制、生物识别、视觉交互、手势交互等六大形式。在以上六种交互方式中,物理操控和触摸控制属于较为传统的交互方式,视觉及听觉智能化所带来的视觉、语音、生物识别和手势属于新兴的交互方式,未来将在座舱智能化的时代快速发展和渗透。图 14:视觉感知用于监测驾驶员状

13、态图 15:视觉感知及语音交互需要强大的算法支持数据来源:罗兰贝格、地平线数据来源:IHS摄像头是视觉感知技术的核心部件。视觉感知主要是利用摄像头来获取图像等信息,,进而检测汽车在驾驶过程中的车辆、行人以及交通标识等信息以及座舱内驾驶人和乘员的生物信息。车载语音交互核心传感部件是麦克风。车载语音交互是指驾驶员发出语音信息后,提取其中的指令并调用相应的应用服务,核心传感部件是麦克风。视觉、语音识别需要强大的算法、算力支持。在智能座舱中,计算机视觉、听觉需使用深度学习等技术、结合高算力的 AI 芯片,才能及时、高效地处理图像及音频信息,提升转化效率及用户体验。因此,若想使智能座舱实现高精度的视觉感

14、知以及语音交互,在硬件和软件层面均需要进一步的升级。芯片:百亿美金大市场,芯片产业最为受益2021 年全球智能座舱市场超 400 亿美金,国内市场领跑全球。根据 IHS预测,2021 年全球智能座舱市场空间超过 400 亿美金,2030 年市场规模将达到 681 亿美金。国内来看,智能座舱市场增速领先全球,2030 年智能座舱规模全球占比将从 2021 年 20%左右上升至 37%,市场规模将达到 1600 亿人民币。随着中国智能座舱市场的快速发展,国内芯片供应链厂商将充分受益于行业高增长及本土化浪潮,未来有望加速成长。图 16:全球智能座舱市场空间(亿元,美金)图 17:中国智能座舱市场空间

15、(亿元,人民币)8007006005004003002001000全球智能座舱市场空间(亿元,美金)180016001400120010008006004002000中国智能座舱市场空间(亿元,人民币)数据来源:IHS, 数据来源:IHS, 芯片是核心智能硬件,国内设计企业遇良机芯片是智能座舱的核心硬件,或显著受益于智能座舱的发展。智能座舱核心技术框架主要有四,即硬件层、软件层、支撑层、服务层。其中硬件层包含传感器、内存、运算、通讯、模拟、存储芯片等基本硬件设备。随着智能座舱渗透率提升,市场空间被打开,芯片作为核心硬件有可能迎来量价齐升。图 18:智能座舱的技术框架数据来源:IHS2019 年

16、全球汽车半导体市场空间超 400 亿美金,智能座舱信息娱乐系统价值量高。预计到 2040 年,全球半导体市场规模有望从 2019 年的 420亿美金提升至 2000 亿美金,CAGR 约为 8%。在汽车电动化、智能化背景下,全球汽车半导体市场持续增长。其中,车载信息娱乐系统在汽车半导体中的价值量最高,2020 年车载信息娱乐系统中半导体市场规模为超过 110 亿美金。图 19:全球汽车半导体市场规模稳定增长图 20:全球汽车电子半导体中信息娱乐系统占比高(亿美金)80060040020002016 2017 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025

17、EADASInfotainment&TelematicsHEV-EVBody&ConveniencePowertrainChassis&Safety Other Automotive,Trucks,AM数据来源:集微咨询,产业信息网,Statista, 数据来源:IHS,搜狐汽车研究室, 汽车智能化趋势下,汽车半导体中逻辑、存储及光学芯片占比提升。随着座舱智能化不断推进,作为智能座舱“触觉”和“大脑”的汽车光学、逻辑以及存储芯片市场增速有望引领汽车半导体行业,未来在汽车半导体中结构占比获显著提升。汽车半导体中逻辑芯片结构占比有望从 2019年的 12%上升至 2025 年的 15%,存储芯片结

18、构占比有望从 2019 年的 8%上升至2025 年的12%,光学半导体有望在2025 年占比上升至10%以上,相关产业链有望迎来爆发。图 21 到 2025 年汽车逻辑芯片、存储以及光学芯片结构占比提升30%25%20%15%10%5%0%20192025E数据来源:IHS,搜狐汽车研究室, 智能化浪潮下,汽车芯片供应链或将重构,核心原因有二:一是随着国产汽车企业的崛起以及座舱智能化演变,软硬件解耦趋势明显,原有 Tier 1 格局有望被打破,国内座舱 Tier 1 市场份额或显著提升并可能改变芯片供给格局;二是汽车芯片供应链本身可能会从传统垂直化格局向网络化转变。随着汽车功能复杂度提升,简

