汽车电子集成化分析

汽车电子集成化分析

汽车电子集成化单一的机电一体系统已满足不了汽车电子技术发展的需要，系统与系统之间的一体化集成逐渐被提上议程。基于网络化的基础，集成控制系统是指通过总线进行网络通讯实现传感器和系统的信息共享，通过控制器实现各个子系统的协调和优化，从而保证车辆行驶的安全性与稳定性。汽车电子集成化除了能加强系统性能，还能达到降低系统总成本的目的。汽车电子发展现状随着电子信息技术的不断创新发展和人们对于驾驶的安全性、舒适性、娱乐性的追求，汽车电子技术在汽车的应用领域日益扩大。当前，汽车电子技术的应用仍然在不断深化，汽车智能化、网联化、信息化技术的发展使汽车电子在未来具备广阔的应用空间和市场空间。据统计，2017-2021年我国汽车电子行业市场规模呈稳定上升趋势，且增速均保持在10%以上。其中2017年我国汽车电子市场规模扩张速度最快，达到近19%。2021年我国汽车电子行业市场规模为8894亿元，同比增长10．01%，相较2017年市场规模增长了3494亿元。据预测，2022年全国汽车电子行业市场规模将达到9783亿元。在互联网、数字化、娱乐、节能、安全等发展趋势的驱动下，汽车电子化水平日益提高，汽车电子占整车制造成本比重不断提升。据统计，2020年汽车电子在整车制造成本中占比为34．32%，相较1990年占比增加了19个百分点。随着未来汽车电子的研发技术提升和优化升级，汽车电子相关设备和系统的价值将不断提升，预计2030年汽车电子占整车制造成本比重将达到近50%。从汽车电子行业的市场份额分布情况来看，中国汽车电子行业中主要细分产品竞争激烈，所占市场份额比重相差不大。其中，动力控制系统所占比重最大，占整体市场的28．7%；其次为底盘与安全控制系统，占整体市场的26．7%；车身电子和车载电子分别占整体市场的比重为22．8%、21．8%。随着汽车智能化和电动化推进加快，我国汽车电子应用范围逐渐扩大，汽车电子行业覆盖汽车用电子产品制造业的领域增多。从中国汽车电子相关设备及系统市场渗透率情况来看，目前后倒车雷达、中控屏幕、驻车影像系统、巡航系统的应用广泛，其市场渗透率分别达到86．3%、85．6%、78．5%、72．6%。除此之外其他汽车电子相关设备及系统的渗透率均在40%以下，如前倒车雷达、液晶仪表盘、碰撞预防系统、车道偏离预警的市场渗透率分别为37．5%、34．7%、33．8%、26．7%，虽然其渗透率相对较小，但随着汽车电子行业的发展升级，未来其市场提升空间广阔。汽车电子化推动硬板加速升级汽车电子化推动硬板加速升级。PCB硬板广泛应用于汽车胎压检测系统、电池监控模块、车体充电端口、逆变器控制、车载ABS系统、汽车空调系统、导航系统、汽车照面系统等。传统汽车硬板以普通多层板，双面板居多，随着整车电子部件搭载量的提升，以及部分部件如整车控制系统高度集成化等特点，对车用板布线密度、散热能力、可靠性等提出更高要求，车用板向多层化、高密度化、轻薄化、高频化（毫米波雷达、激光雷达用）等方向升级。1）车身控制安全系统：高频信号传输，需要采用高频材料；2）动力引擎控制：需要采用高电压、大电流、厚铜加工技术；3）照明：采用LED车灯，需要采用金属基板散热；4）车载通讯及车内装饰：从多层板转向高密度互联板。新能源汽车软板渗透迅速。相较于传统线束而言，FPC具有安全、轻量、工艺灵活、自动化生产等方面的优势，能够满足动力电池高能量密度和低成本的需求。FPC软板可以看成是动力电池BMS的神经系统，与其他电子元器件主要起以下作用：监控动力电池电芯的电压和温度；连接数据采集和传输并自带过流保护功能；保护动力电池电芯，异常短路自动断开；延长动力电池使用寿命等。从ICE（内燃车）到MEV（轻度混合动力汽车），再从MEV到BEV（电池电动汽车），单辆电动车内部的功率器件数量不断增加，再加上配套设备充电桩所含有的功率器件数量，单车驱动的功率器件规模大幅增长。功率半导体在电动车内具体用于车载充电系统OBC、电池管理BMS、水冷系统、高压负载、高压转低压DCDC、主驱动等。