数字芯片皇冠，汽车 SOC 芯片迎接大时代

汽车电子化和智能化有望成为半导体行业新增长级。复盘过去十年，手机领域的蓬勃发展是半导体产业快速增长的主要推动力；展望未来十年，我们认为高级别自动驾驶、智能座舱、车载以太网络以及车载信息系统等都会催生新的半导体需求，其中汽车SOC、功率半导体、汽车传感器、存储、多功能MCU、车载以太网、支持OTA升级的先进通信系统等为细分领域高景气赛道。 汽车SOC的驱动因素：ADAS/AD、座舱智能化驱动汽车SOC市场量价提升。（1）自动驾驶SOC：“硬件预埋+OTA升级”是驱动自动驾驶SOC增长的核心因素，我们测算中国自动驾驶芯片市场规模将在2025年达到138亿元，到2030年达到289亿元，CAGR为25.1%。（2）座舱SOC：车内智能化感知、交互、场景应用升级，是驱动座舱芯片由“单芯单屏”向“一芯多屏”的核心因素。我们测算2025年国内座舱SOC市场规模将达到112亿元，CAGR为24.5%。 汽车SOC的核心壁垒：大算力SOC芯片的设计和制造具有很高门槛，要综合性能、功耗、成本、车规安全等多方面因素，其中核心壁垒为“深刻理解AI算法+充足的资金储备+拿到先进制程产能+设计合适的编译器+严苛的车规认证”。算法架构方面需要在设计之初深入了解AI算法；硬件架构方面需要有足够的资金进行先进制程流片；软件架构方面后续可以通过编译器不断去优化芯片性能；除此之外能否拿到芯片产能也是决定量产成败的关键因素。 汽车SOC的竞争格局：海外芯片厂商垄断高端市场，国内芯片企业差异化竞争加速替代。（1）全球自动驾驶SOC竞争格局：地平线在辅助驾驶领域量产替代，高级别自动驾驶英伟达一枝独秀，高通有望分庭抗礼。（2）全球座舱SOC领域竞争格局：高通垄断中高端车型，国产座舱芯片有望加速上车。 复盘国产“芯”地平线成长历程：为什么地平线可以拿下这么多定点？为什么多家产业资本以及财务投资方选择在2020年前后投资地平线？核心还是地平线在“国产替代缺芯”和“汽车智能化”的大背景下推出了下游客户最需要的产品。主机厂为了在2023~2025年落地L2+车型，那就需要在2020年前后进行芯片选型。地平线凭借“芯片+算法+工具链+开发平台”产品生态矩阵，赢得长安背书后续接连俘获众多OEM/Tier1的青睐。 当前时点对国产汽车半导体企业来说集齐“天时地利人和”，2025年之前为国产“芯”上车的关键时点：“天时”——进入2021年后，传统消费电子增速下行叠加汽车芯片缺“芯”，使得一、二级市场芯片投资风向转向了汽车芯片；“地利”——国家政策扶持，助力提升国内汽车芯片供给能力；“人和”——下游主机厂积极配合导入，给予国产供应商一定试错机会。我们认为2025年前为国产汽车SOC上车的关键窗口期，一方面为俄乌冲突、疫情、美国对华AI芯片禁令等因素导致国产供应链导入在这两年加速替代；另外一方面各大主流车企均将2025年作为旗舰车型自动驾驶L2+/L3和智能座舱功能落地时间。 建议关注两条主线：（1）汽车SOC/MCU厂商：瑞芯微、晶晨股份、全志科技、兆易创新、富瀚微、国芯科技、四维图新（杰发科技）、地平线（非上市）、黑芝麻（非上市）、芯驰（非上市）、芯擎（非上市）、寒武纪行歌（非上市）；（2）地平线产业链生态：映驰科技（非上市）、觉非科技（非上市）、追势科技（非上市）、领骏科技（非上市）、宏景智驾（非上市）、东软睿驰（非上市）、MAXIEYE（非上市）、轻舟智航（非上市）、英恒科技。 风险提示：中美关系不确定导致先进制程代工受限，新技术替代风险，高级别自动驾驶落地不及预期，行业竞争加剧。 表1：重点公司投资评级: 1汽车电动化、智能化引领产业新趋势 1.1汽车电动化、智能化引领产业变革，关注“自动驾驶”及“智能座舱” 汽车行业正在经历电动化、智能化革命，电动化主要改变汽车的动力和传动系统，智能化则改变了人与车之间的关系。