半导体行业汽车模拟芯片系列报告(二)，汽车驱动芯片：国产企业进入加速放量期

投资评级:看好(维持) 最近12月市场表现 半导体 沪深300 上证指数 23% 16% 8% 1% -7% -14% 分析师张益敏 SAC证书编号：S0160522070002 zhangym02@ctsec.com 相关报告 1.《存储器迈入发展新周期，国内产业链大有可为》2023-11-06 2.《半导体设备市场点评报告》 2023-07-05 3.《半导体行业点评报告》2023-06-13 证券研究报告 汽车模拟芯片系列报告（二） 核心观点 汽车驱动芯片的种类包括栅极驱动、电机驱动、高低边开关、LED驱动、音频驱动等。驱动芯片主要负责汽车电机、LED、扬声器等负载的运动发光、发声控制。在大小三电系统、座舱娱乐系统、线控底盘系统，以及各类域控制器、ECU中均大量采用汽车驱动芯片，发挥负载驱动、功率路径保护等功能。汽车驱动芯片是汽车电动化和智能化趋势的核心支撑产品。 汽车驱动芯片市场规模大，成长动能强。根据Omdia数据，2022年全球汽车电源芯片市场规模为61.17亿美元，其中驱动芯片市场规模为29.08亿美元，占比达到47.55%；预计到2026年，全球汽车电源芯片市场规模将达到 87.61亿美元，2022-2026年CAGR为9.40%；其中驱动芯片市场规模为38.53 亿美元，2022-2026年CAGR为7.29%。 汽车驱动芯片迎来国产替代放量加速期。过去5年间，模拟芯片的国产替代从消费市场到工业市场，逐步向汽车市场演进。在汽车隔离驱动、数字隔离通用电源等领域率先开启国产化后，国产模拟芯片企业产品组合逐步向高低边开关、电机驱动、LED驱动、音频驱动等领域拓展，2024年开始，国产模拟芯片企业有望在汽车驱动芯片领域加速放量，行业有望迎来快速成长期。 海外企业布局全面，内资车企发展迅速，国内企业发展前景广阔。目前 汽车驱动芯片市场主要被海外企业占据，海外企业产品组合覆盖全面;与车企和Tier合作时间较长，具备先发优势。国内企业的产品大多集中车身、低压少通道的中低端产品领域，产品组合仍有较大延展空间。随着内资车企销量提升，亦有望带动产业链格局向内资芯片企业倾斜，并带动上游工艺制程发展形成正向循环，国内相关企业有望充分受益。 风险提示：需求不及预期；行业竞争加剧；贸易摩擦风险；人才流失风险。 表1：重点公司投资评级: 代码 公司 总市值 （亿元） 收盘价 （12.28） EPS（元） PE 投资评级 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 688052 纳芯微 232.92 163.42 2.70 -2.20 0.35 117.63 -74.28 466.91 增持 688484 南芯科技 165.94 39.18 0.68 0.63 1.01 0.00 62.19 38.79 增持 688141 杰华特 124.05 27.76 0.35 0.62 0.97 135.71 44.77 28.62 增持 301099 雅创电子 39.70 49.62 1.93 3.25 4.73 35.72 15.27 10.49 增持 300661 圣邦股份 406.56 86.98 2.45 1.62 2.36 70.35 53.69 36.86 增持 688536 思瑞浦 194.39 146.93 2.23 0.85 1.82 123.50 172.13 80.68 未覆盖 688798 艾为电子 157.07 67.70 -0.32 -0.15 0.72 - - 94.63 未覆盖 688381 帝奥微 61.86 24.53 0.83 0.32 0.56 47.86 77.85 43.67 未覆盖 688508 芯朋微 63.16 48.13 0.79 0.85 1.45 82.04 56.39 33.09 未覆盖 300223 北京君正 310.42 64.46 1.64 1.24 1.93 42.98 52.11 33.47 未覆盖 数据来源：wind数据，财通证券研究所 注：未覆盖公司预测数据来自wind一致预期 请阅读最后一页的重要声明！ 