一文读懂汽车“芯”:从技术、市场到周期,汽车半导体全产业链深度解析

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I. 引言

汽车行业正经历一场由电气化、智能化、网联化驱动的深刻变革。在这场变革中,半导体扮演着至关重要的角色,被誉为现代汽车的“大脑”和“神经系统” 。从基础的微控制器(MCU)到复杂的系统级芯片(SoC),半导体技术渗透到汽车的动力系统、底盘安全、车身电子、信息娱乐以及高级驾驶辅助系统(ADAS)等各个方面 。随着汽车电子化程度的不断加深,尤其是电动汽车(EV)和自动驾驶技术的快速发展,汽车半导体的价值日益凸显,市场规模持续扩大 。本报告旨在全面分析全球及中国汽车半导体市场的现状、关键技术应用、市场竞争格局、重点上市公司表现以及行业周期性特征,为行业参与者和投资者提供参考。

II. 汽车半导体概述

A. 定义与重要性

汽车半导体是指专为汽车应用设计和制造的半导体器件。这些器件由介于导体(如铜)和绝缘体(如玻璃)之间的材料(最常用的是硅,也包括碳化硅SiC、氮化镓GaN等)制成,其导电性能可以通过掺杂(引入杂质)进行精确控制 。利用这些特性,半导体可以制造出二极管(单向导通电流)、晶体管(电子开关或放大器)、集成电路(IC,将多个电子元件集成在单一芯片上)等关键电子元件 。

在汽车中,半导体是实现车辆功能、提升性能、保障安全和优化体验的核心。它们构成了电子控制单元(ECU)、传感器、执行器等部件的基础 。现代汽车正日益演变成“车轮上的超级计算机” ,其价值越来越多地由半导体所支持的软件和电子功能(如ADAS、信息娱乐、自动驾驶)而非传统的机械部件来定义 。据估计,一辆现代汽车可能包含1400至3000颗半导体芯片 ,随着技术发展,这一数字还在不断增加。

B. 主要类型与应用领域

汽车半导体种类繁多,根据功能和应用场景可大致分为以下几类:

1. 微控制器 (MCU): 作为汽车电子系统的“微型大脑”,MCU负责处理和控制特定任务。它们广泛应用于动力总成控制(发动机ECU、变速箱控制TCU)、车身电子(车窗、座椅、空调HVAC控制)、底盘与安全系统(防抱死制动系统ABS、电子稳定控制ESC、安全气囊)、信息娱乐系统以及日益重要的域控制器和区域控制器 。根据性能需求,有8位、16位和32位MCU,其中32位MCU因处理能力更强,在复杂应用(如ADAS、域控制)中越来越普遍 。许多汽车级MCU需要满足AEC-Q100标准,并具备功能安全(如ISO 26262 ASIL B/D)和信息安全特性 。

2. 功率半导体: 用于处理和转换电能,在电动汽车和混合动力汽车中尤为关键。主要包括:

IGBT (绝缘栅双极晶体管): 常用于电动汽车主逆变器、车载充电器(OBC)等高功率应用 。

MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管): 包括传统的硅基MOSFET和新兴的宽禁带(WBG)材料MOSFET(SiC和GaN)。SiC MOSFET因其高效率、高耐压、高开关频率等优势,正越来越多地应用于EV主逆变器、OBC和DC-DC转换器,有助于提升续航里程、缩短充电时间、减小系统尺寸和重量 。GaN器件目前在汽车领域应用较少,但有望率先用于OBC 。

二极管: 用于整流和电路保护 。

功率模块: 将多个功率器件(IGBT、MOSFET、二极管)集成封装,简化系统设计 。

3. 传感器: 汽车的“感官”,负责收集车辆内外部环境信息。种类繁多,包括:

ADAS传感器: 摄像头(视觉识别、车道保持)、雷达(测距测速、盲点监测)、激光雷达(LiDAR,高精度3D环境感知)、超声波(近距离探测,泊车辅助) 。

动力与底盘传感器: 曲轴/凸轮轴位置传感器、油门位置传感器、轮速传感器、压力传感器(燃油、机油、制动液)、温度传感器(冷却液、机油、电池)、电流/电压传感器(电池管理BMS) 。

车身与其他传感器: MEMS(微机电系统)传感器(加速度计、陀螺仪用于ESC、安全气囊)、位置传感器(座椅、车窗)、光线传感器、雨量传感器等 。

4. 模拟IC: 处理连续变化的模拟信号,如放大器、稳压器、比较器、数据转换器(ADC/DAC)、接口IC等,用于电源管理、信号调理、传感器接口等 。

5. 逻辑IC与处理器:

SoC (系统级芯片): 集成CPU、GPU、NPU(神经网络处理单元)、ISP(图像信号处理器)等多种处理单元,用于高性能计算,如ADAS域控制器、智能座舱域控制器、中央计算单元 。

FPGA (现场可编程门阵列): 提供灵活性,用于原型设计或特定加速任务 。

ASIC (专用集成电路): 为特定应用定制,提供高性能和高集成度 。

DSP (数字信号处理器): 用于音频处理、图像处理等计算密集型任务 。

6. 存储器: 用于存储代码和数据,包括DRAM(动态随机存取存储器)、闪存(NAND Flash、NOR Flash)、EEPROM等 。新兴的MRAM(磁阻随机存取存储器)也开始应用于汽车领域 。

7. 光电半导体: 包括LED(用于车内外照明)、图像传感器(CMOS图像传感器CIS,用于摄像头)、光电耦合器等 。

表1:汽车半导体主要类型及应用领域

C. 核心驱动力:CASE趋势

汽车半导体市场的蓬勃发展主要由汽车行业的四大趋势(通常称为CASE)驱动:

