“芯片級(jí)半導(dǎo)體在汽車(chē)中的價(jià)值正在不斷增長(zhǎng)。如今,一輛汽車(chē)平均有價(jià)值450美元的半導(dǎo)體,2026年將達(dá)到700美元。”市場(chǎng)研究公司Yole的市場(chǎng)研究總監(jiān)Eric Mounier博士斷言:“由于電動(dòng)汽車(chē)向電氣化的重大轉(zhuǎn)變,增長(zhǎng)最多的將是電動(dòng)汽車(chē)。”

Yole剛剛發(fā)布的《汽車(chē)半導(dǎo)體趨勢(shì)2021》報(bào)告深入分析了不斷變化的汽車(chē)行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和供應(yīng)鏈參與者,提出了關(guān)于未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)和挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)見(jiàn)解和分析。

市場(chǎng)預(yù)測(cè)和技術(shù)趨勢(shì)

市場(chǎng)預(yù)測(cè)表明,到2035年,汽車(chē)C．A．S．E．(連接性、ADAS(高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng))、共享、電氣化)將成為一個(gè)價(jià)值3180億美元的市場(chǎng)。半導(dǎo)體(芯片級(jí))在汽車(chē)中的價(jià)值將在2026年達(dá)到785億美元,年復(fù)合年增長(zhǎng)率為14．75%。

C．A．S．E．相關(guān)電子模塊市場(chǎng)預(yù)測(cè)

汽車(chē)的發(fā)展是由C．A．S．E．技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)的。Yole的分析師估計(jì),C．A．S．E．相關(guān)電子模塊市場(chǎng)的演變趨勢(shì)體現(xiàn)在四個(gè)方面:

連接性

從2020年的330億美元增加到2026年的550億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為14．55%。目前業(yè)界正在開(kāi)發(fā)用5G實(shí)施的未來(lái)V2X通信平臺(tái),成熟解決方案預(yù)計(jì)將在2024年推出。與此同時(shí),具有雙4G和前向兼容5G功能的初始解決方案已開(kāi)始出現(xiàn)。連接性也包括全新的舒適度和娛樂(lè)性功能,如智能座艙。

ADAS

高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)將在2026年達(dá)到600億美元以上,復(fù)合年增長(zhǎng)率為6．5%。主機(jī)廠使用的主要傳感器是雷達(dá)和攝像頭,因?yàn)樗鼈冃阅軆?yōu)良,價(jià)格相對(duì)便宜。

共享

2026年共享將達(dá)到30億美元左右,復(fù)合年增長(zhǎng)率為10．39%。與汽車(chē)相關(guān)的新的消費(fèi)習(xí)慣正在形成,現(xiàn)在的年輕一代渴望連接性、便利性,并有可能在從A到B的不同交通方式中進(jìn)行選擇。他們正在塑造一個(gè)使汽車(chē)服務(wù)提供商價(jià)值不斷增長(zhǎng)的行業(yè)。擁有、共享或租賃為未來(lái)出行提供了更大的靈活性。

電氣化

2026年電氣化將達(dá)到288億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為53．5%。主機(jī)廠宣布了未來(lái)5年的投資計(jì)劃,全球投資已超過(guò)2500億美元。汽車(chē)電氣化的時(shí)間表非常積極,因?yàn)樵?5年內(nèi),主機(jī)廠將不得不開(kāi)發(fā)一整套完全電動(dòng)的汽車(chē)產(chǎn)品組合。

C．A．S．E．技術(shù)四大趨勢(shì)

顛覆性半導(dǎo)體技術(shù)和商業(yè)機(jī)會(huì)

汽車(chē)工業(yè)將永遠(yuǎn)不會(huì)是原來(lái)的樣子!在諸多因素的推動(dòng)下,汽車(chē)工業(yè)有史以來(lái)第一次必須面對(duì)新的行業(yè)和技術(shù)挑戰(zhàn),同時(shí)其價(jià)值鏈也在發(fā)生巨大的變化。

Yole與合作伙伴System Plus Consulting共同完成的調(diào)查揭示了創(chuàng)新設(shè)計(jì)特征和新的半導(dǎo)體組件,以引導(dǎo)企業(yè)在未來(lái)的設(shè)計(jì)中采用更精簡(jiǎn)的解決方案。他們?yōu)榭蛻籼峁┝?條汽車(chē)賽道:ADAS、電氣化、信息娛樂(lè)和遠(yuǎn)程信息處理,這些應(yīng)用都需要無(wú)與倫比的智能。

