隨著智能化浪潮加速，汽車行業(yè)有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)變革升級，加速步入萬物互聯(lián)＋萬物智聯(lián)的新時代。疊加政策端碳中和推動，電動化浪潮迭起，看好新能源汽車在智能化＋電動化驅(qū)動下加速起量。
汽車芯片從應(yīng)用環(huán)節(jié)可以分為5類：主控芯片、存儲芯片、功率芯片、模擬芯片、傳感器芯片等。以傳感器為例，汽車傳感器是信息采集分析的前端系統(tǒng)，是將觀察變量轉(zhuǎn)換為可供測量信號的信號轉(zhuǎn)換裝備。
從目前汽車傳感器裝備目的的不同，可分為提升單車信息化水平的傳統(tǒng)微機電傳感器（MEMS傳感器）和為自動駕駛提供支持的智能傳感器兩大類。MEMS傳感器用于獲取車身信息，如胎壓、油壓、車速等，是維持汽車正常、穩(wěn)定、安全行駛所必備的基礎(chǔ)傳感器。智能傳感器主要用于探測和感知環(huán)境，可以搜集信息并把有價值的信息傳輸?shù)浇K端。
MEMS傳感器主要應(yīng)用于動力總成系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和底盤系統(tǒng)中，對汽車的速度、排放、動力總成、懸架、氣候控制、環(huán)境控制等起著至關(guān)重要的作用。汽車MEMS傳感器主要包括以下7個種類：
汽車智能傳感器主要包括車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、紅外傳感器、超聲波傳感器等。智能駕駛通過傳感器獲得大量數(shù)據(jù)，L2級別的汽車預(yù)計會攜帶6個傳感器，L5級別的汽車預(yù)計會攜帶32個傳感器（超聲波雷達10個＋長距離雷達傳感器2個＋短距離雷達傳感器6個＋環(huán)視攝像頭5個＋長距離攝像頭4個＋立體攝像機2個＋Ubolo 1個＋激光雷達1個＋航位推算1個）。
隨著汽車智能化程度提升，汽車傳感器的價值量也將快速提升。根據(jù)英飛凌預(yù)測，L2車需要的傳感器價值量為160美元，到L4、L5級別的汽車需要則提升為970美元。傳感器成本持續(xù)下降，預(yù)計L4、L5一行自動駕駛技術(shù)有望在2025年左右隨著成本降低開始逐漸規(guī)?；葡蚴袌?。
CIS：后視＋環(huán)視＋流媒體需求揚帆起航
為汽車智能化核心
車載攝像頭：識別、定位、追蹤車輛周圍物體 收集車輛周圍數(shù)據(jù) 為汽車自動駕駛系統(tǒng)提供可識別的數(shù)字圖像信息 。
車載攝像頭按照安裝位置不同分為前視、側(cè)試和后視攝像頭；按照鏡頭個數(shù)分為單目 、 雙目和多目攝像頭 。
量增：隨自動駕駛級別提升 單車攝像頭數(shù)量顯著提升 如前視攝像頭從最初一個單目逐漸升級到雙目 、 三目以及多目 。根據(jù)IHSMarkit數(shù)據(jù)，2020年平均單車傳感器數(shù)量僅3．3個，預(yù)計2030年將超過11個。
規(guī)格提升：隨自動駕駛級別提升及芯片算力升級 攝像頭像素從最初30 萬升級到 800 萬 參照智能手機升級趨勢仍有較大提升空間 。
在汽車智能化浪潮中，圖像傳感器扮演著重要的角色。汽車上攝像頭的數(shù)量和像素級別隨著自動駕駛等級的提升不斷提升，以實現(xiàn)更加精準的路況判斷、信號識別及緊急狀況判斷。汽車廠商對圖像傳感器的需求從傳統(tǒng)的倒車雷達影像、行車記錄儀擴展到電子后視鏡、360度全景成像、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、駕駛員監(jiān)控（DMS）等系統(tǒng)。隨著自動駕駛技術(shù)和安全技術(shù)的發(fā)展，更多的攝像頭方案成為汽車標配，車用圖像傳感器數(shù)量也將從傳統(tǒng)的兩顆左右提升至十余顆。同時，伴隨著更復(fù)雜的應(yīng)用場景對像素要求的提升，車用圖像傳感器的單顆價值量也將有一定幅度的上漲。
車載攝像頭類別滲透率：根據(jù)Yole的報告顯示，2021年全球車載攝像頭銷貨量預(yù)計為1．72億顆，到2026年銷量將達到3．64億顆，在這5倍的增長中，增速最快的將是內(nèi)視攝像頭，CAGR達到22．4％。
車載攝像頭市場規(guī)模測算：
關(guān)鍵假設(shè)：
