洛阳证券公司联盟

行业报告 汽车半导体报告

行研君2019-06-11 11:26:47


温馨提示:菜单栏“免费报告—免费报告索取”项目已更新报告库系统,40个大行业1560份报告可在百度云盘下载,请先申请百度云盘账号转存后下载阅读!


1.汽车半导体:技术进步利器,智能化关键器件


6月23日,国内第一大晶圆代工厂中芯国际公告宣布将出资4900万欧元,收购由LFE和MI控股的意大利集成电路晶圆代工厂LFoundry的70%股份,切入汽车半导体领域,从而解决了汽车半导体获得汽车原厂认证时间长的问题。目前,半导体技术在汽车中得到了越来越多的应用,其搭载量已经成为衡量汽车电子化和智能化的重要标准,对汽车的技术进步具有重要意义。根据市场调研机构Gartner测算,2013年全球汽车半导体市场已达262亿美元,并呈现出加快上升的趋势。


2. 智能汽车刺激需求骤增,两条路线扩张下游市场


受益于汽车智能化趋势,汽车半导体下游市场得以大大拓展。驱动一:传统汽车的智能化进程不断加速,ADAS渗透率持续提高,单车半导体搭载价值量不断上升,拓展了车载半导体的应用下游;驱动二:以特斯拉为代表的新能源汽车与汽车半导体有着天然的紧密联系,新能源汽车近期开始销量大增,汽车半导体下游市场得到显著扩充,单车半导体价值量翻倍。未来汽车有望成为半导体下游市场下一个杀手级应用,引领行业成长。


3. “量价双升”助力市场腾飞,国产化启动良机已备


从历史经验看,手机智能化过程中手机半导体产业在“量价双升”背景下得以快速成长。对比汽车智能化过程,汽车半导体已经具备“量价双升”的基础有望加速扩张:一方面,单车搭载半导体价值量不断提高;另一方面新能源汽车销量大涨。汽车半导体已来到爆发前夜,国产替代时机同样已经具备:一方面,国内新能源汽车销量持续上行,另一方面国内半导体产业受益于政策支持近年成长快速。受益于下游市场风口来临和向好的政策环境,汽车半导体国产化有望加速来临。


4. IGBT:汽车半导体国产化先驱技术


IGBT,即绝缘栅双极型晶体管,是功率半导体的一种,具有驱动功率小和饱和压降低的优点。IGBT占新能源汽车整车成本的近10%,受益于新能源汽车的销量攀升,全球IGBT功率模块市场规模在2014年已接近20亿美元,市场规模正在迅速扩大。目前,我国IGBT自给率仍旧很低,高达90%依赖进口。伴随越来越多的国内企业进入IGBT领域,国外公司垄断的局面正在逐步打破。受益于技术逐步成熟和下游市场扩展,未来IGBT有望成为我国汽车半导体国产化的先驱技术,分享汽车智能化盛宴。


5. 投资建议


电子化、智能化趋势下,汽车有望成为半导体下游市场重要驱动力,引领行业成长。受益于下游市场风口来临和向好的政策环境,汽车半导体国产化有望加速来临。关注耐威科技、长电科技、大唐电信、四维图新(与计算机联合推荐),同时建议关注华微电子。


6. 风险提示


下游市场成长不及预期;技术突破受阻风险。


免费行业研究报告,微信号【report58】

供企业、投资人、券商、投行、风控等相关人员参考交流


一、汽车半导体:技术进步利器,智能化关键器件


当今汽车已成为新型电子技术的应用载体,半导体在汽车中得到了越来越多的应用。汽车半导体所涉及到的技术包括功率IC、IGBT、CMOS等,用以应用于车载娱乐系统、辅助驾驶系统、视频显示系统、电视系统、电动马达控制、灯光控制、电动车和混合动力汽车的电源管理系统等多处车载功能模块或器件,在汽车中得到了越来越多的应用,其搭载量已经成为衡量汽车电子化和智能化的一种衡量标准,对汽车的技术进化具有重要意义。根据市场调研机构Gartner测算,2013年全球汽车半导体市场已达262亿美元,并呈现出加快上升的趋势。



