评级（增持）汽车半导体4月专题：车规半导体高景气，聚焦“能量流”和“数据流”

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报告名称 ：汽车半导体4月专题：车规半导体高景气，聚焦“能量流”和“数据流”
评级 ：增持
行业：

证券研究报告 | 2022年04月07日

车规半导体高景气，聚焦“能量流”和“数据流”超 配

汽车半导体 4 月专题

新能源汽车销量持续旺盛，零部件及芯片需求同步攀升。3 月新能源汽车销 量保持强劲增长：广汽埃安成为首家突破 2 万量的车企，小鹏、哪吒、理想、零跑均过万辆。此前，2 月全国新能源乘用车销量为 24.6 万辆(YoY +160%)，新能源乘用车电机电控搭载量为 27.1 万台(YoY +140%)，其中多合一电驱动 系统搭载量为 14.06 万台(YoY +134%)；OBC 与 BMS 装机量为 24.57 万套(YoY +160%)、24.61 万套(YoY +160%)。随着电驱系统、车载充电器及电池管理系 统装机量持续增加，全球汽车 MCU、PMIC、IGBT 等芯片供应持续紧张，英飞 凌、意法半导体等大厂纷纷发布涨价函，预计供需紧张态势有望延续至 3Q22。

汽车电动化驱动半导体量价齐升。汽车电动化过程中，电能取代燃油成为汽 车驱动的能量来源，汽车电力电子架构及能量流发生变化：新增“三电系统”即电池、电机、电控系及配套的 DC-DC 模块、电池管理、车载充电器等系统 以完成电能在汽车中的分配与管理。相应地，实现能量转换的功率半导体含

资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理

全球新能源汽车功率半导体市场将增加至 56 亿美元，复合增速 26%；其中，SiC 模块将达 17.4 亿美元，占 31%；IGBT 模块将达 22 美元，占 39%。

ADAS 有望快速渗透，自动驾驶芯片和视觉感知芯片迎变局。Yole 预计 30 年 全球 ADAS 渗透率将从 21 年的 12%提升至 49%，期间搭载 L1-L2 级别（包含 L2+、L2++）ADAS 车型为主力。自动驾驶等级提升要求汽车环境感知、规划 决策能力升级，作为自动驾驶域控制器核心的计算芯片向大幅提升 AI 算力 方向演进，以满足即时处理海量来自数量、种类繁多的传感器数据和在复杂 道路环境下做出行驶决策。视觉感知升级一方面推动车载 CIS 量价齐升,ICV Tank 预测 26 年全球车载 CIS 市场规模从 2021 年的 38.1 亿美元增长至 90.7 亿美元（CAGR 18.9%）；另一方面或促进车载 ISP 向 CIS 或视觉处理器 SoC 集成的变局，独立 ISP、CIS 和视觉处理器设计公司皆迎新的市场机遇。

“一芯多屏”渐成智能座舱发展趋势，座舱芯片朝大算力方向进阶。汽车座 舱智能化是通过提升车内交互体验感从而提高驾驶员的情境意识、信 任、舒适性、更好的用户体验以及可用性和安全性。根据 ICV Tank 预 测，智能座舱市场空间将从 400 亿美元提升至 681 亿美元。座舱从分布 式向域控制演进下，依靠一颗 SoC 芯片运行多个操作系统、同时驱动多 个显示屏融合交互（即“一芯多屏”）逐渐成为发展趋势，要求智能座 舱 SoC 芯片主要朝大幅提升 CPU、GPU、AI 算力方向发展。

投资建议：聚焦“数据流、能量流”两条主线，推荐汽车功率半导体标的士

《电子行业周报-国产碳化硅器件加速，折叠显示拓展笔电应用》——2022-04-05
《电子行业周报-模拟及功率景气依旧，2Q22 ST 全线产品涨价》——2022-03-27
《电子行业周报-硅片大厂陆续提价，车载 VR 渐行渐近》 ——2022-03-20
《电子行业周报-vivo 首款折叠屏铰链将挑战行业成本之最》——2022-03-13
《LCD 行业月报-小尺寸 TV 面板价格企稳，IT 面板价格环比跌幅 扩大》 ——2022-03-08

兰微和闻泰科技、特色工艺晶圆代工厂华虹半导体、汽车 CIS 大厂韦尔股份、车载存储芯片设计公司北京君正、车规多媒体芯片设计公司晶晨股份等。

风险提示：电动化、智能化不及预期；汽车需求下降；全球供应链不确定性。

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内容目录

行业概况..............................................................................................................................................5

汽车半导体主线：能量流与数据流.................................................................................................................. 5 汽车半导体行业动态.......................................................................................................................................... 6

电动化驱动电力电子器件量价齐升..................................................................................................8

整车端：供电方式决定电动化程度.................................................................................................................. 9 系统端：衔接电能与汽车动力实现................................................................................................................ 11 器件端：实现电能转换的核心载体................................................................................................................ 12

智能化带动自动驾驶和座舱芯片蓬勃发展....................................................................................16

自动驾驶芯片：从 ADAS 到 AD，芯片 AI 算力需求大幅升级.......................................................................16 视觉系统芯片：视觉感知升级驱动 CIS 和 ISP 迎变局................................................................................19 座舱芯片：“一芯多屏”成为发展趋势，国内多家公司初入赛道............................................................22

