企业竞争图谱：2024年自动驾驶SoC芯片 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年自动驾驶SoC芯片头豹词条报告系列 于利蓉 20241206未经平台授权，禁止转载 摘要SoC（SystemonChip）即片上系统，是在一块芯片上集成一整个信息处理系统。自动驾驶SoC芯片即可实现高级别自动驾驶的系统级芯片，是智能驾驶汽车的“中枢大脑”，集成多种功能，提供大算力支持自动驾驶决策。行业进入壁垒高，研发周期长，技术挑战大。近年来，市场规模快速增长，英伟达、Mobileye、德州仪器、地平线、黑芝麻等是行业代表企业，预计未来市场增长空间大，主要受政策推动、自动驾驶汽车销量增长、单车SoC价值提高等因素驱动。 行业定义 自动驾驶SoC芯片即可实现高级别自动驾驶的系统级芯片。可简单理解为将CPU（中央处理器）、GPU（图形处理器）、DSP（数字信号处理芯片）、存储、电源等各种功能全部集成在单一芯片上的集成电路，从而形成可操作性的处理器，提供足够算力，实现各种智能化。自动驾驶SoC芯片上通常需要集成除CPU之外的一个或多个XPU来做AI运算，通常具有”CPUXPU”的多核架构，用来做AI运算的XPU还可选择GPUFPGAASIC等。由于SoC的单芯片解决方案可通过统筹规划内部计算和存储资源，提升板块间的协调性与整体计算效率，SoC方案可简化电路外部边缘件设计，有效减少其成本。 行业分类 按照AI算力的分类方式，自动驾驶SoC芯片可分为小算力SoC芯片、中算力SoC芯片、大算力SoC芯片。 自动驾驶SoC芯片行业基于AI算力的分类 小算力SoC芯片 小算力SoC芯片的AI算力通常在2520TOPS，支持实现的产品形态主要为前视一体机或者分布式的行车或泊车控制器方案，需求特点是追求高性价比；在 功能实现上，以基础的L0L2级别的辅助驾驶功能为主，部分车型或可提供高速NOA功能。 中算力SoC芯片 中算力SoC芯片的AI算力通常在2080TOPS，支持实现的产品形态主要为轻量级行泊车一体域控制器方案；在功能实现上，以实现“好用”的高速NOA、城 市记忆NOA和记忆泊车等功能为宣传卖点，部分车型或可提供城市NOA功能。 大算力SoC芯片 大算力SoC芯片的AI算力通常在100TOPS以上，支持实现的产品形态主要为高阶行泊车一体域控制器方案，甚至是舱驾一体方案；在功能实现上，以实现 “好用”的城市NOA、AVP等L2级别的功能为宣传卖点，部分车型考虑硬件预埋，用于实现L3及更高阶的自动驾驶功能 行业特征 自动驾驶SoC芯片行业的特征包括：1自动驾驶SoC芯片是智能驾驶汽车的“中枢大脑”；2大算力是自动驾驶芯片核心需求；3行业进入壁垒高； 1自动驾驶SoC芯片是智能驾驶汽车的“中枢大脑” 自动驾驶SoC是一种专为自动驾驶功能而设计的SoC，通常集成到一个摄像头模块或一个自动驾驶域控制器中，作为自动驾驶汽车的“中枢大脑”。自动驾驶功能一般涉及感知、决策及执行三个层面。自动驾驶SoC用于决策层，负责将来自感知层传感器的数据处理及融合，然后代替人类驾驶员作出驾驶决策。 2大算力是自动驾驶SoC芯片核心需求 大算力是自动驾驶芯片发展的必然趋势。伴随自动驾驶的级别增加，其需要处理的数据量就越庞大，对芯片的算力要求就更高。据英特尔推算，全自动驾驶时代，每辆汽车每天产生的数据量高达4000GB。根据地平线数据披露，自动驾驶等级每增加一级，所需芯片算力就会呈现数十倍的上升，L2级自动驾驶的算力需求仅要求225TOPS，但是L3级自动驾驶算力需求就需要达到2030TOPS，到L4级需要200TOPS以上，L5级别算力需求则超过2000TOPS。 高速发展期2018010120200101 2018年，芯驰科技成立，华为发布昇腾910与昇腾310两款AI芯片，MobileyeEyeQ4量产；2019年，地平线J2发布，黑芝麻发布A500，特斯拉FSD量产；2020年，地平线J2量产上车长安主力车型UNIT。 