全球車規(guī)芯片最新進(jìn)展和國產(chǎn)進(jìn)口替代機(jī)會

近年來，在汽車的電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化“新四化”趨勢的帶動下，全球電動汽車銷量取得了飛躍式的發(fā)展。

新能源汽車爆發(fā)式增長，帶動汽車芯片高速發(fā)展

根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，2018年全球新能源汽車銷量為200萬輛，滲透率僅為2.5%，而到2022年這一數(shù)量已經(jīng)增長到逾1000萬輛，市場份額也從2.5%漲至14%，電氣化的浪潮逐漸從單個市場輻射至全球。

資料來源：TrendForce

新能源汽車的快速發(fā)展，帶動整體產(chǎn)業(yè)鏈升級，汽車電子化越來越明顯。根據(jù)華為海思的數(shù)據(jù)，2022全球汽車電子市場約為2890億美元，預(yù)計未來5年將保持7%的復(fù)合增長率，到 2027 年汽車電子部件的整體市場規(guī)模接近4000億美金；而在汽車半導(dǎo)體方面， 2021年全球汽車半導(dǎo)體市場約為 505 億美元，預(yù)計 2027 年汽車半導(dǎo)體市場總額將接近1000 億美元，2022-2027年增速保持在 30%以上。

資料來源：華為海思

競爭格局方面，英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、意法半導(dǎo)體、德州儀器等國際半導(dǎo)體大廠憑借長期以來在汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域的深耕及技術(shù)/產(chǎn)品優(yōu)勢，在全球汽車電子市場份額中處于領(lǐng)先地位。不過，從SI統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，雖然前十大半導(dǎo)體廠商合計占據(jù)了汽車半導(dǎo)體約50%的份額，但單個廠商的份額并不大，整體競爭格局呈現(xiàn)較為分散的情況。

資料來源：芯八哥整理

車規(guī)芯片品類眾多，MCU、分立器件及模擬器件單車價值量合計接近50%

汽車芯片種類眾多，從應(yīng)用環(huán)節(jié)主要可以分為5類：主控芯片、分立器件、存儲芯片、模擬芯片、傳感器芯片等。從單車價值占比來看，目前主控芯片占比達(dá)17%，分立器件占比16%，模擬芯片占比14%，傳感器占比10%，存儲芯片占比9%，其他占比34%。

資料來源: Gartner

（一）主控芯片

主控芯片用于計算分析和決策，主要分為MCU和SoC。MCU指的是芯片級芯片，一般只包含CPU一個處理單元（例：MCU=CPU+存儲+接口單元）；而SOC指的是系統(tǒng)級芯片，一般包含多個處理單元（例：SOC=CPU+GPU+DSP+NPU+存儲+接口單元）。

1、MCU

一輛汽車中所使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU占比約30%，每輛車至少需要70顆以上的MCU芯片，隨著汽車不斷向智能化演進(jìn)，MCU的需求增長也將越來越快。

根據(jù)IC insights的數(shù)據(jù)，2021年全球車規(guī) MCU的市場規(guī)模為76 億美元，預(yù)計未來5年將以 7.7%的復(fù)合年增長率增長，至 2026 年市場規(guī)模將達(dá)到110 億美元。

數(shù)據(jù)來源：IC insights

由于較高的行業(yè)和客戶認(rèn)證壁壘，目前全球車用 MCU 芯片市場競爭格局較為集中，基本由歐美日廠商所壟斷。2020 年，瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、德州儀器、微芯科技、意法半導(dǎo)體在全球車用 MCU 市場份額分別為 30%、26%、23%、7%、7%、5%，CR7 全球市場率合計高達(dá) 98%。

數(shù)據(jù)來源：Semicast Research、HIS

其中，瑞薩電子為全球車規(guī) MCU芯片龍頭廠商，目前已推出了 RH850、RL78 等多個系列產(chǎn)品，2016 年與臺積電達(dá)成生產(chǎn) 28nm MCU 芯片的合作，2018 年發(fā)布世界首款 28nm 制程的車規(guī)級 MCU芯片 RH850，產(chǎn)品性能和技術(shù)處于全球領(lǐng)先地位。

