汽车半导体行业深度研究：硅含量拆解分析

 

相关机构预计，2025 年我国新能源汽车销量在 500 万辆左右。汽车半导体在整车成本的占比 将会从 2000 年的 18%飞速增长到 2030 年的 45%。其中新能源汽车发展最为迅速，预计 2025 年中国新能源半导体中功率半导体价值量约 124 亿元，主要为 IGBT 约为 31 亿元， MOSFET 约为 43 亿元。微控制器 MCU 价值量约为 98 亿元，其中，8bit MCU 约为 9 亿元， 16bit MCU 约为 12 亿元，32bit 约为 65 亿元。传感器领域中，毫米波雷达 150 亿元，(长 距离 50 亿，中短距离 100 亿元)激光雷达 43 亿元，超声波雷达 72 亿元，摄像头 100 亿 元。汽车新能源化带来的价值和量有望同步升级，汽车半导体企业将深度受益于 相关产业扩张所带来的市场机遇。

 

 

从传统燃料汽车到新能源汽车，半导体在汽车领域的占比逐年增加，汽车含硅量逐步提升。 在市场规模基数不断扩大的基础上，中国“十三五”乘用车市场保持中低速增长态势，预 计复合增长率为 6%，2020 年年销售将达到 2895 万辆。虽然乘用车销量增长速度缓慢，但 是新能源汽车保有量持续上升，市场处于较快发展阶段。以我国为例，中国新能源汽车行 业在过去几年内经历了飞速的发展，正在从萌芽期向成长期迈进，其保有量在 5 年间增长 了 9 倍有余。当前，由于科技和产业变革，新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚 力量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。按照国家规划的发展愿景，2025 年 新能源汽车销量有望突破 500 万辆，保有量将在 2000 万辆左右。预计到 2030 年，汽车电子在整车中的成本占比会从 2000 年的 18%增加到 45%，这是个不断攀升的过程。这 也就为涉足汽车领域的电子及半导体企业提供了莫大的机遇。汽车新能源化带来 的价值和量有望同步升级，汽车半导体企业将深度受益于相关产业扩张所带来的市场机遇。

 

汽车电子所展现的颠覆性趋势不可小觑，智能网联和新能源汽车的加速渗透，国际龙头企 业的纷纷布局入场，汽车半导体的价值和量有望同步升级。

 

 

新能源汽车的定义:指的是采用非常规车用燃料作为能源，或者是使用常规车用燃料，但是同时采用新型车载动力装置地新型汽车。主要包括纯电动汽车、混合动力汽车、氢能动力汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等。

 

按照国家规划的发展愿景，2025 年我国新能源汽车销量有望突破 500 万。整体而言， 我国新能源汽车行业仍处于发展初期，发展潜力大。2020 年 11 月 2 日，国务院办公厅 印发了 《 新能源汽车产业发展规划 》 ，提出了到 2025 年新能源汽车新车销售量达到 汽车新车销售总量的 20% 左右的发展愿景。在此愿景下，新政策有望持续出台以推动新 能源汽车行业快速发展。同时未来几年也将迎来新的换购周期，大量国 3 、国 4 排放标 准的车辆也将面临更新换代，部分限购城市新能源汽车或将存在较大发展空间。

 

 

汽车半导体是汽车电子控制系统与车载电子电器系统的总称，应用领域可分为发动机电子、底盘电子等六大系统，其中信息娱乐与网联系统、自动驾驶系统技术迭代最为迅速。

 

电子控制装置主要是汽车动力、驾驶控制等系统组成，后者通常与通信、娱乐设备相关， 汽车电子根据功能可分为车身控制系统(ECU)、安全系统、娱乐设备、底盘控制、高级驾 驶辅助系统(ADAS)等，每个系统需要通过半导体器件实现相关功能，包括存储器、传 感器、光电器件、射频器件、功率器件等。我们认为，汽车半导体市场将是近年来发展最 快的 IC 芯片应用市场之一。而其中受益于新能源汽车的渗透率提升，价值量和出货量的 双重叠加增长驱动将格外显著。

 

 

汽车电子产业链主要由三个层级构成:上游为电子元器件，中游为系统集成商，下游为整 车制造厂，其中其中上游包括 Tier2 和 Tier3，其中 Tier2 厂商负责提供汽车电子的相关核 心芯片及其他分立器件。新能源汽车半导体中，功率半导体，微处理器和传感器为需求量 最高的三部分。

 

 

新能源汽车半导体的增长两大原因是因为中国对原油的需求过高以及环保形势严峻。“新 四化”(电动化，智能化，网联化和共享化)是汽车产业可持续发展的必然选择。面对日 趋严峻的环境保护和国家能源安全问题，向“新四化”方向转型的汽车产业将能提供有效 解决方案，同时，“新四化”也将作为汽车产业可持续发展模式的重要补充。

 