免责声明............................................................................................................................................25

图表目录

图1： 汽车电子两条主线：能量流与数据流...........................................................................................................5 图2： 2019-2022 年全国新能源汽车产销量情况（万辆）....................................................................................6 图3： 全国新能源汽车市场销量（按动力，万辆）...............................................................................................6 图4： 全国乘用车新能源汽车市场情况（按车型，万辆）...................................................................................6 图5： 2022 年 2 月乘用车新四化指数......................................................................................................................6 图6： 汽车电动化能量流示意图...............................................................................................................................8 图7： 汽车电动化框架............................................................................................................................................... 9 图8： 整车端电动化分类.........................................................................................................................................10 图9： 2020-2026 全球不同类型电动汽车销量（百万辆）..................................................................................10 图10： 2021-2016 不同类型电动汽车功率电子的价值量（美元）....................................................................10 图11： 2020-2026 全球主逆变器市场（按车型，亿美元）................................................................................11 图12： 2020-2026 全球 DC-DC 转换器市场（按类型，亿美元）........................................................................11 图13： 2020-2026 全球 OBC 市场（亿美元）........................................................................................................12 图14： 电驱动系统集成化路线............................................................................................................................... 12 图16： 2018-2025 全球功率半导体市场（按应用，亿美元）............................................................................13 图17： 汽车半导体组件物料成本分布（美元）...................................................................................................13 图18： 功率半导体在不同类型汽车中的应用.......................................................................................................13 图19： 引入 SiC 后功率密度提升体积减小...........................................................................................................14 图20： 22kW 双向 OBC SiC vs. Si 系统成本分析................................................................................................14 图22： 汽车智能化主要集中在辅助/自动驾驶域和座舱域.................................................................................16 图23： 自动驾驶级别定义及渗透趋势...................................................................................................................17 图24： 英伟达 Orin 自动驾驶 SoC 及自动驾驶平台.............................................................................................18 图25： Mobileye EyeQ Ultra SoC......................................................................................................................... 18 图26： 车载传感器分类及应用............................................................................................................................... 18 图27： 自动驾驶视觉感知升级推动车载摄像头量价齐升...................................................................................19 图28： 部分公司辅助驾驶/自动驾驶方案摄像头数量.........................................................................................20 图29： 车载视觉系统图像处理相关芯片架构.......................................................................................................21 图30： 全球车载 CIS 市场规模............................................................................................................................... 21 图31： 2021 年全球车载 CIS 市场格局..................................................................................................................21 图32： 手机与汽车座舱交互方式演进...................................................................................................................22 图33： “一芯多屏”成为趋势............................................................................................................................... 23 图34： 主流汽车座舱芯片....................................................................................................................................... 23

表1： 2022 年 2 月全国新能源汽车电驱动市场情况..............................................................................................7 表2： 2022 年 2 月全国新能源汽车乘用车 OBC 及 BMS 市场情况......................................................................... 7 表3： 主流自动驾驶芯片.........................................................................................................................................19 表4： 本土汽车座舱芯片.........................................................................................................................................24

行业概况

汽车半导体主线：能量流与数据流

在汽车电动化、智能化、网联化背景下，汽车产品价值链重塑：汽车以电能为轴，从运载工具向联网化智能移动终端升级，形成了硬件、软件和服务为核心的竞争 要素，成为了电子产业链延伸布局的新蓝海。因此，新能源汽车成为了半导体行 业未来的核心增量应用场景，其对应增量空间沿能量流和数据流两条主线展开：

 能量流：为汽车运行的底层能量支撑，从外部充电设备、车载充电机 OBC（输 入为交流电流时使用）到（1）大三电（高压动力电池、电控及驱动电机）服 务于驾驶域、（2）小三电（低压电池、中小微电控及电机）服务于车身域；以自上而下的方式及整车、系统、器件进行层层递进，在此过程中，实现电能 转换的功率半导体及电能管理的配套芯片用量将显著增加。

 数据流：为汽车运行提供顶层控制，从信息感知到处理应用实现辅助/智能驾 驶，同时由计算控制到座舱域以视听触等五感进行信息交互（HUD、中控仪表、车灯、玻璃等）；汽车电气结构从过去分布架构（Distributed）向域中心架 构(Domain Centralized)演进。在此过程中，座舱域和辅助/自动驾驶域催生 域控制器主芯片/计算平台算力需求、传感器系统芯片数量和性能需求明显提 升。

图1：汽车电子两条主线：能量流与数据流

资料来源：公司公告，公司官网，国信证券经济研究所整理

汽车半导体行业动态

4 月 1 日，多家新能源车企发布 3 月销量快报。随着春节后生产节奏加快，3 月新 能源汽车销量保持强劲增长势头：广汽埃安成为首家突破 2 万量的车企（20317 辆，MoM +138%,YoY +189%），小鹏（15414 辆，MoM +148%,YoY +202%）、哪吒（12026 辆，MoM +69%,YoY +270%）、理想（11034 辆，MoM +31%,YoY +152%）、零跑（10059 辆，MoM +198%,YoY +202%）均过万辆。

