潜力无限的汽车存储芯片

　　随着智能化、电动化浪潮的推进，汽车芯片的含量成倍提升，电动车半导体含量约为燃油车2倍，智能车为8-10倍。需求增量端2020年全球约需要439亿颗汽车芯片，2035年增长为1285亿颗。价值增量端，2020年汽车芯片价值量为339亿美元，2035年为893亿美元。可见芯片将成为汽车新利润增长点，有望成为引领半导体发展新驱动力。

　　汽车芯片从应用环节可以分为5类：主控芯片、存储芯片、功率芯片、模拟芯片、传感器芯片等，以存储芯片为例，2022年全球汽车存储芯片市场规模约52亿美元，国内汽车存储芯片市场规模增长潜力大。

　　汽车存储芯片驱动因素

　　目前车载市场中主要的存储应用包括DRAM(DDR、LPDDR)、和NAND(e.MMC和UFS等)。根据IHS数据，2019年，全球汽车存储芯片市场规模为36亿美元，其中LPDDR和NAND市场规模约为8亿美元和10亿美元。2020年全球汽车存储芯片市场规模为34亿美元左右，约占整个汽车半导体市场的9%，初步预测到2023年，全球汽车存储芯片市场规模为59亿美元。2020年中国汽车存储芯片市场规模达到了4.31亿美元，预计2026年可达到7.32亿美元。

　　电动化、信息化、智能化、网联化发展推动汽车存储革命，未来汽车存储将由GB级走向TB级别。从当前看，ADAS系统、新一代中控系统，为实现车联网引入5G连接技术、端边云和OTA等均为基础代码、数据与参数存储的载体。未来更丰富的娱乐系统，更强的中控电脑和数字驾驶舱，更完备事件记录系统，更多的传感器和辅助驾驶决策将对存储空间提出“TB级”需求。

　　各类车型的DRAM、NAND存储容量翻倍。根据Yole，轿车、货车和公共汽车的DRAM平均存储容量将以35%的复合增速增长(2020-2026)，并在2026年达到平均每车约27GB，翻6倍;各车型NAND平均存储容量将以57%的复合增速增长(2020-2026)，并在2026年超过500GB，翻15倍。

　　驱动因素一：智能驾驶等级渐升，传感器、ADAS平台研发要求存储器具备更大容量和更好性能

　　随着智能汽车自动化程度提高，数据生产量级呈指数级增长。从自动驾驶级别来看，目前所处的L1、L2级别的定速巡航不需要太多存储设备，只记录车速、发动机参数等。L4级别自动驾驶的算法准确性需要达到甚至超过人类的认知水平，需要人工智能和深度学习的参与，通过对大量的数据进行训练，不断优化，把所有的经验归纳为代码，才有可能实现不同驾驶场景的准确判断和科学决策，L4级别自动驾驶下一辆车一次路测就会产生约8-60TB的数据，整个研发周期内产生的数据会达到EB级别。L5级别完全不需要人的参与，数据采集、预存、反馈、匹配、科学依据和判断环节需要大量存储容量。

　　自动驾驶产生的海量数据将对存储的带宽和容量提出更高的要求，汽车存储芯片的价值量会随之提升。根据Semico Research，对L1和L2级而言，对于存储容量的需求差别不大，一般配置8GB DRAM 和8GB NAND，而L3及以上级自动驾驶的高精度地图、数据、算法都需要大容量存储来支持，一台L3级的自动驾驶汽车将需要16GB DRAM和256GB NAND，一台L5级的全自动驾驶汽车估计需要74GB DRAM和1TB NAND。根据美光科技及中国闪存预计，L2/L3级自动驾驶汽车对内存带宽要求约为100GB/s，对DRAM和NANDFLASH的平均容量需求约为8GB和25GB。

　　对于L3ADAS，选择LPDDR5将大大简化系统，需要9个DRAM即可提供224GB/s的带宽。而对于L4ADAS，带宽要求上升到300GB/s。在此级别，以6.4Gb/s的速度运行的LPDDR5接口将需要12个DRAM，可能会造成SoC布局出现问题，需要GDDR6进行设计。5个GDDR6DRAM以16Gb/S的速度运行，可提供超过300GB/s的带宽，8个GDRR6DRAM设备即可轻松满足L5ADAS所需的500GB/s的速度。

　　智能化下占据车辆车载存储数据的最大份额的是各类传感器的数据，传感器数据主要来自ADAS系统和V2X功能。其中包括：GPS接收器、激光雷达、超声波传感器、毫米波雷达、高清摄像头等。以汽车驾驶辅助系统ADAS为例，由于需要大容量存储和高效运算支撑系统的快速反映，特别是高清的图像传输，对于存储产品的容量、性能、可靠性也提出了越来越高的需求。在自动驾驶研发过程中，这些路测数据会被上传到研发平台，由平台对这些数据进行训练，并在ADAS平台上进行验证和仿真，在此过程中又会产生大量的过程数据，他们都以文件或对象的方式保存，供各个平台频繁读写。

