（报告出品方/作者：天风证券，潘暕）
2. 品类分析：五大类汽车芯片皆具高成长动能，受益电动+智能化量价齐升
2.4. 功率半导体：新能源汽车核心器件，价值量实现四倍以上增长
汽车半导体绝对值在增长，从分类中功率半导体价值量增加幅度最大。新能源汽车相比 传统燃油车，新能源车中的功率半导体价值量提升幅度较大。按照传统燃油车半导体价 值量 417 美元计算，功率半导体单车价值量达到 87.6 美元，按照 FHEV、PHEV、BEV 单车半导体价值量 834 美元计算，功率半导体单车价值量达到 458.7 美元，价值 量增加四倍多。
2.4.1. IGBT：决定电动车核心性能，乘新能源汽车之风扬帆起航
汽车电动化、网联化、智能化发展趋势中带动汽车半导体需求大幅度增长。IGBT 应用于 新能源的电压转换，例如：汽车动力系统、光伏逆变器等，IGBT 功率模块均是逆变器的 核心功率器件，在电动车动力系统半导体价值量中占比 52%。IGBT 透过控制开关控制改 变电压具备耐压的特性被各类下游市场广泛使用，此外由于 IGBT 工艺与设计难度高，海 外企业凭借多年的积累占据较大的市场份额；国内厂商近年来通过积极投入研发成功在 国内新能源汽车用 IGBT 模块市场中占取到了一定份额，但仍有很大的替代空间。
IGBT 不仅是国产功率半导体企业的布局重心，也是车厂与半导体大厂强强联手的破局点。 华润微部分 MOSFET 和 IGBT 产品已进入整车应用，实现销售贡献，公司 2021 年 IGBT 业 务增速超 70%。广汽集团子公司与株洲中车时代合资设立青蓝半导体，围绕新能源汽车 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）领域开展自主技术研发和产业化应用。项目、投资总额 4.63 亿元人民币，一期规划产能年产 30 万只汽车 IGBT 模块，计划 2023 年投产；二期规 划产能年产 30 万只汽车 IGBT 模块，计划 2025 年投产。项目全部建成后，可实现年产60 万只汽车 IGBT 模块的总产能，利于打开双方在新能源汽车 IGBT 领域的发展局面。 IGBT 被应用于汽车的多个零部件中，是核心器件之一。
IGBT 被应用于汽车的多个零部件中，是核心器件之一。IGBT 是决定电动车性能的核心 器件之一，主要应用于电池管理系统、电动控制系统、空调控制系统、充电系统等，主 要功能在于在逆变器中将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电；在车载充电 机（OBC）中将交流电转换为直流并为高压电池充电；用于 DC/DC 转换器、温度 PTC、 水泵、油泵、空调压缩机等系统中。
车规级 IGBT 对产品性能要求要高于工控与消费类 IGBT。作为汽车电气化变革的关键制 程，IGBT 产品在智能汽车中具有不可替代的作用。由于汽车电子本身使用环境较为复杂， 一旦失效可能引发严重后果，所以市场对于车规级 IGBT 产品的要求要高于工控类与消 费类 IGBT 产品。相比工控与消费类 IGBT，车规级 IGBT 对于温度的覆盖要求更高、对 出错率的容忍度更低、且要求使用时间也更长。
车规级 IGBT 在汽车产业链处于中游位置，车规认证是其壁垒之一。IGBT 厂商在汽车产 业链中处于中游位置，其上游包括材料供应商、设备供应商以及代工厂，例如日本信越、 晶瑞股份、晶盛机电、日立科技、高塔、华虹等；其下游包括 Tier 1 厂商以及整车厂。 在车载 IGBT 产业链中，认证壁垒是 IGBT 厂商进入车载市场的壁垒之一。IGBT 厂商进入车载市场需要获得 AEC-Q100 等车规级认证，认证时长约为 12~18 个月，且在通过 认证门槛后，IGBT 厂商还需与汽车厂商或 Tier 1 供应商进行市场约 2~3 年的车型导入 测试验证。在测试验证完成后，汽车厂商也往往不会立即切换，而是要求供应商以二供 或者三供的身份供货，再逐步提高装机量。
IGBT 组件数量随新能源汽车的动力性能提升而增加。IGBT 约占电机驱动系统成本的一 半，而电机驱动系统约占整车成本的 15~20%，即是说，IGBT 约占整车成本的 7~10%。 随着新能源汽车的动力性能增强，IGBT 组件使用个数也在提升，例如 MHEV 48V 所需 IGBT 组件数量约为 2~5 个，但 BEV A 所需 IGBT 组件数量则为 90~120 个。随着新 能源汽车的动力性能增强，IGBT 组件数量也在提升，带动整体 IGBT 价值量提升。
根据不同车型，IGBT 价值量也有所不同，A 级车 IGBT 价值最高达到 3900 人民币。根 据不同车型，汽车通常可分为物流车、大巴车、A00 级、A 级以上四个大类。不同类型 的汽车所需要的 IGBT 价值量也有所不同。物流车通常使用 1200V 450A 模块，单车价 值量为 1000 元；8 米大巴 IGBT 单车价值量为 3000 元、10 米大巴 IGBT 价值量为 3600 元；A00 级汽车单车 IGBT 价值量约为 600~900 元；15 万左右的 A 级车以上汽 车单车 IGBT 价值量约为 1000~2000 元、20~30 万左右的 A 级车以上汽车单车 IGBT价值量约为 2000~2600 元；属高级车型的 A 级车以上汽车单车 IGBT 价值量则约 3000~3900 元。
