汽車(chē)電子發(fā)展概覽

      李丹 (賽迪顧問(wèn)集成電路首席分析師，北京 100048 ) 

摘要：汽車(chē)電子成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)戰略新興增長(cháng)點(diǎn)，向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化“三化”發(fā)展，汽車(chē)電子滲透率及單車(chē)價(jià)值量都將會(huì )得到大幅提升。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)電子；無(wú)人駕駛；新能源汽車(chē)

 1 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概述

       自改革開(kāi)放以來(lái)，我國汽車(chē)行業(yè)經(jīng)歷了從初期高速增長(cháng)-中期增量爆發(fā)-現階段平穩增長(cháng)逐漸轉型的過(guò)程。2018年，由于購置稅優(yōu)惠政策全面退出以及宏觀(guān)經(jīng)濟增速回落、產(chǎn)業(yè)環(huán)境的不確定性影響，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)面臨較大的壓力，產(chǎn)銷(xiāo)增速低于年初預計，進(jìn)入下行周期。2018年產(chǎn)量較上年同期下降4.16%。

       隨著(zhù)資源與環(huán)境雙重壓力的持續增大，在政策和技術(shù)進(jìn)步的驅動(dòng)下，新能源汽車(chē)已成為未來(lái)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的方向，在目前存量穩定發(fā)展的汽車(chē)市場(chǎng)中，新能源汽車(chē)與智能自動(dòng)駕駛汽車(chē)發(fā)展更迭較快，傳統動(dòng)力系統將會(huì )逐漸被驅動(dòng)電機、動(dòng)力電池與控制器所取代。新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，技術(shù)發(fā)展不斷提高，存量占比提升，特斯拉、比亞迪等國內外廠(chǎng)商持續擴增產(chǎn)能，豐田、大眾等傳統車(chē)企不斷積累新能源技術(shù)優(yōu)勢；智能駕駛由駕駛輔助發(fā)展到自動(dòng)駕駛，現已進(jìn)入質(zhì)變階段，谷歌、百度等公司的自動(dòng)駕駛系統逐漸商用，產(chǎn)業(yè)即將步入快速增長(cháng)期。

1.1 汽車(chē)產(chǎn)業(yè)總體規模發(fā)展平穩

    2018年，我國的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨于平緩，受宏觀(guān)因素的影響，產(chǎn)銷(xiāo)量相比去年首次下降，但當前存量依舊處于高位，我國2018年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成2785萬(wàn)輛和2809萬(wàn)輛，連續十年蟬聯(lián)全球第一。

1.2 純電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量猛增

    隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，電池的高昂成本和有限的充電能力得以解決，電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入發(fā)展新階段，純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量將進(jìn)一步增長(cháng)，汽車(chē)半導體市場(chǎng)需求也將不斷攀升。數據顯示，2018年純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成98.6萬(wàn)輛和98.4萬(wàn)輛（如圖1），同比分別增長(cháng)47.9%和50.8%。

1.3 智能汽車(chē)蓄勢待發(fā)

    近年來(lái)，我國積極發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，無(wú)人駕駛技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)，BAT（百度阿里巴巴騰訊）等企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)、加大投入研發(fā)技術(shù)。2018年中國智能汽車(chē)市場(chǎng)規模達到812億元。目前，國內無(wú)人駕駛汽車(chē)目前仍處于起步階段，在構建的未來(lái)藍圖中已布局到多個(gè)適用領(lǐng)域，中國有望成為最大的無(wú)人駕駛市場(chǎng)，預計2019年中國智能汽車(chē)市場(chǎng)規模將進(jìn)一步增長(cháng)，達到992億元（如圖2）。

2 汽車(chē)電子行業(yè)分類(lèi)與市場(chǎng)規模

       人們對汽車(chē)的使用要求的提升促進(jìn)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)不斷的向智能化、電氣化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展^[1]。汽車(chē)電子是汽車(chē)電子控制系統與車(chē)載電子電器系統的總稱(chēng)，汽車(chē)電子由半導體器件組成，用以感知、計算、執行汽車(chē)的各個(gè)狀態(tài)和功能。汽車(chē)電子種類(lèi)較多，按應用領(lǐng)域可分為汽車(chē)電子控制系統(發(fā)動(dòng)機電子、底盤(pán)電子、駕駛輔助系統、車(chē)身電子)、車(chē)載電子電器(安全舒適、娛樂(lè )通訊)等，其中以信息娛樂(lè )與網(wǎng)聯(lián)系統、自動(dòng)駕駛系統技術(shù)迭代最為迅速。

