新能源汽车的半导体市场拆解

  预计2025年我们国家新能源汽车销量在500万辆左右。汽车半导体在整车成本的占比将会从2000年的18%飞速增长到2030年的45%。其中新能源汽车发展最为迅速，预计2025年中国新能源半导体中功率半导体价值量约124亿元，主要为IGBT约为31亿元，MOSFET约为43亿元。微控制器MCU价值量约为98亿元，其中，8bitMCU约为9亿元，16bitMCU约为12亿元，32bit约为65亿元。传感器领域中，毫米波雷达150亿元，（长距离50亿，中短距离100亿元）激光雷达43亿元，超声波雷达72亿元，摄像头100亿元。汽车新能源化带来的价值和量有望同步升级，汽车半导体企业将深度受益于相关产业扩张所带来的市场机遇。

  1.新能源汽车未来显著增量驱动汽车半导体发展，汽车半导体的价值和量有望同步升级。

  从传统燃料汽车到新能源汽车，半导体在汽车领域的占比逐年增加，汽车含硅量逐步提升。在市场规模基数逐步扩大的基础上，中国“十三五”乘用车市场保持中低速增长态势，预计复合增长率为6%，2020年年销售将达到2895万辆。虽然乘用车销量上涨的速度缓慢，但是新能源汽车保有量持续上升，市场处于较快发展阶段。以我国为例，中国新能源汽车行业在过去几年内经历了飞速的发展，正在从萌芽期向成长期迈进，其保有量在5年间增长了9倍有余。当前，由于科技和产业变革，新能源汽车慢慢的变成了汽车产业转变发展方式与经济转型的中坚力量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。依照国家规划的发展愿景，2025年新能源汽车销量有望突破500万辆，保有量将在2000万辆左右。预计到2030年，汽车电子在整车中的成本占比会从2000年的18%增加到45%，这是个不断攀升的过程。这也就为涉足汽车领域的电子及半导体公司可以提供了莫大的机遇。我们大家都认为汽车新能源化带来的价值和量有望同步升级，汽车半导体企业将深度受益于相关产业扩张所带来的市场机遇。

  汽车电子所展现的颠覆性趋势不可小觑，智能网联和新能源汽车的加速渗透，国际有突出贡献的公司的纷纷布局入场，汽车半导体的价值和量有望同步升级。

  按照国家规划的发展愿景，2025年我们国家新能源汽车销量有望突破500万。整体而言，我们国家新能源汽车行业仍处于发展初期，发展的潜在能力大。2020年11月2日，国务院办公厅印发了《新能源汽车产业高质量发展规划》，提出了到2025年新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右的发展愿景。在此愿景下，新政策有望持续出台以推动新能源汽车行业加快速度进行发展。同时未来几年也将迎来新的换购周期，大量国3、国4排放标准的车辆也将面临更新换代，部分限购城市新能源汽车或将存在较大发展空间。

  汽车半导体是汽车电子控制管理系统与车载电子电器系统的总称，应用领域可分为发动机电子、底盘电子等六大系统，其中信息娱乐与网联系统、无人驾驶系统技术迭代最为迅速。

  电子控制装置主要是汽车动力、驾驶控制等系统组成，后者通常与通信、娱乐设备相关，汽车电子根据功能可分为车身控制管理系统（ECU）、安全系统、娱乐设备、底盘控制、高级驾驶辅助系统（ADAS）等，每个系统要通过半导体器件实现相关功能，包括存储器、传感器、光电器件、射频器件、功率器件等。我们大家都认为，汽车半导体市场将是近年来发展最快的IC芯片应用市场之一。而其中受益于新能源汽车的渗透率提升，价值量和出货量的双重叠加增长驱动将格外显著。

  新能源汽车半导体行业产业链:功率半导体、传感器和微处理器需求高。汽车电子产业链主要由三个层级构成：上游为电子元器件，中游为系统集成商，下游为整车制造厂，其中其中上游包括Tier2和Tier3，其中Tier2厂商负责提供汽车电子的相关核心芯片及其他分立器件。新能源汽车半导体中，功率半导体，微处理器和传感器为需求量最高的三部分。

  新能源汽车半导体的增长两大原因是因为中国对原油的需求过高以及环保形势严峻。“新四化”（电动化，智能化，网联化和共享化）是汽车产业可持续发展的必然选择。面对日趋严峻的环境保护和国家能源安全问题，向“新四化”方向转型的汽车产业将能提供有效解决方案，同时，“新四化”也将作为汽车产业可持续发展模式的重要补充。

  “新四化”成产业转型方向，产业引领政策相继出台。汽车产业作为国民经济的重要支柱之一，受多重因素影响，其产业高质量发展形势预期将愈发严峻，而面对“新四化”所带来的产业潮流，国家相继出台多项政策支持产业向智能网联、电动共享方向发展。“新四化“的交汇融合将给汽车半导体市场带来前所未有的发展契机。“新四化”持续拓宽汽车应用场景，推动汽车从传统出行工具发展成为新一代智能终端，而其中诸多功能的实现都将基于汽车半导体系统。此外，消费者安全、便利、省时需求进一步刺激新能源汽车半导体发展。

  1.3.1.我国原油对外依存度高，新能源汽车的重要性与日俱增。现在我国每千人保有汽车约160辆，未来一段时间仍处于增长期。如果仅仅依赖石油，能源安全将成为重大问题。这表明替代能源的重要性与日俱增，也就是新能源车的需求蒸蒸日上。

