中国汽车芯片,迎激变大时代
作者 | 半导体行业观察2022-10-13

过去十余年间,我国在政策推动下一跃成为了全球新能源汽车强国,随着新能源汽车技术水平不断进步,中国汽车芯片市场规模也实现快速增长。无论是在主控芯片、车规MCU,还是传感器领域,相关厂商似乎都格外受到资本的偏爱…

高算力芯片,不断被加注

关于大算力汽车芯片,近期最热门的当属英伟达与高通之间的PK。“你方唱罢我登场”。在9月20日,英伟达召开GTC线上大会,推出替代Atlan的智能汽车芯片Thor之后,高通就于9月23日召开首届汽车投资者大会,推出业内首款集成式超级计算机级别的汽车SoC Snapdragon Ride Flex。光从数值来看,两大芯片巨头的汽车芯片算力已经飙升至2000TOPS。

在芯片厂商疯狂内卷算力的同时,资本热浪却将我国高算力汽车芯片企业重重包围。据笔者粗略统计,今年以来已有寒武纪行歌、黑芝麻智能、芯擎科技、芯砺智能、地平线、芯驰科技6家大算力汽车芯片厂商完成了10轮融资。需要注意的是,企查查显示,这6家企业去年至今一共完成了22轮融资,这也意味着,即便在2021年就已经颇得资本青睐,今年的它们依旧是宠儿。

近年来,随着汽车产业朝着电动化、智能化、网联化方向不断演进,“算力”逐渐取代“马力”,成为汽车厂商新品发布的主打卖点之一,谁家主控芯片算力越大,汽车智能水平潜力也就越大,越受用户关注。这与当初手机厂商为博消费者一笑,进而打响手机芯片制程竞速赛有着异曲同工之妙。

或许从高通、地平线等用高算力自动驾驶芯片取代Mobileye芯片开始,大算力汽车芯片就已经成为汽车主机厂们的不二选择。无论是智能座舱,还是自动驾驶,都对汽车芯片算力提出了高要求。

一方面,智能座舱作为从消费者应用场景角度出发而构建的人机交互(HMI)体系,融合了语音与触屏、情绪识别、手势识别、人脸识别、位置定位等多项功能,可以直接将车舱转化成了数字化平台。然而,要想智能座舱实现如此繁多需求,就必须保证非常大量的数据的高速收集、转移、分析…这就涉及到对数据进行处理,离不开大算力芯片来做支撑。IHSMarkit预计,2024年座舱NPU算力需求将是2021年的十倍,CPU算力需求是2021年的3.5倍。

而从市场角度来看,由于智能座舱的存在能极大提升消费者的体验,因此车企添加智能座舱的意愿很强。IHS Markit调查显示,在用户购车考量中,座舱智能科技配置水平,成为仅次于安全配置的第二大类关键要素,其重要程度已超过动力、空间与价格等传统购车关键要素。HIS Markit预计到2030年,全球汽车智能座舱的市场规模将达到681亿美元,届时,国内的市场规模也将超过1600亿元;中国在全球市场的份额将从当前的23%上升到37%左右,是全球最主要的智能座舱市场。如此巨大的市场空间,自然吸引了资本不断下注。

另一方面就是,自动驾驶已成为全球汽车产业发生的大方向,而高算力芯片又是实现自动驾驶的基础。目前中国汽车市场还处于L2等级高速渗透的阶段,由于L2级自动驾驶所需数据量相对较少,计算能力大致仅需要10TOPS,但随着技术不断升级,L3和L4级所需数据量将会激增,分别需要约20-30TOPS和200-500TOPS的算力支持,而要实现全面的自动驾驶,芯片算力还需要进一步的大幅提升。麦肯锡数据显示,2030年全球自动驾驶芯片的收入预计将从 2019 年的 110 亿美元增至290 亿美元左右,其中 30%-40% 的市场在中国。未来的市场价值也就不言而喻。