       隨著(zhù)電子技術(shù)和各類(lèi)學(xué)科的不斷發(fā)展，以及人工智能的不斷產(chǎn)業(yè)應用，汽車(chē)電子廣泛應用于汽車(chē)各個(gè)領(lǐng)域，從剛開(kāi)始的發(fā)動(dòng)機燃油電子控制、電子點(diǎn)火技術(shù)到高級駕駛輔助系統(ADAS)，汽車(chē)電子的價(jià)值占比不斷攀升，目前緊湊型車(chē)中電子成本占比為15%左右，而純電動(dòng)車(chē)中，汽車(chē)電子成本占比高達65%，隨著(zhù)新能源汽車(chē)更加智能，汽車(chē)電子成本占比仍將持續提升^[2]。我國豪華汽車(chē)銷(xiāo)量快速增長(cháng)，而汽車(chē)電子系統在中高端車(chē)型的成本占比可達 30%-40%。且隨著(zhù)汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化趨勢的不斷發(fā)展，汽車(chē)電子價(jià)值占比將會(huì )繼續提高。

2.1 智能汽車(chē)半導體應用

       在A(yíng)DAS與智能汽車(chē)領(lǐng)域，關(guān)鍵傳感器、網(wǎng)聯(lián)硬件以及微處理器仍然是汽車(chē)電子領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向，2018~2019年是全球范圍內進(jìn)入L2級自動(dòng)駕駛的階段，預計2020年起，國內外將正式進(jìn)入L3級自動(dòng)駕駛階段。L2~L3標志著(zhù)汽車(chē)的操作權開(kāi)始由人類(lèi)駕駛者移交給無(wú)人駕駛系統，對自動(dòng)駕駛系統的冗余度和容錯性的要求均有著(zhù)質(zhì)的提高，相應的汽車(chē)半導體要求隨之提高。

       當今汽車(chē)電子已經(jīng)成為汽車(chē)半導體的應用載體，汽車(chē)半導體的搭載量已經(jīng)成為衡量汽車(chē)電子化的一種標志。隨著(zhù)電子信息技術(shù)和汽車(chē)融合程度不斷深入，汽車(chē)電子的使用場(chǎng)景不斷增加，汽車(chē)半導體的使用數量也不斷增長(cháng)。從單車(chē)微處理器的平均使用數來(lái)看，1996年到2008年普通汽車(chē)的單車(chē)MCU（微控制器）使用數量從6個(gè)增加到了100個(gè)（如圖3），隨著(zhù)智能汽車(chē)加速發(fā)展，預計2020年單車(chē)MCU使用量可達250個(gè)。

      在智能汽車(chē)芯片領(lǐng)域，目前主要代表廠(chǎng)商為英特爾Mobileye和英偉達。Mobileye的EyeQ系列芯片由Mobileye和意法半導體共同研發(fā)，目前EyeQ芯片已經(jīng)發(fā)展到第五代，其中EyeQ5達到了L4/L5級別，將用于無(wú)人駕駛汽車(chē)，將于2021年上市。

      隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的電子化、集成化和智能化的不斷推進(jìn)，傳感器的數量和水平已經(jīng)成為衡量汽車(chē)控制系統的關(guān)鍵指標，尤其是作為汽車(chē)“智商”代表的MEMS傳感器。受益于各國政府全面推出汽車(chē)安全規范，MEMS傳感器在汽車(chē)上應用的快速發(fā)展成為汽車(chē)智能化的發(fā)展趨勢。據統計，全球平均每輛汽車(chē)就包含10個(gè)傳感器。在高檔汽車(chē)中，大約采用30至40只MEMS傳感器，車(chē)檔次越高，所用的MEMS傳感器就越多。MEMS傳感器可滿(mǎn)足汽車(chē)環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準確、成本低的要求。預計隨著(zhù)國六標準實(shí)行對排放檢測要求的提升以及汽車(chē)“智電化”趨勢浪潮影響，我國MEMS傳感器市場(chǎng)近持續穩步增長(cháng)，到2021年達到472.27億元市場(chǎng)規模。

2.2 新能源汽車(chē)半導體應用

      2018年，我國純電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成98.6萬(wàn)輛和98.4萬(wàn)輛；插電式混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成了28.3萬(wàn)輛和27.1萬(wàn)輛；燃料電池汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)均完成1527輛。在新能源汽車(chē)中，功率器件是電能轉換和控制的核心半導體器件，涉及電子的領(lǐng)域均有運用。目前全球分立器件市場(chǎng)規模在200億美元左右，其中汽車(chē)占比約為4成，是最大的下游市場(chǎng)。汽車(chē)作為封閉系統，內部的電力輸出需要通過(guò)功率器件的轉化實(shí)現，在混動(dòng)和新能源車(chē)型中尤為重要。

      新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機控制器未來(lái)朝著(zhù)降低成本、輕量化、小型化的方向發(fā)展，主要通過(guò)器件研發(fā)、提升電機控制器性能和效率、機電一體化集成來(lái)提高電機控制器功率密度、工作效率以及降低成本。在新能源汽車(chē)功率半導體領(lǐng)域，歐美日廠(chǎng)商三足鼎立。歐洲廠(chǎng)商主要包括英飛凌、恩智浦、意法半導體等；美國廠(chǎng)商主要包括安森美半導體、德州儀器、威世半導體等廠(chǎng)商；日本廠(chǎng)商則主要包括羅姆半導體、東芝、三菱電機、瑞薩等。目前功率半導體市場(chǎng)競爭非常激烈，行業(yè)的集中度也很高。英飛凌、德州儀器、安森美半導體等廠(chǎng)商通過(guò)收購，市場(chǎng)份額得到大幅提升。2017年，英飛凌在功率半導體領(lǐng)域市場(chǎng)份額排名第一，市場(chǎng)份額18.5%，安森美、意法半導體、三菱電機分別位居第二、第三和第四位。