數(shù)據(jù)來源：公開信息

2、SoC

隨著智能化的不斷演進(jìn)，疊加高算力芯片的挑戰(zhàn)，單純的MCU的功能已經(jīng)不能滿足汽車計算的需求，而此時SoC異構(gòu)集成芯片揚帆起航。

SoC芯片主要分為智能座艙及自動駕駛芯片。隨著座艙域控制器加速落地，座艙智能化需求持續(xù)升級，高算力芯片將成為各大座艙域控制器廠商的布局重點，高通、英偉達(dá)、英特爾、AMD等憑借其在消費電子領(lǐng)域的積累，市場份額不斷擴(kuò)大。

以高通為例，高通憑借高算力及先發(fā)優(yōu)勢占據(jù)智能座艙SoC龍頭地位。早在從2014年，高通就發(fā)布了工藝制程為28nm的智能座艙產(chǎn)品驍龍620A，經(jīng)過多年的發(fā)展，其主流產(chǎn)品已經(jīng)迭代為7nm的SA8155P。據(jù)其介紹，該產(chǎn)品具有八個核心，算力為8TOPS（即每秒運算8萬億次），CPU性能為80KDMIPS，GPU性能為1142GFLOPS。憑借其出色的性能，目前該產(chǎn)品已經(jīng)成為中高端車型主流座艙 SoC的標(biāo)配，截至目前已經(jīng)搭載的車型包括蔚來 ET7、蔚來 ES8、蔚來 ES6、EC6、小鵬 P5、理想 L9、威馬 W6、長城 WEY 全鐵、廣汽 Aion LX、吉利星越 L、智己 L7等。

資料來源：芯八哥根據(jù)公開資料整理

自動駕駛芯片一方面需要滿足更高的安全等級，同時隨著自動駕駛等級的提升，需要更高的算力支持， 未來自動駕駛芯片會往集成“CPU+XPU”的異構(gòu)式SoC（XPU包括GPU/FPGA/ASIC等）發(fā)展。

目前，在自動駕駛芯片領(lǐng)域國際上包括高通、英偉達(dá)、Mobileye、Tesla等玩家，其中Mobileye起步最早，但面臨客戶逐漸丟失的窘境；而英偉達(dá)憑借Orin等高算力芯片目前已處于全球領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于小鵬P5、小鵬P7、智己L7視覺版蔚來ET7、理想L9、小鵬G9、智己L7激光雷達(dá)版等眾多車型上。

（二）模擬芯片

模擬集成電路作為半導(dǎo)體的重要分類之一，屬于產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號的關(guān)鍵元件，承擔(dān)著連接現(xiàn)實世界和數(shù)字世界的橋梁作用。根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)，2021年全球模擬芯片的市場規(guī)模達(dá)728億美元，相比于2020年的556.6億美元強(qiáng)勢增長30.8%。IC insights預(yù)測，全球模擬產(chǎn)品市場2021至2026年的年復(fù)合增長率預(yù)計在7.4%。

目前，模擬芯片在汽車各個部分均有應(yīng)用，包括車身、儀表、底盤、動力總成及ADAS等，主要分為信號鏈芯片與電源管理芯片兩大板塊。

在信號鏈領(lǐng)域，市場份額跟模擬芯片大體一致，德州儀器、亞德諾、思佳訊、英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦、美信、安森美半導(dǎo)體、微芯、瑞薩電子合計占據(jù)全球市場約 63%的市場份額。其中，德州儀器作為行業(yè)的龍頭企業(yè)，共有8萬多種產(chǎn)品，占全球的市場份額比例為19%，為信號鏈乃至模擬芯片領(lǐng)域的絕對龍頭企業(yè)。

資料來源：IC Insights

在電源管理芯片領(lǐng)域，相對于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，新能源汽車將有越來越多的人機(jī)接口、車載顯示屏、智能設(shè)備互聯(lián)、遠(yuǎn)程信息處理等應(yīng)用場景，導(dǎo)致需要更多的電源管理芯片進(jìn)行電流電壓的轉(zhuǎn)換，從而推動電源管理芯片的增長。根據(jù)Frost&Sullivan 統(tǒng)計，汽車領(lǐng)域全球電源管理芯片市場將從2020年的17億美元增長到2025年的21億美元。目前，德州儀器、ADI、英飛凌和意法半導(dǎo)體市占率領(lǐng)先且均在車載領(lǐng)域有布局，其中德州儀器憑借豐富的產(chǎn)品數(shù)量，市占比處于領(lǐng)先地位。