图2：2019-2022 年全国新能源汽车产销量情况（万辆）

资料来源：中汽协，国信证券经济研究所整理

图3：全国新能源汽车市场销量（按动力，万辆）

资料来源：中汽协，国信证券经济研究所整理

此前，据中汽协统计，2022 年 2 月新能源汽车产销分别为 36.8 万辆和 33.4 万辆，同比增长 2.0 倍和 1.8 倍。其中，长城、吉利等车企销量受车身电子稳定系统及 转向系统芯片等供应短缺影响环比分别下降 52%、46%。缺芯、补贴退坡及原材料 上涨等因素使得纯电动汽车成本端承压，其中销量占比最大而售价最低的 A00 级 小型汽车受影响最为明显，而电动化程度相对低的插电式混合动力汽车成本端具 备优势，销量增幅高于纯电动汽车。

图4：全国乘用车新能源汽车市场情况（按车型，万辆）

资料来源：乘联会，国信证券经济研究所整理（汽车可分为 A00、A0、A、B、C、D 等级别，根据轴距、排量、重量等划分：A00 级-轴距 2-2.2m，排量小于 1L；A0 级-轴距 2.3-2.45m，排量 1-1.6L。A 级-轴距:2.45-2.65m，排量:1.6-2.0L;B 级-轴距 2.6-2.75 米，排量 1.8-2.4L;C 级-轴距:2.7-2.8m，排量 2-3L;D 级-轴距大于 2.8m，排量 3.0L 以上。）

图5：2022 年 2 月乘用车新四化指数

资料来源：乘联会，国信证券经济研究所整理(电动化:包含纯电动 BEV、插电式混合动力 PHEV、增程式电动车 EREV、燃料电池 FCEV。智能化：按 L0-L5 自动驾驶级别进行衡量，至少满足 L1 条件的车型 可称为智能化车型（22 年 1 月增加自适应巡航系统必装）。网联化: 初级（车联网）、中级(人与车智能交互)和高级(车与万物互联），初级至少需具备(上网)移动通信模块(22 年 1 月增加 OTA 在线升级）。

新能源汽车纯电动 A00 级车占比近 32%，高端车型增长强势。据乘联会统计，2 月新能源汽车纯电动市场，A00 级电动车销量 6.3 万辆，占比为 23.3%；A0 级纯 电动车销量 2.62 万，占比为 9.6%；A 级电动车占比为 22%，B 级电动车占比为 20.9%。

汽车智能化标准升级，网联化程度明显增加。根据乘联会制定新四化指数，随智 能化程度增加，对智能化指数标准增加必装自适应巡航系统的要求，使得智能化 指数因标准调整下降，实际已有超过三成左右的车型已经正式进入智能化进程；而随着对软件升级等服务需求的增加，汽车网联化程度快速提升。

表1：2022 年 2 月全国新能源汽车电驱动市场情况

资料来源：NE 研究院，国信证券经济研究所整理

2 月电机电控系统同比增长 140%，第三方供应商保持领先。根据 NE 时代统计，2022 年 2 月新能源乘用车电机电控搭载量为 27.1 万台，同比增长 140%；前两个 月销量累计已占去年全年总量的 19%，新能源乘用车多合一电驱动系统搭载量为 14.06 万台，同比增长 134%，占到总配套量的 51.8%。电机供应市场分散，车企 自建配套受整车销量波动影响变化较大，日本电产、汇川、联合电子、上海电驱 动等第三方供应商保持领先。电控供应商市场相对稳定，纷纷布局 SiC 电控方向。

表2：2022 年 2 月全国新能源汽车乘用车 OBC 及 BMS 市场情况

资料来源：NE 研究院，国信证券经济研究所整理

2 月 OBC、BMS 出货量快速增长，同比均增加 160%以上。国内新能源乘用车 OBC 装机量为 24.57 万套，同比增长 160.2%；弗迪动力、威迈斯继续保持前两位，英 搏尔凭借 A00 客户优势，市场份额占比提升。乘用车 BMS 装机量为 24.61 万套，同比增长 160.7%。弗迪电池优势明显，凭借入门级车型客户的优势，国创新能（配 套奇瑞新能源）和锐能科技（配套长安和吉利入门级车型）进入前十。

电动化驱动电力电子器件量价齐升

汽车电动化过程中，电能取代燃油成为汽车驱动的能量来源，汽车能量流发生变 化。新能源汽车不再使用汽油发动机、油箱或变速器，“三电系统”即电池、电 机、电控系统取而代之；同时，配套新增 DC-DC 模块、电机控制系统、电池管理 系统、高压电路等系统以完成电能在汽车中的分配与管理。相应地，实现能量转 换的核心器件——功率半导体含量大大增加。

以纯电动汽车为例子，电能主要用于汽车驱动及车身/辅助系统。在驱动端，电能 依次流经外部充电设备、车载充电机 OBC（输入为交流电流时使用）、电池、逆 变器、电机电控、减速箱、车轮，同时通过电池管理系统进行能量管理；在车身 及辅助系统端，电能从电池处流出，经过 DC-DC 转换器、低压电池、辅助系统。