1. 网联化 (Connectivity): 车辆越来越多地连接到互联网、云服务、其他车辆(V2V)和基础设施(V2I/V2X) 。这需要高性能的通信芯片(如5G调制解调器、Wi-Fi/蓝牙芯片、V2X模块)、强大的处理器来处理数据,以及安全芯片来保护通信 。网联化支持OTA(空中下载)软件更新、实时交通信息、远程诊断和控制、以及更丰富的车载信息娱乐体验 。

2. 自动化/智能化 (Automation/Intelligence): ADAS和自动驾驶(AD)技术是汽车半导体需求增长的关键引擎 。实现从L1(辅助驾驶)到L5(完全自动驾驶)的不同级别自动化,需要大量的传感器(摄像头、雷达、LiDAR)、高性能处理器(SoC、NPU)来实时处理海量数据、执行复杂的AI算法(如感知、决策、规划),以及高可靠性的MCU和执行器控制芯片 。据估计,L4/L5级别的自动驾驶汽车的半导体价值可能是L0级别汽车的8到10倍 。

3. 共享化 (Sharing/Services): 移动出行即服务(MaaS)模式,如网约车、共享汽车等,虽然对半导体的直接影响不如自动化和电气化显著,但其发展依赖于网联化和智能化技术,间接推动了相关半导体需求 。

4. 电气化 (Electrification): 从混合动力(HEV/PHEV)到纯电动汽车(BEV)的转型,极大地增加了对功率半导体的需求 。EV需要高效的半导体来管理电池(BMS)、控制电机(逆变器)、进行充电(OBC、DC-DC转换器)以及驱动热管理系统 。平均而言,纯电动汽车的半导体价值是传统内燃机(ICE)汽车的两倍甚至更高(如2.9倍) 。SiC和GaN等宽禁带半导体在提高EV能效和性能方面发挥着关键作用 。

这些趋势相互交织,共同推动了汽车架构向更集中、更强大、软件定义的方向发展(SDV),进一步提升了对高性能、高可靠性汽车半导体的需求 。

III. 全球汽车半导体市场分析

A. 市场规模、增长与预测

全球汽车半导体市场近年来经历了显著增长,并有望在未来十年继续保持强劲势头。

历史增长: 市场规模从2013年的约250亿美元增长到2019年的约400亿美元,复合年增长率(CAGR)约为8% 。尽管2020年受疫情影响有所波动,但随后迅速反弹。

近期规模: 2022年市场规模约为432.6亿至597亿美元 。2023年市场规模估计在655.5亿至760亿美元之间 。TechInsights的数据显示2023年为692亿美元 ,而Omdia的数据为760亿美元 。

未来预测: 不同机构对未来市场规模和增长率的预测存在差异,但总体趋势向好。

• Grand View Research预测,到2030年市场规模将达到777.6亿美元,2023-2030年CAGR为8.1% 。

• Allied Market Research预测,到2032年将达到1539亿美元,2023-2032年CAGR为10.1% 。

• Fortune Business Insights预测,到2032年将达到1230.4亿美元,2024-2032年CAGR为6.9% 。

• Mordor Intelligence/GII预测,到2030年将达到1370.3亿美元,2025-2030年CAGR为11.14% 。

• IDC预测,到2027年将达到880亿美元,2020-2027年CAGR为11.5% 。

• KPMG预测,市场规模将在2030年代中期达到2000亿美元,到2040年超过2500亿美元 。

• McKinsey预测,到2032年将达到1400亿美元,CAGR约为10% 。

• Omdia预测,到2028年将达到1170亿美元,2023-2028年CAGR为8.9% 。

尽管具体数字有所不同,但各机构普遍预测未来5到10年内,汽车半导体市场将保持约7%至12%的年均复合增长率,显著高于半导体行业的整体增长预期,成为半导体行业最重要的增长引擎之一 。

B. 细分市场分析

按组件类型:

分立功率器件: 通常占据最大份额(2022年超过28%),受益于汽车电气化,IGBT和MOSFET需求旺盛,预计增长最快(CAGR 10.9%) 。

处理器/逻辑IC/MCU: 随着ADAS和智能座舱的发展,对高性能SoC和MCU的需求激增,是价值增长最快的领域之一 。处理器是2023年最大的细分市场 。

传感器: ADAS和自动驾驶推动摄像头、雷达、LiDAR等传感器需求,预计增长率较高(约13% CAGR) 。

模拟IC: 保持稳定增长,是连接数字世界和物理世界的关键 。

存储器: 需求随信息娱乐系统和ADAS数据处理需求增加而增长 。

按应用领域:

车身电子: 传统上份额较大(2022年超过23%),包括照明、车窗、座椅控制等,受益于舒适便利性功能的增加 。

信息娱乐与远程信息处理 (Infotainment & Telematics): 增长最快的应用领域之一,受益于网联汽车和智能座舱的发展 。

ADAS: 增长最快的领域之一,直接受益于自动驾驶技术的发展 。

动力总成 (Powertrain): 电气化是主要驱动力,增加了对功率半导体和控制MCU的需求 。

底盘与安全 (Chassis & Safety): ABS、ESC、安全气囊等系统的持续部署和升级推动需求 。

按车辆类型:

乘用车: 占据市场主导地位(2022年超过66%) 。

轻型商用车 (LCV): 预计将稳定增长 。

中重型商用车 (HCV): 市场份额相对较小,但电气化和智能化也在逐步渗透 。

按地区:

亚太地区: 是全球最大的汽车半导体市场(2022年份额超过45%,2023年为41.5%),预计增长也最快(CAGR 9.6%),主要由中国、日本、韩国和印度等汽车生产大国驱动 。

欧洲: 第二大市场,拥有强大的汽车工业基础和领先的半导体供应商,预计增长稳健(CAGR 7.2%) 。

北美: 重要的汽车市场和半导体创新中心,预计将保持增长 。

C. 全球竞争格局

全球汽车半导体市场呈现出由几家大型IDM(集成器件制造商)主导,同时专业化公司和新兴力量不断涌现的竞争格局。

主要参与者及市场份额 (2023/2024数据):

英飞凌 (Infineon): 连续五年位居全球第一,2023年市场份额约为13.7% ,2024年进一步提升至13.5% 。在MCU(市场份额32.0%)和功率半导体领域实力强大 。近期在欧洲和北美市场份额均有提升 。

恩智浦 (NXP): 全球第二,2023年市场份额约10.8% 。产品线广泛,覆盖MCU、处理器、传感器、模拟和射频技术 。虽然近期市场份额有所下滑,但仍是行业巨头。

意法半导体 (STMicroelectronics): 全球第三,2023年市场份额约10.2%,与NXP差距缩小 。在MCU、功率半导体(尤其SiC)、传感器和模拟IC方面具有优势 。

德州仪器 (Texas Instruments, TI): 全球第四,2023年市场份额约8.5% 。在模拟IC领域具有绝对优势,同时提供MCU和嵌入式处理器 。

瑞萨电子 (Renesas Electronics): 全球第五,2023年市场份额约6.7% 。曾是汽车MCU的领导者,拥有广泛的MCU和SoC产品线,并通过收购拓展模拟和电源业务 。

安森美 (Onsemi): 在功率半导体(尤其SiC,2023年升至全球第二 )和汽车图像传感器(CIS)领域处于领先地位 。是市场上的重要竞争者 。

博世 (Bosch): 作为顶级汽车零部件供应商(Tier 1),拥有强大的内部半导体研发和生产能力,特别是在MEMS传感器和功率半导体(SiC)方面 。虽然其市场份额通常不单独列在纯半导体供应商排名中,但其影响力巨大。

市场集中度: 前五大供应商占据了约50%的市场份额 ,显示出较高的市场集中度。整个半导体市场(包括汽车)的前十大公司在2024年占据了67%的份额 。市场被描述为中度整合 。

竞争动态演变: 尽管前五大供应商占据主导地位,但市场的快速演变也为其他参与者创造了机会。电动汽车和ADAS/AD的兴起,对特定高性能芯片(如SiC功率器件、高算力SoC、先进传感器)的需求激增 。这为在这些细分领域具有技术优势的公司(如安森美在SiC和CIS领域,英伟达高通在ADAS/信息娱乐SoC领域)提供了增长空间 。与此同时,中国本土竞争者的崛起(详见第四部分)进一步加剧了市场竞争,尤其是在中低端产品和特定技术领域(如比亚迪在IGBT领域 )。这种多维度的竞争格局给传统领导者带来了压力,迫使所有参与者不断创新并调整战略。

表2:全球主要汽车半导体供应商市场份额 (2023/2024)

注:N/A表示该年份具体份额数据在参考资料中未明确找到。安森美和博世的市场份额通常未单独列出,但它们是重要的市场参与者。

D. 全球主要参与者战略与产品组合概览

英飞凌 (Infineon): 战略核心是推动汽车的“低碳化”和“数字化”。重点布局电动化(提供全面的SiC和IGBT功率解决方案)和ADAS/安全(领先的AURIX系列MCU、雷达传感器等) 。强调提供系统级解决方案和强大的客户支持。正在积极扩大SiC产能以满足EV需求 。作为全球汽车半导体和MCU市场的双料冠军,地位稳固 。

恩智浦 (NXP): 拥有覆盖汽车、工业物联网、移动设备和通信基础设施的广泛产品组合 。汽车业务是其最大收入来源(2023年占48% ),提供S32系列MCU/处理器、i.MX应用处理器(用于信息娱乐)、雷达解决方案、安全网关和V2X通信芯片、以及模拟和混合信号产品 。通过战略合作(如与台积电合作开发MRAM ,与大唐电信在中国成立合资公司 )加强竞争力。尽管近期汽车业务面临压力,但其多元化市场布局有助于分散风险 。

意法半导体 (STMicroelectronics): 提供全面的汽车解决方案,包括Stellar系列(面向新E/E架构)和即将引入汽车市场的STM32系列MCU ,领先的SiC功率器件 ,各类传感器(MEMS、图像)和模拟IC 。战略重点是汽车和工业市场。正大力投资SiC产能,包括在意大利和与三安光电在中国的合资工厂 。虽然近期报告了收入下滑和利润率压力,但公司对SiC驱动的长期增长前景保持乐观 。

德州仪器 (TI): 模拟IC领域的绝对领导者,同时在嵌入式处理(MCU、DSP)方面实力雄厚 。工业和汽车是其最重要的两大终端市场,合计贡献约70%的收入 。其战略特点包括:提供极其广泛的产品组合以满足多样化需求;强调自有制造(特别是300mm晶圆厂)带来的成本和供应优势;以及建立紧密的客户直销关系(约80%收入来自直销) 。正在进行大规模的资本支出以扩大产能 。其产品广泛应用于ADAS、动力系统、BMS、信息娱乐等汽车子系统 。