“新四化”成产业转型方向，产业引领政策相继出台。汽车产业作为国民经济的重要支柱 之一，受多重因素影响，其产业发展形势预期将愈发严峻，而面对“新四化”所带来的产 业潮流，国家相继出台多项政策支持产业向智能网联、电动共享方向发展。“新四化“的 交汇融合将给汽车半导体市场带来前所未有的发展契机。“新四化”持续拓宽汽车应用场 景，推动汽车从传统出行工具发展成为新一代智能终端，而其中诸多功能的实现都将基于 汽车半导体系统。此外，消费者安全、便利、省时需求进一步刺激新能源汽车半导体发展。

 

 

从前瞻产业研究院调研数据中可以看到，在 2019 全球十大 NEV 产商中中国厂商占据四席， 新势力提供商也表现亮眼。但是设计领域因为涉及到汽车认证等严苛的行业标准，国内具 备新能源车设计的公司尚缺乏，同时看到在制造领域国内初步具备了制造能力，但仍需进一步提升关键工艺水平与良率。

 

从下图可以看到，2018 年全球 Fabless 芯片设计产业产值规模达到 1084 亿美金，全球主 要芯片设计厂商 69%在美国，中国占比 12%。2018 年国内共有 1698 家 IC 设计企业，企业 营收规模过亿的企业仅 208 家，其他大部分公司处于起步阶段。

 

半导体制造是我国芯片产业的严重薄弱环节，从原材料、生产设备到制造工艺，与国外同 行存在较大差距。尤其生产设备，当前严重依赖国外厂商，短期内难以实现自给。2018 年我国在全球晶圆代工市场规模占比仅为 10%。

 

 

2019 年全球前十大 NEV 厂商合计市场份额接近在 60%以上。其中国内厂商占到 4 位。

 

2019 年特斯拉凭借三款车型近 37 万辆的亮眼战绩继续摘得年度冠军头衔。12 月单月表现 来看，特斯拉交付 6.3 万辆，是排名第二的北汽新能源近两倍。

 

从销量增速来看，特斯拉、大众集团及现代起亚的销量表现亮眼，同比增速均超过 50%。

 

 

2021 年 1 月 3 日，蔚来公布 2020 年 12 月及全年交付数。数据显示，蔚来 12 月共交付新 车 7,007 台，连续第五个月创品牌单月交付数新高;其中 ES8 交付 2,009 台，创上市以来 交付量新高;ES6 交付 2,493 台;EC6 交付 2,505 台，同样创上市以来交付量新高。至此， 蔚来 2020 年全年交付量达 43,728 台，自 2018 年 6 月至今共交付 75,641 台。

 

理想凭借理想 ONE 一款车型，在 2020 年 11 月共交付了新车 4646 辆，再度创下了单月交 付量记录。2020 年 1-11 月，理想 ONE 已累计交付了 26,498 辆新车。

 

2021 年 1 月 4 日，小鹏汽车公布了 2020 年 12 月及全年交付成绩，12 月总交付量达到 5,700 台，创历史新高，小鹏 P7 单月交付量 3,691 台，小鹏 G3 单月交付 2,009 台，均创 2020 年交付量新高。2020 年累计交付 27,041 台。

 

 

2018 年全球 Fabless 芯片设计产业产值规模达到 1084 亿美金，中国大陆企业占比为 12%。 2018 年国内共有 1698 家 IC 设计企业，企业营收规模过亿的企业仅 208 家，其他大部分公 司处于起步阶段。

 

 

全球主要芯片制造厂商 66%在中国台湾，大陆占比 10%。半导体制造是我国芯片产业的严 重薄弱环节，从原材料、生产设备到制造工艺，与国外同行存在较大差距。尤其生产设备， 当前严重依赖国外厂商，短期内难以实现自给。2018 年我国在全球晶圆代工市场规模占比 仅为 10%。

 

受到疫情影响，海外规模较大的晶圆厂和封测厂陆续宣布停产，造成全球半导体缺货严重。国内大部分中高端以上的汽车厂家都面临停产的风险。所以汽车芯片进口替代，刻不容缓。

 

 

新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”系统，主要是指电机、电池、电控。和 燃油发动机的汽车相比，纯电动汽车使用电动机代替了燃油车的柴油/汽油发动机;以电池 组代替了燃油，为电动机提供动力;其中还有一个最主要的部件就是电控系统，电控系统 由电池管理系统和控制系统构成，管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转 速等，是连接新能源电池和电机的重要中间载体。

 

功率半导体控制了整个电动汽车的动力系统，电控接受整车控制器的指令，进而控制驱动 电机的转速和转矩，以控制整车的运动，相当于发动机。功率半导体器件包括了 MOSFET、IGBT(绝缘栅极晶体管)等，主要用于电能变换和电能控制电路的大功率电子器件。其中 IGBT 既有 MOSFET 器件驱动简单快速的优点，又具有双极型功率器件功率容量大的优点， 主要用于变流系统:如牵引传动、电机控制、变频器、开关电源、照明电路等，是其能源 变换与传输的核心器件、是电机控制的“CPU”。IGBT 占汽车电机控制成本的 37%左右，目 前国内基本依赖进口，关键技术被国外公司垄断，成本较高。

