半导体行业之汽车芯片专题研究：供需紧张持续，国内厂商机会凸显-中国平安

1 现状：汽车“三化”提速，芯片应用显著提升

汽车“三化”提速，车载芯片得到广泛应用

随着电动化、网联化和智能化的提速，汽车信息化水平空前提升，芯片应用快速增加。最早，车上的设备全部是机械式的；随着电子工业的发 展，汽车的一些控制系统开始了从机械化到电子化的转换。目前，汽车芯片已经广泛应用在动力系统、车身、座舱、底盘和安全等诸多领域。 而汽车芯片与计算、消费电子芯片不同的是，汽车芯片很少单独亮相，都是内嵌在各大功能单元中，而且多数场合是核心。

汽车芯片种类较为庞杂，主要分四类：一是功能芯片，主要是指MCU（微控制器芯片）和存储器，其中MCU负责具体控制功能的实现，承担 设备内多种数据的处理诊断和运算；二是主控芯片，在智能座舱、自动驾驶等关键控制器中承担核心处理运算任务的SoC，内部集成了CPU、 GPU、NPU、ISP等一系列运算单元；三是功率半导体，主要是IGBTs和MOSFETs；四是传感器芯片，包括导航、CIS和雷达等。

车规级芯片开发、认证和导入测试周期长，上车门槛高

相比于消费级芯片，车规级芯片验证周期较长（3-5年），进入 Tier1或车厂需要进行严苛的认证工作。认证工作主要有两项：1） 北美汽车产业所推的AEC-Q100（IC）；2）符合零失效（Zero Defect）的供应链品质管理标准ISO/TS 16949 规范。 整体来看，汽车芯片主要关注三个方面：1）可靠性要求，相关标 准包括AEC-Q100、 IATF 16949规范、各国法规及车厂要求等；2） 设计寿命，20年以上；3）高安全性要求，包括功能安全国际标准 ISO 26262、ISO 21448预期功能安全、ISO21434等。

汽车功能芯片以成熟工艺为主，主控芯片在持续追求高端制程

不同汽车芯片对工艺的要求存在较大差异。1）功能芯片主要是依靠成熟制程。汽车芯片由于不受空间限制，高集成度的要求并不是非常紧迫， 而且主要功能芯片用在发电机、底盘、安全等低算力领域，安全性、可靠性和低成本成为主要考虑因素，成熟工艺正好符合此类芯片的需求。 因此，我们看到，汽车上大部分所需芯片的制造技术是 15 年前或更早的。为了进一步降低成本，芯片行业在 2000年之后开始使用300 毫米晶圆， 但大部分旧的200 毫米的生产线仍在继续使用。2）主控芯片持续向高端制程迈进。近年来，随着汽车智能化的发展，更高级别的自动驾驶对高 算力的急迫需求，正在推动着汽车算力平台制程向7纳米及以下延伸。

汽车芯片以Tier2的身份参与市场，与Tier1和主机厂关系牢固

汽车芯片厂商一般作为Tier2（二级供应商）参与整个汽车供应链，传统芯片（功能芯片）厂商竞争格局相对稳定，英飞凌、恩智浦、瑞萨、 意法半导体、TI等公司位居市场前列，在MCU、功率半导体、传感器等细分赛道上，都有着自己的专长，与Tier1（一级供应商）形成了牢固 的供应关系。 近年来，随着自动驾驶对算力要求的提升，大算力尤其是AI芯片需求上升，智能计算、消费级赛道的玩家开始进入该领域，我国一些创业企 业在该领域也有了一席之地。

汽车芯片占全球半导体应用的12%，MCU和模拟电路等占比居前

整体规模看，汽车芯片占整个集成电路市场的10%上下。据SIA数据显示，2020年汽车芯片收入规模达到501亿美元，同比下降0.3%，占整个 芯片市场的比重为12%。从产品结构上看，MCU、模拟电路占比居前。据ICVTank数据显示，2019年全球汽车芯片中，MCU占比达到30%， 模拟电路占29%，传感器约为17%，逻辑电路占10%，分立器件和存储器市场份额均为7%。市场格局变化不大。英飞凌在收购了Cypress之 后，稳居市场第一位，公司在功率半导体、MCU等方面处在领先地位；恩智浦和瑞萨竞争力较强，其中瑞萨在MCU市场上处于领先地位。

重要单品

MCU是功能芯片的主角，新能源汽车中应用明显增多

MCU是把中央处理器、存储、定时器、输入输出接口集成在同一个芯片上的微控制单元，也称单片机。MCU主要用于自动控制的产品和设 备，可应用于工业、汽车、通讯与计算机、消费类电子领域。其中，汽车是MCU最大的应用领域，传统汽车单车会平均用到70个左右，而 新能源汽车则需要用到300多个，应用领域包括ADAS、车身、底盘及安全、信息娱乐、动力系统等，几乎无处不在。

