深度报告-20210309-国金证券-半导体行业研究_自驾电动车带动的十倍半导体增值_39页_4mb

创新技术与企业服务研究中心：半导体行业研究总结

核心内容

本报告主要分析自动驾驶与电动车技术发展对全球车用半导体市场的影响，预测未来15年该市场将显著增长，并指出主要受益的半导体公司及技术趋势。报告认为，自动驾驶（L3-L5）和电动车（EV）是推动车用半导体市场增长的两大核心驱动力，预计2020-2035年全球车用半导体市场复合增长率将超过20%，远高于全球半导体市场的5-6%增长。

主要观点

1. 自动驾驶对车用半导体的需求增长：

   • 自动驾驶技术需要大量AI芯片、激光雷达、摄像头、毫米波雷达、C-V2X及以太网络芯片。
   • L3-L5自动驾驶车的每车半导体价值将从2020年的约268美元提升至2035年的约2,758美元，增长10倍。
   • 2035年全球L3-L5自动驾驶车销量预计超过30%，车用半导体市场占全球半导体市场的比重将达30%。

2. 电动车对第三代半导体（如SiC、GaN）的需求爆发：

   • 电动车的普及将显著增加对高功率器件的需求，如SiC碳化硅和GaN氮化镓。
   • SiC具有降能耗、缩小动力系统模组、缩短充电时间等优势，预计全球SiC市场复合增长率达34%，2035年市场规模将达500亿美元。
   • 2020年车载SiC市场市占率达80%的科锐Cree将受益最大。

3. 自动驾驶技术竞争格局：

   • Tesla通过自研ASIC芯片和低成本视觉系统，成为L3-L4自动驾驶的领先者。
   • Waymo One和GM Cruise等出租车自动驾驶方案因成本过高（超过15万美元），难以普及至自用车。
   • 国内企业如地平线和黑芝麻智能科技正逐步追赶，但需2-3年时间才能达到国际领先水平。

4. 激光雷达、摄像头、毫米波雷达、C-V2X及以太网络芯片需求变化：

   • 激光雷达是L4-L5自动驾驶系统的重要组成部分，预计2020-2035年全球前装量产市场复合增长率将达90%。
   • 摄像头芯片市场预计从2020年的1.3亿颗增长至2035年的5.7亿颗，年复合增长率约10%。
   • 毫米波雷达市场预计从2020年的1亿台增长至2035年的8亿台，年复合增长率约25%。
   • C-V2X技术将逐步取代DSRC，成为未来车联网主流技术，但其对射频功率放大器市场的贡献仍有限，预计不超过15%。

5. 全球车用半导体市场格局：

   • 全球前十大车用半导体厂商合计占据市场80%以上份额，主要由IDM厂商主导。
   • 随着自动驾驶技术发展，部分非传统车用半导体厂商（如Lumentum、英伟达、赛灵思）有望进入前十大车用半导体厂商行列。

关键信息

• 市场数据：

  • 2020年全球车用半导体市场占全球半导体市场约5%。
  • 2035年全球车用半导体市场占全球半导体市场比重预计达30%。
  • 2020-2035年全球车用半导体市场复合增长率预计超过20%。

• 主要受益公司：

  • 国际厂商：Lumentum（VCSEL激光雷达芯片）、英伟达（AI GPU）、赛灵思（FPGA）、美满（高速以太网络芯片）、科锐（碳化硅SiC衬底）。
  • 国内厂商：三安、斯达、闻泰/安世、地平线、韦尔/豪威、黑芝麻、华为海思等。

• 技术趋势：

  • 自动驾驶系统将采用AI芯片、激光雷达、毫米波雷达、C-V2X等技术。
  • 电动车将推动SiC和GaN等第三代半导体技术发展。
  • 车载摄像头芯片数量将从2020年的1.3亿颗增长至2035年的5.7亿颗。

• 市场增长预测：

  • 2020-2035年全球车用半导体市场复合增长率预计达20%。
  • 2025年全球激光雷达前装量产市场预计达29.32亿美元，复合增长率达34%。
  • 2035年全球车载摄像头芯片市场预计达5.7亿颗，复合增长率约10%。

风险提示

• 自动驾驶系统及半导体成本下降不如预期。
• 政府奖励补助减少可能影响电动车发展。
• 渠道库存增加可能抑制市场需求。
• 全球车用半导体制造及晶圆代工产能不足。

