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前言
新的底层技术变革正在驱动芯片行业的变革,智能汽车的快速发展也悄然改变了汽车芯片行业的商业模式和运营模式。2019年末,突如其来的疫情打乱了许多行业原有的节奏,虽然病毒的爆发并不是汽车芯片行业变革的原因,但疫情带来的芯片短缺让芯片行业受到了政府、行业人士、制造商,甚至终端消费者前所未有的关注。在这样的背景下,OEM厂商和芯片公司尤其热衷于能力转型,本土企业尤其如此。兵家必诛地府,自主芯片的自主控制,让粮食和杂草足够吃,是未来每个企业都要面临的战略问题。
第一部分概述——底层新技术推动全球芯片变革,细分领域需求旺盛
1.1 技术迭代驱动芯片产业快速发展
1.2 黑天鹅事件限制供给侧产能释放
芯片产业链涵盖芯片设计、制造、封装测试等,各环节主要分布在不同国家和地区。上游芯片设计公司主要集中在欧美,中间制造公司主要集中在日本、台湾,下游封装测试公司主要集中在东南亚。2020年以来,新冠疫情席卷全球,迫使产业链上下游企业工厂停产。虽然疫情防控逐步趋于稳定,各国各地区有序复工复产,但由于各国各地区疫情恢复程度不同,供给侧产能有限。
除了疫情影响,部分国家和地区的自然灾害也进一步制约了供给侧产能释放。火灾、地震等事件严重影响了日本汽车级芯片供应商瑞萨电子的产能。美国得克萨斯州暴风雪引发的大规模停电事件导致三星、德州仪器、恩智浦等企业停产,全球芯片供应持续恶化。
1.3 疫情刺激下游市场需求
内观第二部分——汽车行业迎“芯”机遇,但短期内缺货状况仍将持续
2.1 新能源汽车持续放量,车用芯片起航
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芯片是智能汽车的“大脑”,在自动驾驶AI计算领域,GPU、FPGA、ASIC各有所长,传统意义上的CPU通常是芯片上的控制中枢,因此对于AI高性能计算,人们通常采用GPU/FPGA/ASIC进行增强。
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动力芯片是智能汽车的“心脏”,无论是在驱动系统中的发动机、传动控制、制动,还是转向控制,都离不开动力芯片。
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摄像头CMOS是智能汽车的“眼睛”。CMOS图像传感器与CCD(电荷耦合元件)有着共同的历史渊源,但CMOS的价格比CCD低15%-25%。同时CMOS芯片可以与其他硅基元件集成,降低系统成本。从数量上看,L18以上辅助驾驶,如倒车后视、环视、前视、转弯盲区等,大约需要3个摄像头。
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射频接收机是智能汽车的“耳朵”。射频器件是无线通信的重要部件,射频是可以辐射到空间的电磁频率,频率范围在300KHz~300GHz之间。射频芯片是指能够将射频信号转换为数字信号的芯片,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助力C-V2X技术的发展,将“人-车-路-云”等交通参与要素有机联结起来,弥补单车智能化的不足,推动协同应用服务的发展。
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超声波/毫米波雷达是智能汽车的“拐杖”。智能汽车通过传感器获取大量数据,L5级别汽车将搭载20多个传感器。车载雷达主要包括超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。其中,我国超声波雷达发展相对成熟,技术壁垒不高;毫米波雷达技术壁垒高,是智能汽车的重要传感器,目前正处于快速发展阶段;激光雷达技术壁垒高,是高级别自动驾驶的重要传感器,但目前价格昂贵、过关困难、落地困难。
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存储芯片是智能汽车的“内存”,智能汽车行业对内存的需求与日俱增,在后移动计算时代,汽车存储将成为存储芯片重要的新兴增长点和决定市场格局的力量。DRAM、Flash、NAND未来将广泛应用于智能汽车的各个领域。此外,随着云计算和边缘计算在智能汽车领域大放异彩,L4/L5级自动驾驶汽车将发展复杂的网络数据并应用先进的数据压缩技术,未来本地存储的数量将趋于稳定,甚至可能下降。
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汽车面板呈现多屏化趋势,目前车载显示设备主要包括中控显示屏、仪表显示屏,此外智能座舱仪表显示屏、风挡复合式抬头显示、虚拟电子后视镜显示屏、后座娱乐显示屏等也逐渐成为智能汽车发展新的需求方向。
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LED在智能汽车照明领域已全面普及,在照明亮度、照射距离等方面,LED已达到以往卤素灯难以企及的高度,可实现弯道辅助(随动转向)、车速调节、车距警示等功能。随着LED体量和技术的发展,其智能化也开始大力发展,进而向高亮度、智能化、酷炫化方向大步迈进。
此外,以动力系统作为动力来源的新能源汽车对电子元器件的电源管理、功率转换等要求更高,使得汽车芯片的价值量提升。 随着自动驾驶技术的成熟,单车上芯片的价格也会更高,据统计,到2025年,汽车电子元器件BOM(物料清单)价值将大幅提升,主要由于对电子元器件的需求(如逆变器、电源总成域控制器DCU、各类传感器等)。

图15:汽车电气化架构演进路线图
2.2 “芯片荒”持续蔓延,芯片短期内难以好转
图 16:1 年第一季度至 18 年第四季度台积电汽车营收占比
同期,疫情刺激了消费电子产品的需求,主机厂下调的芯片订单几乎全部被消费电子需求所吸收。 以2020年第一季度为例,全球笔记本电脑、电视、手机、汽车、服务器等出货量均大幅增长,笔记本电脑出货量增长超过35%,面对激增的消费需求,主机厂下调的芯片订单产能几乎全部转移到消费电子生产需求上,导致汽车出货量跌至谷底。