二、汽车智能化势不可挡,引领半导体下游市场


受产业链众多公司的推动,汽车的智能化趋势有加速发展的态势。对于智能汽车的实现之路,根据造车主体企业特点可以分为两股力量:即以特斯拉为代表的高科技企业与以宝马、奔驰和奥迪为代表的传统整车厂。汽车智能化的过程意味了车辆的感知设备、计算单元和存储器件的搭载量都较传统汽车时代有大幅提升,而感知、计算和存储的功能实现与汽车半导体有着密不可分的关系。两条智能汽车实现路径的不断推进都有力推动了汽车半导体产业的发展,大大扩展了汽车半导体的下游应用市场规模。


2.1驱动一:ADAS渗透率连上台阶,半导体搭载量步步为营


美国高速公路管理局(NHTSA)将智能汽车自动驾驶技术划分了5个阶段,分别为无自动化(L0级)、个别功能自动化(L1级)、多项功能自动化(L2级)、受限条件下自动驾驶(L3级)和完全自动驾驶(L4级)。

传统整车企业对自身技术、专利以及供应链都有着较为严格的认证和控制。因此,“从最外围开始,一点一点地推出自动驾驶功能”,率先完成无人驾驶L0~L2阶段,即ADAS(Advanced Driver Assistant System,高级驾驶辅助系统)的应用普及阶段,是有实力的整车厂所愿意看到的智能汽车实现路径。



  

ADAS市场目前尚处于导入期,渗透率还比较低、未来发展潜力巨大。根据AutoLab的数据,2015年10月国内市场各种功能的ADAS的渗透率分别为:BSD 3.8%,AP 2.6%,FCW 2.6%,AEB 2.4%,SVC 2.3%,LDW 1.7%,ACC 1.3%,LKS 0.8%。全球整车市场ADAS的渗透率也低于10%,欧美地区市场接近8%,新兴国家市场则仅为2%,仍有很大提升空间。据PR Newswire咨询公司测算,未来全球ADAS渗透率将大幅提升,预计2022年全球新车ADAS搭载率将达到50%。



 

ADAS龙头Mobileye以算法为核心,立足于多年的道路测试和数据积累,完成了高性能的汽车视觉软件算法和ADAS芯片。包括奥迪、宝马、雪铁龙、雷诺、福特、本田、丰田、尼桑、现代等全球各地知名汽车品牌都同Mobileye建立了合作关系,国内汽车电子企业得润电子已经与Mobileye建立了全面战略伙伴关系,双方将针对中国市场进行深度合作完成战略布局。


Moblileye的ADAS产品主要由3个部分组成:摄像头组件,EyeWatch和OBD接线盒。其中,摄像头是全套系统设计的核心,搭载了专门定制的EyeQ视觉处理芯片。EyeQ芯片是由Mobileye和意法半导体共同研发完成的。自2007年EyeQ芯片开始被安装到整车,到2012年EyeQ芯片已在全球范围内突破100万应用规模。截至目前,已有超过330万辆汽车安装了EyeQ芯片。2015年,Mobileye发布第四代ADAS视觉处理器EyeQ4,相关产品将从2018年开始应用在新下线车型中。


伴随传统汽车的智能化趋势推进,以Mobileye为代表的ADAS产品渗透率已进入快速提升阶段,大大扩展了汽车半导体的应用下游,必将引来汽车半导体应用市场规模的持续扩大。



2.2电动车异军突起,半导体乘势起量


对于汽车智能化过程,以特斯拉为代表的高科技企业,在技术选择上则采用了纯电动汽车方案,电力车没有发动机的震动,扭矩可以做的很大,有很好的加速性能,重心可以做的很低,不仅驾驶体验可与传统豪车匹敌,纯电动的特点更有利于特斯拉实现汽车智能化。因而,自特斯拉Model S车型问世就大获市场认可,销量突增,成为市场宠儿。



电动汽车与汽车半导体有着天然的紧密联系,精密的电控和电池管理都离不开芯片的应用。据市场调查机构Strategy Analytics测算,传统内燃机汽车单车半导体搭载量约为338美元,而混合动力汽车则会带来372美元的增量达到710美元,而电动车的单车半导体搭载量则达到了704美元。未来伴随电动车的放量增长,将有力带动汽车半导体在汽车领域的渗透。