充电桩中的 IGBT 模块是负责功率转换的核心器件。根据充电方式，充电桩可分为直流 桩、交流桩、无线充电，其中以直流桩和交流桩为主。交流桩又叫慢充桩，只提供电力 输出，无充电功能，需要通过车载充电机为电动车充电；而直流桩则叫快充桩，与交流 电网连接，输出可调直流电，直接为电动汽车的动力电池充电，且充电速度较快。IGBT 模块在充电桩中担当功率转换的角色，是充电桩的核心器件之一。
充电桩数量逐步提升，带动 IGBT 需求增长。随着新能源汽车的普及，充电桩市场也在 不断扩大。2021 年 5 月至 2022 年 4 月，我国公共充电桩保有量从 88.4 万台增长至 133.2 万台。根据中国充电联盟的数据，2022 年，我国充电桩市场中，直流电桩约为 57.7 万台；交流桩约为 75.5 万台，虽然充电桩市场对于 IGBT 来说仍然较小，但由于 充电桩的部署对于扩大新能源汽车来说至关重要，所以未来充电桩用 IGBT 市场有望快 速增长。
英飞凌在车规级功率芯片市场处于领先。从市场容量看，我国车规级 IGBT 市场规模从 2015 年 5.92 亿元增长至 2020 年 26.85 亿元，2015-2020 年均复合增速高达 35.31%。截 止 2019 年，英飞凌处于绝对领先位置，占 49.2%；排在第二和第三位分别是比亚迪和斯 达，份额分别为 20.0%和 16.6%。
2.4.2. SiC：物理性能优势+碳中和需求带动上车进程加速
SiC 材料相比于 Si 材料有着显著的优势。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。与硅基半导体材料相比，以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有高 击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点。
（1） 能量损耗低。SiC 模块的开关损耗和导通损耗显著低于同等 IGBT 模块且随着开关频 率的提高，与 IGBT 模块的损耗差越大，SiC 模块在降低损耗的同时可以实现高速开 关，有助于降低电池用量，提高续航里程，解决新能源汽车痛点。
（2） 更小的封装尺寸。SiC 器件具备更小的能量损耗，能够提供较高的电流密度。在相同 功率等级下，碳化硅功率模块的体积显著小于硅基模块，有助于提升系统的功率密 度。
（3） 实现高频开关。SiC 材料的电子饱和漂移速率是 Si 的 2 倍，有助于提升器件的工作 频率；高临界击穿电场的特性使其能够将 MOSFET 带入高压领域，克服 IGBT 在开关 过程中的拖尾电流问题，降低开关损耗和整车能耗，减少无源器件如电容、电感等 的使用，从而减少系统体积和重量。
（4） 耐高温、散热能力强。SiC 的禁带宽度、热导率约是 Si 的 3 倍，可承受温度更高， 高热导率也将带来功率密度的提升和热量的更易释放，冷却部件可小型化，有利于 系统的小型化和轻量化。
新能源汽车需求高起带动第三代半导体在大功率电力电子器件领域起量。电动汽车和充 电桩等都需要大功率、高效率的电力电子器件，基于 SiC、GaN 的电子电力器件因其物理 性能优异在相关市场备受青睐。第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱，助力新能 源汽车电能高效转换，推动能源绿色低碳发展。举例来看，到 2030 年，如果有 3500 万 电动车使用 SiC，那么这一制造年生产出的新能源汽车总计在它们的使用期限中节约了的 能源相当于节省 1.92 亿桶油/ 相当于节省 82 亿美元电力成本。
第三代半导体衬底成本相对较高，但综合成本优势大于传统硅基，与传统产品价差持续 缩小。
SiC 与传统产品价差持续缩小，预计 SiC 2022 年将迎来增长拐点, 2026 年将全面铺开
SiC 与传统 Si 基产品价差持续缩小。1) 上游衬底产能持续释放，供货能力提升，材料端衬 底价格下降，器件制造成本降低; 2) 量产技术趋于稳定，良品率提升，叠加产能持续扩张， 拉动市场价格下降; 3) 产线规格由 4 英寸转向 6 英寸, 成本大幅下降。未来 SiC、GaN 综合 成本优势显著，可通过大幅提高器件能效+减小器件体积使其综合成本优势大于传统硅基 材料，看好第三代半导体随着价格降低有望迎来大发展。
目前业界于电动车较积极导入 SiC 的主要装置和部件有主驱逆变器、车载充电器、车 外充电器，SiC 功率元件发挥如下优势： 1） 极佳的内在特质：高效率，降低能量损耗；高转换频率，增加能量强度；可在更 高的温度下运行，提升长期可靠性。 2）性能改进和小型化：从 Si-IGBT 模组到 SiC MOSFET 模组，体积缩小了 50%，效率 提升了 2%，器件的使用寿命得到延长。 3）有助于降低电动车用户的使用成本：提升效率以达到节电目的，在相同输出功率 下可增加续航里程、提升充电速度。
纯电动汽车: 8 寸晶圆可以满足 13 辆车的 SiC 需求; 6 寸晶圆可以满足 7 辆车的 SiC 需求
8inch wafer= 324.29 平方厘米，假设良率为 50%，BEV 各部件需要的 SiC 晶圆面积：1）逆变器=10 平方厘米；2）OBC=1.8 平方厘米；3）DC/DC=0.9 平方厘米，那么 1 张 8 寸 晶圆可以满足 13 辆车的 SiC 需求。6inch wafer= 176.7 平方厘米, 假设良率为 50%，那么 1 张 6 寸晶圆可以满足 7 辆车的 SiC 需求。
油电混合车: 8 寸晶圆可以满足 17 辆车的 SiC 需求; 6 寸晶圆可以满足 9 辆车的 SiC 需求
