汽车行业深度报告：颠覆格局：整车集成化趋势下的投资思路

2023年03月14日 汽车 证券研究报告—行业深度报告 投资评级：中性相对指数表现 汽车沪深300 0.82 0.52 0.23 -0.07 -0.36 -0.66 2022-32022-62022-92022-12202 汽车 分析师：宋辛南（分析师）联系方式：0871-63577091 邮箱地址：songxn@hongtastock.com资格证书：S1200520070001 颠覆格局：整车集成化趋势下的投资思路 报告摘要 随着汽车智能化程度的提高，传统的分布式电子电气架构在运算效率、算力、整车重量等多个方面都出现了难以适应的情况，因此目前已经形成了整车电子电气架构集成化的趋势。通过完成整车集成化程度的提高，将有效缩减车辆ECU数量，并明显减少相关线束用量，从而在提升汽车电子元件运算和通信效率的同时，减轻车身重量，实现整车轻量化。 此外，这一过程还将打破汽车产业旧有的零部件供应体系。汽车的集中式架构将众多汽车电子零部件的软硬件深度耦合解开，于是传统的自下而上的供应链体系被打破，Tier2企业有机会直接与主机厂合资， Tier1企业则有机会摆脱供应商制约，整个汽车零部件供应链结构更加扁平化。 与此同时，汽车相关软件将构成主机厂最主要的差异化竞争节点，进而实现真正的“软件定义汽车”，软件的重要程度随之提高，并且参照智能手机的发展路径，在后市场上还可能创造出新的增值需求，从而形成新的盈利模式。 而随着软件定义汽车的深入，再加上OTA等远程升级方式的成熟，汽车各项电子功能的升级迭代周期明显缩短，于是对主机厂和零部件供应商之间的响应和沟通速度提出了要求，因此本土企业在技术产品能够满足需求的情况下，将更具有竞争优势。 在以上基础上，域控制器、线控底盘和汽车智能化软件将成为确定性最高的优先受益行业，其后续的市场规模和增长速度都有望处于较高水平。预计到2025年，域控制器行业市场规模将有望达到411.53亿元，线控底盘中线控转向、线控制动和线控悬架合计规模将有望达到约430亿元，汽车智能化软件市场规模将有望达到近800亿元。 相关研究 车用线束生产新变革，高压高速线束价量齐升 2022.08.09 政策支持力度不减，新能源景气周期拉长 2022.08.02 独立性声明 作者保证报告所采用的数据均来自正规渠道，分析逻辑基于本人的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求客观、公正，结论不受 风险提示 1、下游需求增长不及预期 2、下游客户压价 3、技术发展不及预期 正文目录 1.整车集成化趋势愈发凸显4 1.1.分布式电子电气架构4 1.2.域控制器架构6 1.3.中央计算架构7 1.4.小结8 2.整车集成化趋势下的行业变革9 2.1.产业链现状9 2.2.集成化趋势带来的供应链变革10 2.2.1.汽车软件所有权转移10 2.2.2.主机厂谋求软件端的差异化11 2.2.3.汽车产业链利润向两端转移12 2.2.4.软件所有权转移将是一个长期过程13 3.相关行业迎来发展机会13 3.1.域控制器13 3.1.1.主要构成14 3.1.2.行业格局15 3.1.3.行业规模16 3.2.线控底盘18 3.2.1.主要构成19 3.2.1.1.线控转向19 3.2.1.2.线控制动21 3.2.1.3.线控悬架23 3.3.汽车智能化软件25 4.相关企业26 4.1.德赛西威26 4.2.华阳集团27 4.3.经纬恒润28 4.4.伯特利29 4.5.中科创达30 5.风险提示31 5.1.下游需求增长不及预期31 5.2.下游客户压价31 5.3.技术发展不及预期31 图目录 图1.博世汽车电气架构演进4 图2.汽车分布式电子电气架构示意图5 图3.沃尔沃部分车型ECU数量（单位：个）5 图4.不同架构线束用量(左：分布式，右：域架构)5 图5.