2021年,許多國(guó)家宣布了通過(guò)汽車(chē)電氣化減少二氧化碳排放的積極計(jì)劃。因此,在未來(lái)15年內(nèi),主機(jī)廠將不得不在全球范圍內(nèi)將其大部分生產(chǎn)從內(nèi)燃機(jī)(ICE)汽車(chē)轉(zhuǎn)向電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車(chē)(EV/HEV)。這種演變,加上C．A．S．E推動(dòng)的半導(dǎo)體含量的增長(zhǎng),將為新進(jìn)入者提供有利機(jī)遇,例如來(lái)自半導(dǎo)體和消費(fèi)領(lǐng)域的索尼、華為、蘋(píng)果等,而“傳統(tǒng)”Tier-1(法雷奧等)必須掌握新的技術(shù)才能保持競(jìng)爭(zhēng)力。

遵循這一趨勢(shì),集成組裝廠商(富士康、麥格納·菲斯克等)可以在汽車(chē)組裝領(lǐng)域找到自己的位置,從而改變當(dāng)前的供應(yīng)鏈。主機(jī)廠很可能會(huì)變得“無(wú)晶圓廠”,而集成組裝廠商將滿足汽車(chē)領(lǐng)域多元化的需求。

在供應(yīng)鏈方面,由于芯片短缺、半導(dǎo)體含量增加和電氣化,供應(yīng)鏈管理將發(fā)生變化。主機(jī)廠將不得不直接與芯片制造商談判,向消費(fèi)行業(yè)學(xué)習(xí),并保持“緩沖庫(kù)存”。

傳統(tǒng)主機(jī)廠(奧迪、現(xiàn)代等)正面臨顛覆性主機(jī)廠(特斯拉、蘋(píng)果等)的嚴(yán)重威脅。在汽車(chē)行業(yè)價(jià)值鏈發(fā)生巨大變化的同時(shí),還面臨著新的行業(yè)和技術(shù)挑戰(zhàn)。中國(guó)正在加劇汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng),并在半導(dǎo)體和汽車(chē)行業(yè)進(jìn)行大規(guī)模投資,這將極大地改變行業(yè)格局。

7股力內(nèi)外夾擊汽車(chē)行業(yè)

面對(duì)2035年價(jià)值3180億美元的C．A．S．E．市場(chǎng),全球晶圓出貨量將從2000萬(wàn)個(gè)增加到超過(guò)4500萬(wàn)個(gè),其中8英寸是最常用的晶圓尺寸。20nm及以下節(jié)點(diǎn)將由ADAS和信息娛樂(lè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)。

如今,汽車(chē)用晶圓的生產(chǎn)大多在130/180納米及以上,前沿技術(shù)非常匱乏。但MobileEye EyeQ3已采用40nm,而EyeQ4為28nm,皆用于ADAS和自動(dòng)駕駛。用于信息娛樂(lè)和ADAS的內(nèi)存目前使用10-14nm。未來(lái),7nm可用于ADAS。當(dāng)前芯片短缺主要影響40-180nm范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。

40nm及以上受芯片短缺影響

芯片短缺的雪球效應(yīng)

Yole表示,始于2020年11月,許多事件共同導(dǎo)致的芯片短缺可能持續(xù)到2022年下半年。直接后果是芯片價(jià)格上漲高達(dá)20%以上,致使供應(yīng)鏈中斷。

由于許多公司從多源IC轉(zhuǎn)向臺(tái)積電的單源IC,加上制裁措施導(dǎo)致一些公司開(kāi)始囤積芯片。新冠疫情導(dǎo)致公司勞動(dòng)力減少,主機(jī)廠減少I(mǎi)C訂單,而居家時(shí)代消費(fèi)電子產(chǎn)品需求上升。芯片制造商重新分配產(chǎn)能以滿足消費(fèi)者需求,并將汽車(chē)芯片價(jià)格提高30-40%。