（三）分立器件

相比傳統(tǒng)燃油車，新能源車中的主逆變器、車載充電機(jī)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、PTC加熱器、壓縮機(jī)、水泵、油泵等功率半導(dǎo)體價值量提升幅度較大。

1、MOSFET

MOSFET是汽車電子的核心。相較于其他功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，MOSFET具有開關(guān)頻率高，穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點，已經(jīng)在汽車領(lǐng)域廣泛使用，2022年其占比已經(jīng)達(dá)到22%，并且有逐年加大的趨勢。

從汽車MOSFET的主要玩家來看，主要以英飛凌、安森美、瑞薩、東芝、意法半導(dǎo)體、羅姆、微芯科技等廠商為主。

2、IGBT

IGBT在新能源汽車中的主要應(yīng)用包括電機(jī)控制器、車載充電器（OBC）、車載空調(diào)、以及為新能源汽車充電的直流充電樁中。

競爭格局方面，目前IGBT主要由歐洲和日本大廠主導(dǎo)，前五大廠商市占率超過60%。據(jù)民生證券統(tǒng)計，目前英飛凌市占率為32.7%，是IGBT領(lǐng)域的絕對巨頭。除了英飛凌之外，三菱電機(jī)和富士電機(jī)目前市占率都為9.6%，其他廠商比如賽米控市占率為6%、Vincotech市占率為4.4%、日立市占率為2.7%。

3、碳化硅

與硅基半導(dǎo)體材料相比，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、高抗輻射能力等特點。主要應(yīng)用于汽車的主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC車載電源轉(zhuǎn)換器和大功率DC/DC充電器等領(lǐng)域。

從整體市場布局看，意法半導(dǎo)體在車規(guī)碳化硅領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢，其通過率先打入特斯拉供應(yīng)鏈，目前在車規(guī)級碳化硅模塊應(yīng)用市場占比約41%；英飛凌依托其在車規(guī)級功率器件方面的技術(shù)積淀，近兩年開拓了大眾、現(xiàn)代、日產(chǎn)、小鵬等客戶，市占率快速提升，目前市占率為23%。

數(shù)據(jù)來源：Yole

此外，安森美也看好并積極“押注”車規(guī)級碳化硅產(chǎn)品，2021年通過收購襯底供應(yīng)商GTAT，搭建了從碳化硅晶錠、襯底、器件生產(chǎn)到模塊封裝的垂直整合模式，建立了自己獨特的競爭優(yōu)勢，主要客戶有蔚來、特斯拉、奔馳等。

資料來源：芯八哥整理

車規(guī)芯片存在巨大的供需缺口，國內(nèi)廠商有望迎來較好的發(fā)展機(jī)遇

中國是全球最大的新能源汽車市場，汽車電子產(chǎn)業(yè)有國產(chǎn)替代的肥沃土壤。

根據(jù)中汽協(xié)的數(shù)據(jù)，2022年我國汽車產(chǎn)銷量分別為2702.1萬輛和2686.4萬輛，同比分別增長3.4%和2.1%；其中，新能源汽車持續(xù)爆發(fā)式增長，產(chǎn)銷分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%，市場占有率達(dá)到25.6%，高于上年12.1個百分點；而在2023年上半年，我國汽車產(chǎn)銷分別完成1324.8萬輛和1323.9萬輛，同比分別增長9.3%和9.8%；新能源汽車產(chǎn)銷分別完成378.8萬輛和374.7萬輛，同比分別增長42.4%和44.1%，市場占有率達(dá)到28.3%。

資料來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會

雖然中國新能源汽車在全球市場份額已超過60%，并且連續(xù)8年產(chǎn)銷量位居全球第一， 但是在汽車芯片領(lǐng)域，當(dāng)前我國國產(chǎn)化率仍然不足10%，存在巨大的供需缺口，未來國產(chǎn)汽車芯片廠商有望迎來較好的發(fā)展機(jī)遇。