基于上述两大原因,汽车芯片的算力已然成为了国际巨头争夺的焦点,不过对于国内芯片厂商来说,当前汽车行业的转型变革也给他们带来了新机遇。黑芝麻智能首席市场营销官杨宇欣曾表示,现在本土汽车芯片企业的机会非常明显。汽车行业很保守,以前连机会都没有,不愿意用新的供应商产品,随着技术迭代以及芯片供应短缺,车企会选择更加创新的技术公司产品,愿意培养本土供应商。2025年之前如果能上车,进入汽车厂商供应链体系,未来的机会很多。

为了抓住机遇期,本土厂商不断研发创新,接连推出自家的汽车芯片,在尽可能提高算力的同时,也保持了自身的能耗比优势,从上表来看,不少大算力汽车芯片厂商还获得了车企的投资。公开消息显示,目前国产大算力芯片已经赢得了理想、红旗、比亚迪、上汽、江汽等不少主机厂的订单。

车规MCU,向高端迈进

芯片短缺问题已经困扰汽车行业长达两年之久,时至今日,依旧有车企因为缺芯而被迫减产,而车规MCU作为其中极为紧缺的芯片之一,也因此迎来了持续增长的高需求。

据笔者粗略统计,2022年来,已有芯旺微电子、芯科集成、摩芯半导体、云途半导体、航顺芯片、上海航芯、曦华科技、赛腾微电子、芯钛科技、芯驰科技10家MCU厂商完成了13轮融资,而获得融资的本土厂商基本都向高端车规MCU迈进。

车载MCU芯片作为汽车电子控制单元(ECU)的核心部件,是汽车ECU的运算大脑,主要负责汽车上各种信息的运算处理,用于车身控制、驾驶控制、发动机控制、信息娱乐、自动驾驶和辅助驾驶等领域。因此,相较于消费级和工业级MCU,车规MCU更看重可靠性和安全性,需要在设计阶段考虑大量的设计冗余。

根据应用领域不同,车载MCU一般分成提供低端控制功能的8位MCU、提供中端控制功能的16位MCU、以及提供高端控制功能的32位MCU。其中,32位车规MCU主要用于高端仪表盘、高端发动机、多媒体信息系统、安全系统等发动机和车身控制领域,IC Insights 2021年中数据显示,2021年全球汽车MCU销售额将预计达到76亿美元的规模,其中,超四分之三的汽车MCU销售额来自32位,约为58亿美元。随着智能汽车对于计算能力的需求与日俱增,汽车电子电控功能将日趋复杂,叠加电子电气架构集中化趋势,车载MCU中32位占比有望进一步提高。

汽车新三化的发展趋势除了提高32位MCU的占比外,也将极大提升汽车搭载MCU的数量。华经情报网数据显示,传统燃油车单车平均搭载MCU数量约为70个,豪华燃油车单车平均搭载MCU数量约为150个,智能汽车单车由于自动驾驶和辅助驾驶新增的软硬件需求,平均搭载MCU数量约300个。

不同类型汽车搭载MCU数量对比情况

图源:华经情报网

基于新能源汽车渗透率超预期提升的背景,分析机构指出,中国2022年-2025年车规级MCU市场规模分别为33.63、37.53、41.66、45.93亿美元;2021-2025年年均复合增长率为11.22%。面对如此巨大的未来市场,我国厂商却主要集中在中低端MCU芯片领域,在4位、8位、16位领域自给率相对较高,但在32位高端领域市占率较低,不过,这也意味着32位车规MCU前景的可观。

近两年,即便面临着先进制程、高性能、高集成度、高可靠性及超低功耗等领域的挑战,仍有越来越多的本土MCU厂商向32位MCU发起挑战,为了更好得满足整车厂的需求,厂商们还纷纷开始建造车规MCU生态圈。公开消息显示,本土MCU厂商已经开始与现代、大众、上汽、吉利、奇瑞、广汽、小鹏等车企建立合作伙伴关系,未来,国产32位MCU的身影将出现在越来越多的汽车应用场景中。