1．汽車銷量：根據(jù)中國汽車流通協(xié)會預(yù)測 2020－2025中國乘用車銷量 CAGR 為 4．13％， 2025 －2035 CAGR 為 2．92％ 我們預(yù)計2025／2030 年乘用車銷量分別為 2448／2838 萬臺 。
2．智能汽車滲透率：根據(jù)麥肯錫預(yù)測 2030 年 L0 、 L1 、 L2 、 L3 、 L4 自動駕駛滲透率分別為12％、21％、57％、10％?？紤]到我國《中國智能汽車發(fā)展路線圖 2．0 》 指出 2030 年搭載L 2 和 L 3 自動駕駛功能的新車銷量在 2030 年要達到 70％，L 4占比要達到 20％。我們預(yù)計 2030 年 L0 、L1 、L2 、L3 L4 ／L5 自動駕駛滲透率分別 0％、 10％、57％、13％、20％。
3．單車攝像頭數(shù)量：我們預(yù)計 L1 、 L2 、L3 、L4 ／L5 級自動駕駛汽車單車攝像頭數(shù)量分別為 2 、4 、8 、12 個
4．攝像頭價格：我們預(yù)計前視其他攝像頭ASP 分別為 500／200 元 ?？紤]到產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟后 ASP 將不可避免的下降 我們假設(shè)前視 其他攝像頭分別按－5％至－2％ 的速度降價 。
5．車載攝像頭BOM拆解：攝像頭模組（CCM）由三大核心部件組成：CIS、光學(xué)鏡頭和音圈馬達。其中，CIS是攝像頭產(chǎn)品價值量占比最大的關(guān)鍵零部件，據(jù)Yole統(tǒng)計，CIS在攝像模組中的價值占比已接近5成。我們以50％的成本占比進行計算。
我們預(yù)計到2030年國內(nèi)攝像頭市場總規(guī)模有望達到380億元。考慮到2016－2020年全球乘用車產(chǎn)量／國內(nèi)乘用車產(chǎn)量均位于2．8－3．1之間，我們給予3倍乘數(shù)預(yù)計，2030年全球攝像頭市場總規(guī)模達到1141億元，2021－2030年CAGR為17．5％。
競爭格局：
市場研究機構(gòu)Counterpoint 最新報告預(yù)測，受智能手機、汽車、工業(yè)和其他應(yīng)用需求增長推動，2022 年全球圖像傳感器（CIS）市場營收將達到 219 億美元，同比增長 7％，其中手機 CIS 市場將貢獻 71．4％的營收，前三大 CIS 供應(yīng)商索尼、三星和豪威合計營收比例達到 77％。根據(jù)Frost＆Sullivan統(tǒng)計，汽車市場將是增長最快的CMOS 圖像傳感器應(yīng)用市場，至 2023 年將實現(xiàn) 29．7％的復(fù)合年增長率。
車載CIS競爭格局：2021年，產(chǎn)能短缺進一步推動車載CIS行業(yè)市場集中度上升，龍頭安森美（45％）及豪威科技（29％）市場份額合計占比超74％。
雷達：
毫米波＋激光雷達互為補償和冗余
為駕駛安全保駕護航
圖像傳感器在檢測距離、距離精度、速度檢測精度、壞天氣對應(yīng)、夜間弱光環(huán)境等場景下存在一定劣勢。毫米波雷達與攝像頭組合基本可以覆蓋絕大部分場景，但無任何冗余。圖像傳感器＋毫米波雷達＋激光雷達互為補償和安全冗余，提高整體感知方案的精度及安全性，保障自動駕駛的安全。
根據(jù)NXP預(yù)測，雷達行業(yè)具備極高成長動能，將從2020年的平均每車1顆雷達提升到2025年的2顆雷達，到未來的5顆及以上雷達。同時雷達的性能有重大提升，從標準簡單的目標探測雷達向更高分辨率的成像雷達發(fā)展，推動了半導(dǎo)體技術(shù)進入到車輛的雷達系統(tǒng)當中。
半導(dǎo)體技術(shù)促使雷達正在從目標探測雷達向更高分辨率的成像雷達發(fā)展。雷達從24GHz進入了77GHz，從高耗電變?yōu)闃O省電，從低分辨率到高分辨率系統(tǒng)，系統(tǒng)更小、更高效。雷達探測器可以捕獲超高分辨率的環(huán)境情況，不僅可以進行目標檢測，可能還可以進行目標分類，在技術(shù)成長方面，這無疑是一個巨大的飛躍。
傳統(tǒng)的角雷達，含有收發(fā)器、雷達微處理器、線纜網(wǎng)絡(luò)和電源管理裝置，其中收發(fā)器負責雷達系統(tǒng)的發(fā)送和接收，全部裝置須提供ASIL－D型系統(tǒng)，并保證電源管理功能安全。對于遠程雷達而言，其擁有更大的天線群，不同的天線采用類似的半導(dǎo)體技術(shù)，不同的電路板上分布著網(wǎng)絡(luò)、電源管理、微處理器和收發(fā)器。