从PC时代的微软、智能手机时代的苹果，以及到破万亿市值的特斯拉，属于智能电动车的新时代已经拉开帷幕，当下时点为汽车行业新周期起点，电动及智能化革命将颠覆整个汽车产业链，也将孕育新的产业生机，目前我们认为汽车行业正在经历三大趋势： （1）新能源车迈入成长期，智能车引领新趋势：伴随着优质供给如特斯拉，比亚迪入局，续航里程提升以及带给人的舒适的驾驶体验，需求端客户已经开始逐步接受并选择购买新能源汽车，2021年国内新能源汽车渗透率超过10%，行业开始迈入成长阶段。汽车行业下一阶段发展重点是智能汽车时代，指通过搭载先进传感器，运用人工智能等新技术，从而让其具备自动驾驶以及人机交互功能，有望成为下一代移动空间和智能应用终端。因此汽车智能化是抢占行业竞争制高点的关键领域。 （2）汽车作为消费品，评价其核心竞争力将从“燃油车时代的马力”、“电动车时代的电池续航能力”到“智能汽车时代的算力”：从19世纪80年代的传统燃油车，2010年的电动汽车，发展到2020年的智能汽车，我们评价汽车的性能以及其核心竞争要素也在变化：a、燃油车评价性能好坏我们更多是看内燃机马力；b、电动车我们更关注电池续航；c、智能车时代我们更关注在大算力平台下车外自动驾驶技术的成熟度以及车内智能座舱所带来人机交互的智能化体验。 图1.从马力到算力，全球汽车行业面临“电动化+智能化”革命 （3）商业模式及汽车价值链重构：通过软件实现价值链向中后段转移。在汽车全生命周期下，与传统燃油车销售的一锤子买卖不同，智能汽车后续通过“硬件预埋、软件升级”的方式可以持续提升用户体验，增加用户粘性，届时主机厂可以通过OTA升级实现软件可售、软件付费等新商业模式，获得较高附加值，整车架构和商业模式被重新定义。 图2.汽车收入及利润格局变化 智能网联是汽车产业下一步变革的风暴中心。汽车要从根本上改变产品形态，从移动工具转变成生活伙伴，需要智能化与网联化的发展来彻底解放人们的双手和注意力，从而赋予汽车这一产品更丰富的想象空间。“新四化”的重心不可避免地向智能化和网联化迁移，无论是需求端对产品定位和价值诉求的转变、供给端在自动驾驶和车联网上的竞争与合作，都证明了“智能网联”在变革浪潮中核心驱动力的地位，将成为汽车产业发展的长期趋势。 “自动驾驶”和“智能座舱”正在逐渐迈入大众的视野。“智能化”引领自动驾驶自不必多言，但“网联化”也是其必不可少的重要支撑。尤其是对于智舱系统，从娱乐的丰富性到系统的持续迭代升级，都离不开“网联化”这一重要前提。 图3.中国汽车产业“新四化”产业变革历程 1.2汽车电动化、智能化带来“汽车半导体”蓬勃发展 手机领域的蓬勃发展是过去十年半导体产业快速增长的主要推动力，汽车电子化和智能化有望成为半导体行业新增长级，产业变革下一定会催生新的科技厂商和行业主导者。未来汽车会和手机、电脑一样，成为整个半导体行业的主要增长推动力，主要系更高级的自动驾驶、智能座舱、车载以太网络以及车载信息系统等都会催生新的半导体需求。地平线预测2030年全球汽车领域芯片市场规模约为1000亿美金，相比2017年全球汽车芯片375亿美金市场同比增长190%。 图4.汽车将替代手机成为半导体行业增速最快的细分市场 新能源汽车搭载芯片数量约为传统燃油车的1.5倍，预计2028年单车半导体含量相比2021年翻一番。自动驾驶级别越高对传感器芯片数量要求越多，L3级别自动驾驶平均搭载8个传感器芯片，而L5级别自动驾驶所需传感器芯片数量提升至20个。同样车辆所需处理与储存的信息量也与自动驾驶技术成熟度正相关，进一步提升了控制类芯片和储存类芯片的搭载量。据统计至2022年，新能源汽车车均芯片搭载量约1459个，而传统燃油车搭载芯片数量为934个。Strategy Analytics预计每辆车的平均硅含量将从2021年530美元/车翻一番，到2028年超过1000美元，而高端制造汽车的硅含量可能超过3000美元。 图5.2012-2022年中国每辆汽车搭载芯片数量（单位：图6.汽车半导体市场规模及单车半导体价值趋势（右轴 汽车芯片主要有如下几个应用领域： 主控芯片用来生成汽车主要控制信号的计算和生成功能。