一、 電動化&智能化發(fā)展，驅動車規(guī)半導體應用邁入新時代

“ 電動化” +“ 智能化 ” 浪潮下， 汽車半導體 應用邊界持續(xù)拓寬 。汽車半導體按功能可分為功率半導體（IGBT、MOSFET 等）、計算控制芯片（MCU、SoC 等）、存儲芯片（DRAM、NAND、NOR 等）、傳感器芯片（CMOS、雷達芯片、MEMS 等）、通信芯片（總線控制、射頻芯片）等。2020 年汽車半導體產業(yè)中計算控制類芯片、功率半導體、傳感器芯片、存儲芯片市場規(guī)模占比分別為 23%、22%、13%和 9%。從應用領域看，傳統(tǒng)燃油車的半導體主要集中在車身、底盤安全等傳統(tǒng)汽車電子領域，隨著汽車電動智能化不斷發(fā)展，動力總成、輔助駕駛、信息娛樂等領域的半導體需求快速提升，2017-2022 年輔助駕駛、電動/混合動力系統(tǒng)的半導體應用規(guī)模 CAGR 分別高達 23.6%和 21%。

電動化、智能化將驅動汽車半導體市場快速擴容，目前海外半導體廠商占主導地位。2021年全球汽車半導體市場規(guī)模達467億美元，同比+33%。在電動化智能化大趨勢下，汽車半導體應用需求顯著上升，據(jù) Omdia 預測，2025 年全球汽車半導體市場規(guī)模將突破 800 億美元，2021-25 年CAGR 達 15%。根據(jù)我們對各細分市場規(guī)模的測算，電動化將驅動新能源車 IGBT 芯片和 BMS 模塊中 AFE 芯片市場的增長，2021 年全球規(guī)模分別為 20 和 6 億美元，2025 年將達 73 和 18 億美元，CAGR 分別為39%和 34%；智能化則帶來車規(guī) CIS、智能座艙 SoC、自動駕駛 SoC以及車規(guī) DRAM、NAND、NOR 三類車規(guī)存儲芯片市場顯著增量，2021年全球規(guī)模分別為 39、25、15、12、10 和 5 億美元，對應 2025 年規(guī)模預計分別為 76、42、67、22、28 和 9 億美元，CAGR 分別為18%、13%、45%、15%、28%和 13%。此外根據(jù) IC Insights，全球車規(guī) MCU將從2021年的76億美元增長至2025年的120億美元，CAGR達12% 。全球汽車半導體市場中，海外半導體龍頭廠商占據(jù)主導地位，2021 年英飛 凌/ 恩智浦/ 瑞薩/德州儀器/意法半導體市占率分別為12.7%/11.8%/8.4%/8.1%/7.5%，CR5 接近 50%，行業(yè)集中度高。

汽車半導體可靠性要求高，天然存在認證壁壘。1）AEC-Q100 系列是切入車企供應鏈前必須驗證的基礎標準，該系列標準按溫度范圍劃分為5 個等級，0 級（-40°C to +150°C）為最高等級；2）ISO 26262 專門針對汽車領域的功能安全，不是全球強制性標準，但該標準越來越受車廠認可，該認證包括生產流程認證和產品功能認證，要求安全機制符合 ASIL 各等級認證，從低到高分成 QM、A、B、C、D 五個等級，ASIL等級越高，則認證流程更嚴苛、周期更長、技術要求和成本都更高；3）IATF 16949 側重汽車品質管理體現(xiàn)，涵蓋從設計到生產到封測全流程，更強調產品零缺陷，其覆蓋的硬件范圍除芯片外還有汽車其他硬件。汽車半導體產品進入車企供應鏈需要經過上述系列安全性認證，認證周期至少 2 年，行業(yè)天然存在較高壁壘，同時車企考慮到產品穩(wěn)定性和驗證測試成本，一般不會隨意更換供應商，因此廠商進入供應鏈后往往能獲得較長期穩(wěn)定的訂單。

