新能源车里的芯机会_风闻

2019年底，突如其来的疫情打乱了诸多行业原本的节奏，尽管疫情的爆发并不是汽车芯片行业变革的根本原因，但是疫情诱发的芯片短缺，使汽车厂商受到了严重的影响。

以往制造一辆传统汽车一般需要用到500-600颗芯片，随着汽车行业的不断发展，现在一辆新能源汽车一般需要用到的芯片数量在1000颗以上，有些新能源车的芯片数量甚至接近2000颗。在此背景下，随着新能源汽车市场日益强大，芯片也成了车企必须面对的问题。

底层新技术推动芯片转型

细分领域需求旺盛

技术迭代驱动芯片行业高速发展

5G、物联网等底层技术的不断成熟将驱动下游细分领域的电动化、智能化不断发展，从而持续推动全球芯片行业需求稳步增长。预计至2025年，全球芯片行业市场规模将达6,300亿美元。从垂直细分领域来看，伴随着技术的进步，汽车、工业、通讯及消费电子领域将迎来行业转型，进而扩大对芯片的总需求量，其中汽车将成为拉动芯片行业增长的主要驱动力。数据显示，未来5年，汽车芯片复合增长率约10%，增速位居第一。

  

黑天鹅事件制约供给侧产能释放

全球芯片行业具有强周期性，根据全球芯片库存指数显示， 截至2021年第二季度，全球芯片库存指数小于0.9，全球市场处于芯片严重短缺时期。

芯片产业链覆盖芯片设计、芯片制造、芯片封装及测试环节，各环节主要分布于不同国家及地区。上游芯片设计企业主要分布于欧美地区，中游制造环节企业主要集中在日本、台湾地区，下游封装及测试环节企业则主要集中在东南亚地区。自2020年，COVID-19疫情袭卷全球，导致产业链上下游企业的各类工厂停工停产。

尽管疫情控制逐渐趋向稳定，各国各地区有序实现复工复产，但由于各国家及地区疫情恢复程度不同，供给侧产能受到制约。除疫情影响外，部分国家及地区发生的自然灾害进一步制约了供给侧产能释放。火灾和地震显著影响了位于日本的车规级芯片供应商瑞萨电子的生产能力、美国德州暴雪引发的大规模停电导致三星、德州仪器及恩智浦等企业被迫停产，持续恶化全球芯片的供应能力。

       

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疫情刺激下游市场需求

疫情影响下，远程办公驱动了智能移动终端、电脑、平板、网联设备等电子设备的需求。2020年间，全球硅晶圆出货量较2019年增长13.9%，出货量创历史新高。在下游需求的持续拉动下，截至2021年第三季度，全球晶圆厂产能利用率已达95%，趋于产能峰值，短期内扩产能力有限。

       

汽车行业迎来“芯”机遇

短期内短缺仍将继续

新能源汽车持续放量，汽车芯片扬帆起航

数据显示，预计至2025年，全球新能源汽车销量将突破2100万辆，五年复合增长率约37%。另外，疫情并未阻止全球汽车产业电动化、智能化的脚步，基于不同发展目标，各国新能源汽车渗透率持续提升。

               

**聚焦中国，作为全球最大的新能源汽车市场，新能源汽车保有量位居第一且消费者对汽车智能化水平接受度最高。**2020年，一项消费者调研对比了德国、美国和中国三个国家消费者对自动驾驶的接受程度，根据数据显示，约50%的中国消费者认为自动驾驶非常重要，这一比例远高于美国与德国。相反，仅2%的中国消费者表达了“不想拥有”自动驾驶功能，而约30%美国与德国消费者表达了相同的想法。这意味着中国将成为汽车电动智能化最重要的市场。

         

智能化程度已经成为消费者心中评判新能源汽车吸引力的核心指标，随着电动化及智能化水平的进一步提高，芯片对于汽车的重要性不言而喻。在感知层面，车上多传感器融和，包括通过雷达系统（激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达）和视觉系统（摄像头）对周围环境进行数据采集。在决策层面，通过车载计算平台及合适的算法对数据进行处理，做出最优决策，最后执行模块将决策的信号转换为车辆的行为。在控制执行层面, 主要包括车辆的运动控制及人机交互，决定每个执行器如电机、油门、刹车等控制信号。

         

**芯片是智能汽车的“大脑”。**GPU、FPGA、ASIC在自动驾驶AI运算领域各有所长。传统意义上的CPU通常为 芯片上的控制中心，优点在于调度管理、协调能力强，但CPU计算能力相对有限。因此，对于AI高性能计算而言，人们通常用GPU/FPGA/ASIC来做加强。功率芯片是智能汽车的“心脏”。无论是在引擎、驱动系统中的变速箱控制和制动、或者转向控制等都离不开功率芯片。