图6：汽车电动化能量流示意图

资料来源：意法半导体，国信证券经济研究所整理

沿着汽车能量流的走向，整车的电动化形式决定了系统装置的配置规格，相应地，各系统的技术规格决定了功率器件的类型及封装形式。因此，汽车电动化以自上 而下的方式从整车类型（整车端）、系统类型（系统端）、封装与/功率器件（器 件端）进行层层递进，最终为驾驶域与座舱域提供动力。

图7：汽车电动化框架

资料来源：意法半导体，国信证券经济研究所整理

整车端：供电方式决定电动化程度

轻混动电动汽车（MHEV）在内燃机 (ICE) 系统基础上加入 36V、42V 电池组以辅 助内燃机提升能量转换效率。电池仅用于车辆自动起停、平滑内燃机起动和制动 能量回收过程，最终实现省油的效果。

混合动力电动汽车 (HEV) 汽车驱动能量来源由燃油和电池提供。因此，汽车装有 燃油发动机和电动机两套系统，以串联、并联等多种形式连接。其中，电池可通 过再生制动充和 ICE 的发电机进行充电。

插电式混合动力电动汽车 (PHEV) 是 HEV 的一种形式，具有燃油发动机和电动机 两套系统，但与上述两类不同，PHEV 可以允许外部电源为电池充电。因此，该类 车可形成多种驱动组合，在充电方便，电量充足时，使用纯电动方式行驶；电量 不足时可通过燃油行驶，成为电动汽车与燃油车特性的结合体。

纯电动汽车(BEV) 100% 使用电力。一般指纯电动汽车。即只有电池作为能源供给 来源，提供动力以驱动汽车前行。因此，纯电动汽车将配置较大容量的电池以保 证足够动力驱动汽车行驶。

燃料电池汽车（FCEV），通过燃料的化学能转化为电能，提供行驶所需的能量，并由电动机驱动汽车行驶。目前主要的燃料类型为氢。燃料电池的能量补充是通 过加燃料的方式，与加油类似，可快速完成。

图8：整车端电动化分类

资料来源：意法半导体，国信证券经济研究所整理

目前各车型市场分布仍分散，未来纯电动汽车将成主流。根据 Yole 统计，2026 年全球电动汽车渗透率将达 38%；其中：纯电动汽车将达 1649 万辆；轻混动作为 燃油车替代类型将达 1280 万辆；而 PHEV 由于其兼具电动汽车及燃油汽车的功能，一方面，碳排放量明显降低且能享受政策补贴；另一方面，可避免充电时间场及 续航焦虑的问题，将作为燃油车到纯电动汽车的过渡长期存在，达 805 万辆。

图9：2020-2026 全球不同类型电动汽车销量（百万辆）

资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理

图10：2021-2016 不同类型电动汽车功率电子的价值量（美元）

资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理

汽车电动化程度不断加深，对应功率电力电子器件的价值量不断增加。从 PHEV 开始，外部供电引入，增加了车载充电器等系统，同时在电力电子设计上开始考 虑缩短充电时间及增长电池续航里程。因此，电池容量(kWh) 从 MHEV 中接近 1 kWh，HEV 中接近 8 kWh，PHEV 为 15 kWh，到 BEV 最高升至 200kWh。相应地，作 为电能转换及管理的功率电力电子器件数量大幅提升，单车价值量从 200 美金左 右提升至 1000 美金以上。

系统端：衔接电能与汽车动力实现

作为新能源汽车的“心脏”，电驱动系统对应燃油汽车中发动机、ECU 电控单元、变速箱的作用，对新能源汽车整车使用性能具有较大影响。电驱动系统包括“大 三电”即驱动电机、驱动电机控制器、变速器和“小三电”即压配电盒 PDU、车 载充电机 OBC 和 DC/DC 变换器：

主逆变器：汽车驱动的核心部件

主逆变器即牵引逆变器将来自电池的电能（直流电）进行转换以驱动电动引擎（交 流电）。因此，逆变器的性能及对应体积、重量将直接影响车的续航范围和可靠 性。加之在车辆运行中，发动机因热和振动等引起各种应力，因此，逆变器需要 应对高功率和大电流及极端温度变化等多方面的挑战。根据 Yole 预计，2020-2026 全球汽车主逆变器市场将从 47 亿元增至 195 亿美元，复合增速为 27%；其中纯电 动汽车占 60%，2026 年对应市场空间 118 亿美元。

DC/DC 转换器：电池与驾驶域、座舱域的桥梁

电动汽车(EV)使用两种不同的电力系统:用于牵引的高压电池(200 至 800V)和用 于为车辆中的所有电器供电的低压(12/48V)电池；为实现高效率运行，高压电池 和低压电池需能互相充电，因此车载 DC-DC 转换器为双向，且高效可靠。根据 Yole 预计，2020-2026 全球汽车 DC-DC 市场将从 13 亿元增至 48 亿美元，其中 DC-DC 助推器保持稳定，DC-DC 转换器（高压-低压）占总市场 90%份额，复合增速为 30%。