行业展望

• 自动驾驶与电动车的双重推动下，全球车用半导体市场将迎来结构性变革。
• 国内车用半导体市场因新能源车及自动驾驶技术发展，预计复合增长率将超过25%。
• 芯片制造技术、成本控制及市场需求将是未来竞争的关键因素。

图表目录（简要）

• 图表1：2015-2030年全球车市销量预测
• 图表2：SAE 1-5级自动驾驶标准
• 图表3：特斯拉自驾车视觉技术
• 图表4：全球电动车及L3-L5自驾车销量占比变化
• 图表5：人驾油车 vs. 自驾电动车的每车半导体价值比较
• 图表6：每车半导体价值及车用半导体占全球份额变化
• 图表7：传统燃油汽车平均芯片数目
• 图表8：新能源电动车平均芯片数目
• 图表9：2020年全球10大车用半导体厂商份额比较
• 图表10：美国出租车及自用车自驾平台芯片及视觉系统比较
• 图表11：国内出租车及自用车自驾平台芯片及视觉系统比较
• 图表12：Waymo视觉系统配备
• 图表13：Tesla视觉系统配备
• 图表14：Tesla Hardware 3.0每片晶圆AI芯片数
• 图表15：Tesla每片晶圆新AI芯片数
• 图表16：Intel Xe架构AI GPU Ponte Vecchio
• 图表17：Mobileye/Intel自驾芯片蓝图
• 图表18：百度Apollo自驾的开放平台芯片架构
• 图表19：AutoX的感知视觉系统
• 图表20：地平线征程3芯片规格
• 图表21：华山二号芯片算力平台
• 图表22：各种感测器的可视距离、成本、数据量比较
• 图表23：全球车载摄像头芯片销量预测
• 图表24：车用摄像头芯片供应商份额
• 图表25：全球激光雷达市场规模
• 图表26：全球激光雷达前装量产出货量预测
• 图表27：全球激光雷达前装市场规模预测
• 图表28：FPGA vs. GPU & CPU
• 图表29：24GHz，77GHz毫米波雷达市场预估
• 图表30：DSRC vs. C-V2X
• 图表31：砷化镓射频市场预测
• 图表32：车载以太网络市场
• 图表33：车载以太网络配置
• 图表34：车载以太网络架构
• 图表35：车用网络类别比较
• 图表36：IGBT芯片代次发展情况
• 图表37：MOSFET、IGBT和BJT性能对比
• 图表38：IGBT适用于高功率领域
• 图表39：IGBT应用电压范围
• 图表40：功率器件在汽车中的应用
• 图表41：IGBT在电动车中的应用
• 图表42：2020年各种电动汽车半导体价值量
• 图表43：2019年中国新能源汽车IGBT模组市场份额
• 图表44：不同半导体材料比较
• 图表45：SiC在高开关频率和高功率应用优势明显
• 图表46：电动车牵引逆变器往高压方向发展
• 图表47：丰田碳化硅PCU与硅PCU体积对比
• 图表48：OBC的硅基方案与SiC方案BOM比较
• 图表49：厂商和零部件厂围绕碳化硅的布局进展
• 图表50：SiC在EV上的四大应用领域
• 图表51：SiC功率器件在车载领域应用时间表
• 图表52：全球碳化硅市场规模预测
• 图表53：化合物半导体行业短期复合增速比较
• 图表54：碳化硅的综合成本收益
• 图表55：SiC JBS成本构成
• 图表56：国内碳化硅衬底价格及趋势
• 图表57：电动汽车功率器件碳化硅方案与硅方案成本预测
• 图表58：2018年全球导电型碳化硅晶片市场占有率
• 图表59：SiC产业链示意图
• 图表60：国内SiC各环节与国际领先水平比较
• 图表61：Cree与国内一线衬底厂商产品比较
• 图表62：国际碳化硅晶片龙头企业提前锁定订单
• 图表63：2019年全球分立功率器件和模组企业市占率
• 图表64：英飞凌CoolSiC MOSFET 650V系列

总结

自动驾驶和电动车的快速发展将显著提升全球车用半导体市场需求，推动其复合增长率超过20%，并使车用半导体占全球半导体市场的比重从5%提升至30%。国际厂商如英伟达、赛灵思、Lumentum、美满、科锐等将受益，同时国内厂商如地平线、黑芝麻、华为海思等也在积极布局。随着技术演进，SiC和GaN等第三代半导体将成为电动车和自动驾驶系统的重要组成部分。然而，市场增长仍面临成本控制、产能不足及政策变化等风险。