2.3汽车有望成为半导体第一驱动力


半导体行业每一次库存建立都是新产品带动市场需求。接下来汽车电子有望扛起半导体行业大旗。


  • 从1998年到现在,半导体行业经历了数次周期循环。03年mp3、游戏手柄等消费电子产品得带消费者青睐,带来行业一次小增长;随后04年GPRS手机以及06年液晶电视进入快速渗透期,均带动半导体营收迅猛增加;10年开始的智能手机浪潮更是给全行业带来翻天覆地的变化。手机市场占半导体份额的比重从8%上升到20%,与此同时电脑的比重由50%,将至40%。


  • 从终端应用来看,接下来的一年汽车电子扛起半导体行业大旗,未来三年汽车电子终端市场年符合增长率将达到9.5%,占半导体市场比重也将快速提升。



     

三、新型计算平台大风起,弯道超车机会来临!


3.1以史为鉴:对比手机智能化过程,汽车半导体已在爆发前夜


自2008年开始,随着苹果引领的智能手机浪潮兴起,全球消费电子零组件企业快速发展,尤其是2012~2014年,智能手机进入快速渗透期,开启了一个千亿美金的市场。而从2015年开始,智能手机逐步进入换机期,增速下台阶趋势已经确立。2015年国内手机市场销量4.38亿部左右,同比增长仅3%,2016财年第2季度,苹果手机遭遇13年来销量首降,领头羊风光渐褪,智能手机宣告走向存量时代,产业周期进入后半程。


 

旧周期走向末路,往往意味着新周期即将开启,后智能手机时代已经悄悄到来。正如我们在智能汽车与无人驾驶系列报告中阐释的那样,我们认为车作为兼具场景与移动特点的终端,在能源革命和智能化的驱动下将有望接力智能手机,成为新型计算平台。智慧汽车时代也在智能手机存量时代的背景下拉开帷幕,而新型计算平台的加快渗透,必将带来对应半导体领域的行业繁荣。



我们以存储器半导体在手机智能化趋势加速背景下的表现做比较。2012-2013年,智能手机的渗透率明显加速,同时引爆了存储器半导体行情,各大厂商营业利润实现巨量增长,存储器龙头之一的美国美光公司股价沉寂多年迎来巨幅上扬。究其原因主要来自于两方面:第一,全球智能手机出货量快速上升,季度出货量连破1亿部、2亿部;第二,单机存储器搭载价值量快速上升,手机内存和闪存规格快速提升,增长速度明显快于摩尔定律折价速度。在终端设备放量以及单机搭载价值量的“量价双升”双重驱动下,存储器半导体市场迎来“乘数效应”般的快速扩张。


对比当前的汽车半导体:第一,以特斯拉为代表电动车产销量正在快速增加,下游终端销量不断上升;第二,在汽车智能化趋势加速的背景下,无论电动车还是传统燃油车都在不断提升车辆功能模块的智能化,单车搭载半导体价值量不断提高。对比手机智能化趋势加速的过程,我们认为当前汽车半导体行业已进入爆发前夕,在“量价双升”的驱动下将实现业绩放量。



3.2全球市场:巨头把控披坚执锐,新兴市场生机盎然


汽车半导体市场目前仍是受巨头把控的市场,2015年NXP完成了对其竞争对手Freescale的并购,一举超过瑞萨成为汽车半导体市场新龙头。恩智浦(NXP)英飞凌(Infineon)、瑞萨(Renesas)是汽车半导体行业的前三甲,其他巨头则包括意法半导体、博世、德州仪器、美光、东芝等企业。汽车半导体行业集中度很高,根据Gartner测算,前5大厂商瓜分掉了50%以上的市场份额。巨头在行业中已经形成了多年的技术积累和稳定的供应关系,对后续竞争者形成技术和客户关系壁垒。



 

近年来,汽车半导体市场呈现出快速上升的趋势,特别是新型国家地区,汽车半导体市场规模正在快速增长。据市场研究机构IC Insights报告预测,从2014年到2019年全球范围内来自汽车产业的芯片需求年平均复合增长率高达6.7%,通讯、工业/医疗则位居第二、三位,而传统半导体应用领域比如PC则会继续呈现低迷。根据Strategy Analytics预测,受益于汽车智能化趋势,未来3年汽车的单车半导体搭载价值量将会以年均复合增长率7%的速度快速上升,2017年汽车半导体市场规模有望达到350亿美元。