瑞萨电子 (Renesas): 历史悠久的汽车MCU(如RH850系列)和SoC(R-Car平台,用于信息娱乐和ADAS)供应商 。通过一系列收购(如Dialog、Intersil)积极拓展模拟和电源管理产品线。推广“成功产品组合”(Winning Combinations)概念,提供整合了MCU、模拟、电源和软件的系统解决方案 。在日本及亚洲市场拥有强大的影响力 。近期财务数据显示面临收入同比下降的挑战 。

IV. 中国汽车半导体市场分析

A. 市场规模、增长与预测

中国不仅是全球最大的汽车生产国和消费国 ,也是全球最大的汽车半导体市场 。

市场规模与份额: 2023年,中国市场占全球汽车半导体市场的份额约为14.1% 。然而,关于具体市场规模的估计存在显著差异。Grand View Research估计2023年中国市场规模为45.3亿美元 ,而Fusion Worldwide则引用数据称中国占全球市场的26.2% ,按2023年全球市场约650-700亿美元计算,这意味着中国市场规模可能在170-180亿美元左右。这种差异可能源于统计口径(例如,是否包含所有类型的半导体,或仅特定类别)和数据来源的不同。

增长预测: 尽管基数估计存在差异,但各方普遍看好中国市场的增长潜力。

• Grand View Research预测,到2030年市场规模将达到99.8亿美元,2024-2030年CAGR为11.9% 。

• 其他报告预测的全球汽车半导体CAGR在7%-12%之间 ,考虑到中国在EV和智能汽车领域的领先地位,其市场增速很可能超过全球平均水平。

• Global Market Insights提到,受中国EV增长驱动,全球市场2024-2032年CAGR预计超过11% 。

这种显著的数据差异性凸显了追踪这个快速变化且具有一定不透明度的市场的难度。然而,一个清晰的共识是,在中国电动汽车产销两旺以及智能化加速渗透的驱动下 ,中国汽车半导体市场将保持高速增长,其增速可能领先全球。

表3:中国汽车半导体市场规模预测 (2023-2030)

注:市场规模估计存在显著差异,建议结合多种来源进行判断。

B. 独特的市场驱动力

中国汽车半导体市场的快速发展受到多重独特因素的驱动:

强力的政府政策与战略导向: 中国政府将发展新能源汽车(NEV)和半导体产业置于国家战略高度。通过补贴、税收优惠、设定发展目标(如NEV渗透率、半导体自给率)等多种政策工具,大力推动NEV的普及和本土半导体产业的发展 。特别是出于对供应链安全和地缘政治风险的考量,政府积极推动汽车芯片的“国产化替代” 。工信部曾提出到2025年汽车芯片本土化率达到25%的目标 。

电动汽车的领导地位: 中国已成为全球最大的电动汽车生产国和消费国,销量占据全球主导地位 。比亚迪吉利蔚来小鹏理想等本土汽车品牌在电动化和智能化方面创新活跃,市场份额迅速提升 。电动汽车相较于传统燃油车需要更多、更先进的半导体,直接拉动了市场需求 。

庞大的国内需求与市场规模: 中国巨大的汽车消费市场为本土和国际半导体供应商提供了广阔的应用场景和规模效应 。国内消费者对智能网联、高级辅助驾驶、智能座舱等先进功能的需求日益增长,也刺激了相关半导体技术的应用 。

活跃的技术生态系统: 中国正在形成一个由本土整车厂、一级供应商、芯片设计公司、代工厂等组成的日益完善的汽车电子生态系统 。整车厂越来越多地参与到芯片的设计、定义甚至投资环节,以确保供应安全和实现差异化竞争 。

C. 国产化努力

提升汽车半导体本土供应能力是中国的重要战略方向。

动因: 主要目的是降低对外国供应商的依赖,尤其是在经历了2021年前后的全球性芯片短缺之后,供应链韧性的重要性凸显 。同时,中美贸易摩擦和美国对华半导体出口管制也加速了这一进程 。美国的管制措施限制了中国获取先进工艺节点(如EUV光刻)和相关设备的能力 。

进展与目标: 历史上,中国汽车芯片的国产化率非常低,普遍认为在2023年之前低于5%或10% 。芯片短缺事件成为了转折点,凸显了自主可控供应链的重要性 。此后,国产化进程加速。据预测,到2024年底,国产化率有望提升至15% 。工信部的目标是到2025年达到25% 。

政策影响: 中国对美国进口芯片加征关税,特别是根据晶圆厂所在地确定原产地的规则 ,可能对在美国本土拥有晶圆厂的IDM(如英特尔德州仪器美光、ADI等)产生较大影响,从而刺激国内客户转向本土替代品 。而对于Fabless(无晶圆厂)模式的美国公司(如英伟达高通),由于其芯片主要由非美国代工厂(如台积电、三星)生产,受关税直接影响较小,但仍可能通过调整生产地点来规避风险 。美国的出口管制则迫使中国本土代工厂(如中芯国际)更专注于成熟工艺节点(28nm及以上),但也激发了在这些节点上的创新和产能扩张 。

重点领域: 国产化进展最快的领域是功率器件(IGBT、SiC模块)和传感器(尤其是CIS图像传感器) 。MCU领域也有长足进步,涌现出一批本土供应商 。然而,在技术壁垒较高的高端ADAS SoC和智能座舱SoC领域,与国际领先水平仍有差距,是国产化面临的主要挑战 。本土代工厂如中芯国际受限于设备获取,主要聚焦于成熟工艺节点的产能建设和技术优化 。