 

另外，目前基于 Si 材料的器件性能已经逼近于理论极限，而基于 SiC 材料的功率型器件正 在急速发展，处于发展的前期，其强大的系能将对电动汽车的电机驱动系统系能带来改变。

 

 

IGBT2017 约占全球功率半导体市场的 25%，我们估算 IGBT 占中国 2025 年新能源半导体汽车功率半导体的 25%。IGBT在中新能源汽车2025年的价值量=功率半导体的价值量*25%=123亿元*25%=31亿元MOSFET价值量分析:

 

MOSFET 约占全球功率半导体市场的 35%，我们估算 MOSFET 占中国 2025 年新能源半导体 汽车功率半导体的 35%。

 

MOSFET在中新能源汽车2025年的价值量=功率半导体的价值量*35%=123亿元*35%=43亿元。

 

 

IGBT 是 Insulated Gate Bipolar Transistor 的缩写，即绝缘栅双极型晶体管。它是由 BJT 和MOSFET 组成的复合功率半导体器件，既有 MOSFET 的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关损耗小的优点，又有 BJT 导通电压低、通态电流大、损耗小 的优点，在高压、大电流、高速等方面是其他功率器件不能比拟的，因而是电力电子领域 较为理想的开关器件，是未来应用发展的主要方向。

 

IGBT 是现代电力电子领域的代表性器件，由于具有导通电阻小、开关速度快、工作频率 高等特点，可以在各种电路中提高功率转换、传送和控制的效率，实现节约能源、提高工 业控制水平的目的。三电中电控系统的主要作用是接收整车控制器的指令，进而控制驱动 电机的转速和转矩，以控制整车的运动。另外，在制动阶段，电机控制器负责将驱动电机 的回馈能量进行回收并储存到动力电池以提高能源利用效率。IGBT 模块为电控系统的核 心器件，担负着电控系统中将动力电池直流电能转换成驱动电机所需交流变频电能的功能， IGBT 模块决定了整车的电能转换效率。

 

IGBT 主要应用于新能源汽车领域中以下几个方面:电机控制器、车载空调、充电桩 1.电机控制器:大功率直流/交流逆变后驱动汽车电机，锂电池+汽车电池+电机控制器=新

 

能源汽车动力系统，相当于传统汽车的发电机，IGBT 模块相当于汽车动力系统的 CPU 2.车载空调控制系统:小功率直流/交流逆变，使用电流较小的 IGBT 模块 3.充电桩:智能充电桩中 IGBT 被作为开关元件使用

 

IGBT 的制造工艺在持续革新，IGBT 产品的差异化和性能的提升有赖于掺杂、扩散和薄片 加工等多种工艺的应用，相关工艺的技术壁垒较高，制造技术也成为实现 IGBT 自主创新 的关键。

 

 

功率器件产品中，MOSFET 和 IGBT 是汽车电子的核心。MOSFET 产品是功率器件市场应用 最多的产品，2017 年 MOSFET 占功率半导体分立器件市场 35.4%;IGBT 是功率器件中增 长最为迅速的产品，2017 占总市场的 25%，其作为新能源汽车必不可少的半导体器件， 下游需求相当强劲。

 

相比于传统燃油车，新能源汽车功率器件使用量更大。根据 Strategy Analytics 数据库的 数据分析，在传统内燃机车上，功率半导体装机价值为 71 美元，占据车用半导体总价值 的 21%;而对于混合动力车，则在传统内燃汽车基础上新增的功率半导体价值为 354 美 元(2301 元);在纯电动车上，功率半导体价值为 387(2516 元)美元，占据车用半导 体总价值的 55%。

 

根据中国国务院办公厅日前印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》提出，2025年，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的 20%左右。在国务院新闻办公室 3 日 举行的国务院政策例行吹风会上，辛国斌表示，如果汽车年销售总量是 2500 万辆，20% 则是 500 万辆。根据公安部统计数据我们预测:纯电动车 2025 年后将在新能源车中占比 为 80%左右。

 

Yole 的调查结果显示，2019 年功率半导体市场规模为 175 亿美元(约人民币 1,225 亿元)， 未来，年均增长率预计为 4.3%，2025 年市场规模预计为 225 亿美元(约人民币 1,575 亿元)。

 

 

IGBT 作为汽车功率半导体的核心，IGBT 约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统 占整车成本的 15-20%，也就是说 IGBT 占整车成本的 7-10%。由于未来几年新能源汽 车及充电桩市场将进入高增长期，IGBT 将迎来黄金发展期。是除电池之外成本第二高的元 件，也决定了整车的能源效率。

 

外国企业占据绝大部分市场: 全球 IGBT 模组市场则主要由英飞凌、三菱电机、富士电 机、安森美和赛米控等厂商占据。中国的斯达半导(Starpower)处于全球第八位。

 