行业发展势头迅猛，中国企业持续追赶国际龙头企业。 3行业进入壁垒高 自动驾驶SoC芯片的开发技术壁垒较高，需要企业在研发方面大量投资，开发周期亦较长。自动驾驶SoC行业的市场研发周期较长，芯片研发周期一般可达数年，包括一系列的安全认证流程、与客户或整车厂的前期硬件兼容性与磨合时间、定点时间周期以及最终量产周期等过程。这些阶段不仅需要大量的时间投入，还伴随着高昂的研发成本和复杂的技术挑战。 发展历程 启动期2016010120170101 2016年，英伟达发布第一款自动驾驶XaVier芯片；2016年，博世提出五域架构，各大主流车企开始寻求智能化转型；2017年，马斯克向外界声明特斯拉正在研发自动驾驶芯片，特斯拉Model3开始生产，标志自动驾驶芯片从追求单一功能向承担“大脑”功能转变。 中国自动驾驶芯片行业起步，自动驾驶芯片行业进入“拼算力”的时代。 中国自动驾驶SoC芯片2016年开始起步，特斯拉Model3开始生产，标志自动驾驶芯片从追求单一功能向承担“大脑”功能转变；2018年以后，芯驰、华为、地平线、黑芝麻等中国科技公司布局SoC芯片，与国际芯片企业的竞争拉开序幕；2020年之后多家企业自动驾驶芯片批量上车，行业发展步入成熟期。 成熟期20210101至今 2021年，缺“芯”背景下，自动驾驶SoC芯片得到重视，高通推出自动驾驶骁龙Ride平台，切入ADAS市场；寒武纪行歌研发自动驾驶SOC芯片；2022 年，英伟达自动驾驶芯片Orin芯片也将开始批量上车，芯片单颗算力达到254TOPS；特斯拉FSD自供。自动驾驶SoC开始集成5G连接，以实现与云系统的实时数据交换。 产业链分析产业链分析 自动驾驶SoC芯片发展现状 自动驾驶SoC芯片行业产业链上游为半导体制造商，涉及半导体材料、半导体设备、晶圆制造以及封装amp测试，先进的半导体制造技术有利于提高芯片性能；产业链中游为自动驾驶SoC芯片供应商，一套完整的基于SoC的解决方案包括SoC硬件以及全面的技术支持及服务，如芯片、基础软件、中间件、算法及工具包，使车辆具备自动驾驶功能；产业链下游为终端应用，即自动驾驶解决方案供应商在自动汽车及智能道路部署自动驾驶基于SoC的解决方案。 自动驾驶SoC芯片行业产业链主要有以下核心研究观点： 产业链上游半导体硅片是核心材料，未来全球半导体产业将向中国大陆转移，利好中国自动驾驶SoC芯片解决方案提供商的市场发展。 硅片是半导体核心基础材料，半导体硅片的高规格要求使得其制造工艺复杂，四大核心步骤包括多晶硅提纯与多晶硅料的铸锭、单晶硅生长以及硅片切割成型。作为晶圆制造的原材料，硅片质量直接决定了晶圆制造环节的稳定性。全球半导体产业发展历程经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移，全球半导体产业向中国大陆转移，利于中国自动驾驶SoC芯片的自研和量产，将利好中国自动驾驶SoC芯片解决方案提供商的市场发展。 目前自动驾驶芯片结构以“CPUGPUNPU”的SoC异构方案为主，CPUASIC方案将是未来主流架构。 目前主流的自动驾驶芯片SoC架构方案分为三种：CPUGPUASIC；CPUASIC；CPUFPGA。在自动驾驶算法尚未成熟固定之前，CPUGPUASIC的结合架构会是主流方案，2022年占据大约585的份额。长期来看，定制批量生产的低功耗、低成本的专用自动驾驶AI芯片（ASIC）将逐渐取代高功耗的GPU， CPUASIC方案将是未来主流架构。 产业链中游海外供应商市占率较高，中国国产替代空间大；产业链下游自动驾驶SoC芯片解决方案提供商开始与OEM直接互动及协作。 目前的中国市场，不管是智能驾驶SoC芯片的整体赛道还是50TOPS以上的高算力SoC芯片细分赛道，海外供应商的市占率均处于较高水平，国产化率相对较低，国产替代空间大。随着国产智驾SoC芯片的量产，中国供应商有望凭借性价比优势和服务好响应快的本地化优势逐渐脱颖而出。