8inch wafer= 324.29 平方厘米，假设良率为 50%，BEV 各部件需要的 SiC 晶圆面积：1） 逆变器=8 平方厘米；2）OBC=0.9 平方厘米；3）DC/DC=0.5 平方厘米，那么 1 张 8 寸晶 圆可以满足 17 辆车的 SiC 需求。6inch wafer= 176.7 平方厘米, 假设良率为 50%，那么 1 张 6 寸晶圆可以满足 9 辆车的 SiC 需求。
纯电动汽车占新能源汽车比重为 81%，以此数据假设，我国 2021-2025 年新能源汽车相 关 8 英寸 SiC 晶圆需求为 27.1 万片、34.2 万片、43.3 万片、54.7 万片、69.2 万片， 6 英 寸 SiC 晶圆需求我国为 48.1 万片、60.9 万片、77.0 万片、97.3 万片、123.1 万片。
上车情况：
高性能车电驱动参数对比，碳化硅物理性能优势凸显。
价格持续降低+物理性能优势+碳中和需求带动碳化硅加速上车，数家车企多车型争先尝 鲜。三安光电副总经理陈东坡预计，在 2023-2024 年，长续航里程的车型基本上 80-90%、 甚至 100%都会导入碳化硅（SiC）器件。2022 年，随着 800V 高压平台的推进，未来将有 更多的 SiC 器件在车上搭载。国内外产业链企业将在 SiC 赛道持续展开竞赛。
高电压高功率超级快充成为解决用户充电焦虑的行业通行方案，在超级快充方面多加主 机厂和充电桩服务商均在布局 120-480KW 超级快充，在整车电压方面，800V 整车电压 成为下一代电动车重要选择，SiC 强势入场。
据英飞凌最新的材料显示，我们看到英飞凌是现代 EMP 系列 SiC 的主要提供商；美国的 车企中，根据当前的信息猜测，可能是第一个导入 SiC 的是通用汽车，因为之前有一则消 息：Wolfspeed 宣布，与通用汽车达成了一项战略供应协议，为通用汽车未来的电动汽车 提供碳化硅。
功率半导体方面，士兰微、时代电气、斯达半导、宏微科技、新洁能积极布局。士兰微 自主研发的 V 代 IGBT 和 FRD 芯片的电动汽车主电机驱动模块在 2021 年上半年已在国内 多家客户通过测试，并在部分客户开始批量供货。时代电气 2020 年乘用车 IGBT 已获得 广汽、东风订单。斯达半导 2021 年上半年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 20 万辆新能源汽车，同时基于第七代微沟槽 Trench FieldStop 技术 的新一代车规级 650V/750V IGBT 芯片研发成功，预计今年开始批量供货。宏微科技车规 级 IGBT 模块 GV 系列产品已实现对臻驱科技（上海）有限公司小批量供货，汇川技术、 蜂巢电驱动科技河北有限公司（长城汽车子公司）和麦格米特正在对 GV 系列产品进行产品认证。新洁能募资 14.5 亿扩建 SiC/GaN 项目，汽车用 1200V SiC MOS 和 650V E－ Mode GaN HEMT 首次流片验证完成，产品部分性能达到国内先进水平。2021 年公司在 汽车电子市场重点导入了比亚迪，目前已经实现十几款产品的大批量供应，产品进入了 多个汽车品牌的整机配件厂，汽车电子产品的整体销售占比快速提升。
2.4.3. 价值量测算：车载 IGBT 及 SiC 发展势不可挡
关键假设：
1）汽车销量与渗透率：根据国务院发布的《新能源汽车产业发展规划》以及乘联会数据， 我们预计新能源汽车行业将加速发展，对传统燃油车具有较强的渗透和替代能力，政策 支持力度较大。我们预计 2022 年全国新能源汽车销售将持续放量，销量达 445 万辆，到 2025 年增加至 900 万辆，渗透率达 30%；
2）车规级 IGBT 价值量：我们按照 IGBT 芯片使用数量估计，A00/A0 级电动乘用车 IGBT 价值量平均为 1000 元，A 级以上电动乘用车 IGBT 价值量平均为 3000 元，插电混动乘用 车 IGBT 价值量平均为 2100 元，商用车 IGBT 价值量平均为 1800 元，传统燃油车 IGBT 价 值量平均为 700 元；
3）A00/A0 级电动车销量占比：我们预计新能源汽车的销售结构将会从“哑铃型”向 “纺锤型”优化，A00 和 A0 级车占比逐渐下降，预计将从 2022 年占比 35%逐渐下降至 2025 年占比 15%；
4）等效 8 寸晶圆数量(亿片)：我们按照英飞凌生产的 FSxxR12KT4 系列 IGBT 模块中 IGBT 芯片的平均面积 90.17mm2进行估算，8 寸晶圆大约可以切出 301 块 IGBT 芯片。晶圆数 量需求量将从 2021 年 156.54 万片大幅增长至 2025 年 363.61 万片；
5）IGBT+SiC 市场规模：我们按照各类型汽车销售量乘以各类型汽车中 IGBT 与 SiC 价值 量，其中 SiC 的渗透率逐渐提高，成本大幅降低。
2.5. 模拟芯片：覆盖整车核心板块，汽车四化带动量价齐升
模拟集成电路作为半导体的重要分类之一，属于产生、放大和处理各种模拟信号的关键 元件，承担着连接现实世界和数字世界的桥梁作用。模拟集成电路的发展趋势与半导体 行业的景气度高度一致，市场规模同样拥有持续上涨的动能。根据 WSTS，2021 年全球 模拟芯片的市场规模达 728 亿美元，相比于 2020 年的 556.6 亿美元强势增长 30.8%，且 其预计 2022 年模拟芯片的市场销售继续增长 8.8%至 792.5 亿美元；IC insights 则预测， 全球模拟产品市场 2021 至 2026 年的年复合增长率预计在 7.4%。