这种国产化趋势正在塑造一个独特的市场格局。在技术要求相对成熟、成本和供应安全考量优先的领域(如部分MCU、功率分立器件、模拟芯片、成熟节点代工服务),本土供应商凭借政策支持和市场优势,正在快速抢占市场份额 。但在对性能要求极高的前沿领域(如高性能ADAS SoC、高端MCU),对国际领先企业(如英伟达高通、英飞凌、恩智浦、瑞萨)的依赖仍然存在 。这迫使国际厂商必须采取更灵活的中国市场策略,例如加强本土合作 、建立本地化的供应链或研发体系 ,以应对日益复杂的竞争环境。对中国本土整车厂而言,这种局面提供了更多元化的供应商选择,但也增加了供应链管理的复杂性。

D. 竞争格局:本土 vs. 国际玩家

中国汽车半导体市场的竞争日趋激烈,呈现出国际巨头与本土新势力并存且相互竞逐的局面。

国际巨头的持续主导: 英飞凌、恩智浦意法半导体德州仪器、瑞萨电子等全球领导者凭借其技术积累、广泛的产品组合、严格的车规级品质认证和全球化的运营经验,仍然在中国市场占据重要地位,特别是在技术门槛较高的高端MCU、ADAS处理器、高性能模拟和功率器件等领域 。IDC数据显示,这五家公司是中国市场的前五大供应商 。

本土力量的迅速崛起: 在政策扶持和市场需求的双重驱动下,一批中国本土汽车半导体企业快速成长,在特定细分市场取得了显著进展:

比亚迪半导体: 依托母公司比亚迪在新能源汽车领域的巨大成功,在车规级IGBT市场占据领先地位(国内NEV IGBT市场份额超26% ,曾仅次于英飞凌 ),并积极拓展MCU、SiC模块、传感器等产品线。其垂直整合模式带来独特优势,并已开始对外供货 。

地平线 (Horizon Robotics): 中国领先的智能驾驶计算方案提供商,专注于ADAS/AD SoC(征程系列芯片)。在中国本土NOA(导航辅助驾驶)市场份额快速提升,已成为英伟达Mobileye等国际巨头的主要竞争对手 。已成功在香港上市,并与国际Tier 1建立合作,寻求全球化发展 。

中芯国际 (SMIC): 中国大陆规模最大、技术最先进的集成电路晶圆代工企业。在汽车电子领域,提供符合IATF 16949和AEC-Q100标准的成熟工艺代工服务(覆盖90nm至28nm等节点),设有专门的汽车芯片产线,是本土芯片设计公司实现量产的关键支撑 。

闻泰科技/安世半导体 (Wingtech/Nexperia): 闻泰科技收购安世半导体后,整合了安世在分立器件、逻辑芯片、MOSFET等基础半导体领域的强大实力和车规级认证经验。安世半导体本身在全球汽车市场拥有广泛客户基础。闻泰科技正将战略重心向半导体业务倾斜 。

斯达半导 (Starpower): 国内领先的功率半导体企业,尤其在IGBT模块领域具有较强竞争力,产品广泛应用于工业、新能源以及汽车电子等领域 。

黑芝麻智能 (Black Sesame Tech): 提供高性能智能汽车计算芯片(华山系列A1000/A2000、武当系列),覆盖智能驾驶和智能座舱应用 。已与多家国内外车企和Tier 1达成合作,实现量产装车 。

芯驰科技 (SemiDrive): 提供车规级“全场景”芯片产品,包括智能座舱(X9系列)、智能驾驶、中央网关(G9系列)和高性能MCU(E3系列) 。在中国市场量产进展迅速,已获得众多主流车厂定点,累计出货量超千万颗 。与博世等国际伙伴建立合作 。

其他本土参与者: 还包括兆易创新(GigaDevice)、芯核(C*Core)、四维图新(NavInfo)(MCU );豪威科技(OmniVision)、格科微(Goke)、思特威(Smartsens)(CIS );中车时代电气(功率器件 );芯擎科技(SiEngine)(吉利背景,SoC );瑞芯微(Rockchip)、杰发科技(AutoChips)、紫光展锐(UNISOC)、全志科技(座舱SoC )等。

这种竞争格局的动态性体现在,国际厂商凭借技术和规模优势保持领先,而本土厂商则利用政策红利、贴近本土市场需求、以及在某些细分领域的技术突破迅速成长。本土厂商在成本控制和供应链安全方面可能更受本土车企青睐,尤其是在技术要求相对成熟的领域。这迫使国际厂商必须制定差异化的中国战略,通过技术领先、本土合作或供应链调整来维持竞争力。

E. 中国主要参与者战略与产品组合概览

比亚迪半导体: 战略核心是利用母公司在新能源汽车领域的垂直整合优势,实现关键半导体技术的自主可控,并逐步拓展外部市场。产品组合覆盖功率半导体(IGBT是强项,市场份额领先;SiC模块已量产应用)、MCU(工业级和车规级)、智能传感器和光电半导体 。正在积极扩充产能,并计划分拆上市以获得更大发展空间 。

地平线 (Horizon Robotics): 定位于智能驾驶计算方案提供商,以其征程(Journey)系列AI SoC为核心,提供从L2+到L4级别的ADAS/AD解决方案 。战略重点是提供高效能的计算平台、易用的开发工具链和开放的生态系统,赋能主机厂和Tier 1快速开发和部署智能驾驶功能。已与大众汽车成立合资公司,并积极拓展国际合作 。