19、单的系统集成方式已难以满足智能汽车时代的需求。未来车企或开始重视对硬件系统和供应链的定义能力,对核心芯片或采取水平化管理策略,加强把控,最终可能会带来芯片供应链格局的加速演变。图 22:传统座舱供应链格局(垂直结构)图 23:智能座舱供应链格局将更加复杂(网状供应链)数据来源: 数据来源:罗兰贝格,地平线国内芯片厂商凭借本土及配套优势,有望实现份额提升。国内汽车芯片企业主要竞争优势有三:一是具有良好的配套能力,可与国内车企、Tier 1 共同开发生态系统,打造生态优势;二是从供应链安全角度出发,核心国产化诉求在不断提升。国内车企及 Tier 1 从长期供应链的安全角度出发,有望率先拥抱国产芯片

20、,防止断供风险;三是国内芯片往往性价比更高。面对三电尤其是电池带来的高硬件成本以及行业内部激烈的价格竞争,国内车企或将选择性价比更高且技术相对成熟的国产芯片以降低硬件成本。基于以上原因,我们认为未来国产汽车芯片公司或有望大量进入到厂商供应链,实现批量出货。获得先发优势的国内芯片企业有望长期受益。综上,随着国内汽车企业渗透率不断提升(目前国内整体市占率超40%,纯电动市场市占率更高)以及国内 IC 设计、制造能力的不断成熟,未来国产芯片在智能座舱领域的渗透率将快速提升。同时由于车规验证壁垒高筑,行业先发优势显著放大,率先打入车规级供应链且产品可扩展能力强的国内企业未来竞争优势有望延续,获得长期成

21、长的机遇。图 24:2021 年 1-4 月自主品牌乘用车市占率再超 40%图 25:2021 年 1-6 月自主品牌在纯电动市场市占率高9.20% 2.60%1.50%22.00%23.10%41.60%中国品牌德系日系美系韩系其他3.80%32.50%21.10%16.00%上汽通用五菱特斯拉比亚迪长城广汽埃安蔚来长安5.00%5.20%6.40%其他数据来源:中汽协,人民网, 数据来源:威尔森监测, 运算类:算力需求稳释放,芯片格局有望重构算力需求持续提升,市场空间快速增长算力需求持续增长,从分离向融合发展复盘历史,座舱的芯片算力需求因功能化提升而不断增长。座舱功能复杂程度与主控芯片(通

22、常搭载在车载信息娱乐系统中)的算力相关性高。根据佐思汽研的报道,在汽车座舱电子化发展的阶段,座舱产品往往搭载无屏幕车载信息娱乐系统,通常仅有收音机及播放功能。这种车型的芯片选择通常是包含专门处理Radio 和 Audio 数据DSP 的NXP TEF6638系列。进入 2010 年以后,在座舱智能化的萌芽阶段,车载中控屏开始快速渗透,在当时算力较高且具备蓝牙、WiFi、多媒体播放、显示功能的 SoC 芯片如 NXP I. MX6/8 系列的出货量快速提升。图 26:基于 TEF6638 的车载座舱方案对芯片算力要求低图 27:I.MX6 系列车载多媒体系统由 SoC 构成数据来源:基于 TEF

23、6638 芯片的车载收音及音频管理系统的软硬件设计数据来源:基于 ARM-IMX6 的车载多媒体系统设计座舱智能化浪潮下,算力需求不断释放,座舱芯片复杂度显著提升。短期来看,座舱内将由多 SoC 芯片组成,分别负责不同模块的运算任务。智能座舱作为人车交互的直接触点,功能将进一步进化。随着流媒体后视镜、HUD 功能的渗透以及显示分辨率的提升,将对芯片的算力提出更高要求,促进运算类芯片从简单的 MCU 向更高算力的 SoC 演变。故短期来看,智能座舱将可能搭载多个 SoC 芯片,分别被用来负责不同功能模块的运算任务。图 28:车载显示屏数量不断提升(不含仪表和 HUD)图 29:车载显示屏分辨率将