　　随着自动驾驶等级由L1向L5不断渗透，传感器数量、采集到的数据量显著提升，对存储芯片的数量和容量需求也随之增加。自动驾驶应用中，每颗摄像头、雷达均需要一颗储存芯片与其配套使用，摄像头和雷达会将所感知到的路面信息写入储存芯片中，并通过专有算法对写入的数据进行运算、分析，快速做出紧急避让、制动等操作。以L4级别为例，自动驾驶私家车各个传感器一天数小时行驶中需要产生超过10GB的结构化数据，每2h需要存储2TB场景记录数据，营运车行驶10h将产生20TB数据，目前百度等自动驾驶方案车每天路测所积累的场景数据已经远超20TB。现有的流量成本和带宽很难支持将全部数据上传云端，大量数据需在车内进行存储和计算。

　　各类车载传感器中，ADAS摄像头的数据生产量级最大，对更高效的处理和存储方案提出要求。根据Yole，多作业目的的ADAS 摄像头每小时产生数据量达352GB，后续伴随主机厂对立体或三摄相机的应用，这一数据量将在此基础上再增加1-2倍;激光雷达同样产生了较大量级的数据。

　　驱动因素二：事件记录器(EDR)产生GB级存储需求

　　事件记录器是各国监管机构要求下的专门安全存储器，具有GB级的数据存储需求。法律法规保险及机构，需要事件记录器记录车辆事故前后数据，以判定自动驾驶车或外部的责任归属，目前欧盟中德国已经要求配备行车记录黑匣子，记录汽车行驶的每个动作和环境细节，以备作为法律责任归纳参考。中国目前1.0版本标准已经落地，即新能源车前端市场要配备行车记录仪。

　　相比传统的行车记录仪，事件记录器具有智能化感知功能、更全面的记录需求和存储空间需求。事件记录器有智能性，能根据速度、转弯、刹车等驾驶行为感知驾驶模式变化。其能够在事故发生的前三十秒开始详细记录车身运行变化，事故发生后5秒仍能对图像场景和运行情况做出详细记录，便于责任判定。传统行车记录仪数据记录量级仅为KB级，而L0级自动驾驶车的事件记录器就已达GB级。

　　驱动因素三：电动化下软件定义汽车、集中式电子电气架构及端边云协同进一步提升存储需求

　　软件定义更高级的智能电动汽车架构，进一步提高汽车存储需求。未来电动车将逐渐取代燃油车，有强大的算法和完善的周边感知能力，并且没有传统机械传动的负担，是一个由电池和管理系统组成的“巨形智能手机”，并逐渐融合更多功能、更省电、有更强的人机交互能力，需要开发和安装大量存储密集型应用以完善相关功能，对存储空间提出更高要求。

　　2030年自动驾驶汽车代码量约为当前智能手机的12倍。根据西部数据，智能手机和F16战斗机约为2500万行代码，WIN7和社交媒体软件为5000万行，目前自动驾驶汽车代码量为1亿行，据西部数据推算，到2030年常见型号的自动驾驶汽车将达到3亿行，软件对汽车工艺的推动作用较大。

　　软件定义汽车趋势推动科技公司、原始厂商跨领域合作和产业整合。电动化下每一项新技术和功能的实现都需要车企配合进行反复验证和训练，进而促进了产业链中不同商业模式的整合。2020年6月，汽车巨头梅赛德斯-奔驰与芯片巨头英伟达共同开启研发车载计算系统和人工智能AI计算基础架构。计划于2024年在奔驰的下一代车型中推出。

　　电动化驱使下汽车的电子电气架构(E/E)从最初的分布式向域融合和中央控制单元过渡，未来车规级存储趋势同样是以分布式为基础的中央控制架构。电车上很多模块如TBOX、辅助泊车、中控娱乐系统和EDR是分布式存储架构，每个模块都有自己的存储器，但目前还是很无序的分布式存储，每个模块只有单一功能。

　　现代汽车的引擎盖下是一个电子控制模块(ECMs)网络，具有许多不同功能。传感器连接到这些ECM上，ECM之间又相互连接。控制器区域网络(CAN)作为中心数据路径，其上会运行不同的应用协议。高级驾驶辅助系统(ADAS)依靠安装在车辆上的不同类型传感器来收集做出决策所需数据。

　　未来对汽车的定义将向5大域融合发展，按定义做集中分布，存储空间按定义共享。如信息终端和导航控制系统专门用来存储GPS导航数据和上下游云端通讯数据，将行车记录仪融合到自动驾驶功能中去，其存储空间将和自动驾驶存储空间合并，共享高速存储模块，这样的分布系统定义更清晰，功能完备。

