汽車電子發(fā)展概覽

      李丹 (賽迪顧問集成電路首席分析師，北京 100048 ) 

摘要：汽車電子成為汽車產業(yè)技術領域的發(fā)展重點和產業(yè)戰(zhàn)略新興增長點，向電動化、智能化、網聯化“三化”發(fā)展，汽車電子滲透率及單車價值量都將會得到大幅提升。

關鍵詞：汽車電子；無人駕駛；新能源汽車

 1 汽車產業(yè)的發(fā)展概述

       自改革開放以來，我國汽車行業(yè)經歷了從初期高速增長-中期增量爆發(fā)-現階段平穩(wěn)增長逐漸轉型的過程。2018年，由于購置稅優(yōu)惠政策全面退出以及宏觀經濟增速回落、產業(yè)環(huán)境的不確定性影響，汽車產業(yè)面臨較大的壓力，產銷增速低于年初預計，進入下行周期。2018年產量較上年同期下降4.16%。

       隨著資源與環(huán)境雙重壓力的持續(xù)增大，在政策和技術進步的驅動下，新能源汽車已成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向，在目前存量穩(wěn)定發(fā)展的汽車市場中，新能源汽車與智能自動駕駛汽車發(fā)展更迭較快，傳統(tǒng)動力系統(tǒng)將會逐漸被驅動電機、動力電池與控制器所取代。新能源汽車產業(yè)逐漸成熟，技術發(fā)展不斷提高，存量占比提升，特斯拉、比亞迪等國內外廠商持續(xù)擴增產能，豐田、大眾等傳統(tǒng)車企不斷積累新能源技術優(yōu)勢；智能駕駛由駕駛輔助發(fā)展到自動駕駛，現已進入質變階段，谷歌、百度等公司的自動駕駛系統(tǒng)逐漸商用，產業(yè)即將步入快速增長期。

1.1 汽車產業(yè)總體規(guī)模發(fā)展平穩(wěn)

    2018年，我國的汽車產業(yè)發(fā)展趨于平緩，受宏觀因素的影響，產銷量相比去年首次下降，但當前存量依舊處于高位，我國2018年汽車產銷分別完成2785萬輛和2809萬輛，連續(xù)十年蟬聯全球第一。

1.2 純電動汽車銷量猛增

    隨著技術進步，電池的高昂成本和有限的充電能力得以解決，電動汽車進入發(fā)展新階段，純電動汽車產銷量將進一步增長，汽車半導體市場需求也將不斷攀升。數據顯示，2018年純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛（如圖1），同比分別增長47.9%和50.8%。

1.3 智能汽車蓄勢待發(fā)

    近年來，我國積極發(fā)展智能網聯汽車，無人駕駛技術進一步推動，BAT（百度阿里巴巴騰訊）等企業(yè)進入市場、加大投入研發(fā)技術。2018年中國智能汽車市場規(guī)模達到812億元。目前，國內無人駕駛汽車目前仍處于起步階段，在構建的未來藍圖中已布局到多個適用領域，中國有望成為最大的無人駕駛市場，預計2019年中國智能汽車市場規(guī)模將進一步增長，達到992億元（如圖2）。

2 汽車電子行業(yè)分類與市場規(guī)模

       人們對汽車的使用要求的提升促進汽車產業(yè)不斷的向智能化、電氣化、網聯化發(fā)展^[1]。汽車電子是汽車電子控制系統(tǒng)與車載電子電器系統(tǒng)的總稱，汽車電子由半導體器件組成，用以感知、計算、執(zhí)行汽車的各個狀態(tài)和功能。汽車電子種類較多，按應用領域可分為汽車電子控制系統(tǒng)(發(fā)動機電子、底盤電子、駕駛輔助系統(tǒng)、車身電子)、車載電子電器(安全舒適、娛樂通訊)等，其中以信息娛樂與網聯系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)技術迭代最為迅速。

       隨著電子技術和各類學科的不斷發(fā)展，以及人工智能的不斷產業(yè)應用，汽車電子廣泛應用于汽車各個領域，從剛開始的發(fā)動機燃油電子控制、電子點火技術到高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，汽車電子的價值占比不斷攀升，目前緊湊型車中電子成本占比為15%左右，而純電動車中，汽車電子成本占比高達65%，隨著新能源汽車更加智能，汽車電子成本占比仍將持續(xù)提升^[2]。我國豪華汽車銷量快速增長，而汽車電子系統(tǒng)在中高端車型的成本占比可達 30%-40%。且隨著汽車智能網聯、電動化趨勢的不斷發(fā)展，汽車電子價值占比將會繼續(xù)提高。

2.1 智能汽車半導體應用

       在ADAS與智能汽車領域，關鍵傳感器、網聯硬件以及微處理器仍然是汽車電子領域的重點發(fā)展方向，2018~2019年是全球范圍內進入L2級自動駕駛的階段，預計2020年起，國內外將正式進入L3級自動駕駛階段。L2~L3標志著汽車的操作權開始由人類駕駛者移交給無人駕駛系統(tǒng)，對自動駕駛系統(tǒng)的冗余度和容錯性的要求均有著質的提高，相應的汽車半導體要求隨之提高。

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

      在智能汽車芯片領域，目前主要代表廠商為英特爾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芯片已經發(fā)展到第五代，其中EyeQ5達到了L4/L5級別，將用于無人駕駛汽車，將于2021年上市。