图11：2020-2026 全球主逆变器市场（按车型，亿美元）

资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理

图12：2020-2026 全球 DC-DC 转换器市场（按类型，亿美元）

资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理

车载充电器(OBC)：电网与电池系统的关键连接

任何电动(EV)或插电式混合动力(PHEV)车辆的核心都是高压电池及其相关的充电 系统。通过使用车载充电器可将电网中的交流电转换为直流电对电池进行充电。随着对充电时间缩短的要求及电池架构向高压演进，OBC 从 3.6 kW 单向功率转换 向 22kW 三相高功率转换器发展，以确保小体积高密度的快速充电要求。根据 Yole 预计，2020-2026 全球汽车 DC-DC 市场将从 13 亿元增至 48 亿美元，其中 DC-DC 助推器保持稳定，DC-DC 转换器（高压-低压）占总市场 90%份额，复合增速为 30%。

未来，电驱系统集成化是未来发展趋势。“大三电”系统主要为新能源汽车提供 动力：驱动电机总成将动力电池的电能转化为旋转的机械能，是输出动力的来源；控制器总成基于功率半导体的硬件及软件设计，对驱动电机的工作状态进行实时 控制，并持续丰富其他控制功能；传动总成通过齿轮组降低输出转速提高输出扭 矩，以保证电驱动系统持续运行在高效区间。“小三电” 主要提供电力转换及电 池的充放电功能。在技术发展和成本压力双重因素作用下，系统集成化作为行业 的进入壁垒是未来确定性的趋势。

图13：2020-2026 全球 OBC 市场（亿美元）

资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理

图14：电驱动系统集成化路线

资料来源：NE 时代研究院，国信证券经济研究所整理

器件端：实现电能转换的核心载体

作为新能源汽车电能转换的关键，功率器件可实现电路中电压、电流、频率、开 关等物理状态的改变从而对电能进行转换、管理。其产品包括分立器件（二极管、三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT 等）和功率模组，对应不同功率、电压、电流要 求下的终端应用。从低压低频应用到高压高频应用，功率半导体从二极管、三极 管向 MOSFET、IGBT、IGBT 模块等大功率、高频化产品过渡；当硅基器件物理极限 无法达到应用要求时，碳化硅基功率器件作为功率器件材料端的迭代产品出现。

图15：功率器件的功能与分类

资料来源:各公司官网、国信证券经济研究所整理

从传统汽车到纯电动汽车，功率半导体用量提升近 9 倍。在新能源汽车中，以电 为能量来源的部分均需要半导体，因此随着传统燃料汽车向新能源汽车转变，全 球功率半导体汽车应用的占比逐年增加。根据 Omdia 预测，2025 年全球功率半导 体市场规模为 135 亿美元，其中汽车占 39.3%。从传统燃油汽车到混动汽车和纯 电动车，其单车半导体价值从 450 美元大幅增至 735 美元和 750 美元，其中功率 半导体增量最大，从 50 美元增至 300 美元和 455 美元。

图16：2018-2025 全球功率半导体市场（按应用，亿美元）

资料来源：Yole，国信证券经济研究所整理

图17：汽车半导体组件物料成本分布（美元）

资料来源：NE 时代研究院，国信证券经济研究所整理

在整车端，功率器件工作电压随电动化程度增加而不断提升。从轻混动、混动、插电式混动到纯电动汽车，其电动化程度增加，电能在动力来源中的占比增加，对应电池电压及电力系统功率升高。因此，功率器件的需求从低压 MOS、二极管 向 IGBT、SiC MOSET 等高功率器件升级。以电池架构变化为例，400V 架构向 800V 架构演进，功率器件工作电压从 650V 升至 1200V。

图18：功率半导体在不同类型汽车中的应用

资料来源:Yole、国信证券经济研究所整理

对于同种车型，在系统端，功率器件分布亦不相同。以纯电动车为例，功率器件 主要分布在主逆变器，车载充电器 OBC、DC/DC 转换器及辅助电器（空调压缩机、水泵、油泵）。其中，主逆变器对应功率最高，需要用高压 IGBT、SiC MOSFET；车载充电器对功率要求次之，除 IGBT、SiC MOSFET 外，Si MOSFET 和 SiC 二极管 也会应用其中；在车载充电器部分，Si MOSFET 即可满足需要，出于快充和减轻 重量的需求，可替换为 SiC MOSFET 和二极管；在辅助电器部分，IGBT 均可覆盖。

资料来源:Yole、英飞凌、国信证券经济研究所整理

随着新能源汽车向高集成度、小尺寸、低损耗的系统发展，SiC 器件将加速渗透。以逆变器为例，相比硅基器件，引入碳化硅后，逆变器输出功率可增至 2.5 倍，体积缩小 1.5 倍，功率密度为原有 3.6 倍。同时，碳化硅的加入还可使得系统整 体成本下降，以 22kW 双向 OBC 为例，SiC 系统成本与 Si 相比，减少了 15%；同时 能量密度是 Si 系统的 1.5 倍，通过减少能耗每年可减少单位成本 40 美元左右。

图19：引入 SiC 后功率密度提升体积减小

资料来源：Wolfspeed、国信证券经济研究所整理

图20：22kW 双向 OBC SiC vs. Si 系统成本分析

资料来源：Rohm、国信证券经济研究所整理

未来，硅基 IGBT 模块及 SiC 模块将成为新能源汽车半导体中的主要应用形式。具备成本优势的硅基功率器件仍将占据一定市场份额，与宽禁带半导体器件长期 并存。根据 Yole 预测，2020-2026 全球新能源汽车半导体市场将从 14 亿美元增 加值 56 亿美元，复合增速 26%。其中，SiC 模块将从 3 亿美元增至 17.4 亿美元，对应 2026 年市场占比为 31%；IGBT 模块将从 9 亿美元增加值 22 美元，对应 2026 年市场占比为 39%。

