特斯拉(TSLA.US)为例，半导体重新定义电动车

作者：海通证券 2020-11-24 11:43:12

目前，电气化、安全自动化、互联性这些汽车行业的大趋势正为汽车架构带来前所未有的变革。

本文来自海通证券。

目前，电气化、安全自动化、互联性这些汽车行业的大趋势正为汽车架构带来前所未有的变革。海通证券行业研究分析认为：

1) 全球汽车加速进入智能化时代，特斯拉引领电动化、智能化革命，即将进入黄金十年

2) 以特斯拉(TSLA.US)为代表，半导体重新定义新能源车，成为市场成长性最高的领域

3) 半导体成为汽车电子主战场，将带来中长期投资机

电动车加速，汽车电子大发展

新的车载功能不断增加，目前的汽车架构已经不堪负荷，超越了临界点。我们已经进入了智能汽车架构的全新世界。

在其中，特斯拉引领电动化、智能化革命。例如：随着汽车新四化发展，传统分布式E/E 架构受到挑战：EV的三电系统，增加了汽车 E/E 架构的复杂程度；智能座舱、自动驾驶等功能，需要融合更多传感器数据，对OTA、算力和车辆安全等提出更多挑战。

E/E架构方面，特斯拉发展最为领先，其新一代集中式 E/E 架构达到车载中央电脑和区域控制器阶段，配合自研的操作系统，可实现整车OTA。相对传统车企，特斯拉领先五年以上。

参照Apple(AAPL.US)，特斯拉进入十年黄金期。特斯拉与苹果相似，垂直整合。苹果将服务、软件、硬件和销售一体化。特斯拉在苹果的基础上更进一步，特斯拉拥有自己的制造产线。2018年，特斯拉价值贡献全部来自硬件。2020年，特斯拉价值贡献80%来自软件。文章认为未来特斯拉软件服务是主要的价值量，客户粘性持续性强。

以特斯拉为代表，半导体重新定义新能源车

汽车半导体是半导体市场成长性最高的领域。WSTS统计显示，2019年的全球半导体市场规模预计为4240亿美金。从不同行业功率半导体的市场规模占比来看，汽车电子是半导体市场成长性最高的领域。2017年，汽车电子的市占率为23%，2019年其占比达到35%。同时工业领域、消费电子领域的市占率都有所下降。

2017-2019年不同行业功率半导体市场规模占比

半导体让汽车变得更智能。

一辆特斯拉Model 3拆解后，其包含的汽车半导体价值含量约为1500美金。可分为主控芯片、MCU功能芯片、功率半导体、传感器及其他（比如模拟IC、存储芯片等）。

如传感器+计算单元将成为特斯拉电动车的关键，在Model 3中，传感器组合由8个摄像头、1个雷达和12个超声波雷达构成； Autopilot ECU则从HW2.5升级到了HW3.0，集成了两颗特斯拉自研的SoC、两个GPU、两个神经网络处理器和一个锁步CPU；

芯片成为雷达和电池管理的核心，大陆的雷达模块内臵了NXP的77GHz雷达芯片组和32位MCU。以及电池主控模块包含主控芯片、充放电管理芯片和电池计量管理芯片等。同时，HW3.0使用了相较HW 2.0更多的组件，处理器数量从四颗（英伟达、英飞凌）减少到了两颗Tesla SoC，采用14nm工艺。

半导体成为汽车电子主战场，带来中长期投资机会

新能源汽车的主要增量来自于功率半导体。2010-2019年，全球汽车半导体的年复合增长率高达6.6%，其中新能源汽车的功率半导体复合增长率更是达到7.9%。新能源汽车中主要增量在于功率半导体。相较48V弱混车型，单车价值量从90美金提升到330美金。传统汽车中单车价值量接近90美金，纯电动车中功率半导体价值量达到330美金，是传统车价值量的3.7倍。新能源汽车增量的半导体以功率半导体为主。

半导体设备成为新能源汽车的支撑。中国大陆承接半导体制造产能重心。目前全球半导体行业正经历第三次产业转移，世界半导体产业逐渐向中国大陆转移。产业转移是市场需求、国家产业政策和资本驱动的综合结果。中国大陆设备市场的全球占比持续提升。根据SEMI的统计和预测，2019年中国大陆以134.5亿美元的销售额保持其第二大设备市场的地位，其次是韩国，为99.7亿美元。预计2020年，中国大陆设备投资将增长至170.6亿美元，未来依然是全球设备投资的主要地区，中国集成电路装备产业也将迎来一个“黄金时代”。

