1、-3-目錄從汽車電子產業(yè)鏈到車規(guī)MCU芯片0102事件：汽車零部件缺芯潮車規(guī)MCU短期供需車規(guī)MCU中期分析及長期展望0304全球市場競爭格局及國產替代機會&市場規(guī)模預測-4-汽車電子產業(yè)鏈汽車半導體總覽MCU概述車規(guī)MCU分類及應用從汽車電子產業(yè)鏈到車規(guī)MCU芯片01-5-汽車電子產業(yè)鏈資料來源：賽迪研究院、statista、方正證券研究所隨著ADAS功能滲透率不斷提升，帶動車載電子價值量占 比從1970s的5%快速增長至2010年的35%，未來車載電 子占比有望達到50%。所有的電子零部件都需要半導體，隨著電動化，智能化， 網聯化的發(fā)展，芯片在汽車上的應用越來越廣泛，半導 體含量越來越高。

2、5%10%15%22%35%50%50%40%30%20%10%0%197019801990200020102030*中游 Tier1（集成）上游 Tier2（元件）整車設計及組裝制造模塊化功能的設計、生產與銷售元器件/芯片的設計及生產汽車電子占整車BOM成本比例趨勢下游 OEM廠商-6-汽車半導體總覽資料來源：華夏EV網，傳感器專家網、方正證券研究所計算與控制芯片信號與接口芯片功率半導體存儲芯片傳感器芯片汽車電控 單元內部 芯片MCU高級汽車 功能主控 芯片SoC功率 芯片功率 器件PMICAC/DCIGBTMOSFETDRAMSRAMFLASH雷達 傳感器圖像 傳感器光電 傳感器總 線 芯

3、 片通 信 射 頻 芯 片為了實現更復雜的汽車功能， 需要域控制器技術(DCU)， 域控制器SoC芯片地位愈發(fā) 凸顯汽車半導體分類（功能）RAM/ROM-7-MCU概述資料來源：人民日報、IC Insights、方正證券研究所MCU（Microcontroller Unit）名為微控 制單元或者單片機，是把中央處理器的頻 率與規(guī)格做適當縮減，并將內存、計數器、 周邊接口等內容都整合在單一芯片上，形 成芯片級的計算機。廣泛應用于消費電子、物聯網、汽車電子、 工業(yè)控制等領域。根據IC Insight 數據， 全球MCU 市場在 2020年新冠肺炎疫情沖擊下下降2%后，隨 著2021年強勁的經濟復蘇

4、，MCU的銷售額 攀升了23%，達到創(chuàng)紀錄的196億美元。簡介MCU市場規(guī)模IC Insights預測，2022年全球MCU銷 售額將增長10%，達到215億美元的歷 史新高，其中汽車MCU的增長將超過 大多數其他終端市場。MCU市場規(guī)模歷史及預測單位：百萬美元ASP-8-車規(guī)MCU分類及應用資料來源：中汽中心、方正證券研究所8位MCU提供低端控制功能：風扇控制、空調控制、雨刷、天窗、 車窗升降、低端儀表盤、集線盒、座椅控制、門控模塊提供中端控制功能：用于動力系統，如引擎控制、齒輪與離16位MCU合器控制和電子式渦輪系統等；用于底盤 ，如懸吊系統、電子式動力方向盤、扭力分散控制和電子泵、電子剎

5、車等提供高端控制功能：在實現L1和L2的自動駕駛功能中扮演 32位MCU重要角色，如儀表盤控制、車身控制、多媒體信息系統、引 擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統及動力系統-9-車規(guī)MCU發(fā)展趨勢資料來源：IC Insights、FORTUNE BUSINESS INSIGHTS、方正證券研究所全球車規(guī)MCU市場規(guī)模預測車規(guī)MCU市場規(guī)模增速根據IC Insights 2021年中數據顯示，盡管受芯片短缺和疫情的影響，2021 年全球汽車MCU銷售額將預計達到76億美元的規(guī)模，相比2020年增長23%， 其中，超四分之三的汽車MCU銷售額來自32位，約為58億美元。預計全球汽車MCU銷售

6、額在2022年和2023年分別有14%和16%的增長率， 到2023年將達到100億美元的規(guī)模。各位數MCU價值量占比$76億美元$58.3億美元$4億美元$13.4億美元復雜應用場景推動MCU向32位方向發(fā)展 但低位數產品難以被取代32位：從市場份額和增長速度來看，終端產品對于計算能力的需求與日俱增， 促使MCU全面進入32位時代。16位：制造電動或混合動力汽車、照明設備等汽車模塊的需求越來越大，使得16位單片機占據了細分領域第二高的市場份額。物聯化將帶來具有WiFi或藍牙的 微控制器的制造量激增。8 位：在簡單應用中成本更低，能效比更高，依然難以被取代。-10-事件：汽車缺芯潮總結：市場短