  1.3.2.受节能减排要求政府刺激新能源汽车购买。汽车行业始终致力于节能减排，这里一部分原因是受到更加严格的二氧化碳减排规则限制。比如2020年1月，欧盟正式实施史上最严苛的碳排放法规，过渡期仅一年，无法达标的企业将面临巨额罚款。到2025年、2030年排放量目标将比2021年分别降低15%和37.5%。欧洲车企只可以通过新能源汽车或者低排放汽车来满足新的标准。对于我国来说发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候平均状态随时间的变化、推动绿色发展的战略举措。

  1.3.3.消费者安全、便利、省时需求进一步加速新能源汽车半导体发展。消费者对于现代汽车的需求在于解放双脚，双手和眼睛，增加汽车的驾驶安全性以及减少行程时间，这些在无人驾驶汽车中得以实现。类比人类执行驾驶动作的全过程，无人驾驶汽车需要“看清”周围路况，将信息传导至“大脑”思考接下来最合理的路线，最终做出决定“控制”车辆行驶路径。因此，业界一致认为，“感知-决策-执行”是无人驾驶汽车最重要的三大系统，分别对应人类的“眼睛-大脑-四肢”三种人体部位。通过三大关键系统的协同运作，汽车可以在一定程度上完成自主行驶。与人类驾驶员相比，无人驾驶汽车具有安全、便利、省时三个特点。

  从前瞻产业研究院调研数据中能够正常的看到，在2019全球十大NEV产商中中国厂商占据四席，新势力提供商也表现亮眼。但是设计领域因为涉及到汽车认证等严苛的行业标准，国内具备新能源车设计的公司尚缺乏，同时看到在制造领域国内初步具备了制造能力，但仍需逐步提升关键工艺水平与良率。

  半导体制造是我国芯片产业的严重薄弱环节，从原材料、生产设备到制造工艺，与国外同行存在比较大差距。尤其生产设备，当前严重依赖国外厂商，短期内难以实现自给。2018年我国在全球晶圆代工市场规模占比仅为10%。

  2.1.新能源车厂商上游头部汽车芯片设计公司中国占比低。2018年全球Fabless芯片设计产业产值规模达到1084亿美金，中国大陆企业占比为12%。2018年国内共有1698家IC设计企业，企业营收规模过亿的企业仅208家，其他大部分公司处于起步阶段。

  2.2.芯片设计公司上游晶圆代工厂商中国占比低。全球主要芯片制造厂商66%在中国台湾，大陆占比10%。半导体制造是我国芯片产业的严重薄弱环节，从原材料、生产设备到制造工艺，与国外同行存在很大的差距。尤其生产设备，当前严重依赖国外厂商，短期内难以实现自给。2018年我国在全球晶圆代工市场规模占比仅为10%。

  新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”系统，主要是指电机、电池、电控。和燃油发动机的汽车相比，纯电动汽车使用电动机代替了燃油车的柴油/汽油发动机；以电池组代替了燃油，为电动机提供动力；其中还有一个最主要的部件就是电控系统，电控系统由电池管理系统和控制系统构成，管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转速等，是连接新能源电池和电机的重要中间载体。

  电池技术是新能源汽车的核心技术，是制约新能源汽车发展的关键因素。新能源汽车电池发展情况:主要的新能源汽车电池类别中，目前技术最成熟的是镍氢电池，但商业化最成功的是锂离子电池，并已经成为新能源汽车电池主流，燃料电池目前为各大车企研发目标。当前，锂离子电池已经成为所有新能源汽车电池中增长速度最快的一类。从2012年至今，锂离子电池行业一直呈现快速增长趋势，并将加快取代传统电池。随着科学技术的进步，汽车产业将不断升级，锂离子电池将保持持续增长速度，并且成本将会呈下降态势。纯电力驱动汽车已经成为新能源汽车发展的重要趋势，大众集团计划2025年前提供超过30款电动汽车。近几年来，随着新能源汽车电池相关基础技术的成熟化，不断突破技术难点，燃料电池技术也取得了重大进展。

  新能源汽车电机主要是由定子、转子和机械结构三大部分组成。定子和转子是其中的核心，主要原理是转子绕组通过切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。目前，应用于新能源汽车的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类，其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流（无刷）电机、交流感应（异步）电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。

  （1）交流异步电机，也称为感应电机，在定子绕组中输入三相交流电，定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场，此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。当转子带有机械负载时，转子电流增加，由于电磁感应作用，定子绕组中的励磁电流也增加。交流异步电机控制器采用脉宽调制（PWM）方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频器实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应，满足负载变化特性的要求。交流异步电机的优点在于结构简单，定子转子无直接接触，运行可靠性强，转速高，维护成本低。不足之处在于能耗高，转子发热快，高速工况下需要额外冷却系统；功率因数低，需要大容量的变频器，造价较高，调速性较差。目前，交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。

  （2）永磁电机包括永磁同步电机（正弦波）和永磁无刷直流电机（方波）两大类，其转子均由永磁材料制成，定子采用三相绕组，输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率，具有高功率密度和宽调速范围，且没有励磁损耗和散热问题，电机结构简单，体积比同功率的异步电机小15%以上；其缺点在于高速运行时控制复杂，永磁体退磁问题目前难以解决，电机造价较高。目前，永磁同步电机主要应用于体积小，且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域，部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动汽车、低速电动车领域应用较为广泛。