目前，IGBT 国产化已成为国家关键半导体器件的发展重点之一，IGBT 已经被列为国家“02 专项”的重点扶持项目。电动汽车(EV+PHEV)IGBT 的市场份额中，英飞凌处于绝对领先 位置，占 49.2%。

 

 

第三代半导体材料 SiC 中。到 2024 年，SiC 功率半导体市场将以 29%的复合年增长率增长，达到 20 亿美元。未来价值量可期。

 

 

宽禁带功率器件指基材禁带宽度较高(大于 2.3eV)的功率器件，一般仅指基于碳化硅、 氮化镓这类第三代半导体材料制作的功率器件。宽禁带半导体由于基材与硅不同，所以在 器件性能上与硅基器件有较大差异，例如第三代半导体材料的优点是禁带宽度大、击穿电 场高、热导率高、抗辐射能力强、频率高，在高压、高温、高频应用领域相较于传统硅基 器件有更强优势，同时使得系统结构简单化，降低损耗，更加节能，因此第三代半导体材料尤其适用于需要进行大功率电流转换的功率器件领域。。另外，第三代半导体材料的另 一个优点是安全、环保，不会像砷化镓(GaAs)、磷化铟中(InP)等对环境以及人体产生 危害。而由于氮化镓在材料端制备环节仍存在较大技术难度，当前具备大规模量产条件的 第三代半导体功率器件仅有碳化硅。

 

总结来看，对比硅基器件，碳化硅功率器件主要有三大优势: (1)耐高温、高压。碳化硅功率器件的工作温度理论上可达 600°C以上，是同等硅基器件的 4 倍，耐压能力是同等硅基器件的 10 倍，可以承受更加极端的工作环境。 (2)器件小型化和轻量化。碳化硅器件拥有更高的热导率和功率密度，能够简化散热系统，从而实现器件的小型化和轻量化。

 

(3)低损耗、高频率。碳化硅器件的工作频率可达硅基器件的 10 倍，而且效率不随工作 频率的升高而降低，可以降低近 50%的能量损耗;同时因频率的提升减少了电感、变压器 等外围组件体积，降低了组成系统后的体积及其他组件成本。

 

 

从全球碳化硅参与者来看，目前以美国、欧洲、日本厂商为主，其中 CREE(子公司 Wolfspeed 负责器件生产)、罗姆(子公司 SiCrystal 负责碳化硅晶圆生产)实现了从碳化硅衬底、外 延、设计、器件及模块制造的全产业链布局，实力最强;除此之外，大部分参与者均集中 于衬底、外延、设计、制造中的一到两个环节;国际主要的上游原材料企业均实现从衬底 到外延的连续布局，如 CREE、SiCrystal、DOW、II-VI;国际主要的器件生产厂商以 IDM 形式为主，如英飞凌、意法半导体、富士电机、三菱电机、安森美、东芝，而其中的日系 厂商还具备从模组到系统应用设备的整合能力，直面终端客户。

 

从国内的碳化硅参与者来看，与 CREE、ROHM 类似的全流程布局的有三安光电、世纪金 光;主要有负责碳化硅衬底生产的企业有天科合达、山东天岳;负责碳化硅外延片生产的 有东莞天域、厦门瀚天天成;负责器件设计的有台湾瀚薪、深圳基本半导体;而以 IDM 形 式生产器件和模块的企业有泰科天润、瑞能半导体。

 

目前碳化硅器件领域海外公司实力领先，国内市场自给率较低。目前全球碳化硅市场基本 被国外企业垄断。其中，尤以美国、欧洲、日本为大。美国的科锐 Cree 居于领导地位， 车载基板占据全球产量的 80%以上;欧洲则拥有完整 SiC 衬底、外延、器件以及应用产业 链，代表公司为英飞凌、意法半导体等;日本更是设备和模块开发方面的绝对领先者，代 表企业为罗姆半导体、三菱电机等。与国外大厂相比，国内的 SiC 起步相对较晚，目前与 美欧日这些公司在部分环节还存在一定的差距。但从整体产业链来看，相比于世界一流技 术，我们大约是处于其五年前的水平阶段，而且这个时间差正在逐渐缩小，部分技术环节 甚至是齐头并进。

 

 

ADAS 中的半导体部分:目前，乘用车上 ADAS 信息感知部分(主要用于辨别前方)使用的(半导体技术)传感器主 要包括摄像头、雷达、激光和超声波，可以检测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的 变量，通常位于前后保险杠，后视镜，转向柱内或车辆挡风玻璃上。

 

在 ADAS 系统决策方面，使用的半导体为逻辑芯片。

 

1.长距离毫米波雷达:77GHz 毫米波雷达主要负责远距离探测

 

