汽车电子发展概览

      李丹 (赛迪顾问集成电路首席分析师，北京 100048 ) 

摘要：汽车电子成为汽车产业技术领域的发展重点和产业战略新兴增长点，向电动化、智能化、网联化“三化”发展，汽车电子渗透率及单车价值量都将会得到大幅提升。

关键词：汽车电子；无人驾驶；新能源汽车

 1 汽车产业的发展概述

       自改革开放以来，我国汽车行业经历了从初期高速增长-中期增量爆发-现阶段平稳增长逐渐转型的过程。2018年，由于购置税优惠政策全面退出以及宏观经济增速回落、产业环境的不确定性影响，汽车产业面临较大的压力，产销增速低于年初预计，进入下行周期。2018年产量较上年同期下降4.16%。

       随着资源与环境双重压力的持续增大，在政策和技术进步的驱动下，新能源汽车已成为未来汽车工业发展的方向，在目前存量稳定发展的汽车市场中，新能源汽车与智能自动驾驶汽车发展更迭较快，传统动力系统将会逐渐被驱动电机、动力电池与控制器所取代。新能源汽车产业逐渐成熟，技术发展不断提高，存量占比提升，特斯拉、比亚迪等国内外厂商持续扩增产能，丰田、大众等传统车企不断积累新能源技术优势；智能驾驶由驾驶辅助发展到自动驾驶，现已进入质变阶段，谷歌、百度等公司的自动驾驶系统逐渐商用，产业即将步入快速增长期。

1.1 汽车产业总体规模发展平稳

    2018年，我国的汽车产业发展趋于平缓，受宏观因素的影响，产销量相比去年首次下降，但当前存量依旧处于高位，我国2018年汽车产销分别完成2785万辆和2809万辆，连续十年蝉联全球第一。

1.2 纯电动汽车销量猛增

    随着技术进步，电池的高昂成本和有限的充电能力得以解决，电动汽车进入发展新阶段，纯电动汽车产销量将进一步增长，汽车半导体市场需求也将不断攀升。数据显示，2018年纯电动汽车产销分别完成98.6万辆和98.4万辆（如图1），同比分别增长47.9%和50.8%。

1.3 智能汽车蓄势待发

    近年来，我国积极发展智能网联汽车，无人驾驶技术进一步推动，BAT（百度阿里巴巴腾讯）等企业进入市场、加大投入研发技术。2018年中国智能汽车市场规模达到812亿元。目前，国内无人驾驶汽车目前仍处于起步阶段，在构建的未来蓝图中已布局到多个适用领域，中国有望成为最大的无人驾驶市场，预计2019年中国智能汽车市场规模将进一步增长，达到992亿元（如图2）。

2 汽车电子行业分类与市场规模

       人们对汽车的使用要求的提升促进汽车产业不断的向智能化、电气化、网联化发展^[1]。汽车电子是汽车电子控制系统与车载电子电器系统的总称，汽车电子由半导体器件组成，用以感知、计算、执行汽车的各个状态和功能。汽车电子种类较多，按应用领域可分为汽车电子控制系统(发动机电子、底盘电子、驾驶辅助系统、车身电子)、车载电子电器(安全舒适、娱乐通讯)等，其中以信息娱乐与网联系统、自动驾驶系统技术迭代最为迅速。

       随着电子技术和各类学科的不断发展，以及人工智能的不断产业应用，汽车电子广泛应用于汽车各个领域，从刚开始的发动机燃油电子控制、电子点火技术到高级驾驶辅助系统(ADAS)，汽车电子的价值占比不断攀升，目前紧凑型车中电子成本占比为15%左右，而纯电动车中，汽车电子成本占比高达65%，随着新能源汽车更加智能，汽车电子成本占比仍将持续提升^[2]。我国豪华汽车销量快速增长，而汽车电子系统在中高端车型的成本占比可达 30%-40%。且随着汽车智能网联、电动化趋势的不断发展，汽车电子价值占比将会继续提高。

2.1 智能汽车半导体应用

       在ADAS与智能汽车领域，关键传感器、网联硬件以及微处理器仍然是汽车电子领域的重点发展方向，2018~2019年是全球范围内进入L2级自动驾驶的阶段，预计2020年起，国内外将正式进入L3级自动驾驶阶段。L2~L3标志着汽车的操作权开始由人类驾驶者移交给无人驾驶系统，对自动驾驶系统的冗余度和容错性的要求均有着质的提高，相应的汽车半导体要求随之提高。

       当今汽车电子已经成为汽车半导体的应用载体，汽车半导体的搭载量已经成为衡量汽车电子化的一种标志。随着电子信息技术和汽车融合程度不断深入，汽车电子的使用场景不断增加，汽车半导体的使用数量也不断增长。从单车微处理器的平均使用数来看，1996年到2008年普通汽车的单车MCU（微控制器）使用数量从6个增加到了100个（如图3），随着智能汽车加速发展，预计2020年单车MCU使用量可达250个。

      在智能汽车芯片领域，目前主要代表厂商为英特尔Mobileye和英伟达。Mobileye的EyeQ系列芯片由Mobileye和意法半导体共同研发，目前EyeQ芯片已经发展到第五代，其中EyeQ5达到了L4/L5级别，将用于无人驾驶汽车，将于2021年上市。