模拟芯片在汽车各个部分均有应用，包括车身、仪表、底盘、动力总成及 ADAS，主要 分为信号链芯片与电源管理芯片两大板块。
汽车电子增长迅猛，已经成为了模拟芯片第二大下游应用场景，预计 2022 年专用型模拟 芯片市场份额占比达到 16.6%，市场规模同比增长 17%。
模拟芯片在不同下游产品的平均单机价值量，其中汽车占比最高。
新能源汽车在充电桩、电池管理、车载充电、动力系统等方面对模拟芯片均有新需求， 带动市场对模拟芯片需求的提升。
车载模拟芯片市场规模测算：
关键假设：
1)汽车销量：根据中国汽车流通协会预测 2020-2025 中国乘用车销量 CAGR 为 4.13%,2025-2035CAGR 为 2.92%我们预计 2025/2030 年乘用车销量分别为 2448/2838 万台。
2)智能汽车渗透率：根据麦肯锡预测 2030 年 L0、L1、L2、L3、L4 自动驾驶渗透率分别 为 12%、21%、57%、10%。考虑到我国《中国智能汽车发展路线图 2.0》指出 2030 年搭载 L2 和 L3 自动驾驶功能的新车销量在 2030 年要达到 70%，L4 占比要达到 20%。我们预计 2030 年 L0、L1、L2、L3L4/L5 自动驾驶渗透率分别 0%、10%、57%、13%、20%。
3)汽车半导体：我们采用中国汽车工业协会副秘书长刘宏的预计，单一车辆中半导体的价 值从 2020 年的 475 美元增长到 2030 年将达到 600 美元。 4)模拟芯片占比：模拟电路占比汽车芯片 29%。模拟芯片中信号链占比 53%，电源管理占 比 47%。
我们预计到 2030 年国内模拟芯片市场总规模有望达到 332 亿元。考虑到 2016-2020 年 全球乘用车产量/国内乘用车产量均位于 2.8-3.1 之间，我们给予 3 倍乘数，预计 2030 年 全球模拟芯片市场总规模达到 996 亿元。（报告来源：未来智库）
2.5.1. 电源管理：汽车电源解决方案需求快速提升，涨幅创 6 年新高
从应用角度看，模拟芯片分为信号链路和电源管理两大类，据 Oppenheimer 统计， 2020 年全部模拟 IC 市场中，信号链产品占比约为 47%，电源链产品占比达到 53%。 电源 IC 增长最大的是车载领域，复合年增长率为 9.0%。电动化和自动驾驶将成为驱动力， 特别是电动汽车，Yole 预计其到 2026 年将占汽车市场的 30%，电源管理 IC（PMIC）受其 推动增长。此外 Yole 预计，到 2026 年，预计所有乘用车和 80%的小型商用车至少配备 Level1ADAS，这也增加了对多通道 PMIC 的需求。
电源管理芯片作为电动汽车推进的关键芯片，对汽车电动化进程至关重要。与传统汽车 的相比，电动汽车有“三电”系统，即电机、电池和电控系统。其中电控系统由电池管 理系统和控制系统构成，以管理电池组和控制电池的能量输出和调节电机的转速等，电 源管理芯片对汽车电动化进程至关重要。目前 74%的芯片短缺来自于汽车驱动芯片、汽车 主控芯片以及电源芯片，剩余的则为信号链 CAN/LIN 等通信芯片。工业和信息化部辛国 斌曾表明 2021-2025 年中国新能源汽车的市场渗透率每年的年复合增长率须达到 30%以 上，推进进程较快，对电源管理芯片需求将持续扩大。
无线充电是增长快速的电源芯片应用市场，汽车无线充电功能的渗透成为电源芯片需求 的重要驱动因素。无线充电是在发射端（TX）和接收端（RX）分别连接电感线圈，在发 射端驱动电感线圈产生交变磁场，在接收端通过电感线圈耦合该交变磁场产生交流电并 且进行电力传输的技术。无线充电芯片主要包括接收端芯片和发射端芯片两个类别，是 重要的电源管理芯片。2018 年至 2021 年，合资品牌汽车无线充电功能渗透率由 1.5%上 升至 15.2%；自主品牌汽车无线充电渗透率由 3.1%上升至 26.4%。
欧美厂商在电源管理芯片领域领先，国内企业竞争格局则相对分散，车载产品国产替代 空间广阔。德州仪器、ADI、英飞凌和意法半导体市占率领先且均在车载领域有布局。国 内电源管理 IC 市场份额较低，且集中度较低，根据前瞻产业研究院整理数据，国内十大 电源管理芯片上市公司国内市占率仅 6.83%。
2.5.2. 信号链：智能化产品基石，汽车四化推动加速成长
信号链是连接真实世界和数字世界的桥梁。一个完整信号链的工作原理为：从传感器探 测到真实世界实际信号，如电磁波、声音、图像、温度、光信号等并将这些自然信号转 化成模拟的电信号，通过放大器进行放大，然后通过 ADC 把模拟信号转化为数字信号， 经过 MCU 或 CPU 或 DSP 等处理后，一方面，经由 DAC 还原为模拟信号，另一方面，通 过各种连接芯片实现互联互通。可以说，信号链是电子设备实现感知和控制的基础，是 电子产品智能化、智慧化的基础。
电池管理系统（BMS）是电动汽车最重要的核心技术也是信号链芯片增速较快的车载应 用领域，电池管理芯片作为关键上游部件驱动信号链芯片需求。电池管理系统（BMS） 是动力电池系统的重要组成部分，主要负责管理控制电池的状态，防止电池出现过充电 和过放电的状况，以便延长电池使用寿命。BMS 芯片并非特指一种芯片，而是 AFE（电 池采样芯片）、MCU（微控制处理单元）、ADC（模拟数字转换器）、数字隔离器等产品的 统称。
