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(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略新興增長點(diǎn)，向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化“三化”發(fā)展，汽車電子滲透率及單車價(jià)值量都將會(huì)得到大幅提升。

關(guān)鍵詞：汽車電子；無人駕駛；新能源汽車

 1 汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概述

       自改革開放以來，我國汽車行業(yè)經(jīng)歷了從初期高速增長-中期增量爆發(fā)-現(xiàn)階段平穩(wěn)增長逐漸轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)增速回落、產(chǎn)業(yè)環(huán)境的不確定性影響，汽車產(chǎn)業(yè)面臨較大的壓力，產(chǎn)銷增速低于年初預(yù)計(jì)，進(jìn)入下行周期。2018年產(chǎn)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(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)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(dòng)駕駛汽車發(fā)展更迭較快，傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)將會(huì)逐漸被驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池與控制器所取代。新能源汽車產(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(nèi)外廠商持續(xù)擴(kuò)增產(chǎn)能，豐田、大眾等傳統(tǒng)車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(xiàn)已進(jìn)入質(zhì)變階段，谷歌、百度等公司的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)逐漸商用，產(chǎn)業(yè)即將步入快速增長期。

1.1 汽車產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模發(fā)展平穩(wěn)

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

1.2 純電動(dòng)汽車銷量猛增

    隨著技術(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)汽車進(jìn)入發(fā)展新階段，純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量將進(jìn)一步增長，汽車半導(dǎo)體市場需求也將不斷攀升。數(shù)據(jù)顯示，2018年純電動(dòng)汽車產(chǎn)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(wǎng)聯(lián)汽車，無人駕駛技術(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、加大投入研發(fā)技術(shù)。2018年中國智能汽車市場規(guī)模達(dá)到812億元。目前，國內(nèi)無人駕駛汽車目前仍處于起步階段，在構(gòu)建的未來藍(lán)圖中已布局到多個(gè)適用領(lǐng)域，中國有望成為最大的無人駕駛市場，預(yù)計(jì)2019年中國智能汽車市場規(guī)模將進(jìn)一步增長，達(dá)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(jìn)汽車產(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(dǎo)體器件組成，用以感知、計(jì)算、執(zhí)行汽車的各個(gè)狀態(tài)和功能。汽車電子種類較多，按應(yīng)用領(lǐng)域可分為汽車電子控制系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)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(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)技術(shù)迭代最為迅速。

       隨著電子技術(shù)和各類學(xué)科的不斷發(fā)展，以及人工智能的不斷產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，汽車電子廣泛應(yīng)用于汽車各個(gè)領(lǐng)域，從剛開始的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油電子控制、電子點(diǎn)火技術(shù)到高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，汽車電子的價(jià)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(dòng)車中，汽車電子成本占比高達(dá)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(dá) 30%-40%。且隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化趨勢的不斷發(fā)展，汽車電子價(jià)值占比將會(huì)繼續(xù)提高。

2.1 智能汽車半導(dǎo)體應(yīng)用

       在ADAS與智能汽車領(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電子領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向，2018~2019年是全球范圍內(nèi)進(jìn)入L2級自動(dòng)駕駛的階段，預(yù)計(jì)2020年起，國內(nèi)外將正式進(jìn)入L3級自動(dòng)駕駛階段。L2~L3標(biāo)志著汽車的操作權(quán)開始由人類駕駛者移交給無人駕駛系統(tǒng)，對自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的冗余度和容錯(cuò)性的要求均有著質(zhì)的提高，相應(yīng)的汽車半導(dǎo)體要求隨之提高。

       當(dāng)今汽車電子已經(jīng)成為汽車半導(dǎo)體的應(yīng)用載體，汽車半導(dǎo)體的搭載量已經(jīng)成為衡量汽車電子化的一種標(biāo)志。隨著電子信息技術(shù)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(dǎo)體的使用數(shù)量也不斷增長。從單車微處理器的平均使用數(shù)來看，1996年到2008年普通汽車的單車MCU（微控制器）使用數(shù)量從6個(gè)增加到了100個(gè)（如圖3），隨著智能汽車加速發(fā)展，預(yù)計(jì)2020年單車MCU使用量可達(dá)250個(gè)。

      在智能汽車芯片領(lǐng)域，目前主要代表廠商為英特爾Mobileye和英偉達(dá)。Mobileye的EyeQ系列芯片由Mobileye和意法半導(dǎo)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(dá)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(shù)的電子化、集成化和智能化的不斷推進(jìn)，傳感器的數(shù)量和水平已經(jīng)成為衡量汽車控制系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)，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(yīng)用的快速發(fā)展成為汽車智能化的發(fā)展趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球平均每輛汽車就包含10個(gè)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(zhǔn)確、成本低的要求。預(yù)計(jì)隨著國六標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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(dá)到472.27億元市場規(guī)模。