  电控系统是纯电动汽车的大脑，其由各个子系统构成，每一个子系统一般由传感器，信号处理电路，电控单元，控制策略，执行机构，自诊断电路和指示灯组成。纯电动汽车的电控系统主要包括整车控制系统，电机控制系统和电池管理系统，各技术分支的功能不是简单的叠加，而是综合各个分支功能来控制汽车。电子控制技术是纯电动汽车发展的核心技术。

  (1)接收来自驾驶员的操作命令，并向各个控制部件发送控制指令，使汽车按照驾驶员的预期行驶。

  (2)电控系统对关键信息的模拟量状态通过传感器进行采集并输入到相关控制部件的信号通道。

  (3)接收到的各个部件的信息发送到电池管理系统，提供各个部件当前能量的信息状态。

  (4)对系统故障可判断和存储，实时检测系统信息，记录电动汽车运行过程中出现的故障。

  在汽车电控系统中，整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）和电池管理系统（BMS）是最重要的核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。BMS提供电池出现的问题及状况，MCU提供电池电能的利用与收回信息，VCU主要是整理合并以上收到的信息，针对电池充放电的电压、电流、功率等指数进行分析处置后，及时鉴别电池的安全逻辑，并将形成的相关指令传送至电池管理系统中，通过该系统来执行相关的充放电行为。

  整车控制系统（VCU）。VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图；通过监测车辆状态（车速、温度等）信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式；VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

  电机控制器（MCU）。电机控制器（MCU）通过接收VCU的车辆行驶控制指令，控制电动机输出指定的扭矩和转速，驱动车辆行驶。实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。车用MCU在汽车中的应用呈现出多样性，从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、汽车远程通信实现，高、中、低端MCU在汽车中都可以发挥作用。不同汽车电子系统对MCU的要求是不同的，也就决定了车用MCU的多样性。

  电池管理系统（BMS）。电池管理系统（BMS）作为保护动力锂离子电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。电动汽车动力电池是由几千个小电芯组成的，电池包的组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和BMS。电池管理系统是对电池进行管理的系统，主要负责监测和管理整个电池组的政策工作：主要功能包括估测电流的电荷状态、检测电池的使用状态、管控电池的循环寿命、在充电过程中对电池进行热管理、启停锂电池冷却系统，同时也管理单体电池间的均衡，防止单体电池过充过放产生的危险。

  功率半导体控制了整个电动汽车的动力系统，电控接受整车控制器的指令，进而控制驱动电机的转速和转矩，以控制整车的运动，相当于发动机。功率半导体器件包括了MOSFET、IGBT（绝缘栅极晶体管）等，主要用于电能变换和电能控制电路的大功率电子器件。其中IGBT既有MOSFET器件驱动简单快速的优点，又具有双极型功率器件功率容量大的优点，主要用于变流系统：如牵引传动、电机控制、变频器、开关电源、照明电路等，是其能源变换与传输的核心器件、是电机控制的“CPU”。IGBT占汽车电机控制成本的37%左右，目前国内基本依赖进口，关键技术被国外公司垄断，成本较高。

  另外，目前基于Si材料的器件性能已经逼近于理论极限，而基于SiC材料的功率型器件正在急速发展，处于发展的前期，其强大的系能将对电动汽车的电机驱动系统系能带来改变。

  4.1.新能源汽车功率半导体核心器件IGBT、MOSFET价值量未来可观

  IGBT价值量分析：IGBT2017约占全球功率半导体市场的25%，我们估算IGBT占中国2025年新能源半导体汽车功率半导体的25%。IGBT在中新能源汽车2025年的价值量=功率半导体的价值量*25%=123亿元*25%=31亿元。

  MOSFET价值量分析：MOSFET约占全球功率半导体市场的35%，估算MOSFET占中国2025年新能源半导体汽车功率半导体的35%。MOSFET在中新能源汽车2025年的价值量=功率半导体的价值量*35%=123亿元*35%=43亿元。

  IGBT主要应用于新能源汽车领域中以下几个方面：电机控制器、车载空调、充电桩。（1）电机控制器：大功率直流/交流逆变后驱动汽车电机，锂电池+汽车电池+电机控制器=新能源汽车动力系统，相当于传统汽车的发电机，IGBT模块相当于汽车动力系统的CPU。（2）车载空调控制系统：小功率直流/交流逆变，使用电流较小的IGBT模块。（3）充电桩：智能充电桩中IGBT被作为开关元件使。

  IGBT的制造工艺在持续革新，IGBT产品的差异化和性能的提升有赖于掺杂、扩散和薄片加工等多种工艺的应用，相关工艺的技术壁垒较高，制造技术也成为实现IGBT自主创新的关键。

  功率器件产品中，MOSFET和IGBT是汽车电子的核心。MOSFET产品是功率器件市场应用最多的产品，2017年MOSFET占功率半导体分立器件市场35.4％；IGBT是功率器件中增长最为迅速的产品，2017占总市场的25％，其作为新能源汽车必不可少的半导体器件，下游需求相当强劲。

  相比于传统燃油车，新能源汽车功率器件使用量更大。根据StrategyAnalytics数据库的数据分析，在传统内燃机车上，功率半导体装机价值为71美元，占据车用半导体总价值的21％；而对于混合动力车，则在传统内燃汽车基础上新增的功率半导体价值为354美元（2301元）；在纯电动车上，功率半导体价值为387（2516元）美元，占据车用半导体总价值的55％。