人們擔(dān)心公共交通可能會(huì)感染新冠病毒,購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)和/或二手車(chē)的公共激勵(lì)措施,對(duì)污染汽車(chē)的處罰導(dǎo)致新車(chē)需求快速增長(zhǎng)。然而,美國(guó)嚴(yán)冬、瑞薩工廠火災(zāi)、中國(guó)臺(tái)灣干旱等災(zāi)難遇上蘋(píng)果、微軟、英偉達(dá)、AMD、英特爾推出新產(chǎn)品,令缺芯雪上加霜。

Yole預(yù)計(jì),2022年第2季度后芯片供應(yīng)有可能恢復(fù)正常,MCU(微控制器)供應(yīng)商為了滿足持續(xù)的需求,正在提供額外的產(chǎn)能恢復(fù)錯(cuò)過(guò)的生產(chǎn)。

芯片短缺也刺激了對(duì)更加多樣化的晶圓廠生產(chǎn)的投資。不過(guò),制裁、儲(chǔ)備和單一采購(gòu)可能還會(huì)繼續(xù)下去。

芯片短缺的雪球效應(yīng)

9月,英飛凌科技位于奧地利菲拉赫的12英寸薄晶圓功率半導(dǎo)體芯片工廠正式啟動(dòng)運(yùn)營(yíng)。英飛凌首席執(zhí)行官Reinhard Ploss博士在接受采訪時(shí)表示:“芯片短缺情況還會(huì)持續(xù)多久,這個(gè)問(wèn)題確實(shí)很難回答。生產(chǎn)能力需要一個(gè)前端建設(shè)時(shí)期,產(chǎn)能可能會(huì)在2023年、2024年達(dá)到頂峰。”

他也表示,英飛凌希望可以首先通過(guò)庫(kù)存來(lái)解決一部分問(wèn)題,然后需要通過(guò)把產(chǎn)能更智能地分配給不同的產(chǎn)品線,應(yīng)對(duì)芯片短缺問(wèn)題。“我們需要觀察市場(chǎng)的哪一些領(lǐng)域有增長(zhǎng),哪些領(lǐng)域需要更多的芯片,這是一個(gè)市場(chǎng)整體分配的問(wèn)題。”他補(bǔ)充說(shuō)。

顛覆性主機(jī)廠已經(jīng)上路

電動(dòng)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展將重塑汽車(chē)行業(yè),自然會(huì)吸引主機(jī)廠和Tier-1零部件供應(yīng)商的積極參與。因此,蔚來(lái)、小鵬和Lucid Motors等新進(jìn)主機(jī)廠紛至沓來(lái)。來(lái)自半導(dǎo)體或消費(fèi)行業(yè)的其他參與者也將進(jìn)入該領(lǐng)域。

在這場(chǎng)完全自動(dòng)駕駛的競(jìng)爭(zhēng)中,擁有眾多資源的大型主機(jī)廠,如大眾汽車(chē),在自行開(kāi)發(fā)必要的軟件,或與自動(dòng)化車(chē)輛公司合作或進(jìn)行收購(gòu)。資源有限的主機(jī)廠預(yù)計(jì)將依賴Tier-1開(kāi)發(fā)基本的自動(dòng)駕駛功能。這些Tier-1必須掌握攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)傳感器和計(jì)算機(jī)。來(lái)自半導(dǎo)體領(lǐng)域的公司,如高通、英偉達(dá)和英特爾美孚眼,正在將自己定位于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的中心,有時(shí)是通過(guò)收購(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如,在全球汽車(chē)企業(yè)缺芯的情況下,高通公司以46億美元收購(gòu)了Veoneer,以鞏固其在汽車(chē)行業(yè)的地位。高通完成了垂直整合,成為一個(gè)自動(dòng)駕駛行業(yè)的系統(tǒng)及解決方案供應(yīng)商,實(shí)現(xiàn)了從芯片到服務(wù)、軟件及通信技術(shù),再到完整解決方案供應(yīng)商的跨領(lǐng)域轉(zhuǎn)型,也代表芯片企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入白熱化,將影響產(chǎn)業(yè)格局。

