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雷石产业观察 | 汽车产业变革下的芯片竞争

雷石投资   |   雷石投资
2022-12-07 14:58:56

汽车行业都在竞争什么?

2022年下半年,智能电动车下半场的赛道精彩纷呈。

市场需求旺盛叠加政策端利好,新能源汽车赛道维持高景气度。中汽协数据显示,2022年前三季度新能源汽车产销分别达到471.7万辆和456.7万辆,同比增长1.2倍和1.1倍,产销量已经大幅超越去年全年水平,市场占有率达23.5%。

随着汽车产业变革时代的到来,来自车厂的各股势力在激烈交锋的同时,也投注更多精力在智能电动车下半场的核心竞争力上。

一,汽车行业都在竞争什么?

谈到智能电动车的竞争力就得谈谈它的核心技术,除了三电(电池、电驱、电控)等核心技术外,智能化技术肯定是核心之一。车企选择通过智能化配置来满足更多用户个性化需求,追求塑造“科技豪华”的理念,从而吸引对智能化需求更高的消费群体。

现阶段,L2级自动驾驶逐渐渗透,高阶自动驾驶初现雏形。L2级自动驾驶渗透率自2017年来,每年均有5pcts左右提升,2022H1达33%。此外,特斯拉、蔚来、小鹏、理想、高合、长城等品牌均有车型具备地图领航/领航辅助功能,诸如此类的L2+车型,在2022H1渗透率达5%。

同时,高级别自动驾驶初显雏形。技术进步成本将不断降低,自动驾驶作为电动汽车竞争差异化的重点,促使自动驾驶快速渗透。机构预计2025/2030年L2级自动驾驶渗透率分别为60%/52%。随着法律法规的完善,高阶自动驾驶将快速落地,预计2025年L3/L4及以上级别自动驾驶渗透率分别为10%/1%,并将于2030年提升至40%/8%。

高级别自动驾驶已经成为车企绕不开的一个重点,2022年相继推出蔚来ES7、小鹏G9、理想L9、阿维塔11等旗舰车型,预埋现阶段顶尖的自动驾驶硬件配置,结合不断迭代的NIO Pilot/NAD、XPilot、AD MAX等自研自动驾驶系统,持续扩大在高级别自动驾驶领域的领先优势,为后续的智能化竞赛奠定基础。

在“软件定义汽车”的时代,汽车智能化体验缺少不了软件的配合,软件作为控制汽车功能、提升驾乘体验、创造全新价值的“灵魂”,目前整个行业越来越重视软件的开发,包括大众、丰田、宝马等多家车企在通过成立软件公司、软件研发部门,与软件公司合作等模式进行软件布局。

智能化趋势下,对高算力芯片需求不断提升,一时间,高算力芯片的军备竞赛在各大厂商间兴起。“蔚小理”的新车型均搭载最新的座舱和自动驾驶高算力芯片,在硬件的角度预留可支持未来2-3年发展的算力。

具体来看,蔚来、小鹏、理想的新发车型,均基于英伟达Orin打造自动驾驶计算平台。其中,小鹏G9的计算平台搭载两颗英伟达OrinX芯片,实现总508 TOPS算力。蔚来ET7/ET5搭载的超算平台Adam更是配备四颗英伟达NVIDIA Drive Orin芯片, 算力超过1000TOPS,拥有48个CPU内核,256个矩阵运算单元,8096个浮点运算单元,共计680亿个晶体管,算力高达1016TOPS。理想L9的智能驾驶算力平台搭载两颗英伟达Orin,总算力达到508TOPS。 其双处理器互为算力冗余,可同时实时运行各种深度神经网络,并确保安全所需的冗余和分集。阿维塔11则搭载华为自研MDC智能驾驶计算平台,自动驾驶算力达400TOPS,紧跟“蔚小理”旗舰车型。

可见,汽车芯片是汽车产业竞争中的关键所在,一场看不见的江湖厮杀。

二,汽车芯片格局的微妙变化

汽车统指应用于汽车上的所有芯片产品,可大致分为:MCU、功率芯片、存储器、智能控制驾驶及传感器五大类。在车上的应用领域主要有环境感知、决策控制、网络/通信、人机交互、电力电气等等。

搜狗截图20221207145639.png

数据来源:芯谋研究

与国外相比,国内芯片公司起步晚,技术积累时间不长,车规级半导体国产化率还比较低,数据显示,中国汽车业的芯片自给率不足10%,国产化率仅为5%,供应链高度依赖国外半导体大厂。其中绝大部分基础芯片,都绕不开恩智浦、英飞凌、瑞萨电子等国外芯片巨头的供应,尤其是MCU和以IGBT模块为代表的功率半导体。