  功率半导体在中新能源汽车2025年的价值量分析：500万辆车*80%纯电动车=400万辆纯电动车；500万辆*20%其他=100辆混动车。

  中国纯电动车功率半导体价值量2025：400万辆纯电动车*387美元功率半导体价值=15.48亿美元=100亿元；

  中国混动车功率半导体价值量2025：100万辆混动车*354美元功率半导体价值=3.54亿美元=24亿元；

  Yole的调查结果显示，2019年功率半导体市场规模为175亿美元（约人民币1,225亿元），未来，年均增长率预计为4.3%，2025年市场规模预计为225亿美元（约人民币1,575亿元）。

  4.1.2.新能源汽车将助力IGBT需求持续增长，汽车有望成为IGBT最大市场。

  IGBT作为汽车功率半导体的核心，IGBT约占电机驱动系统成本的一半，而电机驱动系统占整车成本的15－20％，也就是说IGBT占整车成本的7－10％。由于未来几年新能源汽车及充电桩市场将进入高增长期，IGBT将迎来黄金发展期。是除电池之外成本第二高的元件，也决定了整车的能源效率。

  外国企业占据绝大部分市场：全球IGBT模组市场则主要由英飞凌、三菱电机、富士电机、安森美和赛米控等厂商占据。中国的斯达半导处于全球第八位。

  目前，IGBT国产化已成为国家关键半导体器件的发展重点之一，IGBT已经被列为国家“02专项”的重点扶持项目。电动汽车（EV+PHEV）IGBT的市场份额中，英飞凌处于绝对领先位置，占49.2%。

  4.2.汽车半导体是未来碳化硅功率器件的主要推动力,未来价值量可期。第三代半导体材料SiC中。到2024年，SiC功率半导体市场将以29％的复合年增长率增长，达到20亿美元。未来价值量可期。

  4.2.1.碳化硅耐高温高压、器件小型化和轻量化、低损耗高频率。对比硅基器件，碳化硅功率器件主要有三大优势：

  （1）耐高温、高压。碳化硅功率器件的工作温度理论上可达600℃以上，是同等硅基器件的4倍，耐压能力是同等硅基器件的10倍，可以承受更加极端的工作环境。

  （2）器件小型化和轻量化。碳化硅器件拥有更高的热导率和功率密度，能够简化散热系统，从而实现器件的小型化和轻量化。

  （3）低损耗、高频率。碳化硅器件的工作频率可达硅基器件的10倍，而且效率不随工作频率的升高而降低，可以降低近50%的能量损耗。

  目前碳化硅器件领域海外公司实力领先，国内市场自给率较低。目前全球碳化硅市场基本被国外企业垄断。其中，尤以美国、欧洲、日本为大。美国的科锐Cree居于领导地位，车载基板占据全球产量的80%以上；欧洲则拥有完整SiC衬底、外延、器件以及应用产业链，代表公司为英飞凌、意法半导体等；日本更是设备和模块开发方面的绝对领先者，代表企业为罗姆半导体、三菱电机等。与国外大厂相比，国内的SiC起步相对较晚，目前与美欧日这些公司在部分环节还存在一定的差距。但从整体产业链来看，相比于世界一流技术，我们大约是处于其五年前的水平阶段，而且这个时间差正在逐渐缩小，部分技术环节甚至是齐头并进。

  ADAS是利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS的运用是实现自动驾驶的第一步，其核心思想是环境感知，即通过感知周围环境为驾驶人员提供危险工况探测、警示及避让。

  ADAS已经应用或即将应用的主要辅助驾驶技术主要包括：车道偏离预警系统（LDWS）、车道保持系统（LKS）、前向碰撞预警系统（FCW）、自动紧急制动系统（AEB）、夜视系统（NV）、行人探测系统（PD）、自动泊车系统（APS）、交通标志识别系统（TSR）、盲点探测系统（BSD）、驾驶员疲劳探测系统（DFMS）、下坡辅助系统（DAC）、自适应巡航系统（ACC）、车联网（VS）、导航与实时交通系统（TMC）、电子警察系统（ISA）、自适应灯光控制（AC）、电动汽车报警系统17项。

  目前，乘用车上ADAS信息感知部分(主要用于辨别前方)使用的（半导体技术）传感器主要包括摄像头、雷达、激光和超声波，可以检测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的变量，通常位于前后保险杠，后视镜，转向柱内或车辆挡风玻璃上。在ADAS系统决策方面，使用的半导体为逻辑芯片。ADAS信息感知部分的传感器半导体价值量未来增长可观。

  （2）激光雷达：激光雷达被认为是汽车市场自动驾驶车辆开发和运行的关键部件。该技术是光检测和测距的简称，它使用激光计算物体的距离，这些激光的光脉冲会生成这些物体的3D信息。在汽车市场上，激光雷达将这些信息回传给汽车，以避开道路上的障碍物、行人、其他车辆，并对汽车的环境产生总体感知。L3级别以上的自动驾驶还需要激光雷达，因为即使摄像头也在光学探测的范围内，还做不到足够的精确来达到诸如定位等功能。探测角度广，精度高，厘米级精度的激光雷达结合高精地图可以实现高精度自定位和物体识别跟踪，定位可以精确到具体车道，但是价格昂贵，使用寿命较短。