來(lái)自消費(fèi)行業(yè)的公司,如蘋(píng)果、華為或小米,也正在進(jìn)入該市場(chǎng)。根據(jù)他們的戰(zhàn)略,他們只能開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛部分或整個(gè)電動(dòng)汽車(chē),就像華為正在做的那樣。富士康以其在蘋(píng)果供應(yīng)鏈中的裝配角色而聞名,目前正與蘋(píng)果和Stellantis等多家公司合作。9月下旬,富士康與Stellantis成立合資公司Mobile Drive,定位為汽車(chē)供應(yīng)商,專注于開(kāi)發(fā)信息娛樂(lè)和遠(yuǎn)程信息處理解決方案及云服務(wù)平臺(tái),包括基于人工智能的應(yīng)用、導(dǎo)航、語(yǔ)音識(shí)別、電商運(yùn)營(yíng)和支付服務(wù)集成等軟件,以及智能座艙和車(chē)載通信系統(tǒng)等。

顛覆性主機(jī)廠崛起

由此可見(jiàn),富士康這一分包商正在扮演新的角色,最近菲斯克和麥格納之間的合作也表明,麥格納將組裝汽車(chē)。未來(lái),可能會(huì)看到新的汽車(chē)主機(jī)廠不需要工廠,而是依賴分包商的經(jīng)驗(yàn)。

2020年全球汽車(chē)總銷量為6220萬(wàn)輛;銷售總額為13．94億美元。Stellantis是2021年1月PSA(標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán))和FCA(菲亞特克萊斯勒汽車(chē)公司)合并的產(chǎn)物,新的集團(tuán)將每年制造870萬(wàn)輛汽車(chē),成為大眾汽車(chē)、豐田汽車(chē)、雷諾-日產(chǎn)汽車(chē)之后全球第四大車(chē)企。

2020年主要汽車(chē)廠商銷量

傳統(tǒng)主機(jī)廠知道如何制造汽車(chē),精通精益制造;而顛覆性主機(jī)廠正在圍繞半導(dǎo)體、軟件和電池制造電動(dòng)汽車(chē)。他們掌握芯片設(shè)計(jì),并與代工廠建立了長(zhǎng)期關(guān)系。但是,他們需要學(xué)習(xí)如何批量生產(chǎn)汽車(chē),學(xué)習(xí)如何集成半導(dǎo)體。

顛覆性與傳統(tǒng)主機(jī)廠套路不同

C．A．S．E．的技術(shù)創(chuàng)新

在連接性方面,2022年,大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的法規(guī)規(guī)定,基本V2X為強(qiáng)制性執(zhí)行;2024年,無(wú)人駕駛汽車(chē)進(jìn)入市場(chǎng),默認(rèn)情況下采用5G CV2X;2027年,5G C-V2X將成為自動(dòng)駕駛汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

V2X技術(shù)路線圖

在ADAS方面,將有更多傳感器用于更多應(yīng)用。幾年來(lái),激光雷達(dá)傳感器逐漸進(jìn)入汽車(chē)行業(yè),以提供更多的自動(dòng)駕駛功能,實(shí)現(xiàn)更安全的道路。

更多傳感器更多應(yīng)用

汽車(chē)將從分布式體系結(jié)構(gòu)到集中式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展。2030-2035年,超級(jí)計(jì)算機(jī)使車(chē)輛集中化,所有域控制器都集中在一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)中。2020年,分布式體系結(jié)構(gòu)是“一個(gè)ECU,一個(gè)功能”,未來(lái)將朝著一些ECU合并的方向發(fā)展。由特定的域集中控制器實(shí)現(xiàn)信息娛樂(lè)、舒適性、動(dòng)力總成、傳感、安全等功能。

車(chē)輛中的軟件代碼將從5000萬(wàn)行增加到1億行、2-3億行,甚至3億行以上。今天,大多數(shù)主機(jī)廠仍然使用分布式E/E體系結(jié)構(gòu),每個(gè)功能有一個(gè)ECU。

E/E體系結(jié)構(gòu)的演變是復(fù)雜應(yīng)用的必需

由于更高的汽車(chē)ASP(平均售價(jià)),F級(jí)別車(chē)輛是大多數(shù)創(chuàng)新首次實(shí)施的地方,采用最先進(jìn)的傳感器和計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的功能。其平均ASP為10萬(wàn)美元,ADAS內(nèi)容約為3%(3000美元)。這類車(chē)輛2020年銷量為17．4萬(wàn)臺(tái)。