2.激光雷达:激光雷达被认为是汽车市场自动驾驶车辆开发和运行的关键部件。该技术是 光检测和测距的简称，它使用激光计算物体的距离，这些激光的光脉冲会生成这些物体的 3D 信息。在汽车市场上，激光雷达将这些信息回传给汽车，以避开道路上的障碍物、行 人、其他车辆，并对汽车的环境产生总体感知。L3 级别以上的自动驾驶还需要激光雷达， 因为即使摄像头也在光学探测的范围内，还做不到足够的精确来达到诸如定位等功能。探 测角度广，精度高，厘米级精度的激光雷达结合高精地图可以实现高精度自定位和物体识 别跟踪，定位可以精确到具体车道，但是价格昂贵，使用寿命较短。

 

3.摄像机:直接识别可见光，价格适中，技术成熟，可以识别行人、车辆、路标等物体，但易受视野、夜晚暗光、雨雪天气等因素影响。摄像机在汽车 ADAS 有举足轻重的位置。 现在摄像机在中国汽车产业中主要应用于后视、360°环视、行车记录仪。在不久的将来， 前视 ADAS 系统、舱内监控和电子后视镜将也有广泛应用。现在车内摄像头有 1~5 个，随 着自动驾驶进程的提升，汽车可能安装 12~15 个摄像头。

 

4.中短距离毫米波雷达:近程雷达主要用于盲点探测、碰撞预警和防撞功能的后置雷达、 泊车辅助等，通常在翼子板或车身四角位置。而中远程雷达则通常作为 ACC 巡航、刹车辅 助、紧急刹车、车距保持等功能的传感器。毫米波雷达在众多传感器中的全天候性最好， 在大雾、雨雪天气中也能发挥其应有的性能，但其自身也有不足之处，例如交通信号的识 别、车道线检测等，这方面需要与摄像头配合使用，互为补足和冗余。距离远，可以在雨 雪天气等各种恶劣环境中稳定工作，但是精度不高。

 

5.超声波雷达-倒车雷达:主要应用:倒车雷达测距，泊车库位检测和高速横向辅助三个场 景。由于超声波散射角大，方向性较差，在空气中传播损耗也大，在测量较远距离的目标 时，其回波信号会比较的弱，影响测量精度;同时由于声音传播速度相对较低，超声波探 测高速移动的物体时延迟较大，误差严重，所以不适合高速移动的物体测距。但低速短距 离测量时优势就很明显了，所以适合作为泊车雷达使用。泊车辅助系统通常使用 6-12 个 超声波雷达，车后部的 4 个短距超声波雷达负责探测倒车时与障碍物之间的距离，两侧 的长距超声波雷达负责探测停车位空间。

 

 

逻辑芯片中 SoC 占比最大，IHS 数据预计 2025 全球汽车 SoC 市场约为 82 亿美元(533亿元)。

 

ADAS 产业链分析:按照智能网联汽车技术逻辑结构，ADAS 系统对应驾驶相关类装备及 DA、PA 辅助驾驶类装备，成为实现自动驾驶的先行条件。近年来，各大车厂、厂商纷纷 竞逐 ADAS 市场，ADAS 也成为车企转型升级实现突破的关键。随着国家政策法规的相继 出台，ADAS 产业链日趋壮大，包括上游二级供应商、中游一级供应商、下游企业前装、 后装市场应用，目前 ADAS 产业链已非常完善。在产业链中，传感器、算法、芯片等是 ADAS 技术实现的关键，多数国外零部件厂商均已掌握了大部或部分核心技术，但是国内企业在 此方面仍有一定差距。

 

根据《中国乘用车 ADAS 市场发展趋势浅析》文献，传感器技术主要涉及摄像头与雷达， 在产业链上游的二级供应商中摄像头的核心组件 COMS 感光芯片主要掌握在以索尼、三 星为代表的日本和韩国公司手中;镜头部分，舜宇光学是全球领先的车载镜头厂商，2018 年上半年就出货 1800 万颗。摄像头的中游一级供应商主要有宾尼、麦格纳、MCNEX、松 下、伟创力、法雷奥等厂家。汽车雷达可以细分为毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达等。

 

其中超声波雷达技术门槛较低，供应商较多;激光雷达最获得资本市场的追捧，但因成本 高昂，未能商业化;毫米波雷达成本在前两种雷达之间，技术门槛较高，是目前自主和外 资企业主要的雷达商品方向。毫米波雷达的供应商中外资企业主要有博世、大陆、电装、 德尔福、奥托立夫等，自主企业主要有北京新科迪、焊创电子、江苏彤明、晓林产业、浙 江万超等。算法、芯片在 ADAS 系统中至关重要，行业集中度高，主要有 Mobileye、飞 思卡尔、ADI 等公司。

 

 

ADAS 主要包含三个技术层面:传感器、信息获取和辅助决策。其中车载传感器是信息获 取和辅助决策的前提和基础，目标分类识别技术是精细化信息获取和辅助决策的核心车载 传感器作为辅助驾驶的核心部件，具有获取道路信息的能力，多个传感器相互配合共同构 成汽车的感知系统 。根据无源和有源探测机制的区别可将目前应用的主流车载传感器分 为光学传感器与雷达传感器两大类型，光学传感器主要包含可见光和红外传感器，二者利 用目标对环境光源的发射以及自身热辐射进行目标探测。超声波、激光和毫米波等雷达传 感器利用目标对雷达主动辐射电磁波的散射回波进行目标探测。