  （3）摄像机：直接识别可见光，价格适中，技术成熟，可以识别行人、车辆、路标等物体，但易受视野、夜晚暗光、雨雪天气等因素影响。摄像机在汽车ADAS有举足轻重的位置。现在摄像机在中国汽车产业中主要应用于后视、360°环视、行车记录仪。在不久的将来，前视ADAS系统、舱内监控和电子后视镜将也有广泛应用。现在车内摄像头有1~5个，随着自动驾驶进程的提升，汽车可能安装12～15个摄像头。

  （4）中短距离毫米波雷达：近程雷达主要用于盲点探测、碰撞预警和防撞功能的后置雷达、泊车辅助等，通常在翼子板或车身四角位置。而中远程雷达则通常作为ACC巡航、刹车辅助、紧急刹车、车距保持等功能的传感器。毫米波雷达在众多传感器中的全天候性最好，在大雾、雨雪天气中也能发挥其应有的性能，但其自身也有不足之处，例如交通信号的识别、车道线检测等，这方面需要与摄像头配合使用，互为补足和冗余。距离远，可以在雨雪天气等各种恶劣环境中稳定工作，但是精度不高。

  （5）超声波雷达-倒车雷达：主要应用：倒车雷达测距，泊车库位检测和高速横向辅助三个场景。由于超声波散射角大，方向性较差，在空气中传播损耗也大，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较的弱，影响测量精度；同时由于声音传播速度相对较低，超声波探测高速移动的物体时延迟较大，误差严重，所以不适合高速移动的物体测距。但低速短距离测量时优势就很明显了，所以适合作为泊车雷达使用。泊车辅助系统通常使用6-12个超声波雷达，车后部的4个短距超声波雷达负责探测倒车时与障碍物之间的距离，两侧的长距超声波雷达负责探测停车位空间。

  5.1.1.ADAS系统决策方面：逻辑芯片价值量分析、SoC有显著增量。逻辑芯片中SoC占比最大，IHS数据预计2025全球汽车SoC市场约为82亿美元（533亿元）。

  ADAS产业链分析：按照智能网联汽车技术逻辑结构，ADAS系统对应驾驶相关类装备及DA、PA辅助驾驶类装备，成为实现自动驾驶的先行条件。

  摄像头的核心组件COMS感光芯片主要掌握在以索尼、三星为代表的日本和韩国公司手中；镜头部分，舜宇光学是全球领先的车载镜头厂商。

  摄像头的中游一级供应商主要有宾尼、麦格纳、MCNEX、松下、伟创力、法雷奥等厂家。

  毫米波雷达成本在前两种雷达之间，技术门槛较高，是目前自主和外资企业主要的雷达商品方向。毫米波雷达的供应商中外资企业主要有博世、大陆、电装、德尔福、奥托立夫等，自主企业主要有北京新科迪、焊创电子、江苏彤明、晓林产业、浙江万超等。

  （1）激光雷达的数量/车预测：由于成本高昂，激光雷达属于选配。2021年初，小鹏宣布P5搭载激光雷达，为全球首款搭载激光雷达量产车。我们预计2025年新能源汽车激光雷达搭载量为每三车一颗。

  （2）车载激光雷达的价格：从历史上看，激光雷达系统过于昂贵，无法大量生产用于消费类汽车。现在，这个趋势正在逆转，激光雷达制造商们制定了积极的策略，使其价格在过去三年内有了大幅下降。去年，Luminar发布了价格不到1000美元的LiDAR解决方案。而2005年首推实时3DLiDAR的Velodyne公司则计划到2024年将平均售价从2017年的17,900美元降至600美元。中国LiDAR制造商的价格通常是其他公司的五分之一，他们已经开始生产低于1000美元的产品，而且正在获得更多市场份额。但是，价格下降并不一定意味着销量的增加。迄今为止，销量并未见显著增长，并且尚未大规模采用。“激光雷达必须满足市场需求，”Debray说。“在包括制造和物流在内的工业市场中，自动化趋势非常明显，激光雷达在其中发挥着关键作用。但在汽车领域，与平均80美元的ADAS摄像头相比，600美元的汽车传感器价格仍然过于昂贵。预计2025年车载激光雷达400美元每颗。

  （3）新能源车未来销量：2025年新能源汽车新车销量占比达25%，即时，中国新能源汽车年销量将达突破500万这一量级。

  雷达总数：500万新能源车×1/3颗=150万颗（假设每3辆车中有一个激光雷达）。

  全球市场：Yole技术和市场分析师AlexisDebray表示：“高级驾驶辅助系统（ADAS）的LiDAR市场将实现114％的年增长率，从2019年的1900万美元增长到2025年的17亿美元(102亿元)。

  激光雷达被认为是汽车市场自动驾驶车辆开发和运行的关键部件。该技术是光检测和测距的简称，它使用激光计算物体的距离，这些激光的光脉冲会生成这些物体的3D信息。与雷达工作原理类似，激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，但其最大优势在于能够利用多谱勒成像技术，创建出目标清晰的3D图像。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出到目标对象的相对距离，并利用此过程中收集到的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速得到出被测目标的三维模型以及线、面、体等各种相关数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。由于光速非常快，飞行时间可能非常短，因此要求测量设备具备非常高的精度。从效果上来讲，激光雷达维度（线束）越多，测量精度越高，安全性就越高。激光雷达测距原理如图所示。

  5.3.2.车载激光雷达分辨率高、判断速度快、大角度测量好且反射性能佳。

  目前汽车科学研究的多家机构与汽车工业领域的多家厂商纷纷采用激光雷达作为车载传感与车载通信的主要方式。对比传统的传感方式与通信方式，采用激光雷达手段具有无可比拟的优点。激光雷达与毫米波雷达相比的优点：