7、期供需情況事件：汽車缺芯潮車規(guī)MCU短期供需02-11-事件：汽車缺芯潮復盤及預判資料來源：方正證券研究所2019 2020 2021 2022 2023 疫情導致全球主要汽車OEM廠商對汽車銷售的悲觀 預期，主動下修車規(guī)半導體需求訂單晶圓廠產能從 車規(guī)芯片向消費電子轉移國內先進制程部分產 能擴張受限疫情導致全球產業(yè)鏈供 應鏈體系中斷中國吉林，上海等地爆 發(fā)新一輪疫情導致汽車 產業(yè)鏈再一次中斷消費電子需求開始疲軟，進入被動加庫存狀態(tài)，晶 圓廠產能從消費電子向車規(guī)電子回流，此過程耗時 較長，導致汽車芯片供給受限汽車電動化，智能化速度超 預期帶動汽車產業(yè)鏈進入新 一輪景氣周期車規(guī)芯片進入主動加庫存

8、目前： 疫情沖擊下新能源汽車銷量逆勢提高， 面對下游龐大市場需求整車廠進入 主動加庫存階段，車規(guī)芯片需求量持續(xù)保持高位， 預計車規(guī)MCU 芯片高需求將會持續(xù) 到22 年底， 擴產能的投資有望在23 年中實現生產規(guī)模大體量提升。疫情影響市場需求變化帶來產能布局調整海思4月，全面斷供 華為9月，全面斷供全球備貨進入瘋狂尾聲 導致全球半導體產能緊張華為備貨潮后帶來聯動影響 導致小米、OPPO、vivo等廠商進入第二輪備貨競賽 全球半導體產能持續(xù)緊張中美貿易爭端及中興華為制裁升級半導體行業(yè)自主可控關注提升華為制裁經歷1.03.0 加速采購提升庫存應對斷供風險中美貿易爭端技術發(fā)展進程-12-事件：汽車缺

9、芯潮-渠道漲價資料來源： HARD FIND Electronic 、方正證券研究所通常，MCU完成內部生產需要12-16周。與22Q1 相比， MCU的短缺更加明顯， 大多數 MCU都處于短缺狀態(tài)，尤其是意法半導體和恩智 浦。車載MCU目前只有瑞薩和賽普拉斯提供，貨 期為32-45周，其他品牌處于短缺狀態(tài)。2022年，汽車MCU訂單幾乎滿員，價格持續(xù)上漲。 其中，意法半導體3月24日宣布，將在第二季度 上調所有產品線的價格。如今，對MCU的需求不僅是數量上的。隨著新興 產業(yè)的推動，對低功耗、高算力、定制化、專用 外設的新要求逐漸增加。廠商產品21Q4貨期(周)22Q1貨期(周)22Q2貨期(

10、周)貨期 趨勢價格 趨勢意法半導體8-bit MCU32-bit MCU Auto MCU配貨20-26配貨配貨40配貨短缺40短缺微芯8-bit MCU32-bit MCU52+52+52+52+52+52+英飛凌Auto MCU32-45配貨短缺英飛凌+賽普拉斯8-bit MCU32-bit MCU Auto MCU454532-45454532-4545-524532-45瑞薩8-bit MCU32-bit MCU Auto MCU35-4035-403040-4540-4545525245恩智浦8-bit MCU32-bit MCUAuto MCU配貨配貨配貨配貨配貨配貨短缺短缺短缺交

11、貨周期延長&渠道價格提升-13-事件：汽車缺芯潮-整車減產資料來源： Auto Forecast Solution 、愛集微、澎湃網、方正證券研究所車輛數（萬）2022年芯片短缺全球車輛減產影響（周）20018016014012010080604020003-2804-0404-1104-1804-2505-0205-0905-16歐洲北美亞洲（除中國）中國南美中東/非洲芯片短缺引發(fā)全球汽車減產Auto Forecast Solution (AFS) 自2021年初開始監(jiān)測芯片短缺對全球 整車生產的影響。2021年，由于芯片短缺，全球汽車市場累計減產量約為1,020萬輛。截至5月15日，由于芯

12、片短缺，今年全球汽車市場累計減產量約為172 萬輛。其中，中國汽車市場累計減產量增加至9.2萬輛，占全球累計減 產量的5.3%。盡管全球車輛件產量增速有所下降，AFS負責全球車輛預測的副總裁Sam Florani表示，較少的削減并不一定是半導體供應改善的跡象。AFS預計，今年全球汽車市場累計減產量會攀升至279萬輛。-14-事件：汽車缺芯潮-三化進程加劇短缺資料來源：汽車商業(yè)評論雜志、乘聯會、電子發(fā)燒友、EV-volumes、方正證券研究所2008年次貸危機引起的芯片短缺缺貨恢復比較快，主要在Tier1和芯片公司之間解決，車企的體感不強此次芯片短缺除了經濟環(huán)境受疫情沖擊帶來的產銷供需影響外，汽