摄像头CMOS是智能汽车的“眼睛”。CMOS图像传感器与CCD（电荷耦合组件）有着共同的历史渊源，但CMOS比CCD的价格降低15%-25%，同时，CMOS芯片可与其它硅基元器件集成利于系统成本的降低。在数量上，倒车后视，环视，前视，转弯盲区等L3以上的辅助驾驶需要约18颗摄像头。

射频接收器是智能汽车的“耳朵”。射频器件是无线通讯的重要器件。射频是可以辐射到空间的电磁频率，频 率范围从300KHz～300GHz之间。射频芯片是指能够将射频信号与数字信号进行转换的芯片，它包括功率放 大器PA、滤波器、低噪声放大器LNA、天线开关、双工器、调谐器等。未来，射频芯片将像汽车的耳朵一样将助力C-V2X技术发展，将“人-车-路-云”等交通参与要素有机联系在一起，弥补了单车智能的不足，推动协同式应用服务发展。

超声波/毫米波雷达是智能汽车的“手杖”。智能汽车通过传感器获得大量数据，L5级别的汽车会携带传感器将 达到20个以上。车载雷达主要包括超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达三种。其中，中国超声波雷达已发展的相对成熟，技术壁垒不高；毫米波雷达技术壁垒较高，且是智能汽车的重要传感器，目前处于快速发展的阶段；激光雷达技术壁垒高，是高级别自动驾驶的重要传感器，但目前成本昂贵、过车规难、落地难。

**存储芯片是智能汽车的“记忆“。**智能汽车产业对存储器的需求与日俱增，在后移动计算时代，车用存储将成 为存储芯片中重要的新兴增长点和决定市场格局的力量。DRAM、Flash、NAND未来将被广泛地应用在智能 汽车各个领域。此外，随着云和边缘计算将在智能汽车领域大放异彩，以及L4/L5级自动驾驶汽车发展出复杂网络数据及应用高级数据压缩技术，未来本地存储数量将趋于稳定，甚至可能出现下降。

**汽车面板呈多屏化趋势。**目前车载显示设备主要包括中控显示屏和仪表显示屏，此外智能驾驶舱仪表显示屏、挡风玻璃复合抬头显示屏、虚拟电子后视镜显示屏、后座娱乐显示屏逐渐成为智能汽车发展的新需求方向。

**LED已经全面普及至智能汽车的照明领域。**LED在照明的亮度和照射距离上做到了过去卤素灯无法企及的高 度，可以做到弯道辅助（随动转向）、随速调节、车距警示等功能。随着LED体积、技术的发展，其智能化开始被大力开发，进而向着高亮、智能、酷炫的方向大步迈进。

与传统燃油车相比，新能源单车使用芯片数量逐渐变大。以自动驾驶技术为例，自动驾驶级别越高，对传感 器数量要求越多，L3级别自动驾驶平均搭载8个传感器芯片，而L5级别自动驾驶所需传感器芯片数量提升至20个。同理，车辆所需处理与储存的信息量也与自动驾驶技术成熟度正相关，进一步提升了控制类芯片和储存类芯片的搭载量。据统计，至2022年，新能源汽车车均芯片搭载量约1459个，与传统燃油车搭载芯片数量逐渐拉开距离。

此外，以电力系统作为动力源的新能源汽车，对电子元器件功率管理，功率转换的要求更高，提升了汽车芯片的价值。随着自动驾驶技术逐渐成熟，单车搭载芯片的价格也将更高。据统计，至2025年，汽车电子元器件 BOM（物料清单）价值将有显著提升，这主要是来自于新能源汽车电池管理及电动动力总成对电子元器件的需求（如逆变器、动力总成域控制器 DCU、各类传感器等）。

               

随着近年来消费者对汽车经济性、安全性、舒适性、娱乐性等需求的提升，分布式电子电气架构已无法满足未来更高车载计算能力的需求。不仅如此，电动智能化进一步推动了电子控制器的数量，随着车内ECU、传感器数量增加，整车线束成本和布线难度也跟着大幅提升。因此无论是对更强大的算力部署、更高的信号传输效率需求，还是出于车身减重和成本控制的考量，都要求汽车电子电气的硬件架构从传统分布式朝着“集中式、轻量精简、可拓展”的方向转变。

         