2012-2019年我国大陆地区半导体专用设备销售额及增长率

特斯拉的销售将带动SiC器件的发展：

特斯拉是第一家在其Model 3中集成完整SiC电源模块的汽车制造商，其与STMicroelectronics的合作，逆变器由24个1合1功率模块组成，组装在一个针翅式散热器上。模块包含两个SiC MOSFET，采用创新的模具连接解决方案，并通过铜夹直接连接到端子上，并通过铜基板散热。

功率芯片是特斯拉的“大脑”：

在新能源汽车上，IGBT主要应用于电池管理系统、电机控制系统、电动空调控制系统、充电系统，PTC等，主要具有以下功能：在主逆变器中，IGBT将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电；在车载充电机（OBC）中， IGBT 参与220V交流电转换为直流并为高压电池充电；除此之外，IGBT也广泛应用在DC/DC转换器、PTC、电动空调压缩机等系统中。除了纯电动车型外，插电混动车上，与低压系统相独立的高压系统需要用到 IGBT，部分搭载了48V混动系统的燃油车也需要用到少量IGBT。从我国新能源汽车IGBT市场竞争格局来看，英飞凌处于绝对领先位臵，市占率为49.2%，其次是比亚迪(01211)和斯达，市占率分别为20.0%和16.6%。

2019年中国新能源汽车IGBT市场份额（按销量）

CIS芯片是特斯拉的“眼睛”：

车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前臵摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等。目前摄像头车内主要应用于倒车影像(后视)和360度全景(环视)，高端汽车的各种辅助设备配备的摄像头可多达8个，用于辅助驾驶员泊车或触发紧急刹车。特斯拉Autopilot共配臵了8个摄像头，包括3个前臵摄像头、2个侧方前视摄像头、2个侧方后视摄像头和1个后视摄像头，视野范围达360度，最远前后方检测距离达250m和50m。

从市场规模来看，2019年全球车载摄像头市场规模为112亿美元，中国市场规模为47亿元，随着ADAS和自动驾驶的逐步深入，单车所需搭载摄像头的数量不断增加，预计到2025年全球车载摄像头市场规模将达到270亿美元，中国车载摄像头市场规模有望突破230亿元。从市场格局来看，索尼以49.2%的市占率居于榜首，三星与豪威市占率分别为19.8%与11.3%，前六大厂商占据90.9%的市场份额，市场高度集中。

2019年全球CMOS传感器市场格局

车载显示屏是特斯拉的“触觉”：

2008年金融危机过后，用于汽车显示器的TFT-LCD车载面板市场进入了快车道。尽管2009年车载面板出货量大约仅有1800万片，但经过连续10年的成长，2018年车载面板市场规模达到了1.62亿片，年增长率达9.4％，其中中控显示面板是较大的应用市场，出货量为7830万片，预计到2025年全球车载面板将达到2.7亿片，年复合增长率约为9%。

2018年行业内前10家公司全球车载TFT-LCD显示器市场份额合计约为94%，较2017年有所增加。JDI、友达（AUD）、夏普、LDG、群创（Innolux Corp）、深天马市场份额超10%，其中，JDI市场份额最高达到16.9%。京瓷市场份额最低仅3.1%。以特斯拉的Model3为例，15 英寸触摸屏集成了所有车辆功能控制选项，还可通过 OTA 软件升级不断获得新功能并提升性能。

存储芯片是特斯拉的“记忆”：

汽车产业对存储器的需求与日俱增。随着自动驾驶、车联网和新能源汽车的发展，汽车产业对存储器的需求与日俱增，成为存储芯片中重要的新兴增长点和决定市场格局的重要力量。特斯拉通过为车辆配备自动驾驶仪和FFPGA、ASIC芯片，可以实现自动辅助导航驾驶、召唤功能、自动泊车以及自动辅助变道，并可通过软件更新不断完善现有功能及引入新功能，自动驾驶的安全性至少人类驾驶平均水平的两倍。

FPGA、ASIC芯片——自动驾驶打开增量空间：

自动驾驶渐成熟，增量空间大门打开。汽车芯片分为主控芯片和功能芯片（MCU）。主控芯片包括GPU、FPGA、ASIC等，FPGA在汽车多个领域都有应用，尤其在相机和传感器中的应用已经相对成熟。汽车半导体市场规模2017年达到388.6亿美元，其中FPGA为9.5亿美元，占比仅2.44%。FPGA依托其灵活性及并行处理能力，在汽车的摄像头及激光雷达领域应用广泛。自动驾驶技术的发展将提高FPGA在汽车半导体中的价值占比。

全球FPGA市场规模持续攀升，亚太是FPGA主要市场，未来产业发展可期。全球FPGA市场规模2019年达到69亿美元，2025年达到125亿美元，未来市场增速稳中有升。亚太区占比达到42%，是FPGA的主要市场。