 

1.)激光雷达的数量/车预测:由于成本高昂，激光雷达属于选配。2021 年初，小鹏宣布 P5 搭载激光雷达，为全球首款搭载激光雷达量产车。我们预计 2025 年新能源汽车激光雷 达搭载量为每三车一颗。

 

2.)车载激光雷达的价格:

 

从历史上看，激光雷达系统过于昂贵，无法大量生产用于消费类汽车。现在，这个趋势正 在逆转，激光雷达制造商们制定了积极的策略，使其价格在过去三年内有了大幅下降。去 年，Luminar 发布了价格不到 1000 美元的 LiDAR 解决方案。而 2005 年首推实时 3D LiDAR 的 Velodyne 公司则计划到 2024 年将平均售价从 2017 年的 17,900 美元降至 600 美元。 中国 LiDAR 制造商的价格通常是其他公司的五分之一，他们已经开始生产低于 1000 美元 的产品，而且正在获得更多市场份额。但是，价格下降并不一定意味着销量的增加。迄今 为止，销量并未见显著增长，并且尚未大规模采用。“激光雷达必须满足市场需求，” Debray 说。“在包括制造和物流在内的工业市场中，自动化趋势非常明显，激光雷达在其中发挥 着关键作用。但在汽车领域，与平均 80 美元的 ADAS 摄像头相比，600 美元的汽车传感器 价格仍然过于昂贵。我们预计 2025 年车载激光雷达 400 美元每颗。

 

3.)新能源车未来销量:2025 年新能源汽车新车销量占比达 25%，即时，中国新能源汽车 年销量将达突破 500 万这一量级。

 

4.)中国 2025 年新能源车激光雷达价值量。

 

雷达总数:500 万新能源车*1/3 颗=150 万颗(假设每 3 辆车中有一个激光雷达) 价值量:150 万颗*400 美元/颗(2600 元)=43 亿元。

 

全球市场:

 

Yole 技术和市场分析师 Alexis Debray 表示:“高级驾驶辅助系统(ADAS) 的 LiDAR 市 场将实现 114%的年增长率，从 2019 年的 1900 万美元增长到 2025 年的 17 亿美元(102 亿元)。

 

 

激光雷达被认为是汽车市场自动驾驶车辆开发和运行的关键部件。该技术是光检测和测距的简称，它使用激光计算物体的距离，这些激光的光脉冲会生成这些物体的 3D 信息。

 

与雷达工作原理类似，激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，但其最 大优势在于能够利用多谱勒成像技术，创建出目标清晰的 3D 图像。激光雷达通过发射和 接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出到目标对象的相对距离，并利 用此过程中收集到的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速 得到出被测目标的三维模型以及线、面、体等各种相关数据，建立三维点云图，绘制出环 境地图，以达到环境感知的目的。由于光速非常快，飞行时间可能非常短，因此要求测量 设备具备非常高的精度。从效果上来讲，激光雷达维度(线束)越多，测量精度越高，安 全性就越高。

 

 

目前汽车科学研究的多家机构与汽车工业领域的多家厂商纷纷采用激光雷达作为车载传 感与车载通信的主要方式。对比传统的传感方式与通信方式，采用激光雷达手段具有无可 比拟的优点。

 

激光雷达与毫米波雷达相比的优点:

 

毫米波雷达常用于自适应巡航、防撞和盲区检测，毫米波的分辨率略低，探测角度较小， 获取视野有限，对于近距离小障碍物的测量效果欠佳。

 

激光雷达和毫米波雷达测距和测速原理相同，但是激光雷达的波长更短，波束更窄，分辨 率高，测量距离远，且抗干扰能力强。激光雷达还常应用在汽车自适应巡航系统中，检测 自车和前车距离和相对速度 ，以及利用激光雷达测距防止汽车追尾 。

 

相比毫米波雷达和摄像头，激光雷达在目标轮廓测量、角度测量、光照稳定性、通用障碍 物检出等方面都具有极佳的能力。而在难点场景下，例如城区非规范行人、非规范道路， 甚至是非规范驾驶的行为，急需激光雷达来解决。可以说激光雷达是解决连续自动驾驶体 验的关键传感器，其带来的智能驾驶体验将远超任何一个已商用的智能驾驶系统。

 

 

总体而言，国内公司在多线激光雷达上较国外高水平企业还有较大差距。国内的激光雷达 产品多用于服务机器人、地形测绘、建筑测量等领域，在这些方面国内外的水平其实是接 2019 近的。但是国内企业尚未研制出可用于 ADAS 及无人驾驶系统的 3D 激光雷达产品， 主要还是处在探索研发阶段。以激光雷达为代表的传感方向的国内创业公司一旦实现技术 突破，就会在这个产业链条中迸发出价值。

 

 