24、不断提高100%100%80%80%60%60%40%40%20%20%0%1-2块屏幕3块屏幕以上0%50万以下50-100万100万以上数据来源:IHS, 数据来源:IHS, 长期来看,E/E架构从分布向集中演变,最终座舱内将形成单 SoC 方案。根据罗兰贝格的研究报告,随 E/E 架构从分布式向集中式演变,固有的汽车硬件搭配方式被打破。主要体现在 ECU(电子控制单元)的数量将显著降低,DCU(域控制器)将成为各功能模块的控制中心(负责座舱内所有模块的运算),形成域集中式架构。故在座舱域中,未来座舱 DCU中的 SoC 芯片将负责 HUD、流媒体及中控多媒体等所有模块的运算,即最终将形成

25、单 SoC 的方案。图 30:逐步走向集中,整合座舱域硬件计算平台数据来源:地平线,罗兰贝格软件安全性有望提升,座舱 DCU 将快速渗透。座舱域控制器往往在操作系统上通过加载新虚拟机来实现对多个系统的控制。过去由于大量虚拟机的增加会显著提升系统出错概率、降低行车安全性,所以很长时间内座舱域控制器渗透率仍较低。但是,目前随着软件不断成熟及新 ARM架构的应用,软件安全性有望显著提高,座舱域控制器将开始快速渗透。根据前瞻产业研究院和 ICVTank 的报道,2020 年全球智能座舱域控制器出货量仅为 80 万套,而 2025 年这一出货量有望超过 1200 万套,渗透显著加速。在域集中架构下,座舱

26、 SoC 多核化大势所趋。随着座舱 DCU 的快速渗透,主控 SoC 算力需求将显著升级。根据罗兰贝格报告,2025 年全球基于多核 SoC 芯片的智能座舱方案渗透率将由 2020 年的 20%提升至 55%,在 2030 年将达到 87%。图 31:座舱域控制器加速渗透下,全球出货量快速提升图 32:全球多核SoC 芯片智能座舱方案渗透率快速提升140012001000800600400200020192020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E2019-2025年全球智能座舱域控制器出货量(万套)数据来源:ICVTank,前瞻产业研究院, 数据来源:罗兰贝格在座舱

27、计算平台完成整合后,智能感知将带来专业化算力需求。根据罗兰贝格报告,随着座舱计算平台实现整合后,对智能感知功能需求将不断提升。为了能够增加深度学习效率,包括 GPU、FPGA、ASIC 乃至类脑芯片的AI 芯片将成为座舱感知的主要运算单元。考虑到目前主控 SoC的算力问题,我们预计目前智能座舱更可能采用单颗高性能的 AI 感知芯片作为协处理器,实现座舱内的视觉感知及语音识别。图 33:AI 感知芯片算力要求显著提升图 34:可实现视觉、语音识别的 AP + CP 智能座舱方案数据来源:IHS, 数据来源:罗兰贝格、地平线综上所述,未来座舱计算/控制体系将由 MCU、主控 SoC、AI 感知模块

28、三部分组成。MCU 作为功能型芯片,负责对各功能模块(车窗升降、座椅调节等)的控制。主控 SoC 作为应用处理器(AP)/域控制器,用于车载信息娱乐、流媒体等系统的运算,算力将逐步向手机 SoC 靠拢。此外,AI 感知模块作为协处理器(CP),主要被用于视觉及语音交互,其算力需求增速将超主控 SoC。更长期来看,随着高算力 SoC 芯片的发展,主控 SoC 与 AI 芯片将继续融合。先进芯片加速渗透,打开全球市场空间造车新势力剑指增值服务,算力竞赛或将开启。2020 年蔚来公布整车BOM 成本并承诺硬件综合净利率不高于 1%,以及特斯拉整车价格的不断下探,造车新势力的崛起或改变整个汽车行业的盈

29、利模式,未来对车载软件及服务的重视程度将进一步提升。而作为车内软件及服务的重要支撑,高算力的智能座舱芯片将加速渗透。图 35:手机智能化带来运算芯片价值量显著提高图 36:同等价格带的智能手机运算芯片占 BOM 比重高50454035302520151050MT6219(波导 D660机型) MT6875V(红米 10X机型)25%20%15%10%5%0%MT6219(波导 D660机型)MT6875V(红米 10X机型)运算芯片价值量(美金)运算类芯片占BOM成本比例数据来源:计算机世界,集微网, 数据来源:计算机世界,集微网, 复盘手机芯片发展,算力提升拉动处理器价值量。手机在 15 年