  毫米波雷达常用于自适应巡航、防撞和盲区检测，毫米波的分辨率略低，探测角度较小，获取视野有限，对于近距离小障碍物的测量效果欠佳。

  激光雷达和毫米波雷达测距和测速原理相同，但是激光雷达的波长更短，波束更窄，分辨率高，测量距离远，且抗干扰能力强。激光雷达还常应用在汽车自适应巡航系统中，检测自车和前车距离和相对速度，以及利用激光雷达测距防止汽车追尾。

  相比毫米波雷达和摄像头，激光雷达在目标轮廓测量、角度测量、光照稳定性、通用障碍物检出等方面都具有极佳的能力。而在难点场景下，例如城区非规范行人、非规范道路，甚至是非规范驾驶的行为，急需激光雷达来解决。可以说激光雷达是解决连续自动驾驶体验的关键传感器，其带来的智能驾驶体验将远超任何一个已商用的智能驾驶系统。

  （1）远距小障碍物，毫米波雷达的角分辨率不够，摄像头对远端的通用障碍物识别不够，而这种场景下激光雷达就可能及时识别。

  （2）近距离加塞，这种场景在中国道路上尤其常见，毫米波雷达的角分辨率不够，摄像头通常来说需累计多帧，需要几百毫秒才可以确认加塞，而激光雷达由于精确的角度测量能力和轮廓测量能力，可以2-3帧确认加塞，百毫秒内做出判断。

  （3）对于近端突出物，毫米波雷达和摄像头相对不足，而激光雷达可以做出快速判断。

  （4）隧道场景，摄像头在光线亮度发生突然变换的场景有致盲情况发生，而毫米波雷达一般不识别静止物体，如果隧道口刚好有一个静止车辆，这时就需要激光雷达的准确识别能力。

  （5）十字路口无保护左拐场景对激光雷达的大角度全视场测量能力有很大考验，需要同时满足大视场和远距测量能力。

  （6）地库场景，毫米波雷达由于多径反射性能不佳，而光线强弱变化又会影响摄像头的性能，这时激光雷达独特的优势就可以得到发挥。

  5.3.3.激光雷达公司，国内竞争者未来可期。激光雷达国外巨头:Velodyne、Luminar两家先后登陆美股，Innoviz、Aeva和Ouster三家正在路上。国内公司在多线激光雷达上较国外高水平企业还有很大的差距。国内的激光雷达产品多用于服务机器人、地形测绘、建筑测量等领域，在这些方面国内外的水平其实是接2019近的。但是国内企业尚未研制出可用于ADAS及无人驾驶系统的3D激光雷达产品，主要还是处在探索研发阶段。以激光雷达为代表的传感方向的国内创业公司一旦实现技术突破，就会在这个产业链条中迸发出价值。

  24GHz目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内，用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。77GHz雷达在探测精度与距离上优于24GHz雷达，主要用来装配在车辆的前保险杠上，探测与前车的距离以及前车的速度，实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。完全实现ADAS各项功能一般需要“1长+4中短”5个毫米波雷达。

  目前77GHz的毫米波雷达系统单价在1000元左右，24GHz毫米波雷达单价500元左右。

  （3）新能源车未来销量：2025年新能源汽车新车销量占比达25%，即时，中国新能源汽车年销量将达突破500万这一量级。

  雷达总数：500万新能源车×1颗长+500万新能源车×4颗中短=3000万颗。

  2019年全球车载毫米波雷达市场规模为42亿美元，随着越来越多企业采用“摄像头+毫米波雷达”的自动驾驶方案，预计2025年全球车载毫米波雷达市场可达130亿美元（约845人民币）。我们预计2025年中国车载毫米波雷达市场为211亿元。

  毫米波是波长介于1-10mm的电磁波。其特点是波长短、频率宽、窄波束、雷达分辨率高。具有探测性能稳定、作用距离长、环境适用性好等特点。毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点。目前，主流的车载毫米波雷达按照频率不同，可分为两种：24GHz和77GHz。24GHz频段的毫米波雷达已经可以实现盲点监测和低速状态下的变道辅助。在智能驾驶应用中，通常用来感知车辆近处的障碍物，为变道决策提供感知信息。其缺陷在于，探测距离不够远和对重叠目标的灵敏度低的局限性，所以，一般情况下适用于智能驾驶低配版77GHz频段的毫米波雷达性能较前者有很大提升，最大探测距离可达160米。已经可以满足智能驾驶对于探测障碍物距离、相对速度、角度等的要求，因此，可以实现诸如，紧急制动（AEB）、自适应巡航（ACC）、并线辅助（LCA）等ADAS功能。通过雷达天线向外发射毫米波，接受目标反射信号，经过后台处理，迅速准确地获取车辆周围环境的物理信息，例如：车辆与被探测物体之间的相对距离、相对速度、运动方向、以及角度等。在获取物理信息后，对探测目标进行追踪和识别分类，数据融合车辆自身动态信息，最后通过中央处理单元（ECU）进行智能处理。在ADASL2级别下，车辆会将经过合理决策后的信息，以声、光、触觉等多种方式告知或者警告驾驶员，或及时对车辆做出主动干预，从而确保驾驶过程中的安全性，减少事故发生率。