1、 汽車電動化加速發(fā)展， 半導體價值量顯著提升

滲透率迎來滲透率迎來10%拐點，汽車電動化進入加速發(fā)展階段。從全球市場看，2021 年新能源車滲透率為 8%，2022 年 1-9 月全球新能源乘用車銷量約 578 萬輛，滲透率達 13%，已突破 10%拐點，全球汽車電動化進入加速發(fā)展階段。相比于全球市場，中國汽車電動化進程較快，滲透率已由 2020 年的 5%提升至 2021 年的 13%，2022 年 1-9 月國內新能源車銷量 456.7 萬輛，滲透率達 23.5%。

電動車單車半導體價值量 顯著高于燃油車，功率半導體貢獻主要增量 。電動車成本結構與燃油車差距較大，三電系統(tǒng)占電動車整車成本高達50%，包括電池、電驅和電控，三者對應整車成本占比分別為 38%、6.5%和 5.5%。電動車以電力系統(tǒng)作為動力來源，對電力轉換和功率變換具備更高要求，因此功率器件需求顯著提升。此外，電動化也將帶來 MCU用量變化，一方面電動車新增的電池管理系統(tǒng)、整車控制器等將增加MCU 的搭載量，另一方面又將減少發(fā)動機管理、變速箱控制器、燃油泵控制器等 MCU 用量。根據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)燃油車單車半導體價值量338 美元，混合動力車和純電動車單車價值量提升至 710 美元和 704 美元，其中功率半導體增量分別為 283 美元和 316 美元，占總增量比重分別為 76%和 86%。

2、智能化帷幕已啟， 汽車半導體迎來新增長點

汽車智能化包括智能駕駛、智能座艙和智能服務三大部分。智能駕駛的實現(xiàn)需要對汽車的周圍環(huán)境進行感知、分析、判斷并進行有效的處理和執(zhí)行，以實現(xiàn)擬人化的動作執(zhí)行，是汽車智能化的基石。智能座艙通過圖像、語音、觸控、手勢等交互方式提高駕駛操控體驗和乘車娛樂性，是人車交互的入口。智能服務將汽車與人及其社會生活相連接，是汽車智能化的延伸和擴大，包括后市場服務、出行服務、社交及生活服務等。

ADAS 作為智能駕駛核心載體，未來十年將進入加速滲透階段。ADAS（advanced driver assistance system，高級駕駛輔助系統(tǒng)）是智能駕駛的核心載體，包含感知、決策和執(zhí)行三大層次。1）感知層：依靠多傳感器對環(huán)境信息和車內信息進行采集和處理，攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等是重要傳感器；2）決策層：通過融合多傳感器的數(shù)據(jù)進行決策判斷，制定控制策略；3）執(zhí)行層：將系統(tǒng)決策反饋到底層模塊執(zhí)行，實現(xiàn)車輛縱向橫向的自動控制，相當于汽車的“四肢”。我們認為未來十年ADAS 將進入加速滲透階段，預計 L2 及以上車型滲透率將從 2021 年的18%提升至 2030 年的 86%，同時，2022 年是 L2 往 L3+跨越的窗口，L3+級智能車滲透率將由 2022 年的 1%上升至 2030 年的 56%。

感知層多傳感器融合， 攝像頭和激光雷達芯片是重要增量 。感知層傳感器主要包括車載攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達以及慣性導航設備（GNSS and IMU）。不同傳感器在感知精度、感知范圍、抗環(huán)境干擾及成本等方面各有優(yōu)劣。由于當前自動駕駛廠商還無法通過深度學習算法完全彌補硬件在環(huán)境感知方面的缺陷，因此采用多傳感器融合方案收集海量信息用于決策分析是目前提高感知精度和可信度的主流方案。ADAS 升級將帶來明顯的半導體增量，智能車單車半導體價值量將由 L2 級的 160 美元上升至 L3 級的 630 美元以及 L4/5 級的 970 美元，從傳感器來看，攝像頭模塊是 L2+級核心傳感器，L3 和 L4/5 則以激光雷達模塊為重要增量，同時，ADAS 升級過程中傳感器融合也將貢獻較大的半導體增量。