30、里历经从功能化到智能化的转变,在这一阶段运算芯片价值量显著提升。我们通过对比销售价均在 1000 元左右的红米 10X(2020 年上市)和波导 D660(2005 年上市)BOM 成本发现,运算芯片的价值量从 6 美金左右上升至 43 美金。此外,运算芯片在手机 BOM 总成本的占比亦从 7%左右上升至 20%以上。因此,对标手机的智能化发展,我们认为汽车座舱SoC的价值量在未来亦将显著提升。座舱 SoC 价值量提升已初见端倪。通过对蔚来 HYCAN 007 BOM 表进行分析,我们发现搭载高算力 SoC 的数字座舱域控制器成本为 4939 元人民币,仅占总成本的 2%左右,未来提升空间较大

31、。根据国际电子商情报道,高通 2016 年发布的第二代座舱芯片 820A 价值量约为 40 美金,而新发布的 8155 高端芯片价值量已超过 200 美金,价值量提升趋势已经初见端倪。表 2: 广汽蔚来 HYCAN 007 中数字座舱域控制器价值量超过 4900 元人民币系统子系统供应商价格数字座舱域控制器W. L. ELECTRIC4939数字座舱显示面板FRANCE COMPANY7574智能网联连接器件-4963智能网联系统车内监视系统H. C. ELECTRONICS3033T-BOX 模块+网关W. L. ELECTRIC1779其他智能网联系统-16409智能网联系统总计-3869

32、7三电系统-131818内外饰-约 4 万元人民币车身+底盘-约 4 万元人民币总计-约 30 万元人民币数据来源:电车汇,汽车智库, 价值量快速增长趋势下,2025 年座舱和自动驾驶 SoC 市场空间合计将超 80 美金。随域控制器的快速融合、渗透,座舱 SoC 市场空间将快速提升。根据搜狐汽车研究室和 IHS 的报道,2025 年座舱和自动驾驶 SoC市场规模合计将超过 80 亿美金。图 37:汽车 SoC(包括座舱和自动驾驶)市场规模快速增长9,0008,0007,0006,0005,0004,0003,0002,0001,00002016 2017 2018 2019 2020 202

33、1E 2022E 2023E 2024E 2025ESoC市场规模(百万美元,包括座舱和自动驾驶)数据来源:IHS,搜狐汽车研究室, 全球市场群雄争鹿,国内厂商实现突破格局变化持续,消费电子厂商抢占优势智能座舱时代,芯片供给格局加速演变。2015 年以前,车载信息娱乐系统的运算和控制类芯片主要以 MCU 及低算力 SoC 为主,供应商主要包括瑞萨、NXP、TI 等。2015 年以后,受益于座舱算力需求的持续提升,原消费级芯片厂商如高通、NVIDIA、三星、Intel 等开始进入到智能座舱供应链中,供给格局已然发生巨大变化。图 38:智能座舱芯片企业图谱图 39:高通、英特尔的芯片运算能力突出处

34、理器性能(DMIPS)50000汽车芯片市场参与者 传统汽车芯片厂家 消费芯片厂家4000030000德州仪器英飞凌瑞萨恩智浦高通英伟达放弃收购意法半导体安森美博世Mobileye英特尔收购微芯科技东芝.20000100000数据来源:LEAN IN, 数据来源:2018-2019 汽车处理器和计算芯片研究报告,佐思产研, 从当前供给结构来看,目前传统厂商座舱芯片主要覆盖中端及低端市场,高通、三星等消费电子厂商凭借性能及迭代优势在中高端芯片市场快速 发展,市场份额有望持续提升。对中、低端座舱 SoC 而言,NXP 等传统车规厂商份额较高。根据佐思NXP I. MX6 芯片在中低端座舱 SoC

35、中占比较高,主要客户包括日产、丰田、福特等中低端车型。对中高端座舱 SoC 而言,消费电子厂商如高通、英特尔、英伟达、三星份额持续增长。传统汽车芯片供应商如 NXP 等出于对研发成本的考量,制程、算力升级积极性较差。以高通、三星为代表的消费电子厂商可以依靠下游出货量较大的手机等产品来分摊高昂的研发成本,在制程升级方面具备更高积极性以及在开发高算力产品方面具有显著的技术优势,因此在中高端座舱 SoC 份额提升较快。高通芯片综合性能领先市场。高通的座舱 SoC 芯片融合了 GPU、CPU、 AI 等模块和全面的网联能力,在智能化发展之初获先发优势,目前已成功供货国内新势力如领克、理想和小鹏等,并打

