百年汽車行業正在經歷大變革時代，汽車向電動化、智能化轉化是大勢所趨，車聯網、新能源、智能化、自動駕駛四個領域趨勢帶來了新的芯片需求，也為國內新進芯片企業進入汽車領域帶來全新的產業機遇。 ?

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什么是汽車芯片？

我們常說的汽車芯片，即“車規級芯片”，指技術標準達到車規級，完全滿足汽車電子元件的規格標準與“車規認證”，應用于汽車控制的芯片，相當于現代化汽車的“大腦”。 ? 很多人對芯片重要性的認識或來源于消費級電子產品，一枚小芯片就能實現強大的功能。如今的汽車功能越來越強大，越來越智能，都可以歸因于汽車芯片的應用。 從整個芯片行業的等級劃分來看，分別有軍工級、車規級、工業級和消費級，其中車規級芯片對于可靠性、一致性和穩定性要求更高，僅次于軍工級。 ? 車規級芯片與消費級芯片有很大不同，車規級芯片需要面臨更惡劣的環境，需要適應-40℃到-150℃的極端溫度，高振動、多粉塵、有電磁干擾，濕度要適應0%-100%，一般車規級芯片的設計壽命為15年或20萬公里。 ? ? ? ?

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汽車芯片，現代化汽車的“大腦”

汽車芯片已經廣泛應用在動力系統、車身、座艙、底盤和安全等諸多領域。而汽車芯片與計算、消費電子芯片不同的是，汽車芯片很少單獨亮相，都是內嵌在各大功能單元中，而且多數場合是核心。 ? 從應用環節上，汽車芯片大致分為以下幾類，主控芯片、存儲芯片、功率芯片、信號與接口芯片、傳感器芯片等。主控芯片，負責計算與控制，包括MCU芯片和SoC芯片等，如發動機、底盤和車身控制，以及中控、輔助駕駛（ADAS）和自動駕駛系統等；負責功率轉換的IGBT功率芯片，一般應用于電動車的電源和接口；傳感器芯片，主要用于各種雷達、氣囊、胎壓監測。 ?

? 根據海思在2021中國汽車半導體產業大會發布的數據，汽車智能化+電動化時代開啟，帶動汽車芯片量價齊升，預計汽車半導體占比汽車總成本在2030年會達到50%。電動化+智能化趨勢下，帶動主控芯片、存儲芯片、功率芯片、通信與接口芯片、傳感器等芯片快速發展，芯片單位價值不斷提升， 整車芯片總價值量不斷攀升。 ?

? 假設傳統汽車需要的半導體芯片為500～600顆芯片/輛，新能源汽車需要的半導體芯片為1000～2000顆芯片/輛。 ?

? 以2020年傳統汽車銷量7276萬臺測算，新能源汽車324萬臺測算，整體全球需要的汽車芯片為每年439億顆。預計2026年傳統汽車銷量每年6780萬臺測算，新能源汽車4420萬臺測算，整體全球需要的汽車芯片增加為每年903億顆。預計2035年傳統汽車銷量2400萬臺測算，新能源汽車9600萬臺測算，整體全球需要的汽車芯片增加為每年1285億顆。 ? ?

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汽車主控芯片剖析

汽車主控芯片用來生成汽車主要控制信號的計算和生成功能。主控芯片通過接受 各類傳感器搜集到的信號，進行計算相對的處理措施，并將驅動信號發送給對應的控制模塊。因此主控芯片相當于汽車芯片群的“中樞”。 ? （1）主控芯片—MCU芯片：汽車電子控制單元ECU的核心部件 ? MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，也被稱為單片機，是將計算機所包含的CPU、存儲器、I/O 端口、串行口、定時器、中斷系統、特殊功能寄存器等集成在一顆芯片上，將其應用在不同產品里，從而實現對產品的運算和控制。車載MCU是汽車電子控制單元（ECU）的核心部件，負責各種信息的運算處理，主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統。 ?

汽車電子化智能化程度的加速，汽車ECU的數量也在快速上升，驅動MCU市場需求的增長。算力隨著智能化提升不斷提升從L1（自動駕駛級別）<1TOPS算力到L5（自動駕駛級別）1000+TOPS算力推動主控芯片高速增長。ECU中均需要MCU芯片，通常汽車中一個ECU負責一個單獨的功能，配備一顆MCU，也會出現一個ECU配備兩顆MCU的情況，而與傳統燃油車相比，新能源車豐富功能提高，對MCU性能、功耗、數量的需求都有所提升。傳統汽車單車會平均用到70個左右，而新能源汽車則需要用到300多個。 ? ? 汽車MCU芯片市場規模預測 隨著新能源汽車滲透率不斷上漲，全球車規級MCU市場規模也隨之增長。2020年全球車用MCU市場規模為62億美元。2021年，汽車MCU需求旺盛，市場規模大幅增長23%，達到76.1億美元；預計2025年，市場規模預計將達到近120 億美元，對應2021-2025年復合平均增速為14.1%。? ? 我國車規級MCU市場規模同樣保持穩定增長，2021年我國車規級MCU市場規模達30.01億美元，同比增長13.59%， 預計2025年市場規模將達42.74億美元。 ?