以车载充电系统OBC为例，典型OBC由多个级联级组成，即输入整流、功率因数校正（PFC）、DC-DC转换、隔离、输出整流和输出滤波，需要使用超过16个功率器件，涉及到超结MOSFET、整流器、门极驱动器、650V高频IGBT等11种功率器件。从ICE到BEV，功率半导体单车价值占比不断上升。根据IHSMarikit和strategyanalytics的统计数据，ICE（内燃车）内功率半导体价值17美元，占总成本的5．49%；MEV内功率半导体价值90美元，占总成本的16．95%；PMEV内功率半导体价值305美元，占总成本的38．85%；BEV内功率半导体价值350美元，占总成本的45．16%。从ICE到BEV，功率半导体价值增加了333美元，占比增加了39．67pct。充电基础设施是电动车必不可少的配套设施，其内部也含有较大数量的功率器件。以典型的直流充电桩为例，三相交流380V输入电压经过两路维也纳AC/DC电路并联后，得到800V直流母线电压，然后经过两路全桥LLCDC/DC电路，输出250V到950V（或750V）高压给电动汽车充电使用，整个拓扑电路内含有超过48个功率器件。充电基础设施的充电效率越高，则对充电功率要求越高，继而需要的功率器件也越多。根据英飞凌的数据，随着DC充电系统的功率的增大，充电时间不断减小，但每个DC充电系统所含的功率器件价值处于上升趋势。20kW充电系统所含功率器件主要为Si基，价值40美元；150kW充电系统所含功率器件也主要为Si基，价值300美元，价值增大了75倍；而350kW充电系统所含功率器件变为SiC基，价值3500美元，价值相较于20kW充电系统增大了87．5倍。因此整个电动车系统所需的功率器件不仅包含电动车本身所拥有的的，也包含充电桩内所必需的，因此电动汽车的发展所带动的功率器件市场，超过单纯依据电动车内功率器件价值量所算出的增量市场。汽车电子是安装在汽车上所有电子设备和电子元器件的总称，主要分为以发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统等为主的车身电子控制系统和以安全舒适系统、娱乐通讯系统为主的车载电子装置。我国汽车行业智能化、电动化、网联化整体进程较快，推动汽车电子占整车成本比例提升。根据盖世汽车研究院数据，汽车电子在纯电动车型成本占比高达65%。随着新能源汽车快速发展，将拉动整车控制器、电机控制器、电池管理系统等相关汽车电子需求高增长。新能源汽车产销两旺，推动汽车电子行业发展近年来，以电动汽车为代表的新能源汽车发展势头强劲。根据汽车工业协会数据，2021年，新能源汽车产销分别为354．5和352万辆，同比均增长1．5倍；保有量为784万辆，2017-2021年均增速为50．45%。与此同时，在三电系统技术逐步成熟的背景下，新能源汽车产品续航和动力性能等方面趋于同质化竞争，汽车电子智能化水平将成为我国新能源车企突围并形成差异化优势的关键。部分车企如特斯拉、蔚来、小鹏等正在自研自制汽车电子芯片，并将业务活动从核心硬件延伸至链接用户更为密切的软件和操作系统上，以开展特定服务或提供其他数字内容。汽车电子产业链结构上游：汽车电子元器件及零部件厂商如台积电、博世等公司，主要负责生产汽车电子相关核心芯片及其他分立半导体器件。我国半导体行业发展迅速，行业规模和国际竞争力逐渐提升，国内头部企业正逐渐缩小同国际领先企业的差距。中游：以汽车电子的系统集成商为主，如德尔福、日本电装等公司，主要针对上游元器件及零部件进行整合，或针对某一功能或者某一模块提供解决方案。部分上游零部件供应商同时参与中游的系统集成。该环节的电子产品具备一定的消费电子属性，更新周期短，替代威胁比较大。下游：主要为整车厂（OEM），以汽车企业为主导，在产业链中拥有较高的议价权。随着智能网联汽车发展，科技及互联网企业也纷纷入局汽车产业链，以提供增值服务方式分享智能网联汽车发展红利。近年来，汽车电子在自动驾驶、安全驾驶、智能座舱等应用场景中的应用进一步拓展，我国汽车电子市场规模呈现稳定增长态势。