36、入到大众、本田、路虎等海外客户供应链。在其推出的第四代座舱平台 SoC 中,采用了目前最为先进的 5 nm 制程,算力继续升级的同时亦提升了可支持的显示屏及摄像头数量,未来领先优势有望持续。英伟达在 AI 领域具备技术优势。基于 GPU 的 AI 能力是英伟达一直以来的优势所在。但由于英伟达发展方向聚焦自动驾驶芯片,在智能座舱 SoC 领域份额较低,主要供货奔驰及蔚来。英特尔 SoC 芯片渗透率稳健增长。虽然在性能方面稍逊其他消费电子厂商但凭借服务(开源的 ACRN 虚拟机)优势以及供应链稳定性(IDM 模式,芯片供给确定性高),目前已成功进入克莱斯勒、GMC、WEY、哈弗、奇瑞等车型中,渗透

37、率近年来呈现稳健增长的趋势。表 3: 目前市场部分品牌车型SoC 供应商及型号品牌车型SoC 品牌与型号Tier 1ChryslerVoyagerIntel A3940三星哈曼GMCDENALIIntel A3940三星哈曼WEYVV6Intel A3950三星哈曼NISSANROGUENXP I.MX6博世NISSANAriyaRENESAS R-CAR M 3W博世Chevrolet美版科鲁兹CSR S3703上汽通用五菱HyundaiGV80NVIDIA PakerLGE雷诺ClioNXP I.MX6博世奇瑞星途Intel A3950东软红旗HS5Intel A3950东软哈弗F7Int

38、el A3950东软特斯拉Model 3Intel A3950特斯拉斯巴鲁森林人Intel A3950电装凯迪拉克凯雷德Intel A3950LGE雷克萨斯NX/RX/UX/LSRENESAS R-CAR H3电装奔驰MBUX1NVIDIA Paker三星哈曼奔驰MBUX2NVIDIA Xavier NX三星哈曼宝马3/5/7 系Intel A3960三星哈曼别克昂科雷高通 820a松下荣威RX8NXP I.MX8斑马名爵H5NXP I.MX8斑马吉利星瑞RENESAS MP6530亿咖通长城H6 高配RENESAS R-CAR H3安波福路虎卫士高通 820a松下本田雅阁高通 820a松下数

39、据来源:佐思汽车研究, 认证逐步突破,国内芯片厂商迎来良机国内芯片厂商已有部分座舱 SoC 产品通过车规级认证,实现从 0 到 1。在软件和服务定义汽车的背景下,芯片成为汽车厂商重要竞争力依托,尤其是与对用户驾驶、乘坐体验影响显著的智能座舱芯片。因此,座舱芯片的算力、软件配套开发效率及运行稳定性等将成为车企及 Tier 1 最为关注的因素。历经多年发展,国内汽车座舱芯片厂商如全志科技、瑞芯微、杰发科技等凭借本土化优势及技术上的不断突破,部分芯片产品已经实现从 0 到 1。杰发科技历经多年发展,技术、客户持续突破。公司自 2013 年成立后,聚焦汽车电子芯片,包括座舱 IVI SoC、功率芯片、

40、MCU、TPMS 胎压监测芯片等。截至 2020 年,座舱 IVI SoC 芯片被行业主流 Tier1 前装采用,累计出货超过 7000 万套。目前客户群体主要包括通用、大众、上汽、一汽、长安、吉利、东风、奇瑞等主机厂,以及德赛、华阳、航盛、北斗智联、FCE、Visteon 等 Tier1。最新 SoC 芯片 AC8015 在 2021 年实现量产,可用于基于 Hypervisor 的智能座舱、IVI 系统等座舱域产品,未来有望快速渗透。全志科技前装汽车应用市场出货量超百万,T 系列车规认证顺利通过。2014 年开始,全志科技开始布局车规级芯片,目前已历经长达 7 年的技术积累。根据公司投资者

41、交流会,截至 2020 年底,公司相关车规级芯片产品在前装汽车应用市场出货量已超过百万颗,T 系列芯片已被上汽、一汽及长安等国内知名车企采用。目前,数字座舱平台型处理器 T7 已通过车规认证,可实现双屏异显,支持 8 路高清摄像头输入,并满足导航、360 环视、ADAS、DMS 等多项功能需求,能够适配 Android、Linux、 QNX 等多种车载操作系统。图 40:全志科技的 T7 智能座舱芯片图 41:杰发科技AC8015 系统框图数据来源:全志科技数据来源:杰发科技,佐思汽车瑞芯微逐步从消费电子端向汽车电子切入。历经多年发展,公司已打造出以 SoC 芯片设计为特长的研发团队。自 20