  （1）目标距离、速度、方位角的测量精度和分辨率。特别是对于行人，毫米波对金属敏感，对水不敏感，所以提高雷达的分辨率对准确识别行人意义重大。

  （2）检测范围，雷达最远检测距离对应于预防车辆高速时正面碰撞；短距离波束的角度范围对应于近处的交叉碰撞预防。

  （3）成熟稳定的雷达信号处理和目标跟踪算法，特别是对行人、静止目标和横穿目标的检测能力。

  毫米波雷达指的是工作在30～300GHz频域(波长为1～10mm)的雷达。由其波长决定了毫米波雷达的特性：

  （1）灰尘的特征尺寸为1um—100um，雨点的特征尺寸为0.5-4mm毫米波雷达的波长均大于它们的尺寸，可以轻易穿透灰尘和雨水，在恶劣气候下仍然具备较强工作能力。

  （2）毫米波雷达，频率高、波长短，能以较小的天线尺寸发射窄波束的电磁波信号。不受物体表面形状、颜色和大气流的影响，其探测稳定性高。

  （3）基于目前毫米波雷达制造工艺，其集成度高，元器件体积，尺寸，重量较小，价格适中，适合作为小平台感知传感器使用。

  车载雷达传感器中，超声波雷达工作频率为40-58kHz成本为人民币百元左右，但其作用距离较短，一般的有效探测距离在5-10米之间，此外由于声波的传播会受风向和温度等因素的影响，超声波雷达也存在易受天气影响的缺点。激光雷达的探测距离最高可达到300米，且具有体积小、分辨率高等优点，然而在大雨和浓烟雾天气下，激光衰减增大导致传播距离受到很大影响，此外，激光雷达高达几万至几十万的价格也使其阻碍了其在汽车领域的推广应用。毫米波雷达的成本在人民币几千元左右，其探测距离为150~250米具有强探测能力和较高的分辨能力，相比以上的五类传感器毫米波穿透烟、雾、灰尘等的能力强同时不受光线等因素影响，是唯一具有全天时全天候工作能力的传感器，这一优势使得毫米波雷达在ADAS中有着不可替代的地位。目前毫米波雷达的综合表现强于激光雷达。

  毫米波雷达市场仍是博世、大陆、海拉等传统TIER1掌控市场主要份额。作为毫米波雷达的核心器件——雷达芯片，一般主要分为射频的发射、接收芯片和基带处理芯片。雷达芯片在整个雷达产品中不仅成本占比大（目前占到毫米波雷达总成本的70%），同时由于在雷达中属于上游技术，毫米波雷达芯片向来是巨头的战场。全球汽车毫米波雷达主要供应商为传统汽车电子优势企业，比如博世、大陆集团,其次为海拉、富士通天、电装、采埃孚天合、德尔福、奥托立夫、法雷奥等，9家企业的全球市场份额总计达到88%。而站在这些毫米波雷达巨头背后的，是英飞凌、恩智浦、飞思卡尔、意法半导体、德州仪器等芯片巨头。

  国内毫米波雷达厂商从后装市场起步，然后通过国内车企，逐步进入前装市场。木牛科技在后装市场已经获得数万台订单。森斯泰克成功研制了毫米波防撞预防系统、盲点侦测系统。目前，其公司的24GHz雷达已有少量供货，77GHz雷达正在样机送测阶段。目前国内毫米波雷达厂商并不多，大部分都是一些初创公司。包括华域汽车（600741.SH）的24GHZ毫米波雷达产品；智波科技[亚太股份（002284.SZ）参股、承泰科技等已经研制出77GHZ毫米波雷达产品等。

  随着毫米波雷达市场的兴起，会有更多海归人才和创新企业跑步进入毫米波雷达的战场，但由于芯片领域本身是一个高科技领域，需要克服的技术难题较多，尤其是汽车市场，国产雷达芯片还有很长的路要走。

  超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。目前，常用探头的工作频率有40kHz,48kHz和58kHz三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用40kHz的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。

  优势：超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远，穿透性强，测距的方法简单，成本低。

  劣势：超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的局限性，这是因为超声波的传输速度很容易受天气情况的影响，在不同的天气情况下，超声波的传输速度不同，而且传播速度较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化，误差较大。另一方面，超声波散射角大，方向性较差，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较弱，影响测量精度。但是，在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势。超声波雷达装载量平均增长幅度达到17.7%。中国自动泊车需求持续上涨，未来“超声波雷达+视觉”的融合传感器方案将成主流技术路。

  3.）新能源车未来销量：2025年新能源汽车新车销量占比达25%，即时，中国新能源汽车年销量将达突破500万这一量级。

  全球价值量：2025年ADAS全球超声波雷达价值量约为43亿美元（280亿人民币）。

  车载超声波雷达公司情况。超声波雷达主要生产厂商有博世，法雷奥，日本村尼，尼塞拉，电装，三菱，松下，台湾同致电子，航盛电子，豪恩，辉创，上富，奥迪威等。传统的超声波雷达多用于倒车雷达应用，这个部分市场基本上被博世，法雷奥占据。

  景物通过镜片组生成光学图像投射在CMOS光学传感器上，光信号转变为电信号，经过模数转换后变为数字信号，再由DSP将信号处理成特定格式的图像在显示屏上显示。

  1.）感光元件CMOS:CMOS是摄像头的感光元件，相比CCD感光元件成像质量稍差一些，但是成本更低，也更加省电，在像素要求不高的车载摄像头领域应用十分广泛。

  2.)ISP芯片：（图像信号处理器，ImageSignalProcessing）是通过图像处理算法对前端图像传感器输出信号进行处理的单元。ISP有独立和集成两种方案。独立ISP芯片性能强大，但成本较高。