（一）主控芯片

在主控芯片方面，隨著智能化的深入發(fā)展，國內(nèi)廠商逐步從中低端向高端產(chǎn)品突破。

其中在MCU領(lǐng)域，包括比亞迪半導(dǎo)體、杰發(fā)科技、國芯科技、芯海科技、航順芯片、兆易創(chuàng)新等廠商的產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)批量出貨；在SoC領(lǐng)域，華為、芯馳科技、芯擎科技有望受益于智能座艙的發(fā)展。以華為為例，華為在2021年發(fā)布了麒麟 990A智能座艙芯片產(chǎn)品，目前已在北汽極狐阿爾法 S、問界 M5、北汽魔方等車型上進(jìn)行量產(chǎn)；而晶晨股份、瑞芯微、富瀚微、地平線、黑芝麻等公司加速布局汽車SoC芯片，有望在自動駕駛領(lǐng)域迎來較好的發(fā)展前景。

資料來源：芯八哥整理

（二）模擬芯片

模擬芯片方面，覆蓋各大核心板塊，包括車身、儀表、底盤、動力總成及ADAS，汽車單機(jī)價值量為200美金，為下游最高。其中，電源管理領(lǐng)域增速CAGR達(dá)9%，車體跟底盤的占比最高達(dá)4成。我國的華潤微、思瑞浦、圣邦股份、韋爾股份、士蘭微等企業(yè)在此方面都有布局；而在信號鏈領(lǐng)域，為汽車智能化的產(chǎn)品基石，汽車新四化將推動其加速成長，圣邦股份、思瑞浦、華潤微、芯海科技、聚洵半導(dǎo)體等公司有望受益于此。

國內(nèi)電源管理芯片公司車載布局情況

資料來源：各公司年報

（三）功率半導(dǎo)體

功率半導(dǎo)體方面，受益于新能源汽車的爆發(fā)，其價值量增加幅度最大。據(jù)了解，燃油車功率半導(dǎo)體單車價值量僅為87.6美元，而新能源汽車458.7美元，增長幅度在4倍以上。

1、MOSFET

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前華潤微、士蘭微、安世半導(dǎo)體在MOSFET市場份額上位列國內(nèi)廠商前三，其他比如揚杰科技、蘇州固锝、華微電子、新潔能、東微半導(dǎo)、捷捷微電等近年來發(fā)展也非常迅速。

從客戶來看，目前華潤微MOSFET的汽車客戶主要有比亞迪等頭部新能源汽車廠商；士蘭微在汽車MOSFET領(lǐng)域，目前正在與零跑、匯川、比亞迪、菱電等部分整車廠和Tier1客戶配合上量中，預(yù)計車載半導(dǎo)體器件將是公司銷售增長的主要來源之一；安世的MOSFET客戶包括比亞迪、寶馬、大眾、大陸、德爾福、電裝、博世等全球頂尖的汽車終端廠和Tier1廠商；此外，新潔能作為國內(nèi)首家研發(fā)并量產(chǎn)P溝道SGT-MOSFET的設(shè)計公司，公司直接向比亞迪供貨并形成大批量銷售，并通過多家Tier1廠商進(jìn)入理想、小鵬、蔚來、極氪等整車客戶，部分客戶亦已實現(xiàn)規(guī)模銷售。

2、IGBT

中國作為全球最大的新能源汽車市場之一，隨著國外IGBT產(chǎn)品供應(yīng)不足、交期一再拉長，國內(nèi)客戶除了下全款訂單等待產(chǎn)品的同時，也正在逐步接受國產(chǎn)IGBT產(chǎn)品，并且開始有意識培養(yǎng)國內(nèi)供應(yīng)鏈，這給國內(nèi)IGBT廠商帶來了新的機(jī)會。

目前，在IGBT領(lǐng)域，比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)、時代電氣排名前三，此外士蘭微、華潤微、宏微科技、新潔能、智新半導(dǎo)體、青藍(lán)半導(dǎo)體、翠展微等企業(yè)在車規(guī)IGBT領(lǐng)域也發(fā)展迅速。