以车载MCU为例,虽然国内企业渗透率较低,但还是涌入了一批企业入局,包括比亚迪、杰发科技、芯旺微、赛腾微、国芯科技等等,都已实现大批量产出货。即使这类产品主要应用在车灯、车窗、雨刮控制等低端应用场景中,国内厂商也在朝着中高端车载MCU市场进发,以期在工业控制、汽车电子等领域中实现自主可控。

以比亚迪为例,2018年比亚迪半导体推出了第一代8位车规级MCU芯片,2019年推出第一代32位车规级MCU芯片,批量装载于比亚迪全系列车型,实现汽车整体智能化。数据显示,比亚迪半导体车规级与工业级MCU芯片,至今累计出货量已突破20亿颗。在汽车领域,比亚迪半导体已进入小鹏汽车、东风岚图、宇通汽车、小康汽车、长安汽车等品牌客户的供应商体系。

就在近日,长沙比亚迪半导体有限公司8英寸汽车芯片生产线已顺利完成安装,开始进行生产调试,预计10月初正式投产,可年生产车规级芯片50万片。这将有效解决新能源汽车电子核心功率器件“卡脖子”问题,实现核心部件的国产化。

从智能座舱芯片的角度来看,目前智能座舱芯片被高通、英伟达、恩智浦等企业垄断,随着汽车智能化的发展,消费领域芯片公司、科技企业纷纷进军汽车芯片领域,国内芯片厂家华为、地平线、黑芝麻智能等迎来发展机会。华为麒麟990A定位车规级A芯片,基于HarmonyOS平台开发的智能座舱配备了麒麟990A芯片,其算力可达3.5TOPs,并且还能连接5G网络。地平线征程5是一款有128TOPS的大算力芯片,自从去年发布以来,得到了业界主机厂广泛认可,今年四季度将率先在理想L8上面首发,其他还有红旗、比亚迪、上汽、自游家等众多车企正在前装开发中。黑芝麻智能研发的华山二号A1000自动驾驶计算芯片已经已经实现了芯片体系的优化升级,在功能安全、信息安全、可靠性方面成熟,将于今年量产上车,实现L2-L3级别自动驾驶的功能。

除了传统车厂与科技企业以外,造车新势力也在加码自研芯片。根据佩信行业研究院统计的数据,国内头部造车新势力研发人员占比在30%-60%左右,与传统车企普工、技术研发人员、高层管理者金字塔型递减的人员组成结构大相径庭。特别是最近两年以来,车规芯片、自动驾驶解决方案这些领域的高端技术人才堪称“稀缺品”,受到各大头部企业的“高薪挖角”。 理想、蔚来、小鹏、零跑,以及入局较晚的小米汽车,都铆足了劲抢夺高端芯片研发人才。

于此同时,我们也会看见不少国产芯片厂商在通过车规级认证。一些消费电子市场的芯片公司,在跑步入局汽车芯片市场。但这并非易事,一颗真正意义上的车规级芯片需要满足功能安全标准ISO26262、质量管理体系认证IATF16949、可靠性标准AEC-Q系列等。这些认证背后是对芯片性能、稳定性、一致性、抗高温高压的考验,与消费电子类有天壤之别,车规级半导体对故障率要求是零容忍的。

可以看出,在国内有三股势力进军汽车芯片市场,一个是传统整车厂;一个是初创芯片企业;还有一类就是转型的传统芯片厂商。他们在国内汽车芯片市场进行混战,也开辟了一条国产化的新道路。

三,市场潜力巨大

随着新能源汽车销量的快速增长,无论是传统的MCU芯片还是智能化带来的激光雷达等传感器和智能传感器芯片,需求都在激增。同时,国产化也在加速这种需求,智能电动汽车的芯片需求将是一个长期的态势。

平均一辆传统燃油车中需要搭载500-600颗芯片,随着新车“新四化”的演进,平均每辆汽车搭载的芯片数量将上升至1000颗,新能源汽车需要的芯片数量将超过2000颗,而智能电动汽车对芯片的需求量有望提升至3000颗,绝对数量可在5000颗以上。

智能化趋势下,将催生CIS、MEMS、摄像头、激光雷达传感器等芯片需求;网联化趋势下,将催生出IMU/GPS、ECU、MCU芯片的需求;电动化趋势下,功率半导体IGBT、第三代半导体成为重中之重……车规级芯片市场潜力巨大。