高級別自動駕駛催化算力、存儲新需求 。決策規(guī)劃分為路徑規(guī)劃、行為決策和運動規(guī)劃三個層次，每個環(huán)節(jié)功能的實現(xiàn)都建立在對應的算法上。隨著自動駕駛級別的提高，芯片需要處理的環(huán)境復雜度和操作多樣性抬高算力需求，L2 級別的算力需求在 10TOPS 以下，L3/L4/L5 級別則提升至 30-60/100/1000TOPS，因此算力更高的自動駕駛 SoC 芯片需求廣闊。同時，高級別自動駕駛的傳感器、操作系統(tǒng)、離線地圖等都將產生大量數(shù)據(jù)，根據(jù) Counterpoint 數(shù)據(jù)，2025 年 L4 級 ADAS 系統(tǒng)每小時至少產生 1TB 數(shù)據(jù)量，對車規(guī)存儲芯片數(shù)量和性能提出更高要求。

二、功率半導體 ：電動化核心增量，高成長與國產替代共演繹

1 、IGBT：受益電動化趨勢，高成長性 高成長性+國產替代國產替代邏輯明確

電動化趨勢下汽車功率半導體用量顯著提升 ，為價值占比最大的汽車半導體。傳統(tǒng)燃油汽車中，功率半導體分布在動力、車身、安全等部分，主要應用于啟動、發(fā)電和安全領域；新能源車中，功率半導體是實現(xiàn)電能轉換的核心組件，新增三電系統(tǒng)（電池、電驅和電控）以及 OBC（車載充電機）、DC/DC、充電樁等需要用到大量的逆變器、變壓器和換流器，IGBT、MOSFET 等功率器件用量大幅提升。電動化浪潮中，半導體增量主要來自于功率半導體（圖 11），根據(jù) Strategy Analytics，功率半導體在汽車半導體中的占比從傳統(tǒng)燃油車的 21%提升至純電動車的55%，躍升為占比最大的半導體器件。

配合大電流大功率，新能源車 IGBT 需求旺盛。燃油車中僅有少量的IGBT 單管用于發(fā)動機點火器，隨著電車大功率大電流的技術演進，IGBT模塊成為電控系統(tǒng)中逆變器的標配，將直流電轉換為交流電以驅動電機。車載 OBC 中，IGBT 將輸入的交流電整流為直流電為新能源動力電池充電，車載空調中則配備 IGBT 單管/模塊。從電控成本拆分來看，涉及的電子零部件包括 IGBT 功率開關、DC/DC 變換器、電流傳感器、波紋電容以及微控制器等，其中 IGBT 成本占比高達 44%。

新能源車 IGBT 市場規(guī)模測算：2021-25 年 CAGR 達38.5%。新能源車單車搭載約 30-48 顆 IGBT 芯片，根據(jù)產業(yè)信息，2021 年單片 8 寸晶圓代工價格約 650 美元（產出約 120 顆 IGBT 芯片），推算出單顆 IGBT芯片的晶圓價值約 5.4 美元�？紤]封裝成本、 、毛利以及雙電機占比，我們假設 2021 年平均單車 IGBT 成本為 300 美元，雙電機滲透率提升疊加 IGBT 緊缺持續(xù)，單車價值量將進一步提升。綜上，我們測算出 2021年全球新能源車 IGBT 市場規(guī)模約 19.8 億美元，2025 年將達到 73 億美元，CAGR 達 38.5%。

英飛凌等海外廠商主導全球 IGBT 市場，國產替代空間仍較大。在 IGBT器件和 IGBT 模塊市場，英飛凌均為全球第一，市占率分別為 29.3%、36.5%，均為全球第一；在 IPM 模塊上的份額為 11.6%，居全球第三。三大市場中，國內廠商市占率均較低，國產替代空間廣闊。IGBT 器件市場中國本土廠商僅士蘭微一家，份額為 2.6%；IPM 則有士蘭微（1.6%）、吉林華微兩家（0.9%）；IGBT 模塊市場，中國廠商斯達半導以 2.8%的份額居全球第六。國產替代邏輯下，國內市場格局相對優(yōu)于全球市場，根據(jù) NE 時代數(shù)據(jù)，22Q1 中國新能源車功率模塊市場中，斯達半導、比亞迪半導體和中車時代分別占 16.4%、14.5%和 9%市場份額，分別位居第二、三、五位。

