2021年汽车半导体专题报告（附下载）

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1、2021年汽车半导体专题报告（附下载）导语电动智能化带动汽车半导体需求提升。报告摘要：电动智能化带动汽车半导体需求提升。汽车从最初的机械产品逐渐转变为 电子产品，自动驾驶对车辆的感知精度、控制精度和响应速度提出了更高 的要求，这就需要更多的传感器（激光雷达、摄像头、毫米波雷达等）、 更强大的处理器（自动驾驶主控芯片）、更精确的执行机构（线控系统）；智能座舱满足了人机交互的需求，需要底层强有力的软硬件支持（主控芯片、操作系统、中间件等）；三电系统控制要求较高，新增了功率控制器件 IGBT。自动驾驶主控芯片：英伟达暂时领先，自主企业崭露头角。在智能化快速 发展之前，没有专门的自动驾驶芯片，相关的功

2、能由 ABS、ESP 的 ECU 负责，或者由整车 VCU 进行决策。目前第三方自动驾驶芯片主要以英伟 达、mobileye 为主，国内华为和地平线已崭露头角。智能座舱主控芯片：高通领先，新老玩家共存。高通是目前智能座舱芯片 的主力军，已与主要的整车厂建立了合作，同时与博世、大陆、电装等 tier1 厂商成为合作伙伴。除高通外，华为和英伟达在过去几年快速崛起。功率半导体 IGBT：电动车的掌上明珠，跟随行业快速增长。功率半导体 主要用于控制电路中电流的开闭、流向和大小，对新能源汽车尤为重要。目前英飞凌在 IGBT 芯片和模组的市占率最高，国内企业也具有一定的机 遇。MCU：汽车配置更丰富，MC

3、U 需求量更大，但难度可能降低。汽车 电子控制器 ECU 是汽车各功能得以实现的重要控制器件。未来汽车配置 更加丰富，会增加对 MCU 的需求，MCU 将聚焦执行相关的控制，壁垒有 所降低。传感器：车辆状态传感器有替换和减少，环境感知类传感器将爆 发。汽车传感器可分为车辆状态传感器和环境感知类传感器，环境感知类 传感器是自动驾驶新增的传感器，具有较大的增长空间。车企加大汽车半导体的投入。特斯拉：芯片从采购到自研，感知器件或尝 试激光雷达；比亚迪：自研自制 MCU 和 IGBT；大众汽车：力求掌握芯片 技术和专利。理想汽车、长城汽车等主机厂也加大了自研的力度，如理想 汽车通过与地平线合作，深入自

4、动驾驶的研发，长城汽车设立子公司进行 市场化竞争。一、 主控芯片是智能化的核心自动驾驶芯片和智能座舱芯片是汽车智能化最核心的芯片，需具备强大的算力和低功耗，以满足大 量数据的计算的同时，降低功耗以实现电动车较好的续航里程。外资巨头如高通、英伟达正占据巨 大的份额，而国内优秀的企业也在快速成长，如华为、地平线等。1.1 自动驾驶主控芯片：英伟达领跑，地平线追赶随着自动驾驶级别的提升，传感器的数量、种类和性能均有大幅提升，尤其是 L4 和 L5，对芯片的 算力和功耗的要求极高，如 L4级自动驾驶的算力要求约为 300TOPS，而 L5则需要 4000TOPS 左 右。在智能化快速发展之前，没有专门

5、的自动驾驶芯片，相关的功能由 ABS、ESP 的 ECU 负责，或者由整车 VCU 进行决策。目前第三方自动驾驶芯片主要以英伟达、mobileye 为主，国内华为和地平 线已崭露头角。在芯片种类方面，主要包括通用芯片（如 CPU、DSP 和 GPU等）和专用芯片（如 FPGA 和 ASIC 等）。其中，通用芯片可进行多项不同类型的计算，适用于不同的算法或需要持续改进的自动驾驶算 法，因此在目前阶段应用较为广泛；而 GPU与 CPU相比，具有更多的计算单元，更加适合于做简 单的重复计算，因此做图像处理时更具有优势。专用芯片中，FPGA 属于半定制化芯片，在逻辑计 算中更具有优势，同时具有低功耗的