“芯片荒”持续蔓延，短期难以改善芯片

相较芯片行业整体情况，汽车芯片短缺尤为突出。据AFS预测，2021年全球汽车将减产810.7万辆，带来共计2100亿美元的经济损失，中国市场损失额预计约260亿美元。疫情期间对于需求的错判是造成短期内汽车芯片短缺的最大诱因。受新冠肺炎疫情影响，2020年初，汽车厂商降低了对新车需求量的预测，因此减少了相关零部件的订单。

         

同期，疫情激发了消费电子类产品的需求，OEM厂商下调的芯片订单几乎全部被消费电子类需求所吸收。以 2020年第一季度为例，全球笔记本电脑、电视、手机、汽车、服务器等出货量均有大幅提升，笔记本电脑的出货量涨幅超过35%，面对激增的消费需求，OEM厂商下调的芯片订单产能几乎全转移至消费电子类生产需求，导致汽车出货降至谷底。

芯片长期需求旺盛，国产替代趋势明确

本轮芯片短缺的主要原因是疫情环境下汽车芯片市场需求与供给不匹配，因此，最有效的解决方案为扩大供给侧产能。然而，由于芯片生产线从建立到规模化生产的周期在1-2年左右，本轮芯片短缺将持续至2022年第二季度。

         

短期内，我们观察到包括传统车企、造车新势力以及自主品牌在内的多家车企纷纷采取一些短期应对措施以缓解芯片短缺带来的生产压力，主要举措包括临时芯片替代和车辆减配交付。

**临时芯片替代。**据悉，某豪华进口品牌OEM计划在非必要的车载功能上采取临时芯片替代方案，待芯片供给恢复后再为消费者进行更换与升级，将必要的芯片留给利润较高的车型或排放更低的车型以完成减排任务。此举在保障汽车核心安全功能不受影响的情况下，通过调整芯片使用结构，降低汽车芯片短缺带来的影响。

         

微控制器**（MCU）****芯片紧缺程度最高，恢复存在挑战。**车规级MCU芯片研发周期长、配套要求高、连带责任大，短期内难以看到OEM厂商或芯片企业在高端车规级MCU芯片产业链有所突破。全球头部前五的企业分别是恩智浦、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体及德州仪器，共计拥有超过95%的市场份额。另外，全球约70%的车规级MCU芯片为台积电代工，国产替代可行性较小。因此，在台积电产能调整完成前，该类芯片将一直处于短缺状态。

功率芯片**（IGBT）****紧缺程度中期有望缓解。**由于IGBT芯片生产工艺相对成熟，车规级IGBT芯片已经突破技术壁垒，部分实现国产替代，国内产能可满足短期需求空白。用于电源管理的模拟芯片紧缺程度正在逐步缓解。由于该类型芯片的工艺较为成熟，除了头部企业大量占领市场外，包括中国在内的各地区均有中小型厂商实现了技术追赶并逐步进入了本区域供应链，国产替代效应显现。

重塑汽车产业价值链

共筑行业繁荣新生态

政策助力行业建设，补齐产业短板

中国政府在扶持芯片产业不遗余力。纵观行业发展沿革，政府及相关部门在汽车芯片行业中扮演的角色逐步深化，总结而言，政府及相关部门积极扮演了如下关键角色：

**其一是政策推动者。**通过制定税收减免等经济性手段，对芯片产业链企业予以发展支持。例如：进口设备、材料、零配件免关税政策；设备、材料、封测公司所得税“两免三减半”政策等，同时也在教育、科研、开发、融资、应用等各个方面支持并培养相关人才。

**其二是本土隐形冠军的培养者。**自2014年起，财政部、工信部、国家开发银行等联合发起了国家级产业基金“国家集成电路产业投资基金”，该基金重点投资了国内芯片产业链龙头企业，强力支持了我国自主可控集成电路供应链的构建。

**其三是行业发展策略制定者。**2021年两会期间，中央政府制定策略以提高车规级芯片国产化率。会上提出了“提高车规级芯片国产化率”和“制定车规级芯片“两步走”的策略指引：第一步由主机厂和系统供应商共同推动，扶持重点芯片企业，帮助芯片企业先解决技术门槛较低的车规级芯片国产化问题，提升其车规级国产化体系能力。第二步，由芯片供应商推动，形成芯片供应商内生动力机制，解决技术门槛高的车规级芯片国产化问题。