13、車“三化”發(fā)展的進程進一步加劇了芯片短缺的緊迫性汽車銷量下降，進而導致半導體訂單減少市場回升后，產量的暴增使芯片發(fā)生短缺芯片 短缺當前仍處于L0-L2自動駕駛滲透率快速提升階段，智能駕駛需求將持續(xù)提高ECU和MCU用量：作為汽車電子系統內部運算和處理的核心，MCU是 實現汽車智能化的關鍵。據iSuppli報告顯示，一輛汽車中所使用的半導體 器件數量中，MCU芯片約占30%。這意味著每輛車至少需要使用70顆以 上的MCU芯片。8060402002021-042022-04乘用車新四化指數 73.2 53.1 38.227.12021-06新四化指數2021-082021-10電動化指數2021-

14、12智能化指數2022-02網聯化指數電動化、智能化、網聯化指數分別指符合電動化、智能化、網聯化條件的車型銷量在乘用車總體市場中所占的份額，去除百分號符號后得到智能化三電系統的電控需求增加，車規(guī)級MCU需求將預計大幅成長：2021年全球 電動汽車銷量達到67.5萬輛，比2020年增長108%，由于2020年的低基數， 盡管2021年同比增長率極端，但2021年的銷量仍然是可觀的。電動化物聯網設備的增多提升了對聯網能力需求，MCU作為聯網設備的關鍵元件 同時也需要兼顧成本和功耗，促使無線MCU解決方案快速進入行業(yè)視野。網聯化當前仍處于L0-L2自動駕駛滲透率快速提升階段，智能駕駛需求將持續(xù)提 高

15、ECU和MCU用量：作為汽車電子系統內部運算和處理的核心，MCU是 實現汽車智能化的關鍵。據iSuppli報告顯示，一輛汽車中所使用的半導體 器件數量中，MCU芯片約占30%。這意味著每輛車至少需要使用70顆以 上的MCU芯片。智能化-15-事件：汽車缺芯潮-高標準車規(guī)限制產能資料來源：頭豹研究院、國際電子商情、方正證券研究所參數消費電子工業(yè)級汽車級溫度0C 70C-40C 85C-40C 150C發(fā)動機艙： -40C 150C車身控制： -40C 125C濕度低根據環(huán)境而定0100%工作壽命3-5年5-10年15年交付良率200 DPPM10 DPPM1 DPPM驗證標準JESD47JESD

16、47安全性認證 ISO 26262可靠性認證：AEC Q系列品質管理系統認證：IAFT 16949工作溫度要求范圍更寬運行穩(wěn)定性要求高，需適應濕度、發(fā)霉、粉塵、高低溫交互等狀況 抗干擾性要求高，能抵御ESD靜電、EFT群脈沖、RS傳導輻射等 使用壽命長故障率零容忍ISO 26262包含了從概念設計、產品開發(fā)到批產后各階段的主要安全活動AEC-Q系列是主要針對車規(guī)電子元器件可靠性評估的規(guī)范IAFT16949是汽車芯片車規(guī)級認證的門檻模式汽車質量管理體系的標準規(guī)范目前，MCU根據不同指標分為消費級MCU、工業(yè)級MCU和汽車級MCU，不同MCU的良品率要求各異其中消費級MCU注重功耗和成本，工業(yè)級M

17、CU注重平衡新能、功耗、成本和可靠性，汽車級MCU則注重安全和可靠 從消費到工業(yè)再到汽車的領域，對MCU自身的要求愈發(fā)嚴格，產線也越來越高端，這是汽車MCU最難造的重要原因-16-總結市場短期供需情況資料來源：Applied Market Research、Global Market Insights、 Semiconductor Intelligence、方正證券研究所短期產能提升受限的因素汽車芯片廠，晶圓代工廠原料成本上升 疫情影響供應鏈因素，整體生產周期變長需要低于40納米的先進工藝節(jié)點，依賴代工廠技術 極高的產品一致性要求，無法隨意更換產線、供應商車規(guī)級芯片門檻高，短時間內其他廠商無法

18、快速通過認證 從擴產能投資到產能增長實現仍需要較長的周期面對高需求短期產能提升受限，車規(guī)MCU仍供不應求 但是在外部因素帶來的沖擊緩和后，車規(guī)MCU的中期市場需求有多大，是否有持續(xù)性？下游應用：汽車領域MCU增長需求最快MCU市場（功能應用）汽車消費電子工業(yè)醫(yī)療設備軍工其他汽車板塊將保持領先地位：汽車應用領域在2020年占據了超過35%的市場份額，并預計到2027年將以10%左右的速度增長IDM模式下自建生產公司更加審慎的擴張決策擴大產能的硬件配置需要時間，而IDM廠商對需求可持續(xù)問題產生擔憂半導體資本支出與半導體市場變換率趨勢2021年資本支出增長36%，高于警戒線，但低于危險線IC Ins