缺芯格局 缺芯格局+速 本土電動車品牌崛起加速 IGBT 國產替代進程。1）機遇一：缺芯格局。IGBT 市場長期被英飛凌、富士、三菱等海外廠商壟斷，國內自足率較低。近兩年電動車、儲能等下游需求高增，而供給端存在因疫情/地緣沖突停產減產等擾動，IGBT 芯片供應持續(xù)緊缺。根據(jù)富昌電子最新披露數(shù)據(jù)，英飛凌、意法半導體等廠商 IGBT 芯片交貨周期仍為50 周左右，持續(xù)的長交貨周期為國產替代提供機遇。2）機遇二：本土電動車品牌崛起。國產電動車品牌崛起也將推動產業(yè)鏈國產化進程，2022 年 1-9 月，比亞迪新能源車市占率高于特斯拉 4%，穩(wěn)居全球第一，TOP20 中有 11 家國內車企，國產新能源車市占率＞41%。在國產替代機遇下，國內 IGBT 廠商發(fā)揮本土優(yōu)勢加速追趕，斯達半導、時代電氣、士蘭微、宏微科技等國內廠商逐漸切入車規(guī)級 IGBT 供應鏈，2021 年斯達半導車規(guī)IGBT已批量供貨海外市場，多款產品獲得定點，第七代IGBT預計將于 2022 年批量出貨。在汽車電動化加速擴空間+國產替代提份額的雙重助力下，國內 IGBT 廠商將獲得跨越式的增長。

2 、SiC ：800V 平臺上車催生 SiC 需求高增

800V 快充成為多數(shù)車企布局方向。新能源車 “里程焦慮”解決方案包括推廣換電模式、延長續(xù)航里程、發(fā)展快充技術等。其中，快充技術可以在不依賴換電站的前提下有效提升補能效率，因此是多數(shù)車企布局方向。
快充技術主要包括大電流和大電壓兩大方案，大電流方案缺點在于：大電流會導致發(fā)熱量高，會降低轉換效率，同時增加熱管理系統(tǒng)成本，目前僅特斯拉、極氪等少數(shù)品牌選擇了大電流方案，多數(shù)車企則選擇了大電壓方案�，F(xiàn)階段主流新能源車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍一般在230V-450V（即“400V 系統(tǒng)”），隨著高壓快充的推進，整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍達到 550-930V（即“800V 系統(tǒng)”）。2019 年保時捷推出全球首款純電動 800V 車型 Taycan Turbo S，2021 年 11 月小鵬推出國內首款 800V SiC 平臺車型小鵬 G9。此外，比亞迪、極氪、嵐圖、廣汽埃安、極狐、長安、長城、理想等多家車企也已先后發(fā)布 800V 平臺架構或規(guī)劃。2022 年 7 月極狐 αS HI 版已量產交付，小鵬 G9 預計 9 月交付，2022年是我國 800V 高壓平臺車型量產的元年，但目前整體規(guī)模仍較小，據(jù)緯湃科技預測，2025年800V系統(tǒng)在新能源車市場有望達到15%市占率。

800V 系統(tǒng)對電控提出更高要求，SiC 器件成為更優(yōu)選擇。器件成為更優(yōu)選擇。相比于傳統(tǒng)硅基器件，采用 SiC 器件對 800V 系統(tǒng)的提升主要在性能、成本兩方面。
1： ）性能：a.更低的損耗。WLTC 工況下仿真數(shù)據(jù)顯示，“800V+1200V SiC模塊”方案整車損耗較“400V+750V IGBT 模塊”降低了 7.6%。b.更長的續(xù)航里程。根據(jù)博世數(shù)據(jù)，SiC 版本的電動車平均行駛距離較傳統(tǒng)電動車增加 6%。
2 ）系統(tǒng)成本：SiC 器件在電控體積、重量、功率、效率方面較硅基均有顯著提升，從系統(tǒng)成本角度考量，能節(jié)省在器件環(huán)節(jié)之外的其他散熱環(huán)節(jié)、電池容量的成本。根據(jù)華爾街日報，SiC 相關技術可幫助單車節(jié)省近 750 美元的電池成本。

