文档介绍:该【汽车半导体行业市场分析 】是由【青山代下】上传分享,文档一共【11】页,该文档可以免费在线阅读,需要了解更多关于【汽车半导体行业市场分析 】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..汽车半导体行业市场分析一、电动化、智能化引领汽车半导体单车价值量提升1、电动平台替代传统内燃机平台,推动智能化发展电动车采用以电源、电驱、电控为核心的三电系统替代发动机和变速器等。纯电动汽车的结构主要包括电源系统、驱动电机系统、整车控制器和辅助系统等。动力电池输出电能,通过电机控制器驱动电机运转产生动力,再通过减速机构,将动力传给驱动车轮,使电动汽车行驶。电动车省略了内燃引擎、燃料系统、进气系统、排气系统及点火装置等,因此零部件数量相比普通燃油车减少约1/3,机械结构大幅简化。电源系统包括动力电池、电池管理系统(BMS)、车载充电机及辅助动力源等。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况,对动力电池的端电压、内阻、温度、蓄电池电解液浓度、电池剩余电量、放电时间、放电电流或放电深度等状态参数进行检测,并按动力电池对环境温度的要求进行调温控制。电驱动单元主要包括电驱动电机、逆变器,与减速器等。驱动电机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置驱动或直接驱动车轮。减速器是用来调整车辆的扭矩、速度等,作用类似于变速箱。电控系统包括电机控制器和整车控制器(VCU)。电机控制器从整车控制器获得整车的需求,从动力电池包获得电能,经过自身逆变器的调制,获得控制电机需要的电流和电压,提供给电动机,使得电机的转速和转矩满足整车的要求。电机控制器内含功能诊断电路,当诊:..断出现异常时,它将会激活一个错误代码,发送给整车控制器,起到保护的功能。VCU是电机系统的控制中心,它对所有的输入信号进行处理,并将电机控制系统运行状态的信息发送给电机控制器,根据驾驶员输入的加速踏板和制动踏板的信号,向电机控制器发出相应的控制指令。VCU还将与汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流等信息传输到车载信息显示系统进行相应的数字或模拟显示。电动机控制延迟低、电池容量大,电动化推动智能化发展。一方面,发动机控制比电机控制更复杂,电机对指令的响应速度和准确性极高,使得自动驾驶可以获得更低的操作时延。另一方面,传统燃油车的电池容量不够,难以满足自动驾驶和智能化的用电需求,而增加更大的电池系统将使得汽车结构更为复杂,纯电汽车天然具有足够的电池容量和充放电系统,更符合未来智能化的需要。2、电气架构由传统分布式向域控制器发展,最终向中央集中式发展汽车ECU种类繁多,遍布三大电控系统。由于ECU是汽车控制的关键,汽车三大电控系统发动机、底盘、车身均需要ECU,小到雨刷、座椅控制,大到转向、发动机控制,因此汽车ECU种类繁多。如发动机电控系统中需要发动机ECU控制发动机供油、点火、怠速等,底盘电控系统中需要变速器ECU控制自动变速器的升挡、降挡、锁止等,车身电控系统需要门窗ECU控制门窗的闭锁、***等。:..传统汽车主要采用分布式ECU架构,汽车功能增加主要靠ECU数量的堆叠。随着发展,ECU数量逐步提升。分布式架构下汽车各个功能由不同的单一ECU控制单元来完成,通过ECU的累加来实现更多的功能,汽车的主体架构不发生改变。根据OFweek电子工程官网数据,目前普通汽车上的ECU数量为50-70个,高端汽车上的ECU数量超过100个。电气架构往域集中式架构发展,未来进一步向中央集中式架构变化。随着传统分布式架构不再适应汽车发展的需要,域控制的概念被提出并逐渐接受。