19、ights目前預測2022年半導體固定資產支出增長24%，接近警戒線資本支出變化率市場規(guī)模變化率半導體資本支出變化率%半導體市場規(guī)模變化率%危險線警戒線-17-汽車E/E（電子電氣）架構博世五域劃分下車規(guī)MCU中期變化中期總結和長期趨勢分析車規(guī)MCU中期分析及長期展望03-18-汽車E/E（電子電氣）架構演變構想博世的漸進式的電子電氣架構演變隨著汽車功能逐漸增加，特別是汽車“三化”后，傳統分布式架構 通過增加ECU來增加汽車功能存在算力浪費，車內線路繁雜、汽車 空間使用效率低、系統升級困難、新增ECU邊際成本遞增等弊端， 用域控制器合理集成ECU功能是大勢所趨。本篇分析：“缺芯”事件結束后，車

20、規(guī)MCU供需回歸常態(tài)，汽車 “三化”和電子電氣架構持續(xù)由分布式到域控制演進兩大過程對車 規(guī)MCU需求量有何影響，這是本篇“中期”分析的定義與前提。暫 不討論更前沿的E/E架構設想。“中期分析”資料來源：博世官網、方正證券研究所-19-從分布式的核心電子控制單元ECU到域控制器DCUECU（Electronic Control Unit）即電子控制單元，是控制汽車功能的“電腦”, 其內部包括MCU、存儲器，輸入/輸出接口，模數轉換器（A/D）及其他集成電路。分布 式下，單個ECU控制汽車的某一功能，增加汽車功能就要 增加ECU，而ECU增加會帶來MCU的增加。ECU及其內部結構簡圖DCU及其內部

21、結構簡圖DCU（Domain Control Unit）域控制單元，是指集中 控制汽車某些功能的控制器，其芯片主要是SoC芯片，內 部包括高算力微處理器、存儲器，輸入/輸出接口等。域 控制下，汽車某些功能被整合起來由DCU一并控制， ECU數量減少引致MCU的用量下降。系 統 級 芯 片 SoC（System on Chip) 汽車功能整合和功能 提升（特別是自動駕 駛等）需要算力更強 的系統級芯片SoC， SoC 相較MCU 有專 精某一功能，性能提 升的特點。資料來源：測控網、TDK、方正證券研究所-20-域控架構根據汽車功能分類汽 車 功 能動 力傳 統 功 能汽車功能眾多，有些功能自汽

22、車誕生之日就已經存在，有些則是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展在某一時刻運用并保留在汽車上。智能化的趨勢下，各 類新興功能加速增添運用并持續(xù)更新迭代。博世按汽車功能拆分整車為動力域，底盤域，車身域，座艙域，自動駕駛域。基于博世的構想， 我們將集成了傳統功能的動力域，底盤域和車身域歸為一組，座艙域和自動駕駛域歸為新興功能組。新 興 功 能新能源汽車動力總成相關功能汽車底盤及其配件相關功能汽車部分傳統車身功能底 盤車 身智能座艙自動駕駛資料來源：華?？萍脊倬W、博世官網、方正證券研究所座艙液晶儀表盤各類輔助駕駛/自動駕駛功能-21-基于自動駕 駛的需要， 底盤域功能 向線控系統 演進BCM控制的車身 電子系統包括

23、電 動車窗，門鎖， 空調，遙控器， 燈光，報警，雨 刮，電動后視鏡 等傳統功能域動力域（電車）底盤域車身域整車控制 單元（VCU)電池管理系 統（BMS)電機控制器（Motor Control Unit）電池管理單元（BMU）電池控制器單元（BCU）線控系統線控換擋線控轉向線控油門線控制動線控懸架汽車網關車身控制器（BCM）胎壓監(jiān)測 系統（TPMS)駕駛意圖和 車輛狀態(tài)等 輸入信號制定功率輸 出策略并通 過 CAN 總線 控制BMS需求扭矩，期 望車速等信息給電機提 供電能控制電機提供 機械能，給底 盤提供動力傳統功能域劃分資料來源：方正證券研究所-22-動力域電車動力系統帶來MCU數量增加傳

24、統燃油車的動力系統主要包括發(fā)動機和變速箱，這 兩個部件中的控制芯片合計布局2塊：一塊發(fā)動機主 控MCU和一塊變速器主控MCU傳統燃油車動力系統MCU使用布局新能源汽車動力域MCU用量較多純電動汽車動力系統包括整車控制模塊，電機控制器 模塊，電池管理模塊三個部分。域控構造下，動力域 控制器集中控制上述三個部分，和傳統燃油車不同的 動力系統帶來了MCU的增量，預計用量將超過5塊。 下文對三個模塊進一步的介紹。資料來源：英飛凌官網、方正證券研究所-23-動力域電車動力系統帶來MCU數量增加基本原理：VCU獲取輸入信號（駕駛意圖，車 輛狀態(tài)等），由該信號制定合理的功率輸出和 能量回收策略，并通過CAN