      随着汽车技术的电子化、集成化和智能化的不断推进，传感器的数量和水平已经成为衡量汽车控制系统的关键指标，尤其是作为汽车“智商”代表的MEMS传感器。受益于各国政府全面推出汽车安全规范，MEMS传感器在汽车上应用的快速发展成为汽车智能化的发展趋势。据统计，全球平均每辆汽车就包含10个传感器。在高档汽车中，大约采用30至40只MEMS传感器，车档次越高，所用的MEMS传感器就越多。MEMS传感器可满足汽车环境苛刻、可靠性高、精度准确、成本低的要求。预计随着国六标准实行对排放检测要求的提升以及汽车“智电化”趋势浪潮影响，我国MEMS传感器市场近持续稳步增长，到2021年达到472.27亿元市场规模。

2.2 新能源汽车半导体应用

      2018年，我国纯电动汽车产销分别完成98.6万辆和98.4万辆；插电式混合动力汽车产销分别完成了28.3万辆和27.1万辆；燃料电池汽车产销均完成1527辆。在新能源汽车中，功率器件是电能转换和控制的核心半导体器件，涉及电子的领域均有运用。目前全球分立器件市场规模在200亿美元左右，其中汽车占比约为4成，是最大的下游市场。汽车作为封闭系统，内部的电力输出需要通过功率器件的转化实现，在混动和新能源车型中尤为重要。

      新能源汽车驱动电机控制器未来朝着降低成本、轻量化、小型化的方向发展，主要通过器件研发、提升电机控制器性能和效率、机电一体化集成来提高电机控制器功率密度、工作效率以及降低成本。在新能源汽车功率半导体领域，欧美日厂商三足鼎立。欧洲厂商主要包括英飞凌、恩智浦、意法半导体等；美国厂商主要包括安森美半导体、德州仪器、威世半导体等厂商；日本厂商则主要包括罗姆半导体、东芝、三菱电机、瑞萨等。目前功率半导体市场竞争非常激烈，行业的集中度也很高。英飞凌、德州仪器、安森美半导体等厂商通过收购，市场份额得到大幅提升。2017年，英飞凌在功率半导体领域市场份额排名第一，市场份额18.5%，安森美、意法半导体、三菱电机分别位居第二、第三和第四位。

3  汽车半导体行业机遇与挑战

3.1 产业增量与转型带来机遇

      汽车半导体是科技变革历史性碰撞的核心，传统汽车零部件电子化进程已基本结束，产业开始进入由电动、智能、网联推动的汽车电子化阶段，增量显著、需求扩张周期持久。人工智能、虚拟现实、物联网等新兴技术的发展带动了电动汽车与智能汽车的快速发展，进一步带动汽车半导体的快速发展。预计2019年中国汽车半导体市场销售额将进一步增长，达到92.1亿美元。与此同时，由于辅助驾驶采集的图像信息需要大量的运算，这对于芯片市场来说是巨大的增量。

       智能汽车在未来将会快速渗透，未来五年内智能汽车市场规模将保持平稳增长，部分细分领域会出现爆发式增长，预计到2020年，以ADAS为主流的智能汽车新车型渗透率将达到50%。新能源汽车将是汽车电子行业发展的“新蓝海”，与传统汽车相比，新能源汽车对电子化程度的要求更高，电子装置在传统高级轿车中的成本占比约为25%，在新能源汽车中则达到45%～65%。而目前我国新能源汽车市场发展速度瞩目，产业的高速增长将会进一步推动汽车电子行业的发展。

      国内汽车市场作为全球汽车产业引擎，将在新一轮汽车电子化技术革命中扮演重要角色。保有量迅速增长。国内本土品牌具有渠道优势和较高性价比，逐渐打开市场。市场对汽车半导体的需求将推动半导体企业逐渐布局汽车半导体。与此同时，我国政府高度重视半导体行业的发展，推出多项相关产业政策和发展规划，对推动半导体行业发展和产业结构优化升级起到了至关重要的作用。电动化和智能化为汽车半导体市场带来的新增需求为国内汽车半导体厂商提供了“弯道超车”的机遇。目前国内厂商已经开始在新能源汽车功率半导体和智能汽车芯片上布局，主要的代表厂商包括比亚迪、寒武纪和地平线等。

3.2 技术壁垒与更迭带来挑战

      半导体属于高度市场化、高度依赖政府支持、高技术壁垒的产业，并且存在技术垄断的情况。企业之间也经常出现收购、并购重组等改变产业格局的现象。车规级半导体造价高，成本很难降低。车规级芯片的环境要求、安全性、可靠性、一致性、产品的生命周期等要求往往较为严格，入门门槛很高。因此新兴厂商进入行业并立足往往难度较高。

       随着汽车行业的进步，硅基汽车半导体的应用范围逐渐变小，性能水平更高的化合物半导体逐渐进入，智能汽车、新能源汽车的产业升级不断促进汽车化合物半导体的应用完善，但其发展阶段尚且没有硅基完善，客户接受程度较低。在此双重挤压下，车用化合物半导体的未来发展趋势有待观察。

参考文献 :

[1] 盖世汽车：2018年中国汽车电子行业白皮书[R/OL].(2019-07-06).http://www.199it.com/archives/745315.html

[2] 德勤.半导体:未来浪潮新兴机遇与制胜策略[R/OL].(2019-04).https://www2.deloitte.com/content/dam/Deloitte/cn/Documents/technology-media-telecommunications/deloitte-cn-tmt-semiconductors-the-next-wave-zh-190419.pdf

作者简介：

李丹，理学博士，中级工程师，赛迪顾问集成电路首席分析师，研究方向：集成电路材料与设备、化合物半导体、人工智能芯片。