因通过与高级辅助驾驶和高阶自动驾驶解决方案提供商直接合作，OEM能够更有效率地开发客制化的驾驶自动化功能，加快产品上市时间，并为消费者提供更佳驾驶体验，自动驾驶SoC芯片解决方案提供商开始与OEM直接互动及协作。 上 中 自动驾驶SoC芯片产业链上游分析 生产制造端 半导体制造商，涉及半导体材料、半导体设备、晶圆制造以及封装amp测试。 上游厂商 股高通（中国）控股有限公司 股台灣積體電路製造股份有限公司 股ASMLHOLDINGNV 股悦芯科技股份有限公司 股弘润半导体（苏州）有限公司 股中芯国际集成电路制造有限公司 股西安紫光国芯半导体股份有限公司 股深圳市南方集成技术有限公司 产业链上游分析 半导体制造行业中，材料和设备是两大核心支柱；半导体硅片则是半导体制造的核心材料。 半导体行业中，材料和设备是两大核心支柱。硅片则是半导体核心基础材料。硅片是芯片制造的基本材料，以硅为材料制造的片状物体，一般是由纯度很高的结晶硅制成的。与其他材料相比，结晶硅的分子结构稳定，很少有自由电子产生，导电性极低。半导体器件则是通过对硅片进行光刻、刻蚀、离子注入等手段，改变硅的分子结构进而提高其导电性，最终获得的一种具备较低导电能力的产品。半导体硅片的高规格要求使得其制造工艺复杂，四大核心步骤包括多晶硅提纯与多晶硅料的铸锭、单晶硅生长以及硅片切割成型。在晶圆制造的原材料中，硅片占比最大，约329，硅片质量直接决定了晶圆制造环节的稳定性。 未来全球半导体产业将向中国大陆转移，利好中国自动驾驶SoC芯片解决方案提供商的市场发展 未来全球半导体产业将向中国大陆转移。全球半导体产业发展历程，经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移。目前中国大陆正处于新一代智能手机、物联网、人工智能、5G通信等行业快速崛起的进程中，已成为全球最重要的半导体应用和消费市场之一。根据AjitManocha的统计，在2020年到2024年间，总计将有25座8寸与60座12寸晶圆厂建成，投入晶圆制造。其中包括15座12寸厂在中国台湾，15座在中国大陆。全球半导体产业向中国大陆转移， 利于中国自动驾驶SoC芯片的自研和量产，将利好中国自动驾驶SoC芯片解决方案提供商的市场发展。 自动驾驶SoC芯片产业链中游分析 品牌端 自动驾驶SoC芯片供应商。 中游厂商 股MobileyeGlobalInc 股TeslaGlobalLimited 股零跑汽车有限公司 股华为海思（天津）智能化工程有限公司 股北京地平线机器人技术研发有限公司 股黑芝麻智能科技有限公司 股北京芯驰半导体科技股份有限公司 股中科寒武纪科技股份有限公司 股瑞萨半导体（北京）有限公司 股恩智浦（中国）管理有限公司 股博世（中国）投资有限公司 股NvidiaCorporation 股Qualcomm 下 产业链中游分析 自动驾驶SoC供应商主要分为特定自动驾驶SoC供应商、通用芯片供应商及汽车OEM自研商三类。 Mobileye、地平线、黑芝麻等公司为代表的特定自动驾驶SoC供应商专注于自动驾驶的研究，并拥有全面的软硬件开发能力，可为不同的汽车OEM提供量身定制的自动驾驶基于SoC的解决方案，该等供应商主要为汽车行业内多元化的客户服务，其优势在高度专门化及经济规模。以NVIDIA、Qualcomm、TexasInstruments、Renesas及海思为代表的通用芯片供应商开发及交付较特定自动驾驶SoC供应商范围更广的芯片，提供的产品包括各式各样的汽车芯片或不同应用的其他芯片，如机器人、电脑、数据中心、手提电话及制造。因此，该等供应商不仅专注于自动驾驶，而且拥有横跨多个行业的广大客户群。汽车OEM开发自有自动驾驶SoC，代表企业有特斯拉、零跑汽车等。此方法使OEM可完全根据其特定需要定制SoC。但由于高度定制及与其他OEM的竞争形态，该等自有开发SoC通常仅用于其自身品牌车辆。因此，可能面临经济规模有限的