25、，LIN總線將控制 命令輸出給其它動力總成控制器。VCU中有一塊主控芯片，以優(yōu)控智行的方案為 例，它使用的是汽車工業(yè)級32位MCUNXP MPC56Xxx/MPC57xx等多核MCU基本原理：電池管理系統（BMS）是整車控制系 統中負責進行電池管理的控制單元，VCU通過 CAN總線與BMS進行通訊，實施對動力電池組的 有效控制。如上圖示，恩智浦的電池管理系統解決方案顯示 該系統應該至少存在四塊MCU芯片整車控制單元VCU電池管理系統BMS電機控制器結構基本原理：電機控制器由逆變器和控制器兩 部分組成。逆變器將電池輸送的直流電逆變 成三相交流電給汽車電機供能。控制器接收 來自VCU的需求扭矩和目

26、標車速等信息，然 后通過控制器控制逆變器等IGBT模塊進行 動態(tài)扭矩矢量控制，進而電機將電池的電能 轉化成機械能?？刂破髦械闹骺匦酒荕CU資料來源：優(yōu)控智行官網、恩智浦官網、方正證券研究所-24-車身域傳統功能眾多，MCU數量相對穩(wěn)定車身控制模塊示意圖TPMS輪胎壓力監(jiān)測系統結構圖TPMS的作用是在汽車行駛過程中對輪胎氣壓進行實時自動監(jiān) 測，并對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以確保行車安全。恩智 浦的方案中包含一塊8-bit算力的MCU控制芯片。在英飛凌的車身控制模 塊方案中，車身控制器 芯片是高位數多核MCU車窗升降器ECU汽車照明系統ECU 電動后視鏡ECU 暖通空調ECU雨刮器控制ECU車

27、身控制模塊是專門用于執(zhí)行、監(jiān)控和控制汽車車身功能及相關 ECU 的電控單元 。 車身域覆蓋的汽車功能技術上較為成熟且使用生命周期長，實現這些功能對芯片算 力的要求較低，在我們的中期分析，MCU價格回歸常態(tài)，因此使用MCU控制簡單 車身功能成本較低，結合上述原因車身域MCU數量在這個階段穩(wěn)定。以英飛凌的方案為例，車身控制器中的控制芯片方案以32位MCU為主。資料來源：恩智浦官網、英飛凌官網、方正證券研究所底盤域實現X-By-Wire離不開MCU汽車自動駕駛分為三個步驟：傳感器感知 識別、控制器決策規(guī)劃、底盤域控制執(zhí)行， 自動駕駛技術發(fā)展的需要離不開底盤線控 技術的推進。底盤域控制器整合線控油門，

28、 線控換擋，線控懸架，線控轉向，線控制 動五大功能。底盤域控制器方案域控制器MCU芯片線控懸架：駕駛時，傳感 器將汽車的振動幅度，車 速，運行狀態(tài)等轉變?yōu)殡?信號，輸送給ECU，ECU 將傳感器送入的信號進行 處理，輸出對懸架的剛度、 阻尼及對車身剛度進行調 節(jié)的控制信號。線控轉向：轉矩和轉向盤 的轉角轉變成電信號輸入 ECU，ECU接收車速，位 移等傳感器的信號來控制 轉矩及電動機的旋轉方向， 生成反饋轉矩，控制轉向 電動機的旋轉方向，轉矩 大小和旋轉角度。線控制動：駕駛員發(fā)出制 動信號，踏板高度傳感器 測量到輸入推桿的位移后， 將該位移信號發(fā)送到ECU， 由ECU計算制動請求并輸 出信號，

29、未來的自動駕駛 汽車根據場景需要能夠主 動生成制動指令。-25-底盤線控技術中線控油門和線控換擋運用較為成熟，與動力系統的聯系緊密；實現線控 懸架，轉向，制動功能的技術要求較高，其大致原理如下：線控油門：駕駛者控制油門踏板高度，傳感器感應到踏板高度有變化，將此信息送 往ECU，ECU根據信息計算出合適的電機扭矩，從而控制車速。線控換擋：駕駛者換檔指令通過傳感器傳遞給ECU，ECU處理信號后將指令發(fā)給換檔電機，實現前進檔、倒檔和空檔的切換。資料來源：英飛凌官網、方正證券研究所-26-新興功能域劃分新興功能域座艙域自動駕駛域一芯多屏人機交互抬頭顯示（HUD）高清液晶 儀表車載信息 娛樂系統語音交互