BMS 的应用领域包括新能源汽车、通信、可再生能源、UPS 不间断电源等，其中新能源 车是 BMS 最常见的应用领域。根据 Frost&Sullivan 统计，全球新能源汽车用 BMS 市场规 模从 2016 年的 4.5 亿美元增长到 2020 年的 14.2 亿美元，复合年均增长率高达 33.3%。在 国内新能源汽车的快速发展带动下，国内 BMS 市场需求规模迅速增长，市场规模由 2016 年的 12.9 亿元增长至 2020 年的 26.3 亿元，复合增长率为 19.5%。预计 2020 年至 2025 年将以 16.6%的复合增速继续增长。
欧美公司占领信号链芯片主要市场，国产替代空间广阔。从国际格局看，各大厂商均基 于电池管理芯片均推出了相应的电池管理系统（BMS）产品设计方案，电池管理芯片被国 外厂商垄断。Skyworks 基于其在射频前端的技术优势，拥有前端模组、开关、功率放大 器、低噪声放大器完整车规级产品方案。
本土厂商方面，思瑞浦产品已导入车用市场，力芯微产品在研。 思瑞浦致力于成为一家模拟与嵌入式处理器芯片供应商，目前产品以信号链芯片为主。 已建立完整的汽车电子质量管理体系并通过相关客户的认可，首颗汽车级高压精密放大 器（TPA1882Q）已实现批量供货。 力芯微信号链芯片深入研发及产业化项目在研，主要面向车载高频或微弱信号等领域。
2.6. 传感器：多传感器融合成为必选，催生对芯片的刚需
汽车传感器是信息采集分析的前端系统，是将观察变量转换为可供测量信号的信号转换 装备。从目前汽车传感器装备目的的不同，可分为提升单车信息化水平的传统微机电传 感器（MEMS 传感器）和为自动驾驶提供支持的智能传感器两大类。MEMS 传感器用于 获取车身信息，如胎压、油压、车速等，是维持汽车正常、稳定、安全行驶所必备的基础传感器。智能传感器主要用于探测和感知环境，可以搜集信息并把有价值的信息传输 到终端。
MEMS 传感器主要应用于动力总成系统、车身控制系统和底盘系统中，对汽车的速度、 排放、动力总成、悬架、气候控制、环境控制等起着至关重要的作用。
汽车智能传感器主要包括车载摄像头、激光雷达、毫米波雷达、红外传感器、超声波传 感器等。车载摄像头是目前自动驾驶中应用最广泛的传感器，主要用于红绿灯检测、交 通标准识别、场景理解和路面识别等功能。激光雷达通过发射激光束来对周围环境进行 探测，不受光照条件和恶劣天气影响，能够较好地弥补车载摄像头测速测距不准的问题。 毫米波雷达使用频率在 10-200GHz 的电磁波对周围环境进行探测，与车载摄像机相比测 速测距更加准确，与激光雷达相比成本适中、体积较小，且能够处理烟雾天气。红外传 感器利用观测主体与环境的温度差进行探测，不受可见光的影响，是可见度地视线受阻 情况下解决驾驶安全问题的重要手段。超声波传感器主要利用发射超声波探测障碍物， 常见的超声波雷达主要有安装在前后保险杠上的 UPA 和安装与汽车侧面的 APA。
智能驾驶通过传感器获得大量数据，L2 级别的汽车预计会携带 6 个传感器，L5 级别的汽 车预计会携带 32 个传感器（超声波雷达 10 个+长距离雷达传感器 2 个+短距离雷达传感 器 6 个+环视摄像头 5 个+长距离摄像头 4 个+立体摄像机 2 个+Ubolo 1 个+激光雷达 1 个+航位推算 1 个），较 L2 增速显著。可见模拟芯片是自动驾驶系统的必备零件。
随着汽车智能化程度提升，汽车传感器的价值量也将快速提升。根据英飞凌预测，L2 车 需要的传感器价值量为 160 美元，到 L4、L5 级别的汽车需要则提升为 970 美元。
传感器成本持续下降，预计 L4、L5 一行自动驾驶技术有望在 2025 年左右随着成本降低 开始逐渐规模化推向市场。自动驾驶车辆硬件随着技术的发展规模化量产而逐渐降低， 2018 自动驾驶硬件成本在 30 万人民币/年，2025 年有望降低至 3 万元。
多传感器融合显著提高系统的冗余度和容错性，从而保证决策的速度和正确性
2020 年国内多家车企推出 L3 级别的量产车型，采用的多传感器统合技术解决方案突出。 特斯拉由于在芯片与算法方面的优势明显，因此在对象识别和使用场景方面相对更有优 势。
以蔚来汽车的智能驾驶平台化迭代为例可以看到，二代的传感器数量显著超过 1 代的传 感器数量，增加了 800 万像素高清摄、车路协同感知传感器、增强自驾感知传感器等等， 提升驾驶体验。
2.6.1. CIS：后视+环视+流媒体需求扬帆起航，为汽车智能化核心
车载摄像头： 识别 、 定位 、 追踪车辆周围物体 收集车辆周围数据 为汽车自动驾驶系统 提供可识别的数字图像信息 。 车载摄像头按照安装位置不同分为前视 、 侧试和后视摄像头；按照镜头个数分为单目 、 双目和多目摄像头 。 量增： 随自动驾驶级别提升 单车摄像头数量显著提升 如前视摄像头从最初一个单目逐渐 升级到双目 、 三目以及多目 。 根据 IHSMarkit 数据，2020 年平均单车传感器数量仅 3.3 个，预计 2030 年将超过 11 个。 规格提升：随自动驾驶级别提升及芯片算力升级 摄像头像素从最初 30 万升级到 800 万 参照智能手机升级趋势仍有较大提升空间 。
在汽车智能化浪潮中，图像传感器扮演着重要的角色。汽车上摄像头的数量和像素级别 随着自动驾驶等级的提升不断提升，以实现更加精准的路况判断、信号识别及紧急状况 判断。汽车厂商对图像传感器的需求从传统的倒车雷达影像、行车记录仪扩展到电子后 视镜、360 度全景成像、高级驾驶辅助系统（ADAS）、驾驶员监控（DMS）等系统。随着 自动驾驶技术和安全技术的发展，更多的摄像头方案成为汽车标配，车用图像传感器数量也将从传统的两颗左右提升至十余颗。同时，伴随着更复杂的应用场景对像素要求的 提升，车用图像传感器的单颗价值量也将有一定幅度的上涨。