***将整车划分为五个域,全车主要分为动力域、底盘域、车身控制域、信息娱乐域、ADAS(智能辅助驾驶)域。单个域主要有域控制器(DCU)进行计算和控制。各个域之间通过千兆以太网连接,以此解决实时性问题与传导问题,而每个域与自己分管的子系统之间通过CAN,CAN-FD以及百兆以太网连接通信。各个域控制器还会逐渐出现功能融合。以特斯拉电气架构为例,model3将整车分为四个域,包括中央计M(负责娱乐信息系统,辅助驾驶系统和车内互联通信)、前车身控制(负责雨刮、前电机控制器、车灯等等)、左车身控制模块LBCM(负责左车灯、门窗以及转向制动等)、右车身控制模块RBCM(包括底盘安全系统、动力系统、热管理等等)。未来电气架构的最终发展方向为统一的中央集中式控制。3、自动驾驶催生传感、存储与计算的需求:..当前正处L2到L3升级的窗口期。我国基于六大标准发布了针对自动驾驶功能的《汽车驾驶自动化分级》国家推荐标准,将驾驶自动化系统划分为L0到L5六个级别,分别对应应急辅助、部分驾驶辅助、组合驾驶辅助、有条件自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶。其中,L2集成式巡航辅助功能,在持续车辆横向和纵向运动控制方面,可由驾驶自动化系统完全负责。L3为驾驶自动化分水岭,在L3之前的驾驶自动化都只能算驾驶辅助系统,L3阶段的自动驾驶汽车可以在某些特定的场景和路段下实现自动驾驶,但如果有突发情况还是需要驾驶员接管,L3的汽车将有条件实现TJP交通拥堵辅助功能。目前主流车企如特斯拉、蔚来等的辅助驾驶处于L2及以下级别,L3以上的商业化落地与普及需要一定的时间。L2方案成熟,进入量产阶段,L3级技术有序推进。根据《全球和中国ADAS和自动驾驶Tier1供应商研究报告(2020-2021)》,Tier1供应商积极推动L2级自动驾驶量产,2020年1-11月,全球Tier1供应商合计推动57个汽车品牌推出208款L2车型,销售量达260万辆,%。2021年3月本田正式发售全球首款获法律许可的L3级自动驾驶车辆LegendEX;宝马将为7系配备L3级自动驾驶,预计2022年下半年上市;2021年12月,奔驰L3级自动驾驶系统DRIVEPILOT获得德国联邦交管局的上路许可,将于2022年搭载奔驰EQS或奔驰S级上市。:..近年各国家和地区纷纷出台汽车评级标准,将AEB、LDW、FCW等自动驾驶功能纳入汽车评级体系。同时,主要国家政策端纷纷拟定商用车搭载AEB时间表,国内多项政策出台规定部分商用车要搭载ADAS系统。受政策端影响,国内商用车ADAS方案纷纷发布。2019年底,一汽解放J7高端智能重卡发布,搭载“挚途领航”智能驾驶辅助系统,整车硬件方面主要增加了车载雷达、摄像头等配置;2019年底,陕汽重卡德龙X6000亮相,配备LDW、DMS、环境监测系统、ACC、AEBS等ADAS系统。综合上述因素的驱动催化,全球主要主机厂商纷纷出台清晰的自动驾驶时间表规划。中期维度看,L3级别预计于2022年开始逐步起量,L4级别自动驾驶车型有望于2025年集中爆发,带动汽车传感器市场高速成长。二、功率半导体:汽车电动化趋势下的确定性高增长1、功率半导体:电能控制的核心器件,新能源汽车带来广阔成长空间功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等。功率半导体可分为功率IC和功率分立器件两大类,二者集成为功率模块(包括MOSFET/IGBT模块,IPM模块,PIM模块)。2、电动化趋势下,新能源汽车功率半导体需求快速提升:..新能源汽车全球加速普及,电动化、智能化和网联化为功率半导体带来广阔市场。