2025 年 SiC 成本預計下降 20%+ ，2026 年新能源車 SiC 器件規(guī)模有望 器件規(guī)模有望達 達 46 億美元。目前 SiC MOSFET 的應用受到成本高昂限制，據(jù)中科院數(shù)據(jù)，同一級別下 SiC MOSFET 的價格比 Si 基 IGBT 高 4 倍。碳化硅器件降本主要通過三大途徑：1）降低襯底成本，主要通過 8 寸向 12 寸升級、持續(xù)優(yōu)化熱場設計來實現(xiàn)；2）在設計、器件制造、封裝各個環(huán)節(jié)改進技術，具體涉及縮小元胞尺寸、改進柵氧淡化工藝等方向；3）設計更小尺寸芯片，使得單位晶圓產出更高。根據(jù) PGC，假設以 2021 年 6寸 SiC MOSFET 1200V/100A 的成本為 1 個單位，則至 2025 年成本有望降至 0.8 以下，而 8 寸的成本有望降至 0.68 附近。2021 年 SiC MOSFET 為 Si 器件成本的 3 倍，到 25 年有望降至 2.5 倍附近，而業(yè)界通常認為 2-2.5 倍是碳化硅大規(guī)模滲透的成本臨界點，故當前及未來 2年處于 SiC 爆發(fā)的前夜。據(jù) Trendforce 預測，全球新能源車對 6 寸 SiC晶圓需求將從 2021 年的 12 萬片提升至 2025 年的 169 萬片，據(jù)Wolfspeed預測，2022年全球新能源車SiC器件市場規(guī)模達16億美元，2026 年有望達到 46 億美元，CAGR 達 30.2%。

Wolfspeed 等海外 SiC 器件廠商在新能源車領域進展較快，國產廠商積 器件廠商在新能源車領域進展較快，國產廠商積極布局，三安光電、斯達半導、時代電氣、中瓷電子等相對突出。1）海外廠商方面，Wolfspeed 作為全球 SiC 襯底龍頭，至 2021 年底與意法半導體有超過 8 億美元 SiC 晶圓供貨協(xié)議，與英飛凌、安森美分別有近 1/0.85 億美元的供貨協(xié)議，且直接與通用汽車、Lucid、大眾、宇通客車等車廠合作，提供 SiC 產品。日本 SiC 龍頭羅姆，與緯湃科技（大陸旗下）、北汽新能源、臻驅科技、吉利、聯(lián)合汽車電子等中國廠商合作廣泛。安森美則在 2021 年通過收購襯底供應商 GTAT，具備了 SiC 襯底制造能力，從而構建了完善的 SiC IDM 模式。2）國內廠商方面，三安光電、斯達半導 SiC 產品“上車”進度國內領先，時代電氣 2021 年發(fā)布了自研 SiC 芯片新能源車電驅，士蘭微、揚杰科技、宏微科技、新潔能、華潤微、安世半導體這些傳統(tǒng)的硅基功率廠商，則在 2020-21 年間發(fā)布 SiC 二極管、SiC MOS 等產品，布局相對前瞻。瀚薪科技、瞻芯電子、派恩杰這類 SiC 器件設計公司，起點高，誕生之初即從事 SiC MOS產品研制，瞄準新能源車、工業(yè)市場。

三、MCU ：智能化大增量，本土廠商迎機遇

1、汽車是 MCU 第一大市場，智能駕駛帶來顯著增量

汽車是 MCU 第一大市場 ，單顆價值量最高。
1）市場規(guī)模占比：汽車是 MCU 第一大市場，2020 年汽車/工業(yè)/消費/通訊/電腦在 MCU 市場的占比為 38%/30%/18%/9%/4%，2010-2020 年汽車在 MCU 占比穩(wěn)定在 38%-40%，持續(xù)保持第一大應用的地位。
2）出貨量占比：汽車是 MCU 第五大出貨領域，2021 年，智能卡&安全/個人信息處理終端/工業(yè)/消費電子/汽車在 MCU 出貨量的占比為42%/17%/15%/10%/7%。
3 ）ASP ：汽車 MCU 的 ASP 顯著高于其他應用，2021 年達 3.1 美元；自 2020 年以來，因供應鏈不穩(wěn)定，不同應用的 MCU 價格都有不同程度地上升，2020 年汽車 MCU 價格上漲 16%，2021 年上漲 22%，在 MCU中漲價幅度最大，Yole 預計汽車 MCU 的價格未來仍將處于高位。