分布式电子电气架构的瓶颈6 图6.博世的功能域开发思路7 图7.中央计算架构8 图8.中央计算架构下的位置域8 图9.汽车汽车电子电气架构发展路径9 图10.传统汽车行业供应链模式9 图11.软件定义汽车的演进10 图12.车企布局汽车软件的主要方式12 图13.中国汽车产业相关行业净利润率12 图14.产业链价值向两端转移13 图15.座舱域控制器芯片供应商16 图16.各类域控制器单车价值（元）17 图17.线控转向渗透率预测20 图18.空气弹簧结构图23 图19.2015-2021年乘用车空气悬架渗透率24 图20.汽车软件各层级主要参与企业25 图21.德赛西威收入情况27 图22.德赛西威归母净利润情况27 图23.2021年国内市场HUD供应情况28 图24.经纬恒润收入情况29 图25.经纬恒润归母净利润情况29 图26.2021年国内EPB市场格局30 表目录 表1.各类架构主要差异11 表2.车辆五大功能域情况14 表3.主流自动驾驶域控制器芯片供应商15 表4.自动驾驶和座舱域出货量预测17 表5.各类域控制器价格（单位：元/套）18 表6.域控制器行业规模测算（单位：亿元）18 表7.转向系统的演进19 表8.线控转向主要企业20 表9.线控制动厂商及客户情况21 表10.2021年中国乘用车市场前装EPB供应商上险量及份额22 表11.2021-2022年中国乘用车市场线控制动份额22 表12.空气悬架应用车型24 表13.部分厂商软件付费情况26 1.整车集成化趋势愈发凸显 汽车的电子电气架构（EEA,Electrical/ElectronicArchitecture）首先由德尔福公司（DelphiPackardElectricCo.,Ltd）提出，指的是集合了汽车的电子电气系统原理、中央电器盒设计、连接器设计、电子电气分配系统等设计为一体的整车电子电气解决方案。通过EEA的设计，可以将动力总成、驱动信息、娱乐信息等车辆信息转化为实际的电源分配的物理布局、信号网络、数据网络、诊断、容错、能量管理等的电子电气解决方案。 目前汽车电子电气架构的发展路径主要由博世牵头，联合其他几家国际Tier1巨头共同提出，由最基础的分布式架构，转向域控制器架构，进而实现中央计算架构和云计算架构。 图1.博世汽车电气架构演进 资料来源：博世，红塔证券 1.1.分布式电子电气架构 最近几十年中，随着技术的发展，汽车在最初的纯机械设备上逐渐增加了电子设备，大规模集成电路的发展令汽车电子得以快速渗透，从原本的机械式动力系统，到电控动力系统，再到车载空调、电动车窗、智能中控、仪表等等，车辆电气化程度越来越高，因此汽车的电子电气架构设计在车辆设计中的重要性也越来越高。而在这个电气化功能逐渐被添加到车辆上的过程中，每添加一个功能，就会在车上做一次加法——增加一套功能件及相应的ECU，因此目前市场上绝大多数车型采用的都是分布式电子电气架构，这是历史演变自然而然的结果。 图2.汽车分布式电子电气架构示意图 资料来源：互联网 所谓分布式电子电气架构，指的是每个单一的功能单元彼此独立，各自需要各自单独的一个ECU，根据具体配置分别控制诸如发动机、刹车、车窗等部件，而各个ECU之间则通过CAN（ControllerAreaNetwork，控制器域网络）总线或LIN（LocalInterconnectNetwork，局部互联网络）总线连接在一起，从而实现信息的交换。 然而如上所言，随着整车电子电气设备数量不断增加，智能化程度不断提高，在每个单一功能单元都需要一个对应的独立ECU的情况下，传统的分布式架构会导致整车ECU数量大幅增加，从几十个快速增加到上百个，而相应的进行信息交互的线束用量也一并大幅增加，降低通信效率的同时，也明显增加了整车重量。 图3.沃尔沃部分车型ECU数量（单位：个）图4.