主控芯片通过接受各类传感器搜集到的信号，进行计算相对的处理措施，并将驱动信号发送给对应的控制模块。因此主控芯片相当于汽车的“大脑”。 功率芯片是新能源汽车价值量提升最多的部分，需求端主要为IGBT、MOSFET及多个IGBT集成的IPM模块等产品，核心用于大电流和大电压的环境。 CMOS芯片是将光子转换为电子进行数字处理，把图像信号转换为数字信号的芯片，包括微透镜、光电二极管、处理芯片以及IO接口，是摄像头的关键部件。随着自动驾驶等级提升，预计L3以上的辅助驾驶需要约18颗摄像头，主要用在倒车后视，环视，前视，转弯盲区等领域。 射频接收器是无线通讯的重要器件，射频芯片是指能够将射频信号与数字信号进行转换的芯片，它包括功率放大器PA、滤波器、低噪声放大器LNA、天线开关、双工器、调谐器等。未来，射频芯片将像汽车的耳朵一样将助力C-V2X技术发展，将“人-车-路-云”等交通参与要素有机联系在一起，弥补了单车智能的不足，推动协同式应用服务发展。 超声波/毫米波/激光雷达是感知车身传感器，智能汽车通过传感器获得大量数据，L5级别的汽车会携带传感器将达到20个以上。车载雷达主要包括超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达三种。其中，中国超声波雷达已发展的相对成熟，技术壁垒不高；毫米波雷达技术壁垒较高，且是智能汽车的重要传感器，目前处于快速发展的阶段；激光雷达技术壁垒高，是高级别自动驾驶的重要传感器，但目前成本昂贵、过车规难、落地难。 存储芯片是智能汽车的“记忆“，自动驾驶技术升级带来车规存储的带宽持续高增长是长期趋势，未来汽车存储将由GB级走向TB级别。 汽车面板呈多屏化趋势。汽车智能化、电动化提速将带动车均面板数量，车载面板也开始走向标准化。从需求上看，显示屏在汽车上的应用越来越广，需求数量强劲成长。车载显示主要包括中控显示屏、仪表显示屏、挡风玻璃复合抬头显示屏、虚拟电子后视镜显示屏、后座娱乐显示屏等。随着车联网、新能源车、无人驾驶等因素的推动，人们对具备导航、车辆状况、多媒体影音等功能的车载面板的需求将持续扩大。 图7.芯片在汽车上的主要应用 1.3电子电气架构演进驱动汽车芯片供应链创新 汽车电子电气架构由分布式向集中式演进。传统功能汽车采用分布式电子电气架构，离散化的ECU软硬件紧耦合且各ECU之间独立性较强，硬件资源无法共享且形成数据孤岛，对用户新需求反馈的整体周期长达20个月以上，难以形成持续快速迭代的软件开发模式。因此，软件定义汽车开发模式驱动整车电子电气架构由分布式向中央集中式演进，其核心是车载计算的集中化发展，高集成化的域控制器、车载中央计算平台是关键。电子电气架构演进的优缺点如下： 分布式电子电气架构： √优点：各模块间功能划分明确，独立性强，软硬件强耦合，各模块可独立开发。 √缺点：各模块间芯片算力无法协同，且相互冗余，分布式架构需要大量内部通信，增加线束成本；功能更新需各模块供应商负责，研发与推送效率低，且供应链管理难度极大。 （跨）域集中式电子电气架构： √优点：将分散的ECU集中到动力、底盘、座舱、驾驶、车身等几大域控制器中，减少内部通信需求与线束成本；软硬件逐步解耦，硬件超前设计，软件自研，通过OTA灵活更新。 √缺点：域分布式计算下大算力SOC芯片成本较高，算力存在冗余且单车算力存在物理上限。 中央集中式电子电气架构： √优点：进一步简化电子电气架构，降低线束设计复杂度与成本，SOA软件架构支持软件功能的迭代与扩展，从车载中央计算发展为车云计算后，车内与云端架构实现无缝结合，车端计算用于车内信息与数据的实时处理，云计算作为补充，提供非实时的数据交互与计算。 图8.新的电子架构驱动汽车芯片供应链的创新 复盘过去5年汽车半导体行业，2016年以来第一波结构性红利已基本结束，纯国产替代为代表的显性机会窗口快速关闭；2021年前后“电气化”和“智能网联