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? （2）主控芯片—SoC：集合AI加速器的系統級芯片，應用于汽車智能座艙與自動駕駛 ? SoC芯片的全稱叫做：System-on-a-Chip，中文的的意思就是“把系統都做在一個芯片上”。汽車電子功能依賴于車載芯片實現，隨著ADAS的落地和L3及以上級別自動駕駛的成熟，傳統中央計算CPU無法滿足智能汽車的算力需求，將CPU與GPU、FPGA、ASIC等通用/專用芯片異構融合、集合AI加速器的系統級芯片（SoC）應運而生，主要分為智能座艙芯片與自動駕駛芯片。? ? 根據IHS數據，預計2025年全球汽車SoC市場規模將達到82億美元，并且L3級別以上自動駕駛預計2025年之后開 始大規模進入市場，配套高算力、高性能SoC芯片將會帶來極高附加值，有望帶動主控芯片市場快速擴容。 ?

? 智能座艙芯片：未來“一芯多屏”技術的強支撐

據分析報告指出，預計全球智能座艙市場在2022年將達到438億美元。隨著智能座艙從電子座艙逐步演化為第三生活空間，“一芯多屏”的座艙方案成為未來趨勢。 ? 順應智能座艙多傳感器融合、多模交互及多場景化模式發展的演進趨勢，作為處理中樞的座艙SoC需要不斷發展突破。因此，座艙SoC的算力將不斷提升，據IHS Markit，預計2024年座艙NPU算力需求將是2021年的十倍， CPU算力需求是2022年的3.5倍。同時，芯片本身也將朝小型化、集成化、高性能化的方向發展。 ?

? 現在軟件定義汽車，特別是座艙系統日益開放之后，移動端應用大批量向座艙進行遷移，所以在單個芯片上的操作系統數量會是以前的3~5倍。同時，由于以前一個中控可能只運行一個系統，支持一塊屏幕，而現在的座艙需要支持多個操作系統、多塊屏幕，好處是整個應用程序會是傳統汽車的50~100倍，但也導致了整個軟件定義汽車的復雜度呈幾何級提升。 ? 未來智能科技座艙場景，包括傳統的中控娛樂導航、液晶儀表盤、行車記錄儀、獨立后排娛樂，還有抬頭顯示、360度環視+自動泊車輔助，語音助手也必不可少，同時也會有駕駛員監測系統以及乘客監視系統、虛擬空調面板等等。 ? ? ? 自動駕駛芯片：算力基礎決定自動駕駛的等級高度

? 自動駕駛芯片一方面需要滿足更高的安全等級，另一方面隨著自動駕駛等級的提升，對自動駕駛芯片運算能力的要求也不斷提升。只具備CPU處理器的芯片難以滿足算力需要，自動駕駛芯片會往集成CPU+XPU的異構式SoC方向發展，XPU包括GPU/FPGA/ASIC等。 ? GPU、FPGA、ASIC各有所長，GPU適合數據密集型應用進行計算和處理，FPGA通過冗余晶體管和連線實現邏輯可編輯，而ASIC是面向特定用戶的算法需求設計的專用芯片。NPU作為ASIC的一種，在電路層模擬神經元，通過突觸權重實現存儲和計算一體化。一條指令即可完成GPU上百條指令的功能，提高運行效率。NPU目前已經被多家廠商廣泛采用，若未來自動駕駛算法實現統一，ASIC/NPU有望 成為最高效的自動駕駛芯片解決方案。 ?

? 當前多家頭部企業實現L2-L5全覆蓋，英偉達在算力方面更加領先，超過1000tops。國內能耗比更好（地平線、黑芝麻等）。SoC廠商方面，晶晨股份、瑞芯微、富瀚微加速布局汽車芯片。 ? ? ? ?

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中國汽車芯片行業發展現狀與前景

中國汽車芯片產業處于蓬勃發展期，從中國上市公司的公開信息可以看到，目前參與到汽車芯片的中國公司有：主控芯片，包括了晶晨股份、瑞芯微、富瀚微、兆易創新、中穎電子、全志科技、復旦微電、紫光國微、安路科技等； 功率半導體的公司則有：聞泰科技、東微半導、斯達半導、士蘭微、時代電氣、華潤微、宏微科技、新潔能、揚杰科技、中芯國際、華虹半導體等； 模擬芯片的公司有：圣邦股份、思瑞浦、納芯微、艾為電子、上海貝嶺、力芯微等； 傳感器芯片的公司有韋爾股份、格科微等；存儲芯片的有北京君正、兆易創新、復旦微電、普冉股份、聚辰股份等。 ? ? ? 國行標準陸續出臺，指導行業發展 2021年6月，中國汽車芯片產業創新戰略聯盟標準工作組發布了《汽車芯片標準體系建設研究成果》，2022年7月份完成了《汽車芯片標準體系建設研究成果》。根據工信部的要求，工作組研究制定了《國家汽車芯片標準體系建設指南（草案）》，目前已經提交給工信部，預計該指南的征求意見稿將擇機向行業公開來征求意見，汽車芯片國行標準有望在十四五期間會陸續得到落地、研制和應用。 ?

國產逐漸替代進口加速

在電動化，智能化的市場趨勢下，中國廠商通過收購國外廠商，積極布局汽車半導體新能源，智能汽車領域，國內本土品牌具有渠道優勢和較高的性價比，逐漸打開市場。未來，我國在高端供應鏈中不斷突破并掌握核心技術，使中國制造業向高端供應鏈攀爬，加速進口替代，從而促進行業進一步發展。 ?

中國新能源汽車大發展為汽車芯片提供廣闊市場 從市場層面來看，下游市場帶來強勁需求。新能源汽車的推廣勢在必行，未來也將繼續大力發展。與龐大的機動車保有量相比，新能源汽車占比仍有很大的發展空間，隨著新購、更換等需求推動，新能源汽車的保有量也將進一步提升，這將為汽車芯片帶來帶來巨大的市場需求，推動行業發展。

編輯：黃飛

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