2.2 新能源汽車半導(dǎo)體應(yīng)用

      2018年，我國純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷分別完成98.6萬輛和98.4萬輛；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷分別完成了28.3萬輛和27.1萬輛；燃料電池汽車產(chǎn)銷均完成1527輛。在新能源汽車中，功率器件是電能轉(zhuǎn)換和控制的核心半導(dǎo)體器件，涉及電子的領(lǐng)域均有運(yùn)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(nèi)部的電力輸出需要通過功率器件的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)，在混動(dòng)和新能源車型中尤為重要。

      新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(jī)控制器性能和效率、機(jī)電一體化集成來提高電機(jī)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(dǎo)體領(lǐng)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(dǎo)體等；美國廠商主要包括安森美半導(dǎo)體、德州儀器、威世半導(dǎo)體等廠商；日本廠商則主要包括羅姆半導(dǎo)體、東芝、三菱電機(jī)、瑞薩等。目前功率半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體領(lǐng)域市場份額排名第一，市場份額18.5%，安森美、意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)分別位居第二、第三和第四位。

3  汽車半導(dǎo)體行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)

3.1 產(chǎn)業(yè)增量與轉(zhuǎn)型帶來機(jī)遇

      汽車半導(dǎo)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(jìn)程已基本結(jié)束，產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入由電動(dòng)、智能、網(wǎng)聯(lián)推動(dòng)的汽車電子化階段，增量顯著、需求擴(kuò)張周期持久。人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了電動(dòng)汽車與智能汽車的快速發(fā)展，進(jìn)一步帶動(dòng)汽車半導(dǎo)體的快速發(fā)展。預(yù)計(jì)2019年中國汽車半導(dǎo)體市場銷售額將進(jìn)一步增長，達(dá)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(yùn)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(huì)快速滲透，未來五年內(nèi)智能汽車市場規(guī)模將保持平穩(wěn)增長，部分細(xì)分領(lǐng)域會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)式增長，預(yù)計(jì)到2020年，以ADAS為主流的智能汽車新車型滲透率將達(dá)到50%。新能源汽車將是汽車電子行業(yè)發(fā)展的“新藍(lán)?！?，與傳統(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(dá)到45%～65%。而目前我國新能源汽車市場發(fā)展速度矚目，產(chǎn)業(yè)的高速增長將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)汽車電子行業(yè)的發(fā)展。

      國內(nèi)汽車市場作為全球汽車產(chǎn)業(yè)引擎，將在新一輪汽車電子化技術(shù)革命中扮演重要角色。保有量迅速增長。國內(nèi)本土品牌具有渠道優(yōu)勢和較高性價(jià)比，逐漸打開市場。市場對汽車半導(dǎo)體的需求將推動(dòng)半導(dǎo)體企業(yè)逐漸布局汽車半導(dǎo)體。與此同時(shí)，我國政府高度重視半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，推出多項(xiàng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展規(guī)劃，對推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級起到了至關(guān)重要的作用。電動(dòng)化和智能化為汽車半導(dǎo)體市場帶來的新增需求為國內(nèi)汽車半導(dǎo)體廠商提供了“彎道超車”的機(jī)遇。目前國內(nèi)廠商已經(jīng)開始在新能源汽車功率半導(dǎo)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(jì)和地平線等。

3.2 技術(shù)壁壘與更迭帶來挑戰(zhàn)

      半導(dǎo)體屬于高度市場化、高度依賴政府支持、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(xiàn)收購、并購重組等改變產(chǎn)業(yè)格局的現(xiàn)象。車規(guī)級半導(dǎo)體造價(jià)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(chǎn)品的生命周期等要求往往較為嚴(yán)格，入門門檻很高。因此新興廠商進(jìn)入行業(yè)并立足往往難度較高。

       隨著汽車行業(yè)的進(jìn)步，硅基汽車半導(dǎo)體的應(yīng)用范圍逐漸變小，性能水平更高的化合物半導(dǎo)體逐漸進(jìn)入，智能汽車、新能源汽車的產(chǎn)業(yè)升級不斷促進(jìn)汽車化合物半導(dǎo)體的應(yīng)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?cái)D壓下，車用化合物半導(dǎo)體的未來發(fā)展趨勢有待觀察。

參考文獻(xiàn) :

[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(dǎo)體:未來浪潮新興機(jī)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(xué)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(shè)備、化合物半導(dǎo)體、人工智能芯片。