30、手勢交互域控制器傳感器設備針對AI算 法的ASIC各類接口軟件&算法毫米波雷達激光雷達攝像頭CISOTA升級資料來源：方正證券研究所-27-座艙域座艙智能化，MCU地位下降上圖德州儀器的方案里的SoC芯片DRA71XEVM 包含兩個ARM Cortex-M4 處 理子系統、一個 C66x 數字信號處理器 (DSP)、2D 和 3D 圖形處理單元、 Imagination Technologies 的 POWERVR SGX544。而MCU則運用在如LED Driver，Vehicle Interface Processor等周邊功能模塊。儀表盤以恩智浦的儀表盤方案為例，儀表盤的性能提升使得MC

31、U的主控地 位被高算力處理器取代。HUD抬頭顯示實現HUD功能特別是AR-HUD所需要處理的信息量很大，處理器方 案需要系統級芯片SoC。智能座艙實現的功能繁多，包括信息娛樂，人機交互，為了滿足實現這些先進功能的需要，更高性能車載芯片作用愈發(fā)凸顯，MCU地位有下降趨勢。以儀表盤和抬頭顯示兩個座艙功能的實現方案為例：資料來源：恩智浦官網、德州儀器官網、方正證券研究所-28-自動駕駛域自動駕駛等級提升，算力要求陡增自動化等級名稱釋義L0應急輔助系統不能持續(xù)執(zhí)行動態(tài)駕駛任務中的車輛橫向或縱向運動 控制，但具備持續(xù)執(zhí)行動態(tài)駕駛任務中的部分目標和事件 探測與響應的能力。L1部分駕駛輔助系統在其設計運行條

32、件下持續(xù)地執(zhí)行動態(tài)駕駛任務中的車 輛橫向或縱向運動控制，且具備與所執(zhí)行的車輛橫向或縱 向運動控制相適應的部分目標和事件探測與響應的能力。L2組合駕駛輔助系統在其設計運行條件下持續(xù)地執(zhí)行動態(tài)駕駛任務中的車 輛橫向和縱向運動控制，且具備與所執(zhí)行的車輛橫向和縱 向運動控制相適應的部分目標和事件探測與響應的能力。L3有條件自動駕駛系統在其設計運行條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動態(tài)駕駛任務。L4高度自動駕駛系統在其設計運行條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動態(tài)駕駛任務并自動執(zhí)行最小風險策略。L5完全自動駕駛系統在任何可行駛條件下持續(xù)地執(zhí)行全部動態(tài)駕駛任務并 自動執(zhí)行最小風險策略。我國標準將0-2級自動化稱為駕駛輔助，要實現駕駛

33、輔 助，必須為汽車添加輔助功能，而這些功能的添加在目 前的車型中仍是分布式，這些功能仍有對應ECU。3-5 級是自動駕駛，域控制下ADAS功能整合，這需要高性 能，專業(yè)化的SoC主控芯片解決方案，到了這個階段 MCU主要起一些“輔助”功能。資料來源：GB/T 40429-2021汽車駕駛自動化分級汽車駕駛自動化等級劃分資料來源：工信部、Utmel Electronic、方正證券研究所-29-駕駛輔助（L0-L2）分布式增加ADAS功能，MCU用量增加資料來源：中國汽車工業(yè)信息網、IDC、方正證券研究所2021中國汽車各種ADAS功能裝備率中國L2級別自動駕駛滲透率逐步提高L2級別自動駕駛汽 車

34、滲透率提高駕駛輔助功能裝載率提升汽車傳感器用量大量增長處理傳感器信息的MCU隨之增加預計近幾年中國主流自動駕駛等級仍是L1-L2高級駕駛輔助系統ADAS （ Advanced Driving Assistance System）是指通過車載傳感器獲取車身、環(huán)境、人體等信息實 現駕駛輔助，并將進一步實現自動駕駛的汽車功能系統。ADAS主要包括主動安全，駕駛舒適性，泊車輔助等功能。目前中國汽車市場還處于L2等級高速滲透的階段，整車廠商綜合 考慮成本和性能，新增ADAS功能仍沿用分布式的構架。傳導機制分析中國自動駕駛汽車出貨量及增長率2021-2025-30-自動駕駛（L3+）ADAS功能域集中，M

35、CU使用范圍縮窄自動駕駛域控制器中MCU的一大作用是作為安全芯片（safety core），添加安全芯片是為了預防硬件的意外 失靈，診斷異常狀態(tài)或者發(fā)生單處故障時有安全備份處理 方案。前文所述車規(guī)ISO 26262功能安全標準，是汽車行 業(yè)的安全標準，合格的車規(guī)SoC的設計都必須遵循該標準。Audi A8域控制器 zFAS上作為安全芯片 的英飛凌Aurix MCU以NVIDIA DRIVE Orin SoC 產品為例：其內部集成新 一代GPU架構和Arm Cortex-A78AE CPU內核，這些都 是高算力處理器，SoC芯片控制多個自動駕駛傳感器。控 制諸多傳感器不再需要多個MCU，而是由域

