一輛新能源汽車的半導體價值是傳統(tǒng)燃油汽車的兩倍之多,，比如一輛特斯拉Model 3的半導體價值高達1500美元,。專家表示，汽車電子化率將會從現(xiàn)在的30%逐步提升到50%以上,，汽車電動化、智能化滲透率持續(xù)提升，將為汽車半導體行業(yè)帶來重大市場機遇,。
傳感器，汽車的眼睛耳朵
汽車智能駕駛系統(tǒng)由感知,、決策,、執(zhí)行三個層面組成，其中,，感知系統(tǒng)是前提,，涉及了大量的傳感器應用。汽車傳感器作為采集智能駕駛所需數(shù)據(jù)的眼睛和耳朵,，把汽車運行中各種工況信息轉化成電訊號輸送給決策單元最終下達指令控制車輛運行,。
賽迪顧問汽車產業(yè)研究中心總經(jīng)理鹿文亮表示，汽車智能化的終極目標是實現(xiàn)自動駕駛,，自動駕駛系統(tǒng)需要穩(wěn)定性更高,、更靈敏、更全面的傳感器,。
汽車傳感器可分為環(huán)境監(jiān)測,、車身感知兩大類。自動駕駛系統(tǒng)運行中所需的環(huán)境監(jiān)測傳感器(包括攝像頭,、毫米波雷達,、激光雷達)數(shù)量增長迅速，占據(jù)了汽車傳感器總成本的絕大部分,。
北汽產業(yè)投資有限公司投資副總監(jiān)林雨在接受《中國電子報》記者采訪時表示,，多傳感器融合成為自動駕駛傳感器未來的發(fā)展趨勢。記者從特斯拉官網(wǎng)獲悉,，一輛特斯拉的標配共有8個攝像頭,、1個77G的毫米波雷達和12個超聲波雷達,，足以保證Tesla L3級別對于變道、合流,、出高速的基本功能,。雖然未見到激光雷達的身影，但內行一眼就能看出來,，特斯拉將毫米波雷達和視覺的融合體現(xiàn)出特斯拉傳感芯片的算力之強,。
目前，全世界約50個國家,、超過6000家機構正在從事傳感器的研發(fā)和生產,。中國汽車傳感器90%以上的市場份額都被西門子、博世,、霍尼韋爾等國際零部件企業(yè)占有,。瑞薩、英飛凌,、恩智浦等半導體供應商的自動駕駛平臺已經(jīng)實現(xiàn)毫米波雷達,、視覺、激光雷達,、車聯(lián)網(wǎng)等多傳感器融合,，可支撐L3級以上自動駕駛，在降低功耗的同時保證了出色的算力,。
前不久,，征戰(zhàn)在通訊設備領域的蘋果也表示出對下一代激光雷達傳感器的興趣，從特斯拉公司和Alphabet旗下谷歌挖走一批重要員工,。據(jù)悉,，蘋果正在自主研發(fā)的自動駕駛傳感器能夠對道路進行三維觀察。
專家指出,，在千萬億元級的汽車傳感器市場中,，國內企業(yè)多數(shù)只能做一些低端產品，如水溫和壓力傳感器等,，尚未形成獨立的產業(yè),。
近幾年，中國企業(yè)似乎已經(jīng)找到了闖進傳感器市場的突破口,，我國超聲波雷達技術盡管在穩(wěn)定性和可靠性上還有待進一步提高,，但憑借著高性價比的產品、快速及時的服務,，國內的同致電子,、豪恩、奧迪威的UPA已成功進入各大汽車廠的采購目錄。
同濟大學教授白杰認為,，毫米波雷達成為我國企業(yè)進一步闖進市場的良好切口,，較激光雷達和超聲波而言，監(jiān)測精度更高,，而成本較低,。
記者了解到，我國的毫米波雷達市場已經(jīng)進入快速發(fā)展階段,，早在2011年,，廈門意行便開始了毫米波雷達前端射頻芯片的研發(fā);行易道、蘇州豪米波,、森思泰克等企業(yè)也處于研發(fā)狀態(tài);深圳安志杰已實現(xiàn)24GHz和77G產品的量產。
此外,，傳感器領域的兼并收購也開始呈現(xiàn),，國外大型傳感器已完成第一輪并購，形成了自身技術優(yōu)勢,，國內傳感器企業(yè)也開始走入并購重組的軌道,，這將為我國傳感器企業(yè)在研發(fā)實力上帶來更多提升的機會。
微控制器,，汽車的決策大腦
在接收到傳感器收集到的車輛行駛控制指令后,，決策層面開始發(fā)揮重要作用。MCU(微控制器)作為決策層面的核心單元,，成為分析數(shù)據(jù)并指揮全系統(tǒng)運行的大腦,。一般來說，單車的MCU芯片需求量在50顆左右,，約占整車半導體器件成本的三成,。
MCU既可工作于車體的次系統(tǒng)，又能服務于復雜的驅動系統(tǒng),，為預碰撞,、自適應巡航控制、自動駕駛系統(tǒng)等提供數(shù)據(jù)處理和控制,。