  3.）数字信号处理芯片DSP：所谓数字信号处理芯片DSP，其实就是摄像头的大脑，作用等同于个人计算机里的CPU（中央处理器），它的功能主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对由CMOS传感器传来的数字图像信号进行优化处理，并把处理后的信号通过USB接口传到PC等设备上，是摄像头的核心设备。

  1）车载摄像头数量/车。传统汽车无前装车载摄像头或者有1-2颗车载摄像头，随自动化程度提高摄像头数量增加，目前特斯拉AutoPilot2.0使用8颗摄像头，我们预计未来自动驾驶汽车的前装车载摄像头需求在10颗以上，预计单颗平均成本200人民币，车载摄像头未来价值量可观。

  2.）摄像头相对于激光雷达等其它传感器价格更加低廉，易于普及应用。随着硬件成本的逐渐下降，摄像头方案能够在中低端车型市场得到更好地推广，尤其在后装市场会有更多车主愿意加装视觉系统。

  3.）新能源车未来销量：2025年新能源汽车新车销量占比达25%，即时，中国新能源汽车年销量将达突破500万这一量级。

  4.）中国2025年新能源车载摄像头价值量：500万新能源车＊10颗摄像头/车＊200元/颗=100亿元。

  下图为前瞻产业研究院对于2015-2025全球及中国车载摄像头行业市场规模及预测，预计2025年中国车载摄像头规模为230亿元，全球1755亿元。

  根据Yole数据和上图数据可以预测：CMOS图像传感器2025年大约占摄像头总成本的20%。也就是说中国2025新能源车载CMOS价值量约为20亿元。

  除了功率半导体和ADAS中的传感器，逻辑芯片外，微处理器MCU中的32bit未来价值量大，我们估算到2025年32bitMCU约占总MCU市场的67%。2025年全球汽车微控制器市场规模中MCU约为89亿美元，其中8bit为8亿美元，16bit11亿美元，32bit60亿美元。全球汽车存储IC市场规模2025年约为83亿美元。其中NAND占比最大约为29亿美元，LPDDR约为26亿美元，NOR约为12亿美元。

  6.1.新能源汽车微处理器MCU的价值量分析，32bit是未来发展趋势。

  微处理器MCU有8位，16位，32位和64位。在新能源汽车中主要用于发动机电子控制管理系统，电动马达控制以及灯光控制。

  1.）MCU车载数量/车：在MCU方面，传统汽车平均每辆车用到70颗以上的MCU芯片，而每辆智能汽车有望采用超过300颗MCU。车规级MCU的需求将大幅提升。预计2025新能源车每车300颗。

  3.）新能源车未来销量：2025年新能源汽车新车销量占比达25%，即时，中国新能源汽车年销量将达突破500万这一量级。

  2025中国新能源车MCU价值量：15亿颗*1美元/颗=15亿美元=98亿元。

  新一代ADAS系统需要大容量存储和高效运算支撑系统的快速反应，尤其是图像传感器的数量和分辨率不断提升，会产生海量数据存储需求。汽车存储芯片如下图所示主要分为ADAS系统存储芯片、信息娱乐系统存储芯片、其他系统存储芯片。目前对于存储芯片的要求主要为：存储数据量极大提升，速度要求更高，稳定性要求极高。在汽车存储IC领域，智能座舱和无人驾驶的应用导致汽车程序、数据量激增，LPDDR(低功耗内存）和NAND（闪存）等高性能的存储器件成为重点需求，2019年市场规模分别约为8亿美元和10亿美元，2018-2025年预计保持16%和21%的年复增长。

  全球汽车存储IC市场规模2025年约为83亿美元。其中NAND占比最大约为29亿美元，LPDDR约为26亿美元，NOR约为12亿美元,DDR约为9亿美元。

  6.2.1.汽车存储芯片国内外企业，我国逐渐实现存储技术突破。三星、海力士、镁光全球存储三巨头引领存储芯片技术的发展潮流，同时在汽车ADAS、信息娱乐系统中提供多种行业解决方案，从NAND、eMMC到容量更大、读写更快的UFD、PCLeSSD，紧跟无人驾驶和车联网带来的大数据量、大带宽吞吐需求。国内企业近年来逐渐实现存储技术突破，面对智能汽车给车载存储带来的机遇，兆易创新与合肥长鑫密切合作，2019年推出GD25全系列SPI NOR FLASH，满足AEC-Q100标准,是目前唯一全国产化车规存储器解决方案；宏旺半导体推出eMMC/DDR/LPDDR/SSD/DIMM等嵌入式存储、移动存储，拓展车电子应用领域。

  全球车载通信模块市场规模2025年预计达到78亿美元。中国经过多年艰苦卓绝的追赶，目前在4G、5G时代实现后来居上，通信技术和市场应用均处于国际领先地位。在国家对智能网联产业的鼓励和支持下，车载通信取得迅速发展，在C-V2X车联网通信领域走出一条自主化的道路，实现了从芯片、模组、设备、整车、测试认证与运营服务的全产业链覆盖。

  IHS数据显示，中国有望在全球V2X市场上占据领头羊，预计中国将在2020年生产62.9万辆配备C-V2X技术的轻型汽车，并有望在2024年之前始终保持领头羊。