车载摄像头类别渗透率：根据 Yole 的报告显示，2021 年全球车载摄像头销货量预计为1.72 亿颗，到 2026 年销量将达到 3.64 亿颗，在这 5 倍的增长中，增速最快的将是内视 摄像头，CAGR 达到 22.4%。
车载摄像头市场规模测算：
关键假设：
1) 汽车销量：根据中国汽车流通协会预测 2020-2025 中国乘用车销量 CAGR 为 4.13%, 2025 -2035 CAGR 为 2.92% 我们预计 2025/2030 年乘用车销量分别为 2448/2838 万台 。
2) 智能汽车渗透率：根据麦肯锡预测 2030 年 L0 、 L1 、 L2 、 L3 、 L4 自动驾驶渗透率 分别为 12%、21%、57%、10%。考虑到我国《中国智能汽车发展路线图 2.0 》 指出 2030 年搭载 L 2 和 L 3 自动驾驶功能的新车销量在 2030 年要达到 70%,L 4 占比要达到 20%。 我 们预计 2030 年 L0 、L1 、L2 、L3 L4 /L5 自动驾驶渗透率分别 0%、 10%、57%、13%、20%。
3) 单车摄像头数量：我们预计 L1 、 L2 、L3 、L4 /L5 级自动驾驶汽车单车摄像头数量分 别为 2 、4 、8 、12 个；
4) 摄像头价格： 我们预计前视其他摄像头 ASP 分别为 500/200 元 。考虑到产业链日趋 成熟后 ASP 将不可避免的下降 我们假设前视 其他摄像头分别按-5%至-2% 的速度降价 。
5) 车载摄像头 BOM 拆解：摄像头模组（CCM）由三大核心部件组成：CIS、光学镜头和 音圈马达。其中，CIS 是摄像头产品价值量占比最大的关键零部件，据 Yole 统计，CIS 在 摄像模组中的价值占比已接近 5 成。我们以 50%的成本占比进行计算。
我们预计到 2030 年国内摄像头市场总规模有望达到 380 亿元。考虑到 2016-2020 年全 球乘用车产量/国内乘用车产量均位于 2.8-3.1 之间，我们给予 3 倍乘数预计，2030 年全 球摄像头市场总规模达到 1141 亿元，2021-2030 年 CAGR 为 17.5%。
竞争格局： 市场研究机构 Counterpoint 最新报告预测，受智能手机、汽车、工业和其他应用需求增 长推动，2022 年全球图像传感器（CIS）市场营收将达到 219 亿美元，同比增长 7%，其 中手机 CIS 市场将贡献 71.4%的营收，前三大 CIS 供应商索尼、三星和豪威合计营收比例 达到 77%。根据 Frost&Sullivan 统计，汽车市场将是增长最快的 CMOS 图像传感器应用市 场，至 2023 年将实现 29.7%的复合年增长率。
车载 CIS 竞争格局：2021 年，产能短缺进一步推动车载 CIS 行业市场集中度上升，龙头 安森美（45%）及豪威科技（29%）市场份额合计占比超 74%。
2.6.2. 雷达：毫米波+激光雷达互为补偿和冗余，为驾驶安全保驾护航
图像传感器在检测距离、距离精度、速度检测精度、坏天气对应、夜间弱光环境等场景 下存在一定劣势。毫米波雷达与摄像头组合基本可以覆盖绝大部分场景，但无任何冗余。 图像传感器+毫米波雷达+激光雷达互为补偿和安全冗余，提高整体感知方案的精度及安 全性，保障自动驾驶的安全。
根据 NXP 预测，雷达行业具备极高成长动能，将从 2020 年的平均每车 1 颗雷达提升到 2025 年的 2 颗雷达，到未来的 5 颗及以上雷达。同时雷达的性能有重大提升，从标准简 单的目标探测雷达向更高分辨率的成像雷达发展，推动了半导体技术进入到车辆的雷达 系统当中。
半导体技术促使雷达正在从目标探测雷达向更高分辨率的成像雷达发展。雷达从 24GHz 进入了 77GHz，从高耗电变为极省电，从低分辨率到高分辨率系统，系统更小、更高效。 雷达探测器可以捕获超高分辨率的环境情况，不仅可以进行目标检测，可能还可以进行 目标分类，在技术成长方面，这无疑是一个巨大的飞跃。
传统的角雷达，含有收发器、雷达微处理器、线缆网络和电源管理装置，其中收发器负 责雷达系统的发送和接收，全部装置须提供 ASIL-D 型系统，并保证电源管理功能安全。 对于远程雷达而言，其拥有更大的天线群，不同的天线采用类似的半导体技术，不同的 电路板上分布着网络、电源管理、微处理器和收发器。成像雷达有 4-5 个收发器，每个 收发器都含有发射和接收天线，因此一个完整的天线阵列有多个通道，在成像雷达的反 面有一个微处理器，负责处理所有数据，兼有网络和电源管理芯片。以上的雷达系统， 共同推动了现今的汽车雷达系统发展。
2.6.2.1 毫米波雷达：ADAS 核心传感方式，4D 成像雷达逐渐升温
由于毫米波雷达具有准确测量目标距离和速度的能力，可以不受雾、雨、雪和强光等环 境条件的影响，目前已经成为支持高级辅助驾驶和自动驾驶的主要传感方式，被广泛应 用于盲区检测(BSD)、变道辅助系统 LCA)、自动紧急制动(AEB)、自适应巡航控制(ACC)、 两侧来车警告系统(CTA)、后碰撞预警(RCW)、自动泊车(APA)与代客泊车(AVP)等多个领域 中。在一些新兴应用中，例如幼儿遗忘检测系统、车内感应、脚踢开门、车门障碍物规 避和自动泊车，毫米波雷达也正日益受到青睐。