36、主控芯片統 一控制。該方案中MCU的功能主要和周邊驅動有關。ADAS功能域集中后SoC起主控地位資料來源：奧迪官網，英偉達官網、方正證券研究所-31-資料來源：方正證券研究所本篇總結“中期”MCU變化和長期趨勢分析本篇定義L3以及更高的自動駕駛普及的時期為長期。 這個階段的假設前提和主要特征有：電車替代油車的進程接近平臺期。汽車外觀和基本結構不變，車身傳統功能不變。ADAS功能全部域集中控制，所有傳感器均統 一協調控制，信息均由主控SoC處理?；谏鲜鲒厔荩覀冋J為MCU在傳統功能的控制上應當仍有一席 之地，而在座艙和自動駕駛方面用途式微。伴隨E/E架構進一步發(fā) 展，座艙域和自動駕駛域也有融合

37、趨勢，直至實現全車中央計算機 控制架構，未來可能還有云端中央電腦對汽車進行控制。未來汽車高度智能化，自動化后，車用MCU的長期需求量或將呈 下降趨勢。動力域：汽車電動化帶來動力系統革新，引致MCU用量增加車身域：車身傳統功能使用MCU主控成本較低，MCU數量無明顯變化底盤域：線控技術需要設置控制對應功能的ECU，MCU數量隨之變動座艙域：隨著座艙相關功能的提升和創(chuàng)新，算力 要求提升，MCU地位逐漸下降，角色逐漸邊緣自動駕駛域：中期，分布式架構的車身ADAS功 能的增加，帶來MCU數量的增加總結：中期汽車電動化和智能化的進程，促使車用MCU需求量增加-32-車用半導體行業(yè)概況車規(guī)MCU競爭格局國

38、產替代趨勢及廠商產業(yè)化進程市場規(guī)模預測全球市場競爭格局及國產替代機會&市場規(guī)模預測04-33-車用半導體行業(yè)概況：全球市場份額資料來源： 華經產業(yè)研究院、中國經濟新聞網、中國經營網、新華社、Wind、方正證券研究所根據Gartner公司的最終統計結果，2021年全球半導體收入同比增長26.3%，總計5950億美元。汽車市場在2021年增長了34.9%，表現優(yōu)于所有其他終端市場。全球主要地區(qū)汽車芯片自主產業(yè)規(guī)模情況（2019）歐洲, 37%美國, 30%日本, 25%中國, 3%其他, 5%中國市場僅占比3%（低端部分）目前我國汽車芯片自給率不足10%、國產化率僅為5%，供應高度依賴國外需求側：

39、中國汽車約占全球30%，是車規(guī)級芯片需求最大的市場供給側：國內汽車芯片進口率高達95%，像用于動力系統、底盤控制和ADAS等功能的關鍵芯片均被國外巨頭壟斷-34-全球車規(guī)MCU行業(yè)競爭資料來源：中汽中心、愛集微、蓋世汽車、方正證券研究所全球車規(guī)MCU市場集中度高，且有著輕晶圓廠戰(zhàn)略，依 靠晶圓代工廠將技術轉化為芯片產品。從供給端來看， 臺積電占所有外包車規(guī)MCU出貨量約60%-70%，但汽 車芯片業(yè)務僅占其總收入3%。頭部廠商對臺積電的強依 賴性，放大了供需錯配的矛盾：臺積電因疫情降低車規(guī) MCU產能分配，在終端需求攀升后車規(guī)芯片供不應求。對下游的議價能力新進入者威脅對上游的議價能力替代品威脅

40、市場集中度高，呈集中寡占型：CR8=63%，存量市場競爭充分 對下游的議價能力強：車規(guī)級MCU供不應求后，價格升幅較大有一定對上游的議價能力：汽車芯片與汽車電子產業(yè)鏈上下游間耦 合程度高，IDM廠商具有晶圓制造能力，但對晶圓制造用原材料及 設備有一定依賴性新進入者威脅弱：車規(guī)MCU技術壁壘高有一定替代品威脅：車規(guī)MCU在功能上有逐步邊緣化的潛在風險競爭戰(zhàn)略分析 波特五力模型同業(yè)競爭者競爭程度2020年全球車規(guī)級MCU供應商市占率14%11%10%8%6%7%4%3%37%恩智浦 英飛凌 瑞薩電子意法半導體 德州儀器 博世安森美 微芯科技 其他-35-中國MCU市場發(fā)展現狀國產替代化趨勢資料來源

41、：頭豹研究院、維科網、前瞻產業(yè)研究院、中國汽車芯片產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟、方正證券研究所本土廠商在車規(guī)MCU的市場份額占比小，可發(fā)展空間大；宏觀市場影響加劇本土化替代的緊迫性，MCU持續(xù)缺貨，而海外大廠新增產能有限，國產替代的趨勢延續(xù)；政策加持，推動MCU研發(fā)和產業(yè)化，維護汽車工業(yè)的穩(wěn)定運行。國內汽車芯片產業(yè)規(guī)模小、技術水平低，發(fā)展嚴重滯后于整車產業(yè)，在汽 車產業(yè)鏈中話語權較弱。16%26%13%33%11%26%25%2020年全球及中國MCU芯片應用領域結構8%汽車電子 消費電子 工控/醫(yī)療 計算機其他23%19%內環(huán)：中國外環(huán)：全球2020年7月國務院關于新時期促進集成電 路產業(yè)和軟件產業(yè)高質