不同架构线束用量(左：分布式，右：域架构) 140 120 100 XC90,108 80 V60PHEV, 78 60 40 S80,68 V40,49 XC90,38 20S80,19 0 199019952000200520102015202020252030 资料来源：沃尔沃，红塔证券资料来源：WISEautomotive，红塔证券 随着汽车智能化程度提高，尤其是自动驾驶级别提高，相关软硬件对车辆整体算力的需求也大幅增长。单以自动驾驶为例，L2+级别算力需求50TOPS，L3级别增长到300TOPS，而L4级别目前来看至少需要700-1000 TOPS，而在考虑预留冗余算力的情况下，车辆整体算力需求进一步增长，对传统的LIN、CAN等低速总线的通信带宽也不断提出挑战，因而在目前的分布式架构上难以实现。 另外，由于功能件及其ECU高度耦合，并且通常由不同的供应商向主机厂提供，内嵌的底层代码和软件接口也各不相同，因此整车系统在集成的过程中还需要额外考虑设备的兼容问题，使得整车数据交流的效率和可靠性下降。而且这种模式还导致了功能变更和添加的困难，因为每当需要修改或增加功能件的时候，整车厂就不得不与供应商协调开发，修改或者增加相应ECU的通信系统，而这样的过程流程繁琐耗时长，也提高了整车厂的相关成本。 图5.分布式电子电气架构的瓶颈 •供应商独立供应，软硬件高耦合，结构封闭 •兼容性和扩展性弱，修改/增加功能困难 软硬件高效率低而 •每个功能件都需要对应ECU，数据交流效率低 •需要线束有增无减，整车重量不断增加 度耦合重量大 算力重叠总线带宽 或闲置吃紧 •功能件与ECU一一对应，各ECU 间存在算力的重叠和闲置 •ECU数量庞大，且容易出现数据重复的情况，导致总线带宽吃紧 资料来源：红塔证券 因此，目前整车厂商对车辆电子电气架构的设计正在向集成化程度更高的域架构发展。 1.2.域控制器架构 由于分布式架构的种种问题和瓶颈，提高车辆电子电气架构的集成度就成了必然的发展方向，而显然这样的发展是不可能一蹴而就的，因此根据博世、大陆等Tier1零部件厂商的理论，目前分布式架构最好的替代方案是域控制器架构。 所谓“域”就是将汽车电子系统划分为若干个模块，每个模块内部的系统架构由域控制器为主导搭建，用一个高算力的多核中央计算机取代以往的多个分布式ECU架构。 除了极少使用的空间域之外，目前域控制器的“域”一般是指功能域，按照最典型的分类方法可分为动力总成、底盘控制、车身控制、娱乐系统（座舱域）、ADAS这五个主要的域。在每个域中，域控制器相当于一个高性能ECU，负责处理域内部的功能控制和转发，这就需要控制器本身具备强大的 处理功率和超高的实时性能以及大量的通信外设。各个域内部的系统互联仍可使用现如今十分常用的CAN和FlexRay通信总线。而不同域之间的通讯，则需要由更高传输性能的以太网作为主干网络承担信息交换任务。 博世提出的开发思路将车载电子系统按功能划分至驾驶辅助、车辆安全、车辆运动、娱乐信息和车身电子五大功能域，而相应的传感器和功能件以此为中心实现功能，而在这个过程中，最大的变化就是在每个功能域上使用一个或少数几个高性能计算单元，替代原本数量庞大的ECU，从而解决原本算力不足和效率低下的问题。 图6.博世的功能域开发思路 资料来源：博世，红塔证券 而同时，随着单独的ECU被整合至域控制器，原本每个ECU对应的电力和数据线束也被整合至各自的单独总线，从而使得整车所需的线束总量明显降低。根据对特斯拉的车辆拆解数据，ModelS线束总长达到3000米，而Model3则在此基础上减少了一半以上，成本得到了降低，车身重量也得以减轻。 1.3.中央计算架构 中央计算架构是对域控制器架构进一步集成化的结果，其本质上是将算力进一步从域控制器集中到中央计算中心，而原本的功能域会被位置域取代，每个区域控制器（ZCU，ZonalControlUnit）负责车辆某个局部的感知、数据处理、控制和执行。这种模式由于算力进一步集中，因此冗余算力更少，效率更高，同时缩减了元件数量，并且实现就近布置线束，整体成本有所降