图21：2020-2026 全球新能源汽车功率半导体市场（按器件类型，亿美元）

资料来源:Yole、国信证券经济研究所整理

智能化带动自动驾驶和座舱芯片蓬勃发展

车辆智能化是运用计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等 技术将车辆打造成环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系 统，通过智能化提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。汽 车电气结构从过去分布架构（Distributed）向域中心架构(Domain Centralized) 演进过程中，座舱域和辅助/自动驾驶域智能化催生域控制器主芯片/计算平台算 力的需求、以及传感器系统芯片数量和性能的需求明显提升。

图22：汽车智能化主要集中在辅助/自动驾驶域和座舱域

资料来源：Yole、国信证券经济研究所整理

自动驾驶芯片：从 ADAS 到 AD，芯片 AI 算力需求大幅升级

根据 SAE，自动驾驶级别根据辅助驾驶(ADAS)/自动驾驶(AD)系统介入程度分为 L0-L5 六个级别：

L0（完全人类驾驶）：驾驶控制和感知完全依赖于人类驾驶员，无任何系统辅助。

L1（机器辅助驾驶）：引入车道保持、盲点监测等辅助功能少量介入，驾驶控制 和感知主体仍为人类驾驶员。

L2（部分自动驾驶）:引入自适应巡航、车道控制、自动变换车道等功能实现部分 自动驾驶功能，人类驾驶员仍然为环境感知主体和驾驶控制主体。

L3（有条件自动驾驶）：引入道路驾驶 Co-pilot、堵车 Co-pilot、自动泊车等功 能，自动驾驶系统驾驶主体、感知主体，人类驾驶员保持动态干预。

L4（高度自动驾驶）:引入道路自动驾驶、堵车驾驶等，实现在特定道路和环境实 现自动驾驶。

L5（完全自动驾驶）:在任何道路和环境皆完全依赖自动驾驶系统。

L1-L2 级别自动驾驶渗透率有望快速提升，L3 以上自动驾驶普及仍需时日。主体 和感知主体从人类切换至自动驾驶系统使 L3 成为自动驾驶分水岭，目前部分新车 宣称能达到 L3 甚至 L4 级别软硬件能力，但由于软硬件成熟度和信任度、法规等 诸多方面限制，L3 及以上自动驾驶普及仍需时日。这些新型软硬件系统大幅提升 车辆感知能力和驾驶辅助能力，推动 L1、L2 及在其基础上不断提升的 L2+和 L2++ 进入快速渗透期。

根据 Yole 数据，2021 年至 2030 年全球行驶中的 ADAS 车辆将从 1.3 亿台提升至 8.3 亿台，渗透率从 12.3%提升至 49%，主要为 L1-L2（L2+、L2++）级别；2041 年 ADAS 渗透率将提升至 81%，其中 4.7%将为 L3-4 自动驾驶；2050 年 ADAS 渗透 率将达 95%，其中 L3 及以上自动驾驶渗透率总计将达 26.9%。根据高工智能汽车 数据显示，2022 年 1 月，国内市场新车（乘用车/不含进出口）前装标配搭载 L2 级辅助驾驶系统上险量为 48.45 万辆，同比增长 63.21%。

图23：自动驾驶级别定义及渗透趋势

资料来源：SAE、Yole、国信证券经济研究所整理

自动驾驶计算 SoC 芯片是高级辅助驾驶（ADAS）和自动驾驶（AD）域控制器的核 心芯片。自动驾驶计算 SoC 芯片通常集成了：多核结构的 CPU 集合、GPU、ISP、深度学习加速器（DLA）和计算机视觉加速器（PVA）等处理器和计算加速器，提 供强劲的算力来处理大量来自数量、种类繁多的感知传感器信号，并运行深度神 经网络算法对车辆行驶状态做出决策。一方面，由于原有的分布式架构或者单一 分模块的域控制器已经无法适应需求；另一方面，摄像头、毫米波雷达、激光雷 达等传感器采集的海量数据受限于时延及可靠性无法即时在云端进行计算，自动 驾驶计算芯片成为自动驾驶域控制器的核心计算平台。

图24：英伟达 Orin 自动驾驶 SoC 及自动驾驶平台

资料来源：英伟达，国信证券经济研究所整理

图25：Mobileye EyeQ Ultra SoC

资料来源：Mobileye，国信证券经济研究所整理

自动驾驶等级提升引入更多传感器，自动驾驶计算芯片 AI 算力需求不断增长。环境感知所需传感器包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达以及超声波等，不同传 感器被安置在车辆上，分别发挥着采集数据，识别颜色、测量距离、速度等作用，传感器获得的数据在自动驾驶计算芯片上经过算法处理，汇算成数据结果，实现 车、路、人等信息交换，对驾驶控制做出决策。根据华为和 IDC 的预测，实现 L2 级别及以下自动驾驶需要 NPU 算力不超过 10TOPS，L3 算力需求为 30-60TOPS，L4 算力需求超过 100TOPS，L5 算力需求超过 1000TOPS，1TOPS 代表处理器每秒 钟可进行一万亿次操作。