      隨著汽車技術的電子化、集成化和智能化的不斷推進，傳感器的數量和水平已經成為衡量汽車控制系統(tǒng)的關鍵指標，尤其是作為汽車“智商”代表的MEMS傳感器。受益于各國政府全面推出汽車安全規(guī)范，MEMS傳感器在汽車上應用的快速發(fā)展成為汽車智能化的發(fā)展趨勢。據統(tǒng)計，全球平均每輛汽車就包含10個傳感器。在高檔汽車中，大約采用30至40只MEMS傳感器，車檔次越高，所用的MEMS傳感器就越多。MEMS傳感器可滿足汽車環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準確、成本低的要求。預計隨著國六標準實行對排放檢測要求的提升以及汽車“智電化”趨勢浪潮影響，我國MEMS傳感器市場近持續(xù)穩(wěn)步增長，到2021年達到472.27億元市場規(guī)模。

2.2 新能源汽車半導體應用

      2018年，我國純電動汽車產銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛；插電式混合動力汽車產銷分別完成了28.3萬輛和27.1萬輛；燃料電池汽車產銷均完成1527輛。在新能源汽車中，功率器件是電能轉換和控制的核心半導體器件，涉及電子的領域均有運用。目前全球分立器件市場規(guī)模在200億美元左右，其中汽車占比約為4成，是最大的下游市場。汽車作為封閉系統(tǒng)，內部的電力輸出需要通過功率器件的轉化實現，在混動和新能源車型中尤為重要。

      新能源汽車驅動電機控制器未來朝著降低成本、輕量化、小型化的方向發(fā)展，主要通過器件研發(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。在新能源汽車功率半導體領域，歐美日廠商三足鼎立。歐洲廠商主要包括英飛凌、恩智浦、意法半導體等；美國廠商主要包括安森美半導體、德州儀器、威世半導體等廠商；日本廠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、安森美半導體等廠商通過收購，市場份額得到大幅提升。2017年，英飛凌在功率半導體領域市場份額排名第一，市場份額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  汽車半導體行業(yè)機遇與挑戰(zhàn)

3.1 產業(yè)增量與轉型帶來機遇

      汽車半導體是科技變革歷史性碰撞的核心，傳統(tǒng)汽車零部件電子化進程已基本結束，產業(yè)開始進入由電動、智能、網聯推動的汽車電子化階段，增量顯著、需求擴張周期持久。人工智能、虛擬現實、物聯網等新興技術的發(fā)展帶動了電動汽車與智能汽車的快速發(fā)展，進一步帶動汽車半導體的快速發(fā)展。預計2019年中國汽車半導體市場銷售額將進一步增長，達到92.1億美元。與此同時，由于輔助駕駛采集的圖像信息需要大量的運算，這對于芯片市場來說是巨大的增量。

       智能汽車在未來將會快速滲透，未來五年內智能汽車市場規(guī)模將保持平穩(wěn)增長，部分細分領域會出現爆發(fā)式增長，預計到2020年，以ADAS為主流的智能汽車新車型滲透率將達到50%。新能源汽車將是汽車電子行業(yè)發(fā)展的“新藍?！保c傳統(tǒng)汽車相比，新能源汽車對電子化程度的要求更高，電子裝置在傳統(tǒng)高級轎車中的成本占比約為25%，在新能源汽車中則達到45%～65%。而目前我國新能源汽車市場發(fā)展速度矚目，產業(yè)的高速增長將會進一步推動汽車電子行業(yè)的發(fā)展。

      國內汽車市場作為全球汽車產業(yè)引擎，將在新一輪汽車電子化技術革命中扮演重要角色。保有量迅速增長。國內本土品牌具有渠道優(yōu)勢和較高性價比，逐漸打開市場。市場對汽車半導體的需求將推動半導體企業(yè)逐漸布局汽車半導體。與此同時，我國政府高度重視半導體行業(yè)的發(fā)展，推出多項相關產業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃，對推動半導體行業(yè)發(fā)展和產業(yè)結構優(yōu)化升級起到了至關重要的作用。電動化和智能化為汽車半導體市場帶來的新增需求為國內汽車半導體廠商提供了“彎道超車”的機遇。目前國內廠商已經開始在新能源汽車功率半導體和智能汽車芯片上布局，主要的代表廠商包括比亞迪、寒武紀和地平線等。

3.2 技術壁壘與更迭帶來挑戰(zhàn)

      半導體屬于高度市場化、高度依賴政府支持、高技術壁壘的產業(yè)，并且存在技術壟斷的情況。企業(yè)之間也經常出現收購、并購重組等改變產業(yè)格局的現象。車規(guī)級半導體造價高，成本很難降低。車規(guī)級芯片的環(huán)境要求、安全性、可靠性、一致性、產品的生命周期等要求往往較為嚴格，入門門檻很高。因此新興廠商進入行業(yè)并立足往往難度較高。

       隨著汽車行業(yè)的進步，硅基汽車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入，智能汽車、新能源汽車的產業(yè)升級不斷促進汽車化合物半導體的應用完善，但其發(fā)展階段尚且沒有硅基完善，客戶接受程度較低。在此雙重擠壓下，車用化合物半導體的未來發(fā)展趨勢有待觀察。

參考文獻 :

[1] 蓋世汽車：2018年中國汽車電子行業(yè)白皮書[R/OL].(2019-07-06).http://www.199it.com/archives/745315.html

[2] 德勤.半導體:未來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

作者簡介：

李丹，理學博士，中級工程師，賽迪顧問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。