　　DRAM：单车价值量超130美金

　　千亿市场规模渐行渐近

　　DRAM方面，我们引用Hynix对汽车DRAM需求量级判断，可以看到一辆车预估需求可达150GB DRAM，价值量可超130美金，现在全球每年大概生产0.8～1亿部车，如果乘以渗透率或者考虑用量进一步提升，整体DRAM需求量还将提升，长期来看将形成千亿级人民币的市场规模。

　　美光科技市占率近半地位稳固、技术领先，国内存储龙头北京君正DRAM市占率第二，三星、南亚科、华邦电紧随其后。从竞争格局来看，美光科技作为绝对龙头市占率达45%，2021年度进行了LPDDR5采样测试，为行业领先。北京君正收购北京矽成后进入车载存储芯片领域，已与博世汽车、大陆集团等下游车企达成紧密合作;汽车智能化程度的提高和相关技术的不断升级，也将带来除存储芯片之外的其他各类车载芯片的需求增长，北京矽成专注在汽车及工业领域的多年芯片研发经验将在智能驾驶时代迎来新的发展前景。

　　NAND：单车需求量提升至2TB

　　CAGR高达37%

　　新四化驱动NAND存储向大容量高可靠性进化，需求容量与价值同步提升。根据西部数据预测，2022年及2025年单车需要的NAND容量将从1TB上升至2TB。

　　中、美、日、韩竞争激烈，信息娱乐与ADAS系统推动了整个汽车行业对大容量、高性能NAND的需求。三星的256GB BGA SSD控制器和固件由三星自主研发，已完成客户评估，目前已进入量产阶段，能够实现每秒2，100 MB/s的顺序读取速度和300MB/s的顺序写入速度，分别是当前eMMC的七倍和两倍。国内龙头西部数据已经实现了UFS存储器在导航地图、IVI系统、远程通讯、ADAS和数据日志上的应用。

　　NOR FLASH：车载各系统需求迭起

　　中国公司占据70%市场

　　结构性增长驱动NOR Flash产品需求，其应用在汽车电子中极为多元。当前汽车存储行业存在以下结构性增长机会：一方面系统复杂性的提升提出更高的片外存储需求，另一方面越来越多的应用场景要基于高性能的处理单元，驱动了MCU、GPU、MPU、SoC对程序和参数的存储需求和FPGA对结构化数据的存储需求。从应用场景来看，汽车ADAS系统、仪表系统、巡航系统和SOTA的升级均需可靠的NOR Flash存储。

　　相较于DRAM和NAND Flash，NOR Flash体量较小，从竞争格局来看，中国旺宏、华邦电和兆易创新占领了绝大多数的市场份额，2016、2017年美光科技、赛普拉斯相继宣布退出部分NOR Flash市场竞争而渐渐淡出，NOR Flash芯片的市场份额逐渐把控在中国台湾旺宏、华邦电和中国大陆兆易创新三家企业中，2020年，华邦电、旺宏和兆易创新市占率排名前三，占比分别为25.4%、22.5%、15.6%。

　　兆易创新GD25 SPI NOR Flash 全面满足车规级AEC-Q100认证，GD25车规级存储全系列产品已在多家汽车企业批量采用，主要应用于车载辅助驾驶系统、车载通讯系统、车载信息及娱乐系统、电池管理系统等，为市场提供全国产化车规级闪存产品。

　　预计汽车存储系统随着智能化水平提升容量和性能将实现快速增长，汽车将成为存储器步入千亿美金市场的核心因素。20世纪70年代起，DRAM进入商用市场，并以其极高的读写速度成为存储领域最大分支市场;功能手机出现后，迎来NOR Flash市场的爆发;进入PC时代，人们对于存储容量的需求越来越大，低成本、高容量的NAND Flash成为最佳选择。

　　智能化时代里，万物智联，存储行业市场空间将进一步加大，对数据存储在速度、功耗、容量、可靠性层面也将提出更高要求。而DRAM虽然速度快，但功耗大、容量低、成本高，且断电无法保存数据，使用场景受限;NOR Flash和NAND Flash读写速度低，存储密度受限于工艺制程。市场亟待能够满足汽车等新场景的存储器产品，性能有着突破性进展的新型存储器即将迎来快速增长期。

　　存储方面，我国北京君正、兆易创新产品均已导入车用市场。北京君正收购北京矽成后进入车载存储芯片领域，已于博世汽车、大陆集团等下游车企达成紧密合作;汽车智能化程度的提高和相关技术的不断升级，也将带来除存储芯片之外的其他各类车载芯片的需求增长，北京矽成专注在汽车及工业领域的多年芯片研发经验将在智能驾驶时代迎来新的发展前景。

　　兆易创新GD25 SPI NOR Flash 全面满足车规级AEC-Q100认证，GD25车规级存储全系列产品已在多家汽车企业批量采用，主要应用于车载辅助驾驶系统、车载通讯系统、车载信息及娱乐系统、电池管理系统等，为市场提供全国产化车规级闪存产品。