具體來看，比亞迪半導(dǎo)體背靠母公司比亞迪，占據(jù)中國最大的終端市場，其IGBT模塊主要供自己使用。在自有產(chǎn)能嚴(yán)重供不應(yīng)求的情況下，近年來比亞迪也逐漸向士蘭微、斯達(dá)半導(dǎo)、時代電氣、華潤微等具備車規(guī)級IGBT生產(chǎn)能力的本土企業(yè)下單，訂單級別達(dá)億元，以保障激增的新能源汽車生產(chǎn)對IGBT的需求；斯達(dá)半導(dǎo)與國內(nèi)大部分主流車企已取得合作關(guān)系，當(dāng)前客戶包括比亞迪、廣汽、長安、奇瑞、北汽等；時代電氣主供中車旗下商用車，目前已大批量供貨廣汽、東風(fēng)、小鵬、理想等客戶；士蘭微當(dāng)前主供客戶包括零跑、匯川、上汽、吉利等廠商；宏微科技正在和一汽、北汽、長城等廠商進(jìn)行定點項目認(rèn)證工作。

資料來源：芯八哥整理

3、碳化硅功率半導(dǎo)體

經(jīng)過若干年的發(fā)展，碳化硅與功率器件主要的結(jié)合方式主要為碳化硅二極管、碳化硅MOSFET以及碳化硅模塊。

根據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，2021年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模約10.9億美元，其中汽車用碳化硅市場規(guī)模達(dá)6.9億美元，占比達(dá)63%。隨著碳化硅在新能源汽車滲透率快速提升，其市場規(guī)模也將不斷擴(kuò)大。

從主要玩家來看，國內(nèi)車用SiC功率器件供應(yīng)商主要有比亞迪半導(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、三安光電、泰科天潤、聞泰科技及基本半導(dǎo)體等集芯片設(shè)計、制造、封測為一體的IDM廠商。

資料來源：芯八哥整理

上車情況方面，比亞迪的碳化硅產(chǎn)品主要供旗下車型使用為主，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用到比亞迪漢EV高性能四驅(qū)版本等多款車型上；三安光電作為碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈公司，其長沙SiC全產(chǎn)業(yè)鏈工廠實現(xiàn)投產(chǎn)，至今公司650V到1700V SiC二極管產(chǎn)品累計出貨達(dá)百余萬顆，主要汽車客戶主要有吉利、廣汽、福汽及金龍等；斯達(dá)半導(dǎo)目前已有多個碳化硅MOSFET的800V定點項目，早在2021年碳化硅模塊的在手訂單就已經(jīng)達(dá)到3.4億元，主要客戶有小鵬、奇瑞、華為等；華潤微在碳化硅領(lǐng)域主要有1200V碳化硅MOSFET等產(chǎn)品，2022上半年碳化硅器件營收同比增長433%，待交訂單超過1000萬元，主要汽車客戶有華為、上汽、長安等。

（四）傳感器、存儲等其他領(lǐng)域

傳感器方面，L2級別汽車預(yù)計會攜帶6顆傳感器價值量約為160美元，L5級別提升至32顆傳感器價值量970美元。其中圖像傳感器+毫米波雷達(dá)+激光雷達(dá)融合方案成為主流，三者互為補(bǔ)償和安全冗余，以保障自動駕駛的安全。在圖像傳感器領(lǐng)域，格科微、韋爾股份、思特威產(chǎn)品已在車用市場大規(guī)模應(yīng)用；激光雷達(dá)領(lǐng)域，禾賽科技、速騰聚創(chuàng)、大疆、華為等廠商目前都有不少車廠定點的案例。

存儲芯片方面，電動化、信息化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展推動汽車存儲革命，將由GB級走向TB級別發(fā)展，未來汽車將成為存儲器步入千億美金市場的核心因素。我國北京君正、兆易創(chuàng)新、復(fù)旦微電、普冉股份、聚辰股份、江波龍、佰維存儲、時創(chuàng)意等公司產(chǎn)品已經(jīng)通過車規(guī)認(rèn)證，并且開始逐步導(dǎo)入車用市場。

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