3.3中国汽车半导体:龙马千里志,风好正扬帆


下游市场:国内新能源汽车市场增速显著


根据中汽协公布的数据,2016年第一季度国内新能源汽车累计产量已达62663辆,销量则为58125辆,相比去年同期分别增长高达1.1倍和1.0倍。其中,纯电动汽车在2015年度表现最好,销量同比增长443%。伴随技术不断成熟,生产规模不断扩大规模效用逐渐显现,未来电动汽车电池成本将持续下降,新能源汽车成本有望进一步下行。同时,在各级政府的政策扶持下以及基础设施完善的催化下,电动汽车渗透率未来有望进一步提高,国内汽车半导体下游市场空间将持续扩大。


 

国内半导体战略持续推进


2014年6月公布的《国家集成电路产业发展推进纲要》将发展集成电路产业上升为国家战略,同时,设立千亿国家集成电路产业投资基金,助力我国集成电路产业实现跨越式发展。日韩和台湾地区半导体产业的发展壮大无不有着政府扶持的身影,国家层面的扶持政策为汽车半导体的发展提供了利于成长的政策环境。


 

近年来,我国凭借其巨大的消费市场、劳动力红利、以及政策优惠,吸引了相Intel、三星、海力士、台积电等国际半导体巨头在大陆投资设厂,同时也诞生了中芯国际、长电科技、华为海思、展讯通信等一批本土优质半导体厂商,形成了从设计到制造再到封装测试的半导体产业全产业链布局。




卡位汽车电子化机遇,国内半导体蓄势待发


我们认为大陆IC产业未来的发展路径可以从过去中国电视产业链的发展得到启示:起初电视制造的发展带来市场,随后到实现“屏+芯”的突破。而这一路线,在消费电子尤其是智能手机领域延续,我们认为同样由市场到核心突破的产业链发展经验将在汽车半导体领域得到复制。


  • 2014年3月,大唐电信与恩智浦(NXP)成立了大陆首家车用半导体公司大唐恩智浦,弥补了国内汽车电子芯片领域的空白。大唐恩智浦专注于研发和销售采用高性能混合信号技术的高级专用汽车电子IC,并已规划了三条产品线:车灯调节器芯片、门驱动芯片以及电池管理芯片。


  • 2016年5月13日,国内地图服务商四维图新6亿美元收购台湾第一大IC设计厂商联发科旗下杰发科技。杰发科技专注于汽车电子等领域芯片的研发与设计,主攻车载、车控类汽车电子芯片解决方案。


  • 2016年6月24日,国内第一大晶圆代工厂中芯国际将出资4900万欧元,收购由LFE以及MI控股的意大利集成电路晶圆代工厂LFoundry70%的股份。收购完成后,中芯国际、LFE、MI各占LFoundry企业资本70%、15%、15%的股份,中芯国际将凭借此项收购正式进驻全球汽车电子市场。


受益于汽车智能化趋势以及国内半导体产业发展的强劲势头,国内半导体业者积极卡位汽车半导体领域,并有望实现弯道超车。


四、IGBT:汽车半导体国产化先驱!


4.1IGBT:性能优异胜于同类,节能低耗剑指未来


IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),即绝缘栅双极型晶体管,是功率半导体的一种。其发明于上世纪80年代初,多家公司几乎同时并独立地发明了这种器件。随着新能源汽车的出现与普及,IGBT作为新能源汽车中重要的功率器件受到了广泛的关注。


功率半导体的作用是电能变换和电能控制,使电能更高效、更节能、更环保地使用,将“粗电”变为“精电”。功率半导体器件包括功率半导体分立器件和功率集成电路。功率半导体分立器件由大功率晶体管、功率二极管和晶闸管类器件等组成,其中常见的大功率晶体管包括双极晶体管BJT、功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT。



IGBT可以看作是BJT与MOSFET的结合体,其既有MOSFET的栅极电压控制晶体管,具有高输入阻抗的优点,又利用了BJT的双载流子达到大电流的目的,具有低导通压降的优点。从而达到驱动功率小、饱和压降低的完美要求,广泛应用于600V以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。