2019 年全球车载毫米波雷达市场规模为 42 亿美元，随着越来越多企业采用“摄像头+毫 米波雷达”的自动驾驶方案，预计 2025 年全球车载毫米波雷达市场可达 130 亿美元(约 845 人民币)。我们预计 2025 年中国车载毫米波雷达市场为 211 亿元。

 

 

超声波雷达工作原理和优势劣势

 

超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送 过来超声波时的时间差来测算距离。目前，常用探头的工作频率有 40kHz, 48kHz 和58kHz 三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小， 故一般采用 40kHz 的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。 探测范围在 0.1-3 米之间，而且精度较高，因此非常适合应用于泊车。

 

2025 中国新能源车载超声波雷达价值量分析：

 

1.)超声波的数量/车:12 颗

 

2.)车载超声波雷达的价格:120/颗

 

4.)新能源车超声波雷达价值量(中国 2025 年) 雷达总数:500 万新能源车*12 颗=6000 万颗 价值量:6000 万颗*120 元/颗=72 亿元。

 

全球价值量:

 

根据下图可知 2025 年 ADAS 全球超声波雷达价值量约为 43 亿美元(280 亿人民币)。

 

 

摄像头成像原理:

 

景物通过镜片组生成光学图像投射在 CMOS 光学传感器上，光信号转变为电信号， 经过模数转换后变为数字信号，再由 DSP 将信号处理成特定格式的图像在显示屏 上显示。

 

车载摄像头的半导体部分

 

1.)感光元件 CMOS: CMOS 是摄像头的感光元件，相比 CCD 感光元件成像质量稍差一些， 但是成本更低，也更加省电，在像素要求不高的车载摄像头领域应用十分广泛。

 

2.) ISP 芯片:(图像信号处理器，Image Signal Processing)是通过图像处理算法对前端图 像传感器输出信号进行处理的单元。ISP 有独立和集成两种方案。独立 ISP 芯片性能强大， 但成本较高。

 

3.)数字信号处理芯片 DSP:所谓数字信号处理芯片 DSP，其实就是摄像头的大脑，作用 等同于个人计算机里的 CPU(中央处理器)，它的功能主要是通过一系列复杂的数学算法 运算，对由 CMOS 传感器传来的数字图像信号进行优化处理，并把处理后的信号通过 USB 接口传到 PC 等设备上，是摄像头的核心设备。

 

车载摄像头的价值量分析

 

1) 车载摄像头数量/车

 

传统汽车无前装车载摄像头或者有 1-2 颗车载摄像头，随自动化程度提高摄像头数量增加， 目前特斯拉 AutoPilot2.0 使用 8 颗摄像头，我们预计未来自动驾驶汽车的前装车载摄像头 需求在 10 颗以上，预计单颗平均成本 200 人民币，车载摄像头未来价值量可观。

 

2.)摄像头相对于激光雷达等其它传感器价格更加低廉，易于普及应用。随着硬件成本的 逐渐下降，摄像头方案能够在中低端车型市场得到更好地推广，尤其在后装市场会有更多 车主愿意加装视觉系统。

 

4.)中国2025年新能源车载摄像头价值量

 

500万新能源车*10颗摄像头/车*200元/颗=100 亿元。

 

下图为前瞻产业研究院对于 2015-2025 全球及中国车载摄像头行业市场规模及预测，预计2025年中国车载摄像头规模为230亿元，全球1755亿元。

 

我国 2025 新能源车载 CMOS 图像传感器价值量前景可期

 

根据 Yole Development 及 IC insights 统计数据，2016-2018 年全球车载 CMOS 图像传 感器市场规模分别为 5.4 亿美元、6.6 亿美元和 8.7 亿美元，占比从 4.66%提升至 6.13%。 预计 2023 年将上升至 32 亿美元，年复合增长率 29.7%。(预计 2025 年为 54 亿美元=351 亿元 351/1755=20%)

 

根据 Yole 数据和上图数据可以预测:CMOS 图像传感器 2025 年大约占摄像头总成本的 20%。也就是说中国 2025 新能源车载 CMOS 价值量约为 20 亿元。

 

车载摄像头芯片主要公司:车载摄像头存在机会。这方面主要有联创光电、韦尔股份(摄像头芯片)、欧菲光、舜宇 光学等。

 

 

除了功率半导体和 ADAS 中的传感器，逻辑芯片外，微处理器 MCU 中的 32bit 未来价值量 大，我们估算到 2025 年 32bit MCU 约占总 MCU 市场的 67%。2025 年全球汽车微控制器 市场规模中 MCU 约为 89 亿美元，其中 8bit 为 8 亿美元，16bit11 亿美元，32bit60 亿美元。 全球汽车存储 IC 市场规模 2025 年约为 83 亿美元。其中 NAND 占比最大约为 29 亿美元， LPDDR 约为 26 亿美元，NOR 约为 12 亿美元。

 

 