6、特点。未来的趋势有以下几点：1）中短期看，GPU+FPGA 的方案更具有优势，长期看，如果自动驾驶算 法已经比较固化，ASIC 芯片将具有更大的应用；2）算法和芯片的高度融合与匹配：针对主机厂特 定的算法，选取最优的芯片种类；3）低功耗、高算力、高效率。英伟达是汽车自动驾驶芯片领域的龙头，也是全球 GPU龙头公司，英伟达从 2009年与奥迪合 作开始，在汽车智能座舱和自动驾驶领域具有强大的实力。英伟达与全球主要 OEM 具有合作，其中合作最为深入的包括大众、奥迪、丰田、沃尔沃和奔驰等。其中 2018 年奥迪 A8是全球首台投产的 L3 自主驾驶汽车，采用了英伟达的技术。英伟达 Orin芯片计划

7、搭载在蔚来 ET7、智己 L7激光雷达版和理想 X01 车型，目标上市时间为 2022 年。此外，沃尔沃和奔驰也与英伟达合作，将使用 Orin芯片。Orin芯片是针对 L3及以上的自动驾驶的，相比于目前已广泛使用的针对 L2的 Xavier，算力从 30TOPS 提升至 200TOPS，而功耗仅从 30W 左右提高至 45W 左右，达到了汽车安全最高等级 ISO26262ASIL-D 标准。此外，英伟达近期发布了无人驾驶芯片 DRIVEATLAN，目标为 L4和 L5自动驾驶，具有 1000TOPS 的算力，预计最快将于 2023年开始向客户提供样品，有望于 2024年或 2025年在量产车辆

8、上应用。Atlan芯片可与 Xavier 和 Orin 实现软件兼容，整车厂可基于现有的芯片进行快速升级，如可以用一 个 Atlan 芯片组替代4 个 Orin 芯片。Mobileye是基于图像算法的自动驾驶技术方案的企业，据“人工智能商机”的数据，截至 2021 年 5 月 9 日，Mobileye 的 EyeQ 芯片搭载全球超过 6000 万辆车辆中，被超过 25 家主机厂、 超过 300 个车型使用。Mobileye成立至今仅 22年，2014 年 IPO上市时，市值 53亿美元，创以色列公司在美国 IPO最高 纪录。在 2017年被 Intel以 150亿美元收购，创下以色列历史上最高

9、价。2013年-2017 年是公司的 快速发展期，2017 年之后随着竞争对手的崛起，Mobileye 的受到了较大的冲击。Mobileye 的 eyeQ5 是基于图像处理的最近一代芯片，将首先应用在宝马 iNEXT 车型上，此外也将 应用于极氪 001上。此前，宝马与英特尔和 mobileye已成立战略联盟。EyeQ5是 Mobileye第五代 产品，算力是 EyeQ4 的 10 倍。Mobileye过去一直是提供的软硬一体化解决方案，即将芯片和算法打包在一起，车企无法进行更改 和重新编写算法，优化的算法只能在下一代产品中出现，如果需要更新算法进行 OTA，则会向整车 厂收费。这一模式使很多

10、整车厂逐渐放弃与其的合作，因为未来的模式是主机厂希望将芯片和算法 解耦，可以在芯片进行算法的开发，在建立了自己的软件团队后，进行日常的 OTA 升级，因此对芯 片供应商的需求是提供硬件和可调用的算法库。从 EyeQ5开始，Mobileye提供了开放的合作方式， 即采用“芯片+算法”和“芯片 only”两种模式。地平线的芯片征程 2的算力 4TOPS，功耗 2W，已在长安 Uni-T和奇瑞蚂蚁等应用，也即将在岚图上搭载。此外，公司计划于 2022 年和 2023 年分别推出征程 5 和征程 6 芯片，单颗芯片的算力将达到 128TOPS 和 400+TOPS。地平线作为国内领先的自动驾驶芯片企业

11、，具有独特的优势：1）核心团队具有多年机器学习的算法 研发经验，在此基础之上进行芯片开发，具有更好的适配效果和更高的效率；2）提前布局 AI芯片， 具有先发优势，已在国内多个车型中量产搭载；3）专注核心主业；4）与外资芯片商相比，地平线 在服务和成本上均具有优势。黑芝麻发布了新一代高性能车规级自动驾驶计算芯片华山二号 A1000Pro、山海人工智能 开发工具平台以及面向车路协同的路侧感知计算平台 FADEdge。同时，与东风设计研究院、东 风悦享达成战略合作。华为智能驾驶平台 MDC810 包括了自研的昇腾 310芯片，其平台算力为 400TOPS，已在极狐 阿尔法 HI 车型上应用。除了昇腾