2.3 芯片长期需求旺盛,国产替代趋势明显
短期来看,我们观察到包括传统车企、新造车企业以及自主品牌等多家车企都采取了一些短期应对措施来缓解芯片短缺带来的生产压力,主要措施包括临时更换芯片、减少车型交付等。
临时芯片更换。据悉,某豪华进口品牌主机厂计划对非必要车载功能采取临时芯片更换方案,待芯片供应恢复后再为消费者更换升级,并将必要芯片保留给利润较高或排放较低的车型,以完成减排任务。此举通过调整芯片使用结构,在保证汽车核心安全功能不受影响的情况下,降低汽车芯片短缺带来的影响。
同样,拥有芯片自研能力的头部电动车整车厂也在积极行动应对这一问题。据了解,这类整车厂凭借芯片研发能力,正尝试改写软件以适应现有芯片的替代方案。类似的传统头部整车厂也在尝试通过重新设计汽车零部件以适应更多可用芯片,以减少短缺芯片的使用。
减少车辆交付。除了探索芯片替换的可能性,不少车企采取减少配比交付的方式,保证汽车产线正常运转。以某新锐龙头车企为例,为保证车辆正常交付,该公司已将近期交付车型上的毫米波雷达数量,由原计划的5颗毫米波雷达缩减为3颗,等待所需芯片恢复供应后,再为消费者进行补装。同样,不少传统国际车企也采取减少芯片配比的方式应对芯片短缺危机,如减少非必要零部件的芯片使用、降低车辆配置等。
目前,虽然各家车企都采取了不同类型的解决方案,但都不是长久之计,无论是临时替代方案还是车辆功能的减少,都会进一步增加车企的研发成本,降低消费者的购车信心。
从中长期来看,针对不同类型的汽车芯片,由于技术壁垒不同,短缺程度和未来应对措施也会有所不同。
微控制器(MCU)芯片最为紧缺,恢复难度大。汽车级MCU芯片研发周期长、配套要求高、连带责任大,短期内很难看到整车厂或芯片公司在高端汽车级MCU芯片产业链上取得突破。全球前五大公司为恩智浦、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体和德州仪器,合计市场份额超过95%。另外,全球约70%的汽车级MCU芯片由台积电代工,国产替代可行性较小。因此,在台积电产能调整完成之前,此类芯片仍将处于紧缺状态。
功率芯片(IGBT)短缺状况预计在中期内得到缓解。由于IGBT芯片生产工艺相对成熟,汽车级IGBT芯片已突破技术壁垒,部分产品已被国产替代,国内产能可满足短期需求缺口。
电源管理用模拟芯片的缺口正在逐步缓解,由于该类芯片技术相对成熟,除了大量龙头企业占领市场外,包括中国在内的各地区中小厂商均实现了技术追赶,并逐步进入区域供应链,国产替代效应显现。
策划篇第三部分——重塑汽车产业价值链,构建产业繁荣新生态
3.1 政策助力行业建设,弥补行业短板
3.2 汽车企业“各显神通”,确保供应链安全可控
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独立模式——比亚迪
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基于权益约束的联锁模式
3.3构建生态合作新模式,推动汽车芯片高质量发展
近42%的受访芯片企业认为,有必要建立订阅和按使用收费的模式。这些概念不仅是芯片设计公司的认知,也包括芯片生产和制造企业。 这种理念与软件行业在 10-15 年内发生的变化类似。在过去的 20 年里,正是这种理念推动了软件行业的变革,并创造了许多具有高增长、高价值、能够产生可持续收入的商业模式。我们相信这种趋势也将渗透到芯片行业和 OEM 领域。
值得注意的是,打造合作生态需要系统性的协同。企业需要明确自身核心能力,与合作伙伴明确合作模式和双方边界;建立从合作伙伴招募、共同创造、共同营销、共同交付等覆盖全合作生命周期的合作伙伴合作机制。同时,一些全球领先的高科技公司建立了专属的生态合作组织,负责合作伙伴对接与管理、技术与解决方案宣讲、商业机会跟进、合作项目跟踪、联合营销活动策划与实施、合作伙伴权益与考核等体系设计与实施、合作伙伴运营体系设计与实施。

根据德勤全球芯片企业调研结果显示,企业认为产品生产最重要的产业要素是人的能力转化,汽车厂及产业链人才需求逐渐细分,跨行业复合型人才需求将大幅增加。对企业未来人力资源管理策略提出以下要求:第一,为现有体系人才提供多元化能力发展平台;第二,广纳跨界人才,强化人力资源;第三,要针对特定人才建立组织资源,不能将完全分散的资源调配到一定的自由度,不能因为公司的自由度,行政关系的交织和对赌而产生的侵略性;第四,必须是人才战略,未来软件能力将逐渐成为主机厂的核心战斗力,主机厂将成为一级供应商,与二线制造企业进行互动对接。

尾声
当前,实现自主可控汽车芯片是我国由高增长走向高质量伟大征程的一个缩影。未来,我们始终处在复杂多变、朦胧不确定的环境中,各产业的边界将被打破、打开,生态合作、协同合作将是长期主旋律,各方要携手共建新生态,引领变革浪潮。
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