内容目录 1汽车驱动芯片：应用和需求规模4 1.1驱动电路的种类及应用：按照电路结构区分4 1.2驱动芯片的种类和应用：按照负载类型区分6 1.3汽车驱动芯片：市场规模8 2驱动芯片主要供应商12 2.1高边开关12 2.2电机驱动12 2.3LED驱动13 2.4音频功放14 2.5栅极驱动14 3风险提示15 图表目录 图1.汽车中的五种驱动负载的方式4 图2.低边开关芯片的电路结构4 图3.高边开关芯片电路结构5 图4.高边开关短路风险更小5 图5.NXP安全气囊驱动MC33797四通道安全气囊驱动电路结构5 图6.德州仪器雨刮器驱动电路参考设计6 图7.BCM中的高低边开关、LED驱动芯片及连接关系6 图8.特斯拉Model3主驱中的栅极驱动芯片7 图9.汽车HVAC模块及其中包含的电机驱动7 图10.汽车车门模组中包含的LED驱动和电机驱动7 图11.汽车中的音响系统7 图12.全球汽车电源芯片市场规模（百万美元）8 图13.汽车中高边驱动的应用场景8 图14.全球汽车高低边驱动市场规模（百万美元）8 图15.全球汽车电机驱动芯片市场规模（百万美元）9 图16.汽车中要用到电机驱动的零部件9 图17.线控底盘渗透率情况9 图18.全球汽车LED驱动芯片市场规模（百万美元）10 图19.ADB-LED渗透率提升10 图20.普通尾灯（左）和贯穿式尾灯（右）的对比10 图21.普通大灯（左）和矩阵大灯（右）的对比10 图22.汽车扬声器配置的升级历史11 图23.汽车栅极驱动芯片市场规模（百万美元）11 图24.TI有刷电机驱动产品线12 图25.TI无刷电机驱动产品线12 图26.络明芯汽车芯片产品组合涵盖范围13 图27.意法半导体音频功放电路参考设计14 图28.纳芯微车载主电驱解决方案14 表1.各企业产品高边开关产品参数对比12 1汽车驱动芯片：应用和需求规模 1.1驱动电路的种类及应用：按照电路结构区分 驱动芯片在汽车系统中有广泛应用。驱动芯片主要作用是控制汽车上各个负载子系统的动作。可以认为，在汽车中，只要涉及运动/发光/发声的零部件，均有驱动芯片的应用。按照电路拓扑结构区分，主要有5种驱动电路：低边、高边、推挽半桥、H桥、串联，对于不同负载的驱动，将综合应用其中一种或几种驱动电路结构。 图1.汽车中的五种驱动负载的方式 数据来源：英飞凌官网，财通证券研究所 低边驱动（LowSideSwitch）：开关管在低边，驱动时不需要额外的自举电路来抬高驱动电源，成本相对较低。此外，电流采样也可以在低边进行，无需采用昂贵的差分运放，适合于各种无需接地（底盘）、或供电电压轨不同的阻性和感性负载。图2.低边开关芯片的电路结构 数据来源：英飞凌官网，财通证券研究所 高边驱动（HighSideSwitch）：开关管在高边，对驱动电路和采样电路的设计都提出了更高的要求。但同时，高边驱动可以有效规避接地短路带来的系统风险，特别适用于接地短路风险高于接电源短路风险的负载（大部分负载都满足这个特性）。此外，采用高边开关可以保持各个负载地电位相同，有利于各系统间的相互连接和协调。在开关断开时，负载端不带电，也可以有效降低负载在潮湿环境下被电化学腐蚀的可能性。综合来看，高边开关是最具有广泛适用性的负载开关形式，在汽车、工业等场景中得到了最为广泛的应用。 图3.高边开关芯片电路结构图4.高边开关短路风险更小 数据来源：ST官网，财通证券研究所数据来源：英飞凌官网，财通证券研究所 串联（Serial）：在负载的高边和低边都装有开关管，可以完全隔绝负载，适用于对负载安全有极致要求的场合，如安全气囊和各类关键阀门等。 