**其四是资源整合者与行业标准制定者。**汽车行业的芯片认证标准严格，对安全性的需求极高。然而，当前国内汽车芯片领域内缺乏健全的标准体系和测试认证平台，车规级芯片的工艺质量缺少体系化的积累，这些现象均阻碍了汽车芯片企业的长期投入意愿。2020年，中国汽车芯片产业创新联盟成立，联盟跨界融合汽车和芯片两大产业，联合产业链上下游共同组建，形成透明、一致公开的行业认证标准，打通产业链上下游资源共同推动行业。同年，由工信部电子信息局颁布的汽车芯片供需对接手册，提出建立汽车芯片的供需平台，整合行业上下游供需资源，通过信息及资源的打通，解决因为信息不对称带来的供需不平衡。

车企“各显神通”，确保供应链安全可控

当下国内主机厂、芯片企业首先突破车规级IGBT芯片的技术壁垒，再向更复杂，对技术要求及产业相关配套标准要求更严的车规级MCU芯片做出努力。从布局模式上看，主要包括两种模式：独立自主模式，以比亚迪为代表；基于股权合作的互锁模式，以丰田集团、上汽集团为代表。

**独立自主模式——比亚迪保障供应链安全。**比亚迪以电池业务起家，由于 IGBT是三电系统中核心部件，公司早期就确立了自建IGBT供应链的关键战略。发展至今，比亚迪在中国规级IGBT市场占有率约20%，仅次于全球IGBT龙头企业英飞凌。除了保障自身IGBT芯片供应稳定，同时比亚迪还具备对外输出车规级IGBT芯片的能力，国内部分整车厂商也是比亚迪IGBT芯片的主要客户。

**助力成本领先战略。**IGBT芯片在三电系统中的成本占比高，受益于供应自主可控，比亚迪IGBT的成本相较于竞品有绝对竞争优势，仅为竞品的1/3。此外，在电池整体方案设计、选型等过程中实现从元器件开始的一体化设计，提升了生产效率，降低成本。不仅如此，由于生产环节自主可控，元器件规格标准得以统一，支撑了比亚迪平台化战略，进一步降低了整车制造成本。综合来看，自主可控的芯片供应链协助比亚迪获取了成本优势，提升了产品竞争力。

**支撑未来业务发展。**此外，比亚迪还计划在未来开展代工业务，而代工模式的核心竞争力也在于成本优势。由于拥有IGBT全产业链能力，加之在电池领域、整车生产领域的生产制造经验，比亚迪将积累的行业经验外化，进一步提升在汽车行业的影响力。

**基于股权绑定的互锁模式交叉持股模式——丰田集团丰田集团投资车规级芯片巨头瑞萨电子，确保芯片供应安全稳定。**交叉持股是丰田与核心零部件供应商深度绑定的惯用手段，随着汽车转向电动汽车及自动驾驶领域，芯片和软件在汽车中所承担的角色越来越重要，在此背景下，丰田集团通过其核心零部件供应商电装（DENSO）间接持股瑞萨电子4.5%的股权（2019年）以加深合作关系。由于深度绑定关系，本轮汽车芯片短缺中，丰田的影响相较于其他企业来说不大。相较与单纯的采购关系，交叉持股的模式有助于OEM厂商在特殊时期获得优先选择。

**合资模式——上汽英飞凌深度绑定核心供应商，确保IGBT供应稳定。**对于上汽集团而言，成立合资公司不仅降低了IGBT的采购成本，同时还保障了IGBT芯片的供应稳定。另一方面，上汽也同时借助合资公司资源，培养本土团队，储备车规级芯片人才。

**迅速捕捉市场新机会，抓住本土化需求，扩大行业影响力。**中国是目前为止世界上最大的电动车市场，成立合资有助于英飞凌稳固与中国车厂之间的合作关系，并借助合作伙伴本土资源，迅速抓住本地客户需求、市场机会、迅速形成实际应用案例，从而真正打开中国市场。我们也看到，在未来，国际领先企业为在生产端、销售端与服务端能够快速的响应中国市场需求，会有越来越多的本土化举措。

结语 

本次汽车芯片短缺的背后反映了汽车芯片全球供应链的脆弱，汽车芯片行业的自主可控变得日益重要。未来，随着汽车产业“新四化”转型不断推进，芯片无论是在数量还是性能上都将显著提升。

可以预见的是，提高车规级芯片国产化率已经成为国家重要战略，随着国家政策对本土芯片行业的引导及扶持，国内芯片企业将迎来飞速发展的时代机遇。对于汽车产业链各参与方而言，加深合作深度、以更开放、多元的合作关系共同应对行业挑战、拥抱行业变化。

当前，实现汽车芯片自主可控是我国从高增长转向高质量的伟大征程的一个缩影，未来我们仍然将处在复杂、多变、模糊、不确定的环境中，各行业的边界将打破，开放生态、协同合作将是长期主题，相关各方需要携手共建新生态，在转型浪潮中掌握主动权。

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