公開數(shù)據(jù)顯示,，國內MCU市場年復合增速將達到11.7%，預計到2020年市場規(guī)模將突破500億元,。目前全球前八大MCU廠商(包括瑞薩電子,、恩智浦、英飛凌,、Microchip,、意法半導體、三星、德州儀器和Cypress)在中國市場占有率達到88%,?？傮w來看，絕大多數(shù)國產MCU企業(yè)還無法與國外企業(yè)搶奪市場份額,。對于中國企業(yè)而言,，目前占據(jù)的主流市場還停留在應用于汽車次級系統(tǒng)的8位MCU，占比50%左右,。
近年來,，我國的IoT、5G,、人工智能,、邊緣計算等豐富多樣的新技術生態(tài)，正在積極“擁抱”MCU市場,，重燃了在汽車電子領域的熱情,。鹿文亮表示，人工智能算法將在嵌入式MCU平臺上運行并進行優(yōu)化,，這將為中國MCU企業(yè)帶來新的機遇,。
瑞薩電子(中國)汽車電子銷售中心應用技術部高級專家趙坤表示，自動駕駛系統(tǒng)在性能,、可靠性,、實時性、功耗效率以及對應的算法等方面對處理芯片提出了最高標準的要求,，這就需要將人工智能算法導入到車載芯片中,。
我國已有企業(yè)實現(xiàn)在該領域的芯片量產。據(jù)上海地平線總經(jīng)理,、征程芯片研發(fā)負責人吳征介紹,，地平線的第一代征程芯片是中國最早實現(xiàn)量產流片的人工智能芯片，計劃在今年內推出新一代人工智能芯片征程2.0芯片,，該芯片集成了地平線新一代自主研發(fā)的BPU(Brain Processing Unit)和視覺感知技術,，預計將成為中國的第一款車規(guī)級AI芯片。
零跑汽車與大華股份聯(lián)手研發(fā)的AI自動駕駛芯片“凌芯01”進入集成驗證階段,，預計在今年第二季度進行實車測試,。
功率半導體，汽車的心臟
在汽車的執(zhí)行層面,，功率半導體(又稱電力電子器件)在電路中實現(xiàn)電能轉換和控制,，成為為汽車的驅動系統(tǒng)提供澎湃動力的心臟。公開數(shù)據(jù)顯示,，新能源汽車中功率器件的成本高達387美元,，占整車半導體價值的55%,。新能源汽車相比傳統(tǒng)燃油汽車新增的半導體成本中，功率器件成本約為269美元,，占總增加成本的76%,。
林雨表示，由于新能源汽車中的電源驅動和蓄電池組替代了燃油車的發(fā)動機和燃油,，電機驅動系統(tǒng)中的電力設備需要大量的功率半導體,。而在傳統(tǒng)燃油車中，功率半導體僅有少量位于發(fā)動機,，體量和功用不足與新能源汽車相較,。
IGBT成為目前應用于新能源汽車功率半導體的主流技術，在高壓系統(tǒng)中幫助電壓源實現(xiàn)較低負載,，使電機系統(tǒng)輕松驅動,。鹿文亮表示，IGBT芯片占整車成本的比例約為7-10%,，是除電池之外成本第二高的元件,。在特斯拉的雙電機全驅動版中，IGBT使用量共計132個,，總價值可達650美元。
一直以來,，中國功率半導體企業(yè)與國外領軍企業(yè)差距顯著,。來自歐美和日本的半導體企業(yè)(包括英飛凌、瑞薩電子,、富士電機,、安森美、瑞士ABB等)壟斷了全球七成以上的IGBT市場份額,。
近年來,，車用功率半導體市場仿佛預感到了“國產替代”的春天。株洲中車時代電氣的IGBT技術能力出眾,，憑借著多年在功率半導體領域的積累,，計劃在今年量產第6代IGBT技術芯片，電壓等級將覆蓋650-6500V,。此外,，中車時代電氣還有一條8英寸IGBT生產線，年產可達到24萬片,。
比亞迪公司已布局IGBT全產業(yè)鏈,，包括芯片設計、晶圓制造,、測試,、封裝,、新能源汽車應用等。該品牌的汽車已率先使用自研自制的IGBT產品,，體現(xiàn)出比亞迪在車規(guī)級芯片領域的領先優(yōu)勢,。今年年初，比亞迪推出了業(yè)界領先的汽車功率芯片IGBT4.0技術,，該芯片能夠幫助電流輸出能力較當前市場主流的IGBT提高15%;而在同等工況下,，綜合損耗降低了約20%，實現(xiàn)了國產汽車功率IGBT芯片的重大突破,，有望加速國產IGBT替代進口產品的進程,。
在代工制造方面，中芯國際通過收購意大利LFoundry公司,，獲得具有汽車半導體產品經(jīng)驗的8英寸生產線,。華虹宏力公司深耕FS-IGBT工藝產品，與多家合作單位推出了600V,、1200V,、1700V等IGBT器件工藝。