中芯国际 (SMIC): 作为中国领先的晶圆代工厂,其战略是在现有技术能力(主要是成熟工艺节点)基础上,满足国内巨大的芯片制造需求,特别是在受地缘政治影响较大的领域。在汽车电子领域,通过严格的质量体系认证(IATF 16949, AEC-Q100)和专用产能建设,为本土和国际汽车芯片设计公司提供可靠的代工服务,是支撑中国汽车半导体国产化战略的关键一环 。

闻泰科技/安世半导体 (Wingtech/Nexperia): 闻泰科技的战略是整合安世半导体的全球资源和技术优势,聚焦半导体主业。安世半导体专注于提供基础但必不可少的半导体元器件(分立器件、逻辑、MOSFET等),在汽车领域拥有深厚的积累和广泛的客户基础,符合车规级的高可靠性是其核心竞争力 。

V. 上市公司分析

(本部分内容已整合至第三节D部分“全球主要参与者战略与产品组合概览”和第四节E部分“中国主要参与者战略与产品组合概览”中,对英飞凌、恩智浦、意法半导体、德州仪器、瑞萨电子、安森美、博世(母公司)、比亚迪(母公司/半导体业务)、地平线、中芯国际、闻泰科技等主要上市或即将上市公司的市场地位、战略、产品组合及近期财务表现进行了分析。)

VI. 汽车半导体行业周期分析

A. 历史背景:增长阶段与周期性

汽车半导体行业的发展并非线性,而是伴随着技术革新和宏观经济波动呈现出周期性特征。

长期增长趋势: 过去几十年来,随着汽车电子化程度的不断提高,每辆汽车搭载的半导体价值持续上升。从最初的收音机、灯光控制,到后来的发动机管理、安全系统(ABS、安全气囊),再到如今的信息娱乐、ADAS和电动化,半导体的应用范围和复杂度不断扩展,推动了市场的长期增长 。例如,2013年至2019年间,全球市场以约8%的CAGR增长 。

固有的周期性: 半导体行业本身具有明显的周期性,通常由供需关系、产能投资周期和下游市场(如PC、手机)的需求波动驱动 。汽车半导体市场在此基础上,还叠加了汽车行业自身的产销周期影响。

B. 近期的芯片短缺 (2020年末 - 2023年)

2020年末开始并持续到2023年的全球性汽车芯片短缺,是近年来行业周期中最剧烈的一次波动。

成因: 多重因素叠加导致了这场危机。首先,新冠疫情初期汽车需求锐减,车企大幅削减芯片订单;随后需求意外快速反弹,但芯片产能已被消费电子等其他激增的需求占据 。其次,汽车行业普遍采用的“准时制”(Just-in-Time)库存管理模式加剧了供应的脆弱性 。此外,汽车芯片多依赖成熟工艺节点(如28nm及以上),而过去几年新增产能主要集中在先进节点,导致成熟节点产能结构性不足 。地缘政治紧张和自然灾害(如工厂火灾、极端天气)也对供应链造成了干扰 。

影响: 短缺对汽车行业造成了严重冲击,导致全球主要车企大规模减产,损失了数千亿美元的收入 。车企被迫优先生产利润率更高的高端车型,这些车型通常也需要更多芯片 。芯片价格大幅上涨 。这场危机极大地提升了汽车行业和各国政府对半导体供应链安全和韧性的重视程度 。

复苏: 随着芯片制造商增加产能(尤其是成熟节点产能)、汽车制造商调整采购策略(如签订长期协议、增加库存)以及消费电子需求降温,芯片供应从2023年开始逐步缓解。然而,这也导致了下游渠道和部分制造商积累了较高的库存 。

C. 当前周期阶段 (2025年初/中期)

进入2025年,汽车半导体市场似乎正处于一个周期的调整阶段。

库存修正: 经历过短缺后的过度订购和库存建立,导致在2024年末至2025年初出现明显的库存去化阶段 。多家主要汽车半导体供应商(如恩智浦、意法半导体、德州仪器、安森美)在2024年第四季度和2025年第一季度的财报中均报告了收入同比下滑或发布了疲软的业绩指引,并将原因归咎于汽车和工业领域的需求减弱及客户的库存调整 。ams OSRAM也指出汽车LED业务处于库存修正周期 。

交货周期 (Lead Times): 尽管缺乏2025年具体的交货周期数据,但可以推断,随着库存水平的提高和需求端的暂时放缓,交货周期相比短缺高峰期(当时部分器件可能长达数十周 )已有所缓解和正常化。TechInsights等机构正在追踪相关趋势 。但对于一些需求持续旺盛的高性能芯片(如特定ADAS SoC、SiC器件),交货周期可能仍然偏紧。

供需动态: 当前市场呈现分化态势 。一方面,与AI相关的芯片(尤其是用于数据中心的GPU和HBM内存)需求极其强劲,成为整个半导体市场的主要增长动力 。另一方面,传统终端市场如PC、智能手机以及部分工业和汽车细分领域则面临需求疲软和库存消化的问题 。不过,也有一些积极信号出现,例如恩智浦报告其2025年第一季度的订单出货比(Book-to-Bill Ratio)改善,汽车和工业领域均超过1 ,ADI也观察到订单情况逐步改善 。与此同时,中国在成熟节点上的大规模产能扩张可能导致未来该领域的产能过剩和价格竞争加剧 。

市场情绪: 短期内,多家公司的业绩指引偏向保守,反映出对当前市场调整的谨慎态度 。行业高管也表达了对成熟节点市场可能放缓的担忧 。然而,对2025年整个半导体市场的增长预测仍然是积极的(WSTS预测增长11.2% ,Gartner预测增长12.6%-14% ),主要由AI和存储器市场的复苏驱动。长期来看,汽车半导体领域因其结构性增长动力(CASE趋势),预计将持续跑赢整个半导体市场(预计2025-2030年CAGR为8-9% )。