Yole Développement 数据显示，全球毫米波雷达市场规模预计将由 2019 年的 205 亿 美元增长至 2025 年的 280 亿美元，年复合增长率为 5%。其中，车载毫米波雷达市场规 模预计将由 2019 年的 55 亿美元增长至 2025 年的 105 亿美元，年复合增长率达到 11%。
从应用场景来看，L1 级别目前需要实现 ACC 或者 AEB 功能，这样的系统通常搭载一颗前 向长距离雷达与摄像头组合，后向功能中的 BSD/LCA 等功能则需要两颗后角雷达；到了 L2 级别，通常需要再额外多加装两颗前角雷达，以实现前向横穿预警、带转向的 AEB、 自动泊车等功能，并与数颗摄像头一起实现 360 度车辆环视。
由于能够以低于激光雷达 6 – 1 0 倍的成本提供类似的性能，高分辨率毫米波雷达(“4D 成像雷达”)得到了业界普遍关注。所谓“4D 成像雷达”，通俗地讲，就是与现有的传统 毫米波雷达相比，其在水平和俯仰方向上的分辨率得到了极大提高，可以在任何光照或 天气条件下，将雷达的功能从测量距离、速度、水平方位角扩展到涵盖距离、方位、俯 仰角和相对速度的测量，显著增强了雷达的性能。
通过多普勒效应，成像雷达可以直接进行高精度测速；4D 成像雷达波长更长，穿云透雾 甚至穿雨效果更好，也不受光线的影响，还能和其他传感器形成很好的互补；另外，4D 雷达成本仅为激光雷达的 1/10，具有普及推广的成本优势。据行业预测，至 2023 年， 4D 成像毫米波雷达的搭载量或突破 100 万颗。
4D 毫米波雷达与传统的 3D 毫米波雷达相比，优势主要有 3 点： ① 可实现“高度”探测，如可实现立交桥与路面车辆的区分； ② 分辨率更高，在方位角和俯仰角上都能达到 1 度角分辨率(甚至在超分辨率算法下更 低) ； ③ 可实现对静态障碍物进行分类，不过滤静态障碍物信息，可探测到路边的障碍物、较 小的目标如矿泉水瓶、轮胎碎片。
Yole Développement 预测称，4D 成像雷达将首先出现在豪华轿车和自动驾驶出租车上， 这会带来 5.5 亿美元以上的投资，并在 2020 年至 2025 年间以 124%的复合年增长率 (CAGR)增长。在 CES 2022 展会上，恩智浦就展示了由多颗级联 TEF82xx 雷达射频芯片， 并结合 S32R45 或 S32R41 雷达处理器芯片所构建的 4D 成像雷达方案，可实现 360 度环 绕感知，从而满足 L2 +级至 L 5 级的自动驾驶需求。该方案最大的亮点在于率先提供了短 距、中距、长距三合一的并发多模雷达感测，可实现对汽车周围宽广视场的同时感测。 为了达到这个目标，恩智浦利用创新架构，通过配置低复杂度传感器实现了 192 个虚拟 天线通道，来提高原始传感器硬件的性能。
目前雷达市场上，毫米波雷达技术从 SiGe（锗硅）转型到 RFCMOS（射频互补金属氧化 半导体），并可将仿真模拟和数字功能集成到同一芯片上，体积更小、功耗更低、带宽更 高、分辨率更好、探测距离更远，安放位置更灵活；而 77 GHz 毫米波雷达检测精度更高、 体积更小巧、探测距离更远，正在逐步取代 24GHz 传感器。（报告来源：未来智库）
2.6.2.2 激光雷达：L4/L5 级别刚需，驱动自动驾驶技术向更深层次迈进
激光雷达与其他传感器互为补偿跟安全冗余，来提高整体感知方案的精度及安全性。激 光雷达是一种光学设备，给光学和光子世界带来了巨大的推动力。激光雷达生成可进行 物体分类的高清晰度点云图像，但是其缺陷在于其对雨水以及灰尘等极端天气会收到影响。
随着自动驾驶技术向更深层次应用迈进，为了达到未来 L4/L5 车辆运行所需的 10-9 错误 率，激光雷达正成为必不可少的工具。它可以生成数以千万计的数据点来形成点云，提 供周围环境的 3D 地图。通过点云数据，激光雷达传感器可以帮助自动驾驶车辆的应用程 序以更高效、更准确、更私密和更安全的方式对周围环境，包括目标物体和人员的位置， 进行监测导航，以确保安全并防止发生事故。改善道路安全和保护环境是最能体现激光 雷达优势的两个方面。激光雷达可以捕捉高清三维信息，通过为车辆展现更详细的周围 环境，最大限度地提高道路安全，并能够更有效地保护道路上的行人，帮助实现安全出 行。另一方面，由激光雷达支持的高级驾驶辅助系统和互联自动驾驶汽车可以带来强大 的环境效益。例如，激光雷达可用于构建汽车的自动化行人制动系统，帮助自动驾驶汽 车确保道路安全，改善交通拥堵。同时，还可以节省燃油，延长车辆的使用寿命。
Yole Développement 预计，激光雷达应用是目前汽车行业增长最快的赛道之一。从出 货量看，2025 年全球激光雷达出货量约为 470 万个，2030 年将达 2390 万个；从销售额 看，2025 年全球激光雷达销售额约 61.9 亿美元，2030 年将达 139.32 亿美元。在 2021 年，小鹏 P5、蔚来 ET7、智己 L7、WEY 摩卡、极狐?阿尔法 S、宝马 iX 等均宣布将在新 车上搭载激光雷达。
在市场份额统计中，5 家国内公司位居前列。速腾聚创以 10%的市场份额排名全球第二， 仅次于法国老牌激光雷达厂商法雷奥；大疆旗下的 Livox 以 7%份额与 Luminar、电装、老 牌 Tier1 大陆、Cepton 等并列排名全球第 3；innovusion 和华为、禾赛都分别占有 3%的 市场份额。