C級(jí)別車(chē)輛是市場(chǎng)的主力,價(jià)格壓力非常大,平均ASP萬(wàn)3萬(wàn)美元,ADAS內(nèi)容約為1%(300美元),2020年銷量為2300萬(wàn)臺(tái)。

隨著ADAS特別是未來(lái)自動(dòng)駕駛的進(jìn)展,車(chē)內(nèi)傳感器將越來(lái)越多。未來(lái)必須在成本和性能比方面做大量工作,以便在較低端的細(xì)分市場(chǎng)實(shí)施創(chuàng)新。

ADAS的技術(shù)創(chuàng)新

隨著華為、小米、Oppo(可能是索尼)和蘋(píng)果等新公司進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng),一個(gè)與ADAS和自動(dòng)駕駛汽車(chē)不同的新市場(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)。這種汽車(chē)將擁有比傳統(tǒng)ADAS汽車(chē)更多的傳感器和計(jì)算能力,特別是激光雷達(dá)將有助于在公共道路上實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛汽車(chē)。消費(fèi)類自動(dòng)駕駛汽車(chē)將使用比ADAS汽車(chē)中的更多和更高性能的傳感器,平均售價(jià)在6-9萬(wàn)美元。

消費(fèi)類自動(dòng)駕駛車(chē)輛

目前,在汽車(chē)上可以找到五種不同的車(chē)內(nèi)傳感應(yīng)用:乘客監(jiān)控系統(tǒng)、手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、顆粒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、有源噪聲抵消系統(tǒng)。車(chē)輛共享將有利于車(chē)內(nèi)傳感技術(shù)發(fā)揮作用。

嚴(yán)格的二氧化碳排放法規(guī)是汽車(chē)電氣化的主要驅(qū)動(dòng)力。由于向全電動(dòng)汽車(chē)的過(guò)渡不可能一蹴而就,不同類型的EV/HEV在未來(lái)幾年仍將共存。

如今,在電池價(jià)格下降、客戶對(duì)更長(zhǎng)行駛里程的需求增加以及汽車(chē)制造商盈利能力提高的推動(dòng)下,電池容量在明顯增大。

WLTP(全球統(tǒng)一輕型車(chē)輛試驗(yàn)程序)行駛里程與電池組容量的關(guān)系表明,使用800V電池技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超快充電。

每輛全電動(dòng)汽車(chē)的電池組容量

雖然每個(gè)主機(jī)廠都有自己的碳化硅戰(zhàn)略,但特斯拉采用碳化硅顯著提高了對(duì)碳化硅技術(shù)的信心,并在一定程度上加快了碳化硅的采用。800V電池的采用也在加速碳化硅的滲透。

2019-2020年期間,BEV主逆變器領(lǐng)域的主機(jī)廠和設(shè)備制造商的合作伙伴關(guān)系和設(shè)計(jì)成果豐碩。汽車(chē)碳化硅行業(yè)正準(zhǔn)備在2022-2023年期間啟動(dòng)量產(chǎn)。

主逆變器中的碳化硅的使用

中國(guó)參與度很高

中國(guó)加大了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度,希望促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)及其零部件的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。中國(guó)是第一個(gè)從新冠肺炎疫情中恢復(fù)過(guò)來(lái)的國(guó)家之一,擁有30%的周邊電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng),EV/HEV品牌數(shù)量超過(guò)任何其他國(guó)家,電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展速度非常快。EV/HEV對(duì)中國(guó)碳中和具有重要意義,在電子出行的強(qiáng)大激勵(lì)機(jī)制下,許多中國(guó)主機(jī)廠正在開(kāi)發(fā)EV/HEV。其中一些是專注于新能源汽車(chē)(NEV)的初創(chuàng)企業(yè)。

中國(guó)汽車(chē)工業(yè)正在:建立本地品牌、創(chuàng)建合資企業(yè)、圍繞BEV創(chuàng)建許多初創(chuàng)公司,外國(guó)品牌也可以從市場(chǎng)中獲益;眾多本地Tier-1,包括外國(guó)公司都參與了中國(guó)內(nèi)部供應(yīng)鏈(汽車(chē)、Tier-1、芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝)的合作。中國(guó)在汽車(chē)和半導(dǎo)體領(lǐng)域的大規(guī)模投資也是前所未有。