汽车MCU将延续较快增长，市场格局固化且难以改变

汽车MCU将延续较快增长。IC Insights统计数据显示，2020年全球车用MCU市场规模为62亿美元。2021年，汽车MCU需求旺盛，预计市场规 模大幅增长23%，达到76.1亿美元；2025年，市场规模预计将达到近120亿美元，对应2021-2025年复合平均增速为14.1%，该复合增速明显高 于未来三年整体MCU市场的增速8%。

车载MCU群雄割据的局面在持续。瑞萨、恩智浦和英飞凌市场领先，德州仪器、微芯科技、意法半导体等也有比较强的竞争力，这些厂商 与车厂形成了较为紧密的关系，新进入者难度较大，国内市场也基本为国际龙头大厂占据。不同厂商的产品难以相互替代，很大一部分原 因是，MCU产品架构具有独特性，找到第二家产品进行替换的可能性不大，这也给整个产业链带来了潜在的风险。（报告来源：未来智库）

2 缺芯复盘：供应链先天不足是主因，疫情冲击等火上浇油

复盘｜2020年以来汽车“芯片荒”席卷全球，车企减产严重

2020年下半年以来市场上出现了“芯片荒”，汽车芯片受到的影响最大，车企不得不 大规模削减产量。大众、通用、福特、本田、丰田等一线厂商也因缺芯，出现了不 同程度的减产甚至停产，不少汽车企业均未完成年度销量目标。 根据AFS统计，2021年，由于芯片短缺，全球汽车市场累计减产量约为1020万辆。其 中，亚洲车厂受到的影响最大，除了中国减产接近两百万辆之外，亚洲其他地区减 产也达到了174万辆；北美和欧洲同样也大规模削减了产量。

诱因|供应链先天不足、“天灾”、“人祸”等引发汽车缺芯潮

2020年下半年开始并影响至今的汽车缺芯潮，已经在2021年带来了超过千万 辆的汽车产量的损失，2022年1季度，相关影响还在延续。 一方面，汽车行业供应链固有的缺陷在放大，车厂对汽车市场需求判断存在 偏差；另一方面，汽车芯片生产的产能本来紧张，加上消费电子等方面的挤 压，留给汽车芯片的产能十分有限，而且短期新增产能的可能性不大。

复盘|车载芯片产能投资保守，难以响应突发需求增长

全球汽车芯片产能投资相对保守。如前所述，车载芯片占全球半导体市场总销售额比例在10%上下，占比不高。以全球最大晶圆代工厂台积电 为例，车载芯片业务占其业务总比例基本不超过5%。而且，车载芯片毛利率相较于消费电子而言较低，且技术要求严格，代工厂商在该领域 意愿不足。

需求端也出现了误判。2020年以前，汽车市场低迷，车厂和Tier1对芯片需求预期非常低，但是随着新能源汽车市场的恢复，供需矛盾开始凸 显。按照IC Insights的预计，2021年全球汽车芯片的出货量达到524亿颗，同比增长近30%，相比前几年的低迷，可谓是大超预期。

复盘|消费电子芯片需求增长快速，对汽车电子产能挤压明显

疫情蔓延以来，远程办公、线上教育等线上化应用开始普及，消费者对个人计算机、服务器等IT产品和基础设施的需求明显扩大，消费电 子等芯片市场的增长抢占了部分汽车芯片产能。麦肯锡发布的报告显示，5G等应用由于需要大量与汽车芯片制程类似的射频芯片（40- 90nm工艺），挤占了汽车芯片的排产，使得本来捉襟见肘的汽车芯片产能更加紧张。

复盘｜芯片厂商轻制造化严重，对台积电等过度依赖加剧了芯片短缺

从缺芯的类别看，在早期只是ESP、VCU、TCU等控制类系统的芯片供应短缺，而随着疫情的发酵和芯片市场的炒作，到2021年第三季度的 后期，连收音机、车载中控屏、汽车灯具等传统部件都开始出现缺芯。 近年来，芯片厂商开始轻制造化，尤其是AI芯片、汽车MCU，绝大多数都开始选择代工模式。结果是这些芯片对台积电等代工厂的产线依 赖严重。其中，台积电生产的汽车MCU已占据约70%的市场份额。2020年底以来，台积电排产的重点是计算芯片。汽车芯片需求大幅上升 之后，台积电等厂商也很难实现转产，其他代工厂由于车规级芯片认证问题很难切进去，新建产能“远水难救近火”。