目前，华为、英伟达、禾赛科技、Ouster 等激光雷达 Tier1 厂都在积极布局芯片业务， 通过投资芯片厂商或自研芯片，打通激光雷达产业链。 Ouster：自研激光雷达芯片，2021 年 10 月推出 L2X 芯片，使得公司的激光雷达性能成 功翻倍。此外 Ouster 还于 2021 年 10 月收购了 Sense Photonics，扩充了激光雷达芯片产 品线。 华为：积极部署激光雷达产业链，通过旗下哈勃投资了纵慧芯光、南京芯视界等芯片企 业，部署了 VCSEL、SPAD 等芯片技术。此外，华为分别于 2012 年、2013 年收购了英国 光子集成公司 CIP、比利时硅光技术开发商 Caliopa 两家公司，确保了其在光芯片领域的 自研能力，提前进行了硅光芯片级 FMCW 技术布局。
车载激光雷达&毫米波雷达规模测算：
1、基数假设：
1) 汽车销量：根据中国汽车流通协会预测 2020-2025 中国乘用车销量 CAGR 为 4.13%, 2025 -2035 CAGR 为 2.92% 我们预计 2025/2030 年乘用车销量分别为 2448/2838 万台 。
2) 智能汽车渗透率：根据麦肯锡预测 2030 年 L0 、 L1 、 L2 、 L3 、 L4 自动驾驶渗透率 分别为 12%、21%、57%、10%。考虑到我国《中国智能汽车发展路线图 2.0 》指出 2030 年 搭载 L 2 和 L 3 自动驾驶功能的新车销量在 2030 年要达到 70%，L 4 占比要达到 20% 。 我 们预计 2030 年 L0 、L1 、L2 、L3 L4 /L5 自动驾驶渗透率分别 0%、10%、57%、13%、 20%。
2、车载激光雷达假设：
1）2021 年为激光雷达量产元年。
2) 单车激光雷达搭载量：以 ROBO-TAXI L4 配置搭载 4 颗激光雷达为例，由于国内 L4+ 配置在 2024 年及以后才开始小规模起量（2024 年预期渗透率为 4%），我们合理假设 2024 年及以后平均单车激光雷达搭载数量为 3 颗，2021-2023E 递减分别为 1.5、2、2.5 颗。
3) 乘用车激光雷达出货量： 激光雷达将是 L3 及以上自动驾驶汽车的必备硬件。根据高 工智能汽车研究院数据预测，随着 2022-2023 年国内新车搭载 L2 级比例继续保持快速增 长，高阶智能驾驶搭载激光雷达进入第一轮增长周期，预计到 2023 年国内乘用车前装激 光雷达规模将超过 150 万颗。以 2023 年国内 150 万颗出货量为基准，按单车搭载数量及 L2 及以上智能汽车渗透率推算其余年份出货量。
4) 激光雷达 ASP：我们预计 2021 年激光雷达 ASP 为 350 美元 。考虑到产业链日趋成熟 后 ASP 将不可避免的下降 我们假设按 20%- 10% 的速度降价 。
3、车载毫米波雷达假设：
1）综合来看，整车采用长+中短的毫米波雷达方案将长期存在。
2）单车毫米波雷达搭载量：L1/L2 级别车辆中，单车毫米波雷达的搭载量一般为 1-3 颗， 而随着 L3 及以上级别车辆的普及，毫米波雷达的单车搭载量将达到 5 颗以上。
3）乘用车毫米波雷达出货量：中国毫米波雷达行业出货量由 2014 年的 56.8 万颗增长至 2018 年的 358.5 万颗，年复合增长率为 44.6％。
4）毫米波雷达 ASP：单个毫米波雷达的价格从 2020 年的平均 91 美元降到 2025 年的平 均 42 美元。（拆分来看，2021 年 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。）2025 年及以后我们以 7%的增速逐年下降。
传感器厂商方面，韦尔股份等公司新产品均已导入车用市场。韦尔股份的 CMOS 图像传 感器、LCOS、ASIC 均可用于汽车领域；其中公司 CMOS 图像传感器为后视摄像头 （RVC）、环景显示系统（SVS）和电子后视镜提供了更高性价比的高质量图像解决方案。 激光雷达方面，禾赛、速腾、法雷奥等发布新产品。禾赛科技推出搭载新一代自研芯片 的车规级半固态激光雷达 AT128，并发布了全新近距超广角激光雷达 QT128。禾赛 AT128 点频超过每秒 153 万个点，具备 200 米@10%的超强测远能力，最远地面线可以达 到 70 米，能够为量产车实现稳定可靠的 L3+ADAS 功能提供必要的感知能力。QT128 则 拥有 105°超广垂直视场角，是一款为 L4 级 robotaxi 和 robotruck 等自动驾驶应用打造 的补盲雷达。
速腾聚创发布的新一代 RS-LiDAR-M1 是全球唯一实现前装车规级量产交付的固态式激 光雷达。M1 结构极致精简，体积尺寸极小，为量产车型前装嵌入提供了极大便利，并实 现了从堆叠式一维扫描到芯片式二维扫描的进化，独有智能“凝视”功能，可以动态智 能切换远近场感知形态，提供更智能、安全的驾乘体验。
法雷奥发布的第三代 SCALA 激光雷达将于 2024 年上市。凭借其所使用的激光系统，这 款激光雷达可检测到 200 米开外肉眼、摄像头和雷达所看不到的物体，在高速公路上以 高达 130 公里/小时的速度行驶，并使用算法来预测周围车辆的轨迹并相应地触发必要操 作。
2.7. 存储芯片：从 GB 到 TB，年复合增长率超 10%
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。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。
来源：未来智库
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