综合来看,2025年初的汽车半导体市场正经历一个周期性的底部调整或过渡阶段。短缺后积累的库存正在被消化,导致了暂时的需求疲软和供应商的业绩压力。然而,驱动市场长期增长的核心因素——电动化和智能化——依然强劲。订单情况的初步改善迹象以及乐观的长期增长预测表明,市场在经历短暂调整后,有望在2025年下半年或2026年重拾增长势头。当前周期的主要不确定性在于库存修正将持续多久,以及后续复苏的力度,这可能受到宏观经济环境和终端需求恢复速度的影响。

D. 前景与未来周期驱动因素

展望未来,汽车半导体行业预计将继续保持增长,但也面临新的周期性驱动因素和挑战。

持续增长动力: 电动汽车渗透率的不断提升、ADAS功能的普及和升级(从L2向L3/L4演进)、智能座舱体验的丰富以及软件定义汽车(SDV)架构的落地,将持续推高单车半导体价值,成为市场增长的核心引擎 。整个半导体行业的目标是在2030年达到1万亿美元的市场规模,汽车是其中的关键增长领域 。

AI的深远影响: 人工智能不仅是ADAS/AD的核心算法支撑,还将更广泛地应用于车辆的各个方面,如优化动力系统能效、实现电池智能管理、进行预测性维护、通过虚拟传感器降低硬件成本等,这将对计算芯片、存储器和传感器提出更高要求 。

地缘政治与供应链重塑: 中美贸易紧张、俄乌冲突等地缘政治因素将持续影响全球半导体供应链格局 。各国政府推动的芯片法案(如美国、欧盟、中国、印度等)旨在提升本土制造能力和供应链韧性,导致投资和产能布局的区域化趋势 。企业需要增强供应链的地域多元化和灵活性以应对风险 。关税和出口管制仍是潜在的干扰因素 。

产能扩张周期: 全球范围内正在进行大规模的晶圆厂和先进封装产能投资,以满足长期需求增长 。WSTS预计2025年全球产能将增长7% 。虽然这对于缓解供应瓶颈至关重要,但也可能在未来某个阶段导致特定细分市场(尤其是成熟节点)出现产能过剩,从而引发新的价格竞争和周期性调整 。

人才短缺挑战: 随着行业扩张和技术复杂性提升,半导体行业面临日益严峻的人才短缺问题,尤其是在设计、制造和封装等领域。非传统参与者(如科技巨头、车企)进入芯片设计领域,进一步加剧了人才竞争,这可能成为制约未来增长的瓶颈之一 。

VII. 未来趋势与战略展望

A. 技术演进方向

汽车半导体技术正朝着更高性能、更高效率、更高集成度和更高可靠性的方向发展。

宽禁带 (WBG) 半导体: SiC和GaN材料因其优越的物理特性,将在电动汽车领域扮演越来越重要的角色。SiC已广泛用于主逆变器和OBC,有助于显著提升系统效率、功率密度和耐高温性能 。SiC市场预计将高速增长,到2028年可能占功率器件市场的18% 。GaN技术虽然在汽车应用上起步较晚,但凭借其高频特性和成本潜力,有望在OBC、DC-DC转换器甚至低压电机驱动等领域找到应用空间 。

集中式E/E架构与软件定义汽车 (SDV): 汽车电子电气架构从分布式向域集中(Domain Control)和区域集中(Zonal Control),最终向中央计算(Central Compute)演进的趋势日益明朗 。这将催生对具备强大算力(CPU、GPU、NPU)、高速数据处理和通信能力(如车载以太网 )的中央计算芯片或高性能域控制器的巨大需求,并需要配套的复杂软件平台和操作系统 。

Chiplet (芯粒) 技术: 面对高性能SoC设计复杂度、成本和良率的挑战,Chiplet技术(将不同功能的裸片Die通过先进封装集成在一起)开始在汽车领域受到关注 。这种模块化设计方法(“乐高”原则)有望提高设计灵活性、复用性、缩短上市时间并降低成本 。然而,Chiplet在汽车上的应用需要解决互联接口标准化、车规级可靠性验证(AEC-Q100、IATF 16949)等挑战 。

AI深度融合: AI将在汽车中无处不在。除了驱动ADAS/AD算法外,AI还将用于优化车辆能耗管理(如智能调节动力输出、电池充放电策略)、实现预测性维护、通过虚拟传感器替代部分物理传感器以降低成本和复杂性、以及打造更智能、更个性化的座舱交互体验(如自然语言处理、驾驶员状态监控OMS) 。

先进传感器与融合: 传感器技术将持续进步,追求更高的分辨率、更远的探测距离、更强的抗干扰能力和全天候工作性能。同时,多传感器融合(Sensor Fusion)技术将更加复杂和智能,通过整合来自摄像头、雷达、LiDAR、超声波甚至V2X的信息,生成更精确、更可靠的环境感知模型,为高级别自动驾驶提供支撑 。

表4:主要汽车ADAS/AD SoC平台比较

注:TOPS (Tera Operations Per Second) 为算力单位,具体数值可能因配置和稀疏/稠密计算方式不同而有差异。目标自动驾驶级别和应用领域可能随产品迭代而变化。