为了完成《巴黎气候协定》的目标,全球多数国家已明确碳中和时间,我国预计2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。随着碳中和目标推进,新能源汽车行业迎来快速发展期。预计到2025年全球新能源汽车渗透率达20%,我国达34%领跑全球。我们假设2021年后全球包括中国汽车销量以每年3%的增速缓慢增长,新能源汽车保持高速增长,测算出2025年全球汽车销量达9020万辆,新能源汽车渗透率达20%,新能源汽车销量为1804万辆;2025年中国汽车销量达2957万辆,其中新能源汽车渗透率达34%,新能源汽车销量为1000万辆,领跑全球。新能源汽车(混合动力汽车或纯电动汽车等)半导体含量显著高于传统汽车。其中,新能源汽车功率半导体用量及规格均高于传统燃油车,功率半导体约占每辆车半导体价值量增量的四分之三。英飞凌Q4FY2021财报披露数据显示,一辆配备传统内燃机的汽车的平均半导体含量为490美元,轻混合动力汽车为600美元,全混合动力为890美元,插电式混合动力及纯电动汽车为950美元。其中,功率半导体约占每辆车半导体价值量增量的85%。与传统燃油车和弱混合动力汽车相比,电动汽车并无发动机和启停系统,但由于电力转换与控制要求提升,因而多出主电控(电驱)、车载电动空调、DC-DC、OBC、电池管理系统(BMS)等部件,带动功率半导体需求提升。:..新能源汽车对功率半导体规格要求远高于传统燃油车,IGBT模块因此成为新能源汽车领域功率半导体主流选择。传统燃油车的电压功率要求较低,一般要求动力总成电压为30-40V、电助力制动器电压为60-80V、点火器电压为40-80V及单车平均电气功率≤20kW,此场景下一般选用低导通阻抗的高性能低压MOSFET。相较而言,纯电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)的核心在于高压(200-450VDC)电池及其相关的充电系统。纯电动汽车主电机驱动一般要求功率器件的驱动功率在20-150kW,平均功率约在70kW。由于较高的驱动功率、电压以及高能耗敏感度,电动车厂往往会采用导通压降小、工作电压高的IGBT模块,而非在传统燃油车中采用的MOSFET。预计到2025年全球新能源汽车IGBT规模接近40亿美元,中国达22亿美元。根据产业链调研,通常新能源汽车IGBT的单车价值量在300美金左右。我们假设新能源汽车双电机的渗透率逐年提升,IGBT受益于景气周期先涨价,之后由于技术成熟、市场竞争等因素价格逐渐下降;假设SiC的渗透率逐年增加,对IGBT形成一定的替代。,%;,%,中国将成为全球新能源汽车IGBT主要的市场。3、海外缺芯叠加国内新能源汽车爆发,国内企业迎来发展窗口期供给端,缺芯问题在以英飞凌为代表的功率半导体厂商中依然明显,IGBT和MOSFET为代表的功率半导体交期依然维持稳中有升态势,预:..计未来四个季度供给端紧张难以缓解。从货期角度看,英飞凌IGBT和MOSFET货期自2020Q1起持续提升,2021Q4整体交货周期依然普遍保持在40-50周,而不缺货情况下交货周期一般仅在10-16周。考虑到供给端扩产周期一般需要9-12月甚至更长,当前Fab厂产能已普遍排至2023年,结合新能源汽车和光伏领域需求的持续增长,预计未来四个季度内仍是供给偏紧状态。在新能源汽车领域,国内功率半导体企业已有进展,部分厂商开始在新能源汽车特别是A级车领域实现批量供货:比亚迪半导体:(1)IGBT领域:据Omdia统计,以2019年IGBT模块销售额计算,公司在中国新能源乘用车电机驱动控制器用IGBT模块全球厂商中排名第二,仅次于英飞凌,市场占有率19%,2020年公司在该领域保持全球厂商排名第二、国内厂商排名第一的领先地位。