图5.NXP安全气囊驱动MC33797四通道安全气囊驱动电路结构 数据来源：NXP官网，财通证券研究所 推挽半桥（Push-PullHalf-Bridge）：采用两个开关管形成推挽驱动结构，低边开关管可以为负载提供关断续流回路，加速关断过程，避免二极管反向恢复效应导致的一系列问题（EMC等）。特别适合于需要高速关断，且仅需要单向电流流通的负载（例如雨刷电机驱动）；此外B类、A/B类和D类音频功放也采用推挽半桥电路。而全桥（H-Bridge）通常用于需要双向电流流通的场合，主要用于电机驱动，以双向电机最为常见，如车窗、天窗等。 图6.德州仪器雨刮器驱动电路参考设计 数据来源：TI官网，财通证券研究所 1.2驱动芯片的种类和应用：按照负载类型区分 按照负载类型区分，可以将汽车中驱动芯片进一步分为栅极驱动、电机驱动、LED驱动、音频功放等类型。高边开关、低边开关功能较为简单，通常作为功率路径保护环节，前置于各类负载的功率路径上。而对于具体负载的驱动，为了取得最优的性能，需要综合运用以上一种或多种驱动电路，搭配相应的控制电路，构成各类负载专用的驱动芯片。顾名思义，栅极驱动主要用于IGBT、SiCMOSFET等功率元器件的栅极驱动；电机驱动主要用于各类电机负载的驱动，如线控底盘、车窗车门等；LED驱动则用于驱动汽车中的各类LED灯珠负载，如头灯、尾灯、转向灯、氛围灯等；音频功放则主要用于驱动汽车中的音频扬声器负载。 图7.BCM中的高低边开关、LED驱动芯片及连接关系 数据来源：英飞凌官网，财通证券研究所 图8.特斯拉Model3主驱中的栅极驱动芯片图9.汽车HVAC模块及其中包含的电机驱动 数据来源：瞻芯电子官网，财通证券研究所数据来源：英飞凌官网，财通证券研究所 图10.汽车车门模组中包含的LED驱动和电机驱动图11.汽车中的音响系统 数据来源：英飞凌官网，财通证券研究所数据来源：NXP官网，财通证券研究所 1.3汽车驱动芯片：市场规模 根据Omdia数据，2022年全球汽车电源芯片市场规模为61.17亿美元，其中驱动芯片市场规模为29.08亿美元，占比达到47.55%。预计到2026年，全球汽车电源芯片市场规模将达到87.61亿美元，2022-2026年CAGR为9.40%；其中驱动芯片市场规模为38.53亿美元，2022-2026年CAGR为7.29%。 图12.全球汽车电源芯片市场规模（百万美元） 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 20192020202120222023E2024E2025E2026E 稳压器和参考源驱动ICPMIC 数据来源：Omdia，财通证券研究所 驱动芯片中拆分产品结构来看： 高低边+串联结构驱动芯片：根据Omdia数据，2022年智能开关（集成反馈、诊断和保护）+带保护开关（高边+低边）+继电器/螺线管驱动（低边）+雷管驱动（串联结构，用于气囊等）市场规模为14.54亿美元，预计到2026年市场规模将增长至16.92亿美元，2022-2026年CAGR为3.85%。拆分结构来看，2026年市场规模中，智能开关6.52亿美元，带保护开关4.52亿美元，继电器/螺线管驱动2.73 亿美元，雷管驱动3.14亿美元。 图13.汽车中高边驱动的应用场景图14.全球汽车高低边驱动市场规模（百万美元） 2,000 1,500 1,000 500 0 20192020202120222023E2024E2025E2026E 智能功率开关带保护的驱动开关螺线管驱动雷管驱动 数据来源：国际电子商情网，财通证券研究所数据来源：Omdia，财通证券研究所 电机驱动芯片：根据Omdia数据，2022年全球汽车集成电机驱动芯片市场规模约为4.62亿美元，预计到2026年将增长至5.41亿美元，2022-2026年CAGR为4.06%。 图15.全球汽车电机驱动芯片市场规模（百万美元）图16.汽车中要用到电机驱动的零部件 600 5