12、 310，华为自动驾驶芯片还有 AI芯片昇腾 910、CPU芯片鲲 鹏 920，华为 MDC智能驾驶计算平台已经签下了超过 18家客户，包括上汽、吉利、江淮、一 汽红旗、东风汽车、苏州金龙、新石器、山东浩睿智能等。高通自动驾驶芯片“骁龙 Ride”将于 2023年上市，面向 ASIL-D 及安全性的 SoC芯片，可支持从 L1至 L4的自动驾驶系统，算力覆盖范围为 10TOPS 至 700TOPS。“骁龙 Ride”是开放的可编程架构，并提供针对视觉感知、泊车和驾驶员监测等场景的软件栈，且可持续扩展其软件生态。1.2 智能座舱主控芯片：高通暂时一家独大高通是目前智能座舱芯片的主力军，已与全球主

13、要的整车厂建立了合作，同时与博世、大陆、电装等 tier1厂商成为合作伙伴。除高通外，华为和英伟达在过去几年快速崛起，对抗传统座舱芯片企业， 如 NXP、瑞萨、TI 等。高通智能座舱芯片有 8155、820A 和 602A，其中骁龙 8155芯片是高通第三代座舱芯片，采用 5nm 制程，支持 5G 通讯，算力 360 万次/秒，与高通 820 芯片相比，具有体积小、带宽大、 功耗低、性能强等特点。在威马 W6、零跑 C11和 WEY 摩卡车型上搭载，8155可更好地实现 座舱效果，如威马 W6 的贯穿式双 12.3 寸联屏和一块 i-Touch 屏幕的设计；摩卡的座舱实现 5G+V2X、AR-

14、HUD、高精度地图等功能和配置；零跑 C11具有 10.25英寸的仪表盘和副驾驶屏幕及 12.8 英寸的中控屏幕，和人脸 ID 启动车辆和可打断的语音交互等多项功能。华为麒麟 990A 芯片已经配备在极狐阿尔法 S 上，且支持 5G网络连接。麒麟 990A 的 NPU算 力为 3.5TOPs，超过高通 8155 的 3TOPs。除北汽外，比亚迪与华为达成合作，将麒麟 710A应用到比亚迪车型的智能座舱产品中，该芯片对标高通骁龙 820A 芯片。此外华为也推出了 5G 车载通信芯片巴龙 5000 和 MH5000。英伟达 2018 年与大众合作，使用 DriveIX 提供人脸识别、语音交互等功能

15、，此外，英伟达为 2020 年新一代奔驰 S 级的座舱 MBUX提供主控芯片。智能座舱主控芯片为 Tegra 处理器，此 外英伟达计划收购 ARM，若收购成功，有望成为智能汽车芯片领域的龙头。特斯拉在ModelY的座舱中使用的是英特尔的 Atom3950芯片，在新一代ModelS上用的是AMD 的 NAVI23 芯片。二、 功能芯片需求量大幅提升本节主要介绍的功能芯片包括功率半导体、MCU和传感器，这些芯片可更好地实现汽车中特定的功能，在电动智能化趋势下，不仅有新增部件（如 IGBT、激光雷达等），也有数量的提升（如 MCU 和毫米波雷达等），这些功能芯片均会为汽车带来全新的功能和体验。2.1

16、 功率半导体：电动车的心脏功率半导体主要用于控制电路中电流的开闭、流向和大小，对新能源汽车尤为重要。新能源汽车中 的功率半导体包括电机逆变器、DC/DC、高压辅助驱动和 OBC 充电器等。功率器件从 MOSFET 发展为 IGBT，未来的技术路线为 SIC-IGBT。IGBT是集成了 MOSFET和三极管的器件，具有二者各自的优点，即具备高速开关的特点，同时通过降低通态电压能够对电路起 到缓冲保护作用，具有损耗小、通态压降低、输入阻抗高和驱动功率小等优势。IGBT的竞争格局，目前英飞凌在 IGBT芯片和模组的市占率最高，在 IPM 封装领域，日本三菱的市 占率最高。国内自主企业中，比亚迪具有较强的技术优势，有望成为行业的龙头企业。800V 高压平台将推动 SiC-IGBT发展。可缩短充电时间的 800V 平台的高压电动车的落地节奏有望 加快，在全球市场，2019 年上市的保时捷 tayca