(2)SiC器件领域:公司已实现SiC模块在新能源汽车高端车型电机驱动控制器中的规模化应用,也是全球首家、国内唯一实现SiC三相全桥模块在电机驱动控制器中大批量装车的功率半导体供应商。斯达半导:2021年公司新能源行业营业收入为57,,%。车规级SGTMOSFET(split-gatetrenchMOSFET)开始小批量供货。2021年,公司生产的应用于主电机控制器的车规级IGBT模块持续放量,合计配套超过60万辆新能源汽车,其中A级及以上车型配套超过15万辆,同时公司在车用空调,充电桩,电子助力转向等新能源汽车半导体器件份额进一步提高。同时,公司在:..用于车用空调、充电桩、电子助力转向等新能源汽车半导体器件份额进一步提高。时代电气:在其新兴装备业务板块中,针对新能源汽车行业已面向市场推出多个平台的电驱系统产品,应用于纯电动、混合动力乘用车,同时已与一汽集团、长安汽车等国内一流汽车制造商开展深入项目合作,实现批量产品交付业绩。此外,公司募投新能源汽车电驱系统研发应用项目,拟以电驱系统为主推产品,利用公司自主IGBT的资源优势,突破扁线/油冷电机集成应用、SiC模块应用、双面冷却模块应用等多项研发应用技术。士兰微:2021年,基于公司自主研发的V代IGBT和FRD芯片的电动汽车主电机驱动模块,已在国内多家客户通过测试,并已在部分客户批量供货。目前公司正在加快汽车级和工业级功率模块产能的建设。2021年,,较上年增长73%。4、布局未来:SiC加速渗透,进一步打开行业天花板目前车规级半导体主要采用硅基材料,但受自身性能极限限制,硅基器件的功率密度难以进一步提高,硅基材料在高开关频率及高压下损耗大幅提升。以SiC与GaN为代表的第三代宽禁带半导体功率器件具有高击穿电压、高功率密度、耐高温、高频工作等优势,适用于大功率、高频率与恶劣的工作环境,解决Si基器件痛点。:..在主要三代化合物半导体材料中,SiC最适合用于新能源汽车领域,而GaN更适用于射频领域。SiC与GaN相比,具有更高的热导率和崩溃电压,因此在高温和高压领域应用更具优势,适用于新能源汽车、快充充电桩、光伏和电网等600V甚至1200V以上的电力领域。在新能源汽车领域,SiC功率器件将主要用于逆变器、OBC和DC/DC转换。尽管性能优越,受制于高昂的成本,当前SiC在新能源汽车领域渗透率较低。由于生产设备、制造工艺、良率与成本的劣势,碳化硅基器件过去仅在小范围内应用。根据比亚迪半导体招股说明书,目前国际主流SiC衬底尺寸为4英寸和6英寸,晶圆面积较小、芯片裁切效率较低、单晶衬底及外延良率较低导致SiC器件成本高昂,叠加后续晶圆制造、封装良率较低,且载流能力和栅氧稳定性仍待提高,SiC器件整体成本仍处于较高水平。预计SiC市场规模未来几年快速提升,,中国达21亿美元。根据产业链调研,通常一辆新能源汽车中整车主驱逆变器、OBC以及DCDC转换器用到的SiC价值量在900-1000美元左右;假设到2025年单车SiC成本下降30%,到700美元左右,渗透率提升到30%。,%;国内市场达21亿美元,%,中国将成为全球新能源汽车SiC器件主要市场。:..SiC芯片产业链与硅基产业链类似,主要分为晶圆衬底、外延、设计、制造和封装等环节,市场主要由海外厂商掌控,国内碳化硅产业仍处于起步阶段,与国际水平仍存在差距。据Yole数据,2020年碳化硅功率器件市场中,ST、Cree、ROHM、Infineon、%、%、%、%、%,CR5超过90%。国内碳化硅各环节已实现全产业链布局,但目前国产化率较低,未来有望伴随内需增长而实现提升。其中,衬底环节厂商包括山东天岳、天科合达等,外延厂商包括瀚天天成、东莞天域等,设计厂商包括上海瞻芯电子、上海瀚薪等,IDM厂商包括泰科天润、中科汉韵、三安集成、华润微、士兰微等。