MCU 将 CPU、存储器等主要部件集成在同一块芯片上，形成芯片级计算机。MCU (Microcontroller Unit)，又称微控制器或单片机，是把 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芯片上，形成芯片级的计算机。微处理器 MCU 有 8 位， 16 位，32 位和 64 位。在新能源汽车中主要用于发动机电子控制系统，电动马达控制以及 灯光控制。

 

2025 中国新能源车 MCU 价值量:

 

1.)MCU 车载数量/车:在 MCU 方面，传统汽车平均每辆车用到 70 颗以上的 MCU 芯片， 而每辆智能汽车有望采用超过 300 颗 MCU。车规级 MCU 的需求将大幅提升。预计 2025 新能源车每车 300 颗。

 

2.)MCU 价格:根据下图预估 2025MCU 价格 1 美元/颗

 

4.)新能源车 MCU 价值量(中国 2025 年)MCU 总数:500 万新能源车*300 颗=15 亿颗2025 中国新能源车 MCU 价值量:15 亿颗 *1 美元/颗=15 亿美元=98 亿元

 

随着汽车不断从电动化向智能化深度发展，MCU 在汽车电子中的应用场景也不断丰富。作 为汽车电子系统内部运算和处理的核心，MCU 是实现汽车智能化的关键。在汽车应用中， 从雨刷、车窗到座椅，从安全系统到车载娱乐系统，再到车身控制和引擎控制，几乎都离 不开 MCU 芯片，汽车电子的每一项创新都要通过 MCU 的运算控制功能来实现。微控制器 领域，MCU 占据主要的市场份额，随着汽车处理复杂运算和控制功能的需求提升，32 位 MCU 为行业应用主流，8 位和 16 位市场需求减弱。

 

据 iSuppli 报告显示，一辆汽车中所使用的半导体器件数量中，MCU 芯片约占 30%。在汽 车向智能化演进过程中，对 MCU 的需求增长得越来越快。

 

 

新一代 ADAS 系统需要大容量存储和高效运算支撑系统的快速反应，尤其是图像传感器的 数量和分辨率不断提升，会产生海量数据存储需求。汽车存储芯片如下图所示主要分为 ADAS 系统存储芯片、信息娱乐系统存储芯片、其他系统存储芯片。目前对于存储芯片的 要求主要为:存储数据量极大提升，速度要求更高，稳定性要求极高。在汽车存储 IC 领域， 智能座舱和自动驾驶的应用导致汽车程序、数据量激增，LPDDR(低功耗内存)和 NAND(闪 存)等高性能的存储器件成为重点需求，2019 年市场规模分别约为 8 亿美元和 10 亿美元， 2018-2025 年预计保持 16%和 21%的年复增长。

 

见下图可知，全球汽车存储 IC 市场规模 2025 年约为 83 亿美元。其中 NAND 占比最大约 为 29 亿美元，LPDDR 约为 26 亿美元，NOR 约为 12 亿美元, DDR 约为 9 亿美元。

 

 

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,是目前唯一全国产 化车规存储器解决方案;宏旺半导体推出 eMMC/DDR/LPDDR/SSD/DIMM 等嵌入式存储、 移动存储，拓展车电子应用领域。

 

 

全球车载通信模块市场规模 2025 年预计达到 78 亿美元。中国经过多年艰苦 卓绝的追赶，目前在 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。在国家对智能网联产业的鼓励和支持下，车载通信取得迅速发展，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。

 

IHS 数据显示，中国有望在全球 V2X 市场上占据领先地位，预计中国将在 2020 年生产 62.9 万辆配备 C-V2X 技术的轻型汽车，并有望在 2024 年之前始终保持领先地位。

 

新冠疫情带来的产能紧缺:新冠疫情所带来的不确定性影响到了一些特定汽车电子元件的 芯片供应。2020 年下半年以来，由于疫情导致的“宅经济”，让居家办公成为大趋势，智 能手机和个人电脑需求增加。半导体厂商在争夺产能的同时，导致了用于车辆控制系统的 半导体产能紧缺，面向汽车零部件厂商的半导体供应陷入停滞。

 

全球汽车芯片供应商产能供不应求，芯片供应商陆续涨价:从 2020 年 11 月 27 日开始， 全球汽车芯片供应商开始陆续涨价。以芯片制造商台积电为例 TSMC 走在全球尖端微缩化 的最前沿，但其产能却严重不足。换句话说，苹果、高通、AMD、NVIDIA、博通、赛灵思 (Xilinx)、联发科等全球 Fabless 都希望设计出最先进的半导体，并委托给 TSMC 生产。

 

半导体行业硅周期的风险:集成电路产业具有明显的周期性，行业的周期通常也称为“硅周期”，是指集成电路产业在 4-5 年左右的时间内会历经从衰落到昌盛的一个周期。同时， 本行业的发展受到集成电路技术发展规律的影响，即芯片性能每隔一段时间提升一倍的 摩尔定律，因此，本行业还呈现新产品市场规模增长、旧产品市场规模下降的周期性规律。

 

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）