IGBT具有驱动功率小和饱和压降低的优点,通俗来讲,可以理解为电流在IGBT功率器件中的能量损耗较小,这一方面可以降低能耗,另一方面可以对有较好的温度控制能力。所以IGBT器件在电动汽车、家电等方面应用时有较好的表现,如应用在电动汽车中,可以有效控制汽车动力电机的温度,不至于过热引发汽车安全问题,应用在变频空调等家电中,可以起到节能环保的作用。



从上世纪80年代至今,IGBT经历了六代技术的发展演变,其主要从三方面发展演变:


  • 器件纵向结构:非穿通型(NPT)结构→拥有缓冲层的穿通型(PT)结构→场终止型(FS)、软穿通型(SPT)结构

  • 栅极结构:平面栅结构→垂直于芯片表面的沟槽型结构

  • 硅片的加工工艺:外延生长技术→区熔硅单晶


随着技术的不断进步,IGBT在芯片面积、工艺线宽、通态饱和压降、关断时间、功率损耗及断态电压等多方面均有大幅提升。


 

IGBT芯片制造完成后的封装环节大致可以分为两种,一种是单管封装,形成IGBT分立器件,另一种是模块封装,形成IGBT智能功率模块。


IGBT智能功率模块是以IGBT为内核的先进混合集成功率部件,由高速低功耗管芯(IGBT)和优化的门极驱动电路,以及快速保护电路构成。由于驱动电路与快速保护电路的加成,IGBT智能功率模块与单纯的IGBT分立器件相比具有结构紧凑、可靠性高、易于使用等优点。功率器件中大多数情况下是使用智能功率模块,使用单纯的IGBT分立器件的情况较少。IGBT分立器件和IGBT模块的市场规模比例大约为1:4。


4.2应用领域广泛多样,智能趋势助力高飞


IGBT作为功率半导体,应用非常广泛,其可以用在汽车、高铁、家电、智能电网、工业等多个领域。在电压结构中,600-1200V IGBT产品所占比重最大,占整个市场绝大部分市场份额。600V以下的产品主要应用在消费电子领域中,1200V以上的IGBT产品应用在高铁、动车及电力设备中。


  • IGBT在汽车领域的应用主要集中在纯电动汽车和混合动力汽车方面。IGBT是电动汽车的核心器件之一,主要应用于汽车电动控制系统和车载空调控制系统。电动控制系统需要大功率直流/交流逆变后驱动汽车电机,车载空调控制系统需要小功率直流/交流逆变,使用电流较小的IGBT。

  • 在轨道交通尤其是高铁中,IGBT的角色非常重要,可以说是列车运行的“心脏”。高铁在加速、减速过程,相关传动设备、牵引变流器以及其他电动设备,要在短暂的时间内完成一系列复杂的高难度动作,IGBT就应用在这些部分,确保其具有精准、可靠的电流、电压。

  • 在利用风电、光伏发电的智能电网中,IGBT在电网的安全、高效运行方面起到了重要作用。风电、光伏发电等产生的电流是时有时无、时高时低的“粗电”,IGBT功率半导体可以将这些粗电调节为均匀、平稳的“精电”。且IGBT装置的功率越大,其能承受的电压区间就越广,调控能力就越强,电网安全性能就越高。

  • 在家用电器领域,IGBT也被广泛应用。IGBT在变频家电中被广泛应用,使得变频家电拥有更好的节电效果,一般而言,变频家电可以比定频家电节能30%至40%,正是因为此优势,IGBT模块在家电领域的应用伴随着变频空调、变频洗衣机、变频冰箱的普及而有较大幅度的增长。另外,IGBT的高频、低损耗的特性也使其成为电磁炉内的关键器件。



 

我国IGBT产业将迎来高速发展时期,这主要受益于新能源汽车、轨道交通、智能电网、家用电器等方面的高速发展和政策支持。IGBT占新能源汽车整车成本的近10%;2014年我国轨道交通IGBT用量约为3000万只,大概为24亿元,十三五期间有望超过90亿元市场规模;我国2020年将建成五横五纵共计27条高压线路,IGBT市场规模近8亿元。