42、01 年成立以来,公司相关产品已经成功应用于平板电脑、电子阅读器、电子书等消费电子应用中,未来有望向汽车电子领域切入。目前,公司开发的汽车多媒体 RK3358M芯片已经通过车规认证(AEC-Q100)。从 2020 年开始,公司投入大量资源开发高性能 8 nm 先进制程的 RK3588 芯片。2021 年上半年,该芯片已完成设计工作并进行了流片,未来随车规验证的通过,有望被广泛应用于高计算等级的智能座舱中。品牌车企、座舱 SoC 设计企业及 Tier 1 或形成铁三角关系,助力国内 SoC 设计厂商份额提升。目前来看,随着传统垂直化供应链逐渐被打破,座舱 SoC 作为核心硬件之一,未来将得到车

43、企的大力重视。设计企业、Tier 1 以及品牌车企三者未来有望形成铁三角格局,新进入者有望迎接机遇,进入到核心车型供应链中。全志、杰发科技及瑞芯微等公司有望凭借座舱芯片行业规模的快速增长叠加国内厂商的本土化竞争优势,在国内供应链中取得先机,获得长期成长机遇。存储类:显著受益智能化,存储需求持续增长座舱智能化是车载存储增长的主要驱动力。车端存储器主要应用于四个领域,包含车载信息娱乐系统 (Infotainment)、ADAS、车载通信系统、仪表板,其中有三大应用领域位于座舱域中,占存储需求比例在 80%以上。因此,智能座舱的发展将对车载存储器的需求产生较为显著的拉动作用。根据搜狐汽车研究室数据,

44、全球汽车存储 IC 市场规模有望从 2020年的接近 40 亿美金增长至 2025 年的 83 亿美金。算力升级打开车载 DRAM 市场空间车端 DRAM 存储器将显著受益于座舱智能化带来的算力需求提升,具体而言:车载信息娱乐系统:目前主流 DRAM 用量仅在 1-2 GB(Gigabyte),随着座舱液晶屏画质、尺寸的升级以及后座多屏幕娱乐系统的快速渗透,对内存容量及数据读取速度(带宽)要求将显著提升,DRAM 容量将向 4-64 GB转进,规格逐步向 LPDDR4 或更高的 LPDDR5 升级,目前特斯拉已采用 LPDDR4。图 42:拜腾 M-Byte 中控屏达到 48 英寸图 43:特

45、斯拉Autopilot 硬件 3.0 搭载 LPDDR4 内存芯片数据来源:汽车之家数据来源:汽车之家,特斯拉, 车载通信系统:目前主流方案为多芯片封装(MCP)解决方案,搭载 LPDRAM。未来随着 V2X 的必要性上升,存储器频宽将增加,规格由 LPDDR2逐步导入 LPDDR4/LPDDR5。仪表板:目前 DRAM 用量仅在 2/4 GB,随着 HUD 等先进显示功能的渗透,未来 DRAM 用量亦有望提升。表 4: 智能汽车对存储的需求存储应用DARMNAND车载信息娱乐系统和仪表盘4-64 GB64-512 GB自动驾驶4-64 GB8-32 GB连通性0.5-2 GB4-32 GB后

46、座娱乐4-16 GB64-256 GB高清地图0.5-1 GB8-512 GB事故记录1-4 GB8-512 GB数据来源:SK 海力士, 车用 DRAM 市场快速增长,2024 年有望超过 60 亿美金。根据海力士的报道和我们测算,未来智能汽车单车 DRAM 存储容量需求有望达到 150GB 以上,价值量亦有望超过 100 美金。此外,根据 Gartner 的报道,全球汽车 DRAM 市场有望从 2020 年的 24 亿美金增长至 2024 年的 63 亿美金,CAGR 超过 25%。图 44:2023 年单车平均 DRAM 用量将超过 7GB图 45:全球汽车DRAM 市场规模将快速增长8

47、70760650540430322011000201920202021E2022E2023EInfotainmentTelematics/D-ClusterADAS20202024E全球汽车内存市场规模(亿美元)数据来源:TrendForce, 数据来源:Gartner, 格局来看,国内车载 DRAM 企业 ISSI 份额位列全球第二。目前来看全球 DRAM 市场三星市占率最高,达到 40%以上,海力士和镁光位列第二和第三名,份额分别为 29.6%和 23.1%。而汽车 DRAM 市场来看,镁光、国内厂商 ISSI、三星等排名靠前,份额分别为 45%、15%、10.8%, CR3 在 70%左