根据汽车工业协会数据，2022年我国汽车电子市场规模达到9，783亿元，2017-2022年均增速为13．29%。随着自动驾驶、信息娱乐、电动化等不断渗透，汽车电子占整车成本将持续提升。此外，在环保需求日益提升的推动下，我国计划在2050年以前实现传统燃油车的全面退出，叠加新能源汽车购置税优惠政策，市场需求将逐渐转向汽车电子占比更高的中高档车型、混合动力车型以及纯电动车型。未来，在政策驱动、环保助推以及消费牵引等共同作用下，汽车电子占比将不断提升。根据赛迪数据，预计2025年，所有车型中乘用车汽车电子成本在整车成本中占比有望达到60%。智能化、网联化与电动化将推动主控芯片、存储芯片、功率芯片等汽车芯片性能成倍提升。以存储芯片为例，智能座舱逐渐普及和自动驾驶等级渐升，对汽车存储芯片的数据处理速度、数据存储量以及稳定性提出更高的要求。智能座舱的发展驱动对车载娱乐系统的存储需求不断增加，而L3、L4等高级别自动驾驶的高精度地图、数据、算法等都需要大容量存储支持。因此，汽车存储芯片的容量和性能将实现快速增长，有望成为汽车电子行业成长最快的细分之一。汽车电子市场格局我国汽车电子产业目前正处于起步阶段，全国绝大部分汽车电子企业规模小，基础薄弱，缺乏技术积累，缺少核心技术，技术标准也相对落后，产品缺乏竞争力，国内产商主要集中在中低端汽车电子市场。而国外汽车电子巨头均已进入中国并全面布局，几乎垄断了核心技术领域，这一切对中国汽车电子产业带来了巨大的挑战。目前的中国汽车电子市场，外资厂商仍然处于市场垄断地位，这些外资大厂同时也是全球的主力汽车电子生产厂商，主要有博世、德国大陆、德尔福、电装、现代莫比斯和法雷奥。其中博世、德国大陆、电装、德尔福占我国汽车电子行业市场份额的比重分别为12%、11%、10%、8%，四家外资企业合计占我国汽车电子行业市场份额的41%。由此可见，当前我国汽车电子行业市场格局呈现着外资汽车电子企业占据市场主导地位，国内企业竞争形势激烈的局面。当前我国汽车市场的发展模式已经从体量高速增长期转向结构转型升级期。汽车电子作为汽车产业中重要的基础支撑，在政策驱动、技术引领、环保助推以及消费牵引的共同作用下，行业整体呈高速增长态势。近年来，我国汽车电子相关企业注册量整体呈增长走势。2017-2021年期间，中国汽车电子相关企业注册量由36．63万家增长至154．64万家，期间增长幅度超过118万家。其中，汽车电子相关企业注册量在2019涨幅明显，2020年由于受到新冠疫情影响，汽车电子相关企业注册量小幅下降，但随着疫情好转和国家政策支持，2021年汽车电子相关企业注册量再次迎来较大幅度增长。据预测，2022年中国汽车电子相关企业注册量将达到158．61万家。从中国汽车电子行业重点企业营业收入情况来看，2017-2022年上半年，华阳集团和德赛西威的汽车电子营业收入整体上呈增长走势。其中，两家企业在2018年汽车电子业务营业收入均出现负增长，原因是2018年国际经济形势复杂多变，国内经济形势稳中有变，中控类产品配套的部分车型销量下降、产品价格调降以及新项目进度延迟。2020年受疫情冲击和汽车市场变化，华阳集团汽车电子业务营业收入较上年同期小幅下降，但德赛西威仍实现了汽车电子业务营业收入的增长。2021年国内疫情散发、经济环境复杂多变、汽车行业芯片短缺、原材料价格上涨，我国汽车行业仍实现了增长，结束了2018年以来连续三年的下降局面。众多汽车电子企业紧抓市场机会，克服原材料供应紧张、成本上涨等经营压力，订单开拓持续增长，量产项目按时保质完成交付，成本管控效果良好，带来了公司经营业绩的大幅提升，其中2021年华阳集团汽车电子业务的营业收入为29．46亿元，相较2017年增长了近5亿元。德赛西威在2021年的电子业务营业收入为95．69亿元，相较2017年增长了35．6亿元。2022年上半年，两家企业经营继续保持良好态势，营业收入均出现较大幅度增长，华阳集团电子业务营业收入为16．03亿元，同比增长19%；