图26：车载传感器分类及应用

资料来源：Yole、恩智浦、伟世通、国信证券经济研究所整理

表3：主流自动驾驶芯片

资料来源: 各公司官网，国信证券经济研究所整理

视觉系统芯片：视觉感知升级驱动 CIS 和 ISP 迎变局

车载摄像头作为汽车视觉传感系统主要传感器，随自动驾驶级别提升而量价齐 升。车载摄像头因布局位置不同分为前视、后视、环视、侧视和舱内不同种类，承担不同的驾驶辅助或者自动驾驶功能的视觉感应。根据 Yole，L1-L2 级别汽车 仅需前、后视总计两个摄像头，而 L2+级别将引入 4 颗环视摄像头以及升级前视 摄像头规格到 ADAS，而到 L3 级别，随着前视 ADAS 摄像头升级为多目摄像头、引 入驾驶员监控、侧视等摄像头，摄像头总数量将达到 20 个，为 L1、L2 级别 10 倍。同时，高像素、高性能前视 ADAS 摄像头的引入，在加强感知能力的同时亦增 加了摄像头的成本及售价。

图27：自动驾驶视觉感知升级推动车载摄像头量价齐升

资料来源：Yole、蔚来、豪威、安森美、国信证券经济研究所整理

新势力、传统车企高阶自动驾驶方案共同推动汽车多摄渗透。一直以来，以特斯 拉、蔚来、小鹏等为代表智能汽车新势力由于布局辅助驾驶及高阶自动驾驶方案 较为激进，因此单车摄像头数量上显著高于传统汽车。以特斯拉 Model3、蔚来 ET7、理想 One、小鹏 P7、极狐阿尔法等量产车为例，搭载摄像头数量分别为 8、11、5、14 和 14 颗。奔驰 L3 级别 Drive Pilot 方案将搭载共计 7 颗摄像头，分别为前视 双目摄像头、后摄像头、内部驾驶员监控摄像头及 4 颗环视摄像头，总计需要 8 颗 CMOS 图像传感器。根据 Yole 预测，2025 年全球摄像头模组市场规模将从 2020 年的 35 亿美元增长至 81 亿美元。

图28：部分公司辅助驾驶/自动驾驶方案摄像头数量

资料来源：各公司官网、国信证券经济研究所整理

CMOS 图像传感器（CIS）、图像信号处理器（ISP）和视觉处理器（Vision processor）以及为其供电线路上的模拟器件（DC/DC、LDO、ESD 保护等器件）和存储单元（EEPROM、DRAM 等）等一系列芯片组成车载视觉系统，其中 CIS、ISP、Vision processor 构成图像信号采集、处理的流程的核心芯片。

 CIS（捕捉数据）：用标准 CMOS 技术制造的图像传感器，通过光电效应将感 受到的光转换为电信号，通过读出电路转为数字化信号。

 ISP（预处理数据）：完成图像传感器输入的图像视频源 RAW 格式数据的预处 理，可转换为多种格式，还可以完成图像缩放、自动曝光、自动白平衡、自动 聚焦、色彩校正、去除坏点等工作。

 视觉处理器（分析数据）：将得到的图像进行目标识别、跟踪、测量等视觉行 动。

计算机视觉技术的不断演进，图像质量对相机识别、定位和重建等任务的影响已 经成为新的感知能力门槛，ISP 参数配置是控制计算机视觉图像质量的关键因素。传统 CIS 都是输出 RAW 方案，CIS+ISP 是传统汽车级摄像头的主流配置，独立 ISP 供应商有德州仪器、索尼、安森美、豪威科技、富瀚微。

随着自动驾驶视觉感知需求提升，汽车芯片公司将 ISP 集成入 CIS 或视觉处理器 SoC 中。在 CIS 端，内置 ISP 的二合一车规级 CMOS 图像传感器具有延时低、扩展 兼容性高及可配置能力强等特点，减小车载 SoC 中心运算负荷的同时加快处理速 度，强化汽车图像处理效能正逐渐成为车载智能视觉系统前端图像处理方案的优 选之一。在 SoC 端，由于基于域控制器的多感知数据融合趋势明确，ISP 被集成 到视觉处理器（SoC）中，意味着可以同时处理多个摄像头数据，实现成本下降。以英伟达 Orin 为例，内置 ISP 每秒可处理 64 亿像素，而特斯拉第一代 FSD 芯片，ISP 每秒仅能处理 10 亿像素。

图29：车载视觉系统图像处理相关芯片架构

资料来源：舜宇、安森美、Mobileye、豪威、安霸、采埃孚天合、国信证券经济研究所整理

ADAS 渗透率提升推动车载 CIS 量价齐升，2026 年市场规模有望超 90 亿美元，安 森美、豪威、索尼市占领先。根据 ICV Tank 数据，2021 年全球车载 CIS 市场规 模为 38.1 亿美元，同比增长 4.3%，其中安森美、豪威、索尼分别以 45%、29%和 17%市占率占据全球车载 CIS 市场主导地位。根据 ICV Tank 预测，2026 年全球车 载 CIS 市场规模将增长 138%至 90.7 亿美元，复合增速为 18.9%，主因 L2、L2+及 以上自动驾驶汽车渗透率提升带来的摄像头数量提升及性能提高带来的 ASP 提 升。