48、右。图 46:全球 DRAM 市场格局图 47:全球车用DRAM 市场格局,ISSI 占比较高2.80%0.30% 1.50%23.10%29.60%42.70%镁光 三星 海力士南亚ISSI11.20%8.50%9.50%45%镁光ISSI三星南亚华邦电10.80%其他15.00%其他数据来源:IC Insights,芯探 007, 数据来源:IC Insights,芯探 007, 国内厂商竞争优势有望强化,未来将持续成长。ISSI 作为车载 DRAM第二梯队领头羊,目前产品系列中已经包含 2 GB 到 8GB 的 LPDDR4,未来有望受益行业高增长及本土配套优势实现份额、盈利能力的持续提

49、升。此外,兆易创新的 4GB DDR4 内存产品“GDQ2BFAA”系列成功量产,主要面向电视、机顶盒、平板电脑、智慧家庭、车载影音系统等领域,未来可能受益于车载 DRAM 市场快速增长的浪潮,带动公司 DRAM 业务快速发展。表 5: 北京君正 ISSI 的 DRAM 业务布局产品类别细分产品规格DDR4 SDRAM车规型 1.2V_4GDDR3 SDRAM车规型 1.5V_1G/2G/4G/8G/16GDDR3L SDRAM车规型 1.35V_1G/2G/4G/8G/16GDDR2 SDRAM车规型 1.8V_256M/512M/1G/2GDDR SDRAM车规型 2.5V_256M/51

50、2MSDR SDRAM车规型 3.3V_16M/64M/128M/256M/512M车规型 1.1V_2G/4G/8GLPDDR4 SDRAMLPDDR4X SDRAMLPDDR4 SDRAM with ECCLPDDR4X SDRAM with ECCLPDDR2 SDRAM 节能型车规型 1.8V_2G/4G/8G车规型 0.6V_2G/4G/8G车规型 1.1V_2G/4G/8G车规型 1.8V_2G/4G/8G车规型 1.1V_2G/4G/8G车规型 1.8V_2G/4G/8G车规型 0.6V_2G/4G/8G车规型 1.1V_2G/4G/8G车规型 1.8V_2G/4G/8G车规型

51、1.2V_256M/512M/1G/2G/4G车规型 1.8V_256M/512M/1G/2G/4GMobile DDR SDRAM 节能型车规型 1.8V_256M数据来源:公司公告, 功能多样化将拉动 NOR Flash 需求实现座舱信息娱乐系统快速启动,需要搭载高容量的 NOR Flash。NORFlash 的一大特点就是可以快速读取数据。随着 HUD 快速渗透以及座舱屏幕数量提升,若使汽车在启动之时这些屏幕等显示系统就能迅速显示信息,则需要使用存储容量较大的 NOR Flash 来实现多种数据的快速读取。因此,随着座舱智能化的不断提升,对 NOR Flash 容量要求亦将显著增加,带动

52、单车价值量上行。在汽车智能化趋势拉动下,全球 NOR Flash 市场空间将稳定增长,2026年有望达到 42 亿美金。根据 CINNO 的报道,NOR Flash 车载应用比例约占 3 成。未来在汽车电子、物联网、5G 通信等下游应用拉动下,NORFlash 市场空间将重回增长,有望从 2021 年的 27 亿美金增长至 2026 年的 42 亿美金,5 年 CAGR 约为 9%。图 48:全球 NOR Flash 市场空间不断增长图 49:2020 全球 NOR Flash 市场格局,兆易创新排名靠前4540353025201510502021E2026E华邦旺宏兆易赛普拉斯其他25.60

53、%25.40%10.90%22.50%15.60%全球NOR Flash市场空间(亿美金)数据来源:前瞻产业研究院, 数据来源:CINNO, 国际巨头逐步退场,国内厂商兆易创新排名逐步提升。早在 2010 年三星便开始逐步推出 NOR Flash 市场。2016 年,美光开始逐步淘汰中低容量 NOR Flash 产能,并在 2017 年将月产能 2 万片的 8 寸 NOR Flash 产线转为毛利更高的 3D NAND,同时月产能 1.2 万片的 12 寸产线也逐步退出。2017 年,赛普拉斯出售位于美国的 NOR 晶圆厂,逐步退出中低端市场,专注高毛利的车载电子和工控 NOR Flash 产

54、品。根据 CINNO 的报道, 2020 年前四名 NOR Flash 厂商华邦、旺宏、兆易创新、赛普拉斯占据全球超 74%市场份额。国内厂商兆易创新位列全球第三名,2020 年份额达到 15.6%。其中,根据前瞻产业研究院的报道,旺宏采用 55 nm 制程且在不断升级,技术较为领先。兆易创新制程逐步向 55 nm 切换,产品竞争力逐步提升。公司国家/地区产品类型主要产品制程主要应用领域旺宏中国台湾高容量为主45/55/75 nm消费电子、PC、汽车电子&工控华邦电中国台湾高容量为主55/65 nm消费电子、PC、汽车电子&工控赛普拉斯美国中容量为主55/65 nm汽车电子、工控、航空航天美光