42、量 發(fā)展若干政策的通知聚焦高端芯片、集成電路裝備和工藝技術、集 成電路關鍵材料、集成電路設計工具、基礎軟 件、工業(yè)軟件、應用軟件的關鍵核心技術研發(fā)2021年2月工信部基礎電子元器件產業(yè)發(fā) 展行動計劃 （ 2021 年 - 2023年）面向智能終端、5G、工業(yè)互聯網等重要行業(yè)， 推動基礎電子元器件實現突破，提升產業(yè)鏈供 應鏈現代化水平2021年3月十三屆全 國人大四 次會議中華人民共和國國民經 濟和社會發(fā)展第十四個五 年規(guī)劃和2035年遠景目標 綱要聚焦高端芯片、操作系統、人工智能關鍵算法、傳感器等關鍵領域，加快推進基礎理論、基 礎算法、裝備材料等研發(fā)突破與迭代應用2022年3月工信部工業(yè)和信息

43、化平穩(wěn)運行的 提質升級發(fā)布會搭建汽車芯片在線供需對接平臺，暢通芯片產 供信息渠道。完善產業(yè)鏈上下游合作機制，提 升芯片供給能力國產車規(guī)MCU發(fā)展窗口期-36-中國及全球汽車MCU市場規(guī)模預測假設預測時間范圍參考本文前述中期和“十四五規(guī)劃”時期，即根據2019-2021年歷史數據，對2022-2025年發(fā)展做出假設預期 ?！笆奈濉惫?jié)能減排綜合工作方案目標是到2025年我國新能源汽車滲透率達到20%左右，另基于月度新能源汽車市場快速放量的現狀，2022年以來新能源汽車滲透率分別為17%、19%、22%、25%和24%，考慮到汽車整體銷量處于近年來低點，而滲透率是新能源汽 車銷量占汽車總銷量的比重

44、，滲透率的快速提升并不意味著新能源 汽車的高度普及，因此我們給予2025年新能源汽車滲透率25%的審慎預期，30%的樂觀預期。24%30%25%20%15%10%5%0%300250200150100500 x 10000汽車銷量及新能源汽車滲透率（月度）銷量:汽車:當月值銷量:新能源汽車:當月值計算：新能源汽車滲透率資料來源：國務院、中國汽車工業(yè)協會、蓋世汽車、前瞻研究院、IC Insights、Wind、方正證券研究所參考2021年中國汽車市場發(fā)展峰會上中汽協數據，預計2025年中國 汽車銷量有望達到3000萬輛。新能源汽車滲透率提高背后的意義兼具電動化、智能化和網聯化進程，科技屬性不斷增

45、多是趨勢。在界定時間內即新能源汽車高速普及階段，單車芯片價值量與新能源汽車滲透率呈一定程度的同向相關性。在傳統燃油車和新能源汽車中單車MCU價值量在汽車芯片價值總量 中占比穩(wěn)定。傳統燃油車中MCU價值量占比為23%，純電動汽車 MCU價值量占比為11%。2019-2021年全球汽車銷量規(guī)模大致為中國汽車銷量規(guī)模的2.3-2.8倍，這里我們取倍數為三年均值2.6。關鍵假設其他假設-37-中國及全球汽車MCU市場規(guī)模預測年份2019202020212022E2023E2024E2025E中國汽車銷量(萬輛)2576.92531.102627.502716.052807.582902.203000中

46、國新能源汽車滲透率4.68%5.40%13.40%15.66%18.30%21.39%25.00%中國單車搭載芯片金額(美元)400467534573.88616.74662.80712.30中國單車MCU芯片價值量占比22%22%21%21%21%20%20%中國單車搭載MCU芯片金額(美元)89.75104.38114.23121.21128.30135.43142.46中國汽車MCU芯片 市場總規(guī)模(億美元)23.1326.4230.0132.9236.0239.3042.74全球汽車MCU芯片 市場總規(guī)模(億美元)65627685.5993.66102.19111.125年汽車MCU市場規(guī)模分別為32.92, 36.02，39.30，42.7485.59，93.66，102.19，111.12億美元5年汽車MCU市場規(guī)模分別為33.63，37.53，41.66，45.9387.45，97.59，108.32，119.41億美元在審慎預期下：預計中國2022年-202億美元；2022-2025年全球汽車MCU市場規(guī)模為在樂觀預期下：預計中國2022年-202億美元；2022-2025年全球汽車MCU市場規(guī)模為在25%和