成像雷達有4－5個收發(fā)器，每個收發(fā)器都含有發(fā)射和接收天線，因此一個完整的天線陣列有多個通道，在成像雷達的反面有一個微處理器，負責處理所有數(shù)據(jù)，兼有網(wǎng)絡(luò)和電源管理芯片。以上的雷達系統(tǒng)，共同推動了現(xiàn)今的汽車雷達系統(tǒng)發(fā)展。
毫米波雷達：ADAS核心傳感方式，4D成像雷達逐漸升溫
由于毫米波雷達具有準確測量目標距離和速度的能力，可以不受霧、雨、雪和強光等環(huán)境條件的影響，目前已經(jīng)成為支持高級輔助駕駛和自動駕駛的主要傳感方式，被廣泛應(yīng)用于盲區(qū)檢測（BSD）、變道輔助系統(tǒng)（LCA）、自動緊急制動（AEB）、自適應(yīng)巡航控制（ACC）、兩側(cè)來車警告系統(tǒng)（CTA）、后碰撞預(yù)警（RCW）、自動泊車（APA）與代客泊車（AVP）等多個領(lǐng)域中。在一些新興應(yīng)用中，例如幼兒遺忘檢測系統(tǒng)、車內(nèi)感應(yīng)、腳踢開門、車門障礙物規(guī)避和自動泊車，毫米波雷達也正日益受到青睞。
Yole Développement數(shù)據(jù)顯示，全球毫米波雷達市場規(guī)模預(yù)計將由2019年的205億美元增長至2025年的280億美元，年復(fù)合增長率為5％。其中，車載毫米波雷達市場規(guī)模預(yù)計將由2019年的55億美元增長至2025年的105億美元，年復(fù)合增長率達到11％。
從應(yīng)用場景來看，L1級別目前需要實現(xiàn)ACC或者AEB功能，這樣的系統(tǒng)通常搭載一顆前向長距離雷達與攝像頭組合，后向功能中的BSD／LCA等功能則需要兩顆后角雷達；到了L2級別，通常需要再額外多加裝兩顆前角雷達，以實現(xiàn)前向橫穿預(yù)警、帶轉(zhuǎn)向的AEB、自動泊車等功能，并與數(shù)顆攝像頭一起實現(xiàn)360度車輛環(huán)視。
由于能夠以低于激光雷達6 － 1 0 倍的成本提供類似的性能，高分辨率毫米波雷達（“4D成像雷達”）得到了業(yè)界普遍關(guān)注。所謂“4D成像雷達”，通俗地講，就是與現(xiàn)有的傳統(tǒng)毫米波雷達相比，其在水平和俯仰方向上的分辨率得到了極大提高，可以在任何光照或天氣條件下，將雷達的功能從測量距離、速度、水平方位角擴展到涵蓋距離、方位、俯仰角和相對速度的測量，顯著增強了雷達的性能。
通過多普勒效應(yīng)，成像雷達可以直接進行高精度測速；4D成像雷達波長更長，穿云透霧甚至穿雨效果更好，也不受光線的影響，還能和其他傳感器形成很好的互補；另外，4D雷達成本僅為激光雷達的1／10，具有普及推廣的成本優(yōu)勢。據(jù)行業(yè)預(yù)測，至2023年，4D成像毫米波雷達的搭載量或突破100萬顆。
4D毫米波雷達與傳統(tǒng)的3D毫米波雷達相比，優(yōu)勢主要有3點：
1．可實現(xiàn)“高度”探測，如可實現(xiàn)立交橋與路面車輛的區(qū)分；
2．分辨率更高，在方位角和俯仰角上都能達到1度角分辨率（甚至在超分辨率算法下更低） ；
3．可實現(xiàn)對靜態(tài)障礙物進行分類，不過濾靜態(tài)障礙物信息，可探測到路邊的障礙物、較小的目標如礦泉水瓶、輪胎碎片。
Yole Développement預(yù)測稱，4D成像雷達將首先出現(xiàn)在豪華轎車和自動駕駛出租車上，這會帶來5．5億美元以上的投資，并在2020年至2025年間以124％的復(fù)合年增長率（CAGR）增長。在CES 2022展會上，恩智浦就展示了由多顆級聯(lián)TEF82xx雷達射頻芯片，并結(jié)合S32R45或S32R41雷達處理器芯片所構(gòu)建的4D成像雷達方案，可實現(xiàn)360度環(huán)繞感知，從而滿足L2 ＋級至L 5級的自動駕駛需求。
該方案最大的亮點在于率先提供了短距、中距、長距三合一的并發(fā)多模雷達感測，可實現(xiàn)對汽車周圍寬廣視場的同時感測。為了達到這個目標，恩智浦利用創(chuàng)新架構(gòu)，通過配置低復(fù)雜度傳感器實現(xiàn)了192個虛擬天線通道，來提高原始傳感器硬件的性能。
目前雷達市場上，毫米波雷達技術(shù)從SiGe（鍺硅）轉(zhuǎn)型到RFCMOS（射頻互補金屬氧化半導(dǎo)體），并可將仿真模擬和數(shù)字功能集成到同一芯片上，體積更小、功耗更低、帶寬更高、分辨率更好、探測距離更遠，安放位置更靈活；而77 GHz毫米波雷達檢測