德勤(Deloitte)近日发布报告称,随着汽车电子化程度的不断提升,新功能正在将制造成本逐步推高,电子产品已占车辆总成本的40%,预计到2030年将达到45%。更具体地说,该公司表示,2013年每辆车的半导体部件成本为312美元,不过这一数字现在已跃升至约400美元,预计到2022年将接近600美元。

在新能源汽车、L4/L5高级别自动驾驶、智能座舱等应用的推动下,2030年,单车的半导体价值将超过2000美金,相比于2020年增长4倍。

随着自动驾驶辅助系统的普及,汽车制造商实现更高水平的自动化,汽车电子成本将进一步攀升。

四,汽车芯片的定力

其实,从2019年开始,汽车行业开始浮现缺芯苗头,一时间整车厂开始为一颗芯片焦头烂额。回顾缺芯原因,过去汽车生产商大多采取即时的生产模式,且没有囤积元件的习惯。整车厂考虑国际经济形势和疫情情况,也担心库存快速积压,取消了原计划在2020年上半年给代工厂的订单。由于交货时间至少为六个月,受影响的芯片制造商无法在短期内快速调整生产以满足需求。再叠加疫情因素,过去一两年缺芯的问题显得格外严重。

据笔者市场调研,目前汽车缺芯逐渐稳定,从此前的整体缺芯,已经到只剩下一两款产品缺芯。加之国产化芯片的导入,汽车缺芯问题当下有了极大的缓解。与汽车芯片短缺对比,现在消费电子的问题更值得关注。

Gartner报告显示,今年二季度全球PC出货量同比下降12.6%,创九年来最大降幅。另据Canalys统计,二季度全球智能手机出货量同比减少9%,电视、平板等产品在下半年复苏态势亦不明朗。

对于以手机为核心的消费电子来说,去库存成为了最头疼的问题。可见消费电子极其容易被市场牵引,不具备稳定性。反之看汽车芯片,对产业具有很大的稳定作用。可以从国内两大代工龙头的财报看出,汽车芯片的订单一直处于稳定的增长水平,而消费电子供应链砍单极其严重。

此外,也可以从一些同时拥有汽车芯片和消费电子芯片的企业状态看出,拥有汽车芯片业务的企业,一定程度上稳住了该年的营收状况。汽车芯片并不会像消费电子一样,周期性过于明显,而让产业陷入一定慌乱。汽车芯片的稳定性,成为了当下科技产业的定心丸。

五,汽车芯片市场预判

市场规模仍高速增长,蕴藏不少机遇。在今年8月份,经济观察报一份关于“2022世界新能源汽车大会”的报道中表示,2022年上半年,全球新能源汽车销量超过422万辆,同比增长66.38%,再创新高。据工信部数据显示,2022年上半年我国新能源汽车产销规模创新高,分别为266.1万辆和260万辆,同比均增长1.2倍,市场渗透率为21.6%。新能源汽车高速增长给汽车芯片带来了绝佳的市场机遇,不管是国际汽车芯片,还是国产芯片,都有很足的生存空间。

底层技术和汽车电子电气结构变革,促进汽车芯片发展。5G、物联网、AI等技术的发展,给汽车产业带来了新需求,驱动了汽车“新四化”的发展。当下,智能化程度已经成为消费者购买汽车的主要判断之一。“新四化”促进了汽车使用芯片的数量,这给了车厂和芯片厂商有了新的动力。不仅如此,车路协同等应用的发展,也在促进汽车芯片的升级和迭代。此外,技术的变革中,分布式电子电气架构已无法满足未来更高车载计算能力的需求。不仅如此,电动智能化进一步推动了电子控制器的数量,随着车内ECU、传感器数量增加,未来,汽车是一个非常重要芯片市场。

汽车芯片仍受到产业高度关注。汽车产业关乎地方产业GDP,营收额巨大,所带动的就业能力也非比寻常。因此,汽车产业保证生产持续性的前提是供应链的持续。如今,汽车芯片关乎汽车产业量产问题,国内外企业高度关注。此外,汽车功能的多样化离不开底层芯片的支持,可以预见,当下和未来,汽车芯片的定制化开发,将是大家关心的问题。

国产化竞争激烈,抢占整车厂合作机会。首先,汽车芯片拥有千亿市场的潜力,但汽车芯片的国产化率却不足5%。其次,目前半导体产业贸易环境的诡谲,使得国内汽车厂商更需要本土芯片厂商来支持他们的发展。蔚来、小鹏、理想等国内汽车新势力异军突起,这些新贵车企的客户关系壁垒更弱、对于个性化服务和新技术工艺应用的要求更高,进行国产替代的机会较大。国内汽车零部件行业可从多个细分赛道入手,打入汽车市场寻找突破点。

网站编辑: 小川

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