B. 演变的供应链动态与区域化

汽车芯片短缺的经历正在深刻改变行业的供应链模式。

从“准时制”到“准时+库存”: 为了避免重蹈覆辙,汽车制造商和一级供应商正在从过去极度依赖准时制生产,转向持有更高的安全库存,并与芯片供应商签订长期供应协议,以确保关键部件的稳定供应。

加强协作与垂直整合: 整车厂(OEM)与芯片供应商之间的关系变得更加紧密和直接 。OEM越来越多地参与到芯片的定义、设计甚至投资环节,以掌握核心技术、保障供应并实现差异化 。Tier 1供应商的角色也在演变,需要具备更强的软件集成和系统整合能力 。

区域化与供应链韧性: 出于地缘政治风险和供应链安全的考量,主要国家和地区都在通过政策激励(如美国CHIPS法案、欧盟芯片法案、中国的国产化政策)推动半导体制造的回流(Reshoring)、友岸外包(Friend-shoring)或近岸外包(Near-shoring) 。目标是建立更具韧性、更少受单一地区干扰的多元化供应链 。

然而,这种区域化的趋势也带来了潜在的挑战。全球供应链的碎片化可能导致重复投资、失去规模经济效应,从而推高成本 。不同区域技术标准的不统一也可能阻碍全球合作和市场流通 。这使得全球化的汽车和半导体企业面临着在成本效率、技术领先、市场准入和供应链安全之间进行复杂权衡的战略难题。

C. 对利益相关者的战略建议

面对快速变化的市场环境和技术趋势,汽车半导体生态系统中的各方参与者需要制定清晰的战略。

半导体供应商:

聚焦高增长领域: 将研发和投资重点放在电动汽车功率半导体(特别是SiC/GaN)、ADAS/AD所需的高性能计算芯片、先进MCU和传感器上。

提供系统级方案: 不仅提供芯片,更要提供整合硬件、软件和开发工具的系统级解决方案,降低客户的开发门槛。

强化车规级能力: 持续投入以满足汽车行业对高可靠性、长寿命和功能安全的严苛要求。

构建韧性供应链: 推动制造基地的地域多元化,与关键原材料和设备供应商建立稳固关系。

制定区域化战略: 针对不同区域市场(尤其是中国)的独特性,制定相应的合作、本地化或市场准入策略。

拥抱新兴技术: 积极探索Chiplet、AI集成等前沿技术在汽车领域的应用潜力。

汽车整车厂 (OEM):

提升半导体认知: 通过内部培养或外部合作,建立对半导体技术、市场和供应链的深入理解。

加强与供应商互动: 与芯片供应商建立更直接、更深入的合作关系,早期参与芯片定义。

规划清晰的E/E架构: 制定面向未来的、可扩展的电子电气架构路线图,明确对核心芯片的需求。

保障关键供应: 通过长期协议、战略库存或多元化采购,确保核心半导体的稳定供应。

探索芯片自研/定制: 根据自身战略和规模,评估自主设计或与第三方合作开发定制芯片的可行性,以实现差异化和供应链掌控。

推动行业标准: 积极参与Chiplet等新兴技术的标准化进程,促进生态发展。

一级供应商 (Tier 1):

转型系统集成商: 从传统的硬件供应商向具备强大软件开发、系统集成和验证能力的解决方案提供商转型。

深化领域专长: 在特定的域控制器(如ADAS域、座舱域、车身域)或新兴技术领域(如SiC逆变器、BMS)建立核心竞争力。

扮演桥梁角色: 在OEM和芯片供应商之间发挥关键的桥梁作用,提供增值服务。

拥抱新架构: 快速适应集中式E/E架构和SDV带来的变化,调整产品和技术路线。

投资者:

关注高增长赛道: 重点关注在电动汽车、ADAS/AD、SiC/GaN、高性能计算等高增长细分市场具有领先地位或独特技术优势的公司。

评估风险管理能力: 考察公司管理层应对行业周期性波动、地缘政治风险和供应链挑战的能力。

审视技术路线图: 评估公司的产品和技术路线图是否与行业发展趋势保持一致,以及其研发投入的有效性。

分析客户关系: 关注公司与关键汽车客户的合作深度和稳定性。

考量区域市场风险与机遇: 评估公司在全球不同区域(尤其是中国市场)的业务布局、面临的机遇和潜在风险。

VIII. 结论

汽车半导体市场正处于一个激动人心且充满挑战的时代。由CASE趋势,特别是电动化和智能化所驱动的结构性增长,为行业带来了前所未有的机遇,预计未来十年市场规模将持续高速扩张。然而,行业也面临着周期性调整、供应链重塑、地缘政治风险和技术快速迭代等多重挑战。

全球市场上,英飞凌、恩智浦、意法半导体、德州仪器和瑞萨电子等传统巨头依然占据主导地位,但安森美、博世等在特定领域实力强劲,英伟达、高通等计算平台供应商影响力日益增强。中国市场作为全球最大的汽车和EV市场,其独特的政策环境和本土企业的快速崛起,正在深刻改变全球竞争格局。本土化替代趋势明显,尤其在功率器件、传感器和部分MCU领域,但高端计算芯片仍是挑战。

当前(2025年初),市场正经历短缺后的库存调整期,短期需求承压,但长期增长的基本面依然稳固。未来的技术演进将聚焦于宽禁带半导体、集中式E/E架构、Chiplet、AI深度融合以及更先进的传感器技术。供应链的区域化和韧性建设将是未来几年的重要主题。

对于所有行业参与者而言,深入理解技术趋势、把握市场脉搏、灵活调整战略、加强生态合作,并有效管理风险,将是在这场汽车智能化、电动化浪潮中保持竞争力的关键。

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