55、美国中容量为主55/75 nm汽车电子、工控、航空航天兆易创新中国大陆中低容量为主55/65 nm消费电子、汽车电子、PC表 6: 全球主要 NOR Flash 厂商产品对比数据来源:wind,China Flash M arket,公司公告, 发力高毛利汽车电子,兆易创新 NOR Flash 业务有望继续成长。目前兆易创新 GD25 SPI NOR Flash 已通过 AEC-Q100 认证,是目前国内首家全国产化车规闪存产品。从技术参数来看,GD25 全系列SPI NOR Flash容量覆盖 2 MB-2 GB,工作温度范围覆盖-4085/-40105/-40125,未来有望随国内供应链崛

56、起及其本身的配套优势,获取市场份额并实现快速成长。通讯类:车载通信快渗透,通讯芯片打开空间中期来看,T-Box 仍是智能座舱的重要组成部分。T-Box 车联网系统主要包括车载信息娱乐系统主机、T-Box、手机 APP 及对应的后台系统。 T-Box 主要用于和后台系统/手机 APP 互联通信,从事实现 APP 对汽车功能的控制。渗透率快速提升,国内 T-Box 市场空间超 4 亿美金。随着汽车智能化的发展以及国内政策的支持,前装 T-Box 市场空间有望快速增长。根据佐思汽研发布的2021 年全球及中国乘用车 T-Box 市场研究报告,2020年国内乘用车前装 T-Box 渗透率为 50%,达

57、到 940 万辆,预计 2025 年渗透率可达到 85%。随着渗透率的快速提升,国内T-Box 市场空间快速增长,2020 年市场空间已经超过 4 亿美金,未来 5 年复合增长率有望达到 20%以上。图 50:中国乘用车 T-Box 渗透率快速提升图 51:2020 年中国 T-Box 前装市场规模超 4 亿美金90%80%70%60%50%40%30%201920202021E 2022E 2023E 2024E 2025E中国T-Box装配率161412108642020162017201820192020全球(亿美金)中国(亿美金)中国YoY (右轴)80%60%40%20%0%数据来源

58、:佐思汽研, 数据来源:佐思汽研,水清木华研究中心。 国内 T-Box 终端厂商快速发展,加速供应链国产化。根据高工智能汽车 研究院报道,2020 年传统巨头韩国LG 出货量占据榜首,份额达到13.24%,国内厂商联友科技、德赛西威位列第二、第三名,份额分别为 11.39%和 9.31%,CR3 接近 34%。此外,慧翰微份额为 3.67%。我们认为随着国内 T-Box 厂商份额的不断提升,出于成本以及供应链安全考量,核心通信芯片国产化进程将显著加速。图 52:2020 年 T-Box 前装市场格局图 53:T-Box 中基带+射频芯片价值量占比超 20%31.62%13.24%联友德赛西威2

59、0%21%射频+基带芯片11.39%法雷奥电装其他芯片9.31%哈曼大陆集团10%其他成本3.67%4.43%8.26%亿咖通慧翰微49%厂商毛利4.82%5.10%8.16%其他LG数据来源:高工智能汽车研究院, 数据来源:移远通信招股书,慧翰微招股书, 测算T-Box 中芯片价值量占比超 30%,2020 年国内 T-Box 射频及基带芯片市场接近 1 亿美金。通过对移远通信及慧翰微招股书中T-Box 及模块芯片成本的测算,我们认为目前芯片在 T-Box 中的价值量占比超过 30%,其中通讯芯片(包括射频及基带芯片)的价值量占比约为 21%,未来随着 T-Box 功能多样性的提升以及向蜂窝

60、技术向 4G、5G 发展,这一占比有望继续提升。根据测算,2020 年全球用于T-Box 的射频及基带芯片市场超过 3 亿美金,国内市场空间接近 1 亿美金。T-Box 功能不断进化,芯片未来总价值量还会继续提升。此外,未来T-Box的功能将更加强大,有望标配 5G 移动通信单元、GPS 高精度定位模块及加密鉴权模块等,芯片总价值量有望继续保持高增长,市场空间进一步打开。图 54:T-Box 通讯升级,带动芯片价值量提升图 55:2020 年全球 T-Box 射频+基带芯片市场超 3 亿美金100%480%360%240%120%0%20183G T-Box占比20194G T-Box占比20

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