4.3IGBT行业:巨头主导壁垒高企,国产突破或将破局


目前,IGBT的研发与技术革新日新月异,世界各大厂商也非常重视此领域的研发制造,从而形成了完整的产业链。但目前主要的IGBT公司都是国外公司,包括英飞凌、三菱、富士电机、Semikro、仙童半导体等,前十名的公司占据了全球70%的销售份额。在高电压等级领域(3300V以上)更是由其中几家公司所控制。


IHS iSuppli于2012年9月给出的全球前10大功率半导体供应商是德州仪器、意法半导体、英飞凌、三菱、瑞萨、东芝、Maxim、仙童半导体、IR和ONSemi,而据IMS Research公司2012年6月给出的报告,全球前10大功率半导体分立器件和模块供应商是英飞凌、三菱、东芝、意法半导体、IR、富士电机、仙童半导体、Vishay、瑞萨和Semikron,这些供应商均是大型IDM企业。


  • 美国功率器件处于世界领先地位,拥有一批具有全球影响力的厂商,例如仙童半导体、德州仪器、IR、NS、Linear、Maxim、ADI、ONSemi、AOS和Vishay等厂商。

  • 欧洲拥有英飞凌、意法半导体和恩智浦三家全球半导体大厂,产品线齐全,无论是功率集成电路还是功率分立器件都具有领先实力。

  • 日本功率器件厂商主要有富士电机、三菱、东芝、瑞萨、NEC、Ricoh、Sanke、精工、三洋、夏普、富士通、罗姆等。日本厂商在分立功率器件方面做的较好,但在功率芯片方面,虽然厂商数量众多,但很多厂商的核心业务并非功率芯片,从整体市场份额来看,日本厂商落后于美国厂商。

  • 台湾近年来功率芯片市场发展较快,拥有立锜、富鼎先进、茂达、安茂、致新和沛亨等一批厂商。其厂商的发展较快,技术方面和国际领先厂商的差距进一步缩小,产品主要应用于计算机主板、显卡、数码产品和LCD等设备。


2014年功率器件全球规模为115.3亿美元,其中分立器件占比最大,达到了53亿美元,功率模块为31.7亿美元,如果细分到各种功率模块的话,IGBT功率模块市场规模在2014年接近20亿美元。



 

国内方面,从需求角度看,我国的IGBT等功率半导体需求旺盛,2014年我国功率器件销售额超过了60亿美元,全球占比接近40%。但在供给端,我国自给率极低,根据Yole Développement的分析报道,我国40%的功率半导体依赖于进口,而在IGBT分立器件方面,这个数字更是达到了90%。从而可以看出,我国的功率半导体尤其是IGBT的供给严重不足。


我国功率半导体产业起步较晚,其中芯片设计、制造、模块封装等都还处于起步阶段。许多中国企业虽然制造IBGT模块,但主要局限于系统集成,芯片设计方面涉猎较少。


不过近年来,我国的IGBT产业也开始进入快速发展期,越来越多的企业进入了该领域,并逐步打破国外公司垄断的局面。


我国的IGBT厂商主要包含IDM厂商株洲中车时代电气、深圳比亚迪、杭州士兰微、吉林华微、中航微电子、中环股份等;模组厂商西安永电、西安爱帕克、威海新佳、江苏宏微、嘉兴斯达、南京银茂、深圳比亚迪等;芯片设计厂商中科君芯、西安芯派、宁波达新、无锡同方微、无锡新洁能、山东科达等;芯片制造厂商华虹宏力、上海先进、深圳方正微、中芯国际、华润上华等。


五、投资建议

电子化、智能化趋势下,汽车有望成为半导体下游市场重要驱动力,引领行业成长。受益于下游市场风口来临和向好的政策环境,汽车半导体国产化有望加速来临。关注耐威科技、长电科技、大唐电信、四维图新(与计算机联合推荐),同时建议关注华微电子。


六、风险提示

下游市场成长不及预期;技术突破受阻风险。


作者:广发电子老许 


公众号ID:report58
免费提供460个细分行业研究报告!

行业研究报告(report88的子号)


文章非声明均来源于网络,如有侵权请联系我们删除!


商务合作,关注以下联系方式:

邮箱2047003700@qq.com   报告咨询:156 2525 9716   项目投融咨询微信x6229927