图30：全球车载 CIS 市场规模

资料来源：ICV Tank、国信证券经济研究所整理

图31：2021 年全球车载 CIS 市场格局

资料来源：ICV Tank、国信证券经济研究所整理

座舱芯片：“一芯多屏”成为发展趋势，国内多家公司初入赛道

汽车座舱智能化通过提升车内交互体验感从而提高驾驶员的情境意识、信任、舒 适性、更好的用户体验以及可用性和安全性。当前汽车基本已完成从按键交互跨 越到了车载显示交互，而传统单一车载显示器将扩展到具有多个多模式界面的图 形用户界面 (GUI) 显示器，如多种传感技术包括听觉、触觉/触觉、手势、可穿 戴传感器、和 AR/VR /混合现实 (MR) 技术，以确保准确预测车内交互。此外，驾驶员或乘客监控对于交互至关重要。车载交互系统需要估计和推断驾成人员的 动作、疲劳或困倦等状态、驾驶员的认知状态以及用户的情绪。

根据 IHS 预测，2021 年全球智能座舱市场空间超过 400 亿美元，2030 年市场规模 将达到 681 亿美元；ICVTank 预测，中国的智能座舱市场将在 2025 年达到 1030 亿人民币，自 2021 年起，年复合率将达 12．7％。

图32：手机与汽车座舱交互方式演进

资料来源： 诺基亚、苹果、大众、特斯拉、高通、国信证券经济研究所整理

“一芯多屏”成为座舱域控制器系统发展趋势。传统的汽车设计中，仪表和娱乐 系统为相互独立的两个系统，数字仪表屏、信息娱乐系统、HUD 等设备均由各自 控制器单独控制显示界面输出，随着交互设备增加，一方面，控制器数量增加，提高整车成本，导致整车厂成本控制压力陡增；另一方面，座舱电子设备日益频 繁的信息交互下，为实现多屏联动，控制器之间通信开销加大，通信延迟增加。随着车载芯片的算力得到大幅提升，在座舱从分布式向域控制演进的推动，依靠 一颗 SoC 芯片运行多个操作系统、同时驱动多个显示屏融合交互（即“一芯多屏”）逐渐成为发展趋势。

图33：“一芯多屏”成为趋势

资料来源：奥迪、英伟达、高通、海思、宝马、豪威、国信证券经济研究所整理

“一芯多屏”趋势下，智能座舱 SoC 朝算力大幅提升方向进阶。智能座舱 SoC 的 CPU 决定了车载软件系统性能冗余、系统多个应用 App 同时运行的流畅度，GPU 决 定了中控显示屏、液晶仪表的清晰度，动画效果流畅度。随着显示设备种类、数 量增加及分辨率增加，CPU 算力和 GPU 算力需求大幅增长。由于计算机视觉、机 器学习（应用于舱内监控和语音、手势交互等）被引入，NPU 算力需求随之增加。

近期发布的理想 L9 标配了两颗高通骁龙 S8155P 智能座舱 SoC 芯片，总计 160KDMIPS CPU 算力、超过 2000GFLOPS GPU 算力以及 16TOPS NPU 算力支持“五 屏交互”，包括超大尺寸 HUD、方向盘上方的安全驾驶交互屏和三块 15.7 英寸、分比率达 3K 的 OLED 屏（中控屏、副驾驶位的娱乐屏和后舱的娱乐屏），其 CPU 和 GPU 总算力分别为 2021 版理想 One 座舱芯片配置两倍和三倍以上（仪表盘：TI Jacinto 6，中控+副屏：高通 820A ）。

图34：主流汽车座舱芯片

资料来源：各公司官网、国信证券经济研究所整理

消费电子芯片商切入智能座舱 SoC 赛道，高通智能座舱芯片渐成主流。恩智浦、德州仪器、意法、瑞萨等汽车芯片厂商为传统汽车数字仪表屏和中控屏主芯片供 应商。随着汽车智能化提速，消费电子芯片厂商纷纷入局，其中高通凭借骁龙 820A 在核心出货量较大的传统该款车及大部分新能源车大规模出货成功晋升为主流玩 家，相比于传统车规芯片厂商 CPU 算力介于 20-40KDMIPS 和 GPU 低于 500GFLOPS 的 SoC，S8155P 因其大幅领先的算力成为目前“一芯多屏”主流配置继续夯实高 通市场地位。三星、英伟达、联发科、华为海思亦纷纷入局。

多家本土座舱芯片厂商处起步阶段，国内发展空间广阔。目前国内有多家入局座 舱芯片包括聚焦汽车芯片的创业公司有芯驰科技、芯擎科技、杰发科技、地平线 等，从消费电子芯片领域切入的华为海思、全志科技、晶晨、瑞芯微、紫光展锐 等。相对于海外公司，本土厂商成立时间或切入赛道时间较短，出货量、营收规 模较小，然而伴随着国内新能源汽车和汽车智能化快速发展，国内座舱芯片市场 发展空间广阔。

表4：本土汽车座舱芯片

资料来源: 各公司官网，国信证券经济研究所整理

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