3  汽車(chē)半導體行業(yè)機遇與挑戰

3.1 產(chǎn)業(yè)增量與轉型帶來(lái)機遇

      汽車(chē)半導體是科技變革歷史性碰撞的核心，傳統汽車(chē)零部件電子化進(jìn)程已基本結束，產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入由電動(dòng)、智能、網(wǎng)聯(lián)推動(dòng)的汽車(chē)電子化階段，增量顯著(zhù)、需求擴張周期持久。人工智能、虛擬現實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)與智能汽車(chē)的快速發(fā)展，進(jìn)一步帶動(dòng)汽車(chē)半導體的快速發(fā)展。預計2019年中國汽車(chē)半導體市場(chǎng)銷(xiāo)售額將進(jìn)一步增長(cháng)，達到92.1億美元。與此同時(shí)，由于輔助駕駛采集的圖像信息需要大量的運算，這對于芯片市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是巨大的增量。

       智能汽車(chē)在未來(lái)將會(huì )快速滲透，未來(lái)五年內智能汽車(chē)市場(chǎng)規模將保持平穩增長(cháng)，部分細分領(lǐng)域會(huì )出現爆發(fā)式增長(cháng)，預計到2020年，以ADAS為主流的智能汽車(chē)新車(chē)型滲透率將達到50%。新能源汽車(chē)將是汽車(chē)電子行業(yè)發(fā)展的“新藍?！?，與傳統汽車(chē)相比，新能源汽車(chē)對電子化程度的要求更高，電子裝置在傳統高級轎車(chē)中的成本占比約為25%，在新能源汽車(chē)中則達到45%～65%。而目前我國新能源汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展速度矚目，產(chǎn)業(yè)的高速增長(cháng)將會(huì )進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)電子行業(yè)的發(fā)展。

      國內汽車(chē)市場(chǎng)作為全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)引擎，將在新一輪汽車(chē)電子化技術(shù)革命中扮演重要角色。保有量迅速增長(cháng)。國內本土品牌具有渠道優(yōu)勢和較高性?xún)r(jià)比，逐漸打開(kāi)市場(chǎng)。市場(chǎng)對汽車(chē)半導體的需求將推動(dòng)半導體企業(yè)逐漸布局汽車(chē)半導體。與此同時(shí)，我國政府高度重視半導體行業(yè)的發(fā)展，推出多項相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展規劃，對推動(dòng)半導體行業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級起到了至關(guān)重要的作用。電動(dòng)化和智能化為汽車(chē)半導體市場(chǎng)帶來(lái)的新增需求為國內汽車(chē)半導體廠(chǎng)商提供了“彎道超車(chē)”的機遇。目前國內廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始在新能源汽車(chē)功率半導體和智能汽車(chē)芯片上布局，主要的代表廠(chǎng)商包括比亞迪、寒武紀和地平線(xiàn)等。

3.2 技術(shù)壁壘與更迭帶來(lái)挑戰

      半導體屬于高度市場(chǎng)化、高度依賴(lài)政府支持、高技術(shù)壁壘的產(chǎn)業(yè)，并且存在技術(shù)壟斷的情況。企業(yè)之間也經(jīng)常出現收購、并購重組等改變產(chǎn)業(yè)格局的現象。車(chē)規級半導體造價(jià)高，成本很難降低。車(chē)規級芯片的環(huán)境要求、安全性、可靠性、一致性、產(chǎn)品的生命周期等要求往往較為嚴格，入門(mén)門(mén)檻很高。因此新興廠(chǎng)商進(jìn)入行業(yè)并立足往往難度較高。

       隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)步，硅基汽車(chē)半導體的應用范圍逐漸變小，性能水平更高的化合物半導體逐漸進(jìn)入，智能汽車(chē)、新能源汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)升級不斷促進(jìn)汽車(chē)化合物半導體的應用完善，但其發(fā)展階段尚且沒(méi)有硅基完善，客戶(hù)接受程度較低。在此雙重擠壓下，車(chē)用化合物半導體的未來(lái)發(fā)展趨勢有待觀(guān)察。

參考文獻 :

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[2] 德勤.半導體:未來(lái)浪潮新興機遇與制勝策略[R/OL].(2019-04).https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/cn/Documents/technology-media-telecommunications/deloitte-cn-tmt-semiconductors-the-next-wave-zh-190419.pdf

作者簡(jiǎn)介：

李丹，理學(xué)博士，中級工程師，賽迪顧問(wèn)集成電路首席分析師，研究方向：集成電路材料與設備、化合物半導體、人工智能芯片。