3 趋势：供需偏紧格局将持续，国内厂商市场机遇显现

2022年行业依然受到“缺芯”困扰，减产问题依然存在

2022年，疫情和地缘冲突依然存在，汽车芯片自身产能不足的问题也并没有得到实质性的缓解，1季度的供给形势依然严峻。Susquehanna Financial Group数据显示，2022年2月份全球芯片平均交货期延长到了半年以上，创出新高。 参照2019年，芯片正常交付期为6至9周。除了正常需求增长之外，车厂、Tier1为了避免2021年初错判需求的问题，甚至出现了“双重订购”等 问题，使得产能更为紧张。AFS预计，2022年全球汽车市场累计减产量将达到76.77万辆，约占去年全球汽车累计减产量的7.5%。

结构性缺货将持续，模拟芯片可能成为2023年缺芯重点

2022年以来，以前缺的芯片缺的更为严重。2022年2月，MCU平均交货期为35.7周（250天），超过了8个月，是市场最为短缺的芯片；其次 就是电源芯片，平均交付期也较上月上升了1.5周。

电源芯片、调制解调器等汽车模拟芯片可能是新的“短缺点”。根据IHS Markit 的分析，继2021年的MCU之后，模拟芯片很可能成为未来 三年汽车生产的主要制约因素。在模拟IC领域，制程要求不高，多采用IDM模式，但周期性比较明显，厂商投资扩产意愿也不高，前几年 资本支出一直在下降，存在短缺隐患，供需矛盾可能在后续爆发出来。

车厂、Tier1预期相对乐观，但短期内减产不可避免

第三方机构、车厂和Tier1对芯片市场预期相对乐观，最晚2022年年底前会得到缓解，小幅度缺芯会成为常态。2022年年初，工信部装备司、 中汽协相关人员均表示，2022年年内缺芯会逐渐缓解；雷诺首席执行官德·梅奥表示缺芯在2022年仍将持续，预计二季度达到顶峰；博世总 裁也表示芯片短缺最快在今年7月左右会出现缓解。

从实际的运营情况看，主要车厂通过减产、结构优化等手段来应对“缺芯”。2022年1季度，福特汽车、大众、丰田、本田、日产等车企均 有过减产或停产的计划。其中福特就对美国、墨西哥和加拿大的8家工厂采取临时停产或减产措施；部分车厂如长城等采取了结构优化措 施，暂停了中低端车型的接单，以保证高端车型的供应。

代工厂和芯片厂商均在扩张产能，但释放需要等到2023年

主流芯片制造商均大幅扩产，预计可以提升中长期的供应能力，短期压力仍难以缓解。台积电、英飞凌、英特尔、格芯等厂商，均宣布了各自 的扩产或者向汽车芯片产能调配的计划。但是由于车载芯片产能建设，到生产、上车周期很长，现在扩产的产能也只能在2023年之后才能释放 出来。面对着新能源车如此大幅增长的芯片需求，供给面临的压力依然较大。 除了芯片制造商和代工厂之外，车厂和Tier1也在主导提升重点半导体的产能。类似于博世以及大车厂（福特等），已经开始选择自建产能，或 者和代工厂合作，研发和生产汽车芯片，解决后续供应问题，但同样需要时间。此外，产能的投放，也意味着更多的人才的需求，这也非短时 间能够解决的。（报告来源：未来智库）

趋势|汽车芯片供应链将重塑，芯片厂与车厂合作更紧密

经过缺芯的“教育”之后，车厂开始尝试改变传统的供应链合作模式，不完全依托以前的Tier1去维系与芯片厂商的关系，开始选择与芯片厂 寻求直接合作，以保证芯片的供应，甚至还出现部分车厂直接要启动芯片投资和研发的计划。2021年以来，宝马、福特、Stellantis NV和通用 等，都在优化芯片供应链方面，做了主动尝试。 我们预计，未来将会有更多的OEM厂商，选择与芯片厂商直接合作，共同研发设计、制造和封装芯片，提高对整个芯片产业链的掌控能 力。

4 投资分析

随着汽车“三化”的提速，汽车芯片需求快速上升，但受制于产能、供应链扰动和疫情蔓延等因素影响，2022年供给依然处于短缺状 态，缺芯范围还可能从以前的MCU，可能会进一步扩大到模拟芯片。从时点上看，预计2022年下半年会有所缓解，但供应偏紧的局面会延续到 2023年。在此背景下，国内车厂开始寻求多供应商策略，国产汽车芯片厂商也面临着市场机遇，有希望实现点状突破，包括车载功率半导体、 MCU、座舱和自动驾驶SoC等。