传感器,黄金机遇期

众所周知,自动驾驶已是大势所趋,而随汽车智能化而来的是,汽车传感器从过去单纯用于发动机,扩展到底盘、车身和灯光电气系统等方方面面。根据装备目的不同,汽车传感器可以分为提升单车信息化水平的传统微机电传感器(MEMS)和为无人驾驶提供支持的智能传感器两大类。MEMS 在汽车各系统控制过程中进行信息的反馈,实现自动控制,是汽车的“神经元”,而智能传感器则直接向外界收集信息,是无人驾驶车辆的“眼睛”。

笔者粗略估计,2022年来,已有胜脉电子、凯晟嘉兴、速腾聚创、一径科技、镭神智能、洛微科技、璇光半导体、抒微智能、安智杰、楚航科技、宋元科技、行易道12家汽车传感器企业完成了16轮融资,涉及6家激光雷达企业和4家毫米波雷达企业。此外,笔者还了解到,在传感器芯片领域,今年迄今为止,晟德微、加特兰、正和微芯、微度芯创、隔空科技5家毫米波雷达芯片企业,以及温米芯光、智联安科技2家激光雷达芯片企业完成多轮融资。

12家汽车传感器企业完成了16轮融资

当然,无论是MEMS传感器还是智能传感器,汽车电子行业都是它们应用高潮的推动力量,不过,相对而言,激光雷达、毫米波雷达等智能传感器作为自动驾驶核心,近两年更是迎来了新一轮的需求爆发。从上图来看,无论是激光雷达还是毫米波雷达都成为了资本争夺的对象。

先来说激光雷达,虽然被马斯克多次嫌弃“傻瓜才用激光雷达”,但凭借精度高、探测距离较远、抗干扰能力强等优点,激光雷达在智能汽车领域杀出了一条血路,沙利文数据显示,2021 年全球激光雷达市场规模达到 20 亿美元,同比增长 100%,2025 年预计全球激光雷达市场规模有望达到135.4亿美元。

目前,中国激光雷达厂商已经在全球占据了一席之地,根据Yole Intelligence出具的数据,2021年,在自动驾驶领域整个ADAS前装量产定点数量上,中国厂商一共拿下了全球50%的份额。而据中信证券统计,至 2022 年底,全球预计共有32款车型发布并搭载激光雷达,其中有近三分之二方案由国内激光雷达厂商提供。此外,在Yole Developement发布的《2021年汽车与工业领域激光雷达应用报告》中,速腾聚创、大疆、华为、禾赛科技和图达通等5家中国企业位居2021年全球激光雷达出货量排名榜前十位。

种种数据说明,在车载激光雷达技术领域,我国已经取得了一定优势。

再来看毫米波雷达,虽然不及激光雷达那样科技感十足,但毫米波雷达对于自动驾驶来说也越来越不可或缺。在汽车所需的智能传感器中,毫米波雷达是唯一一款全天候性传感器,受自然环境影响较小,并且测速快捷而精准。

目前,车载毫米波雷达在国内仍属于起步阶段,少数企业在24GHz雷达方面研发已有成果,极少数企业能做到77GHz雷达的样机阶段。普华有策预测,到2025年的全球车载毫米波雷达市场可达92亿美元,国内毫米波雷达需求将达到 4259 万颗,假设平均单价 420 元,对应市场空间为 179 亿元。

为了大幅提升传统毫米波雷达的感知精细度,包括华为在内,越来越多的国产厂商开始迈向4D雷达,据盖世汽车不完全统计,目前国内已至少有接近20家本土企业在开展4D成像毫米波雷达相关的研发,其中大部分企业计划在今明两年正式进入量产。

写在最后

对于中国汽车芯片来说,资本的偏爱是真的,进入2022年后,消费电子的失速使得芯片投资的风向转向了车规级芯片。政策的支持是真的,就在近日中国电子技术标准化研究院还牵头成立了汽车电子元器件标准工作委员会,助力提升国内汽车芯片供给能。企业的努力也是真的,上述提到的本土厂商不少已经推出了自己的产品,并对标国际大厂,实现技术新突破。

不过在这“天时地利人和”下,笔者想要强调的是,IC Insights预测,2021年中国汽车芯片自给率依然不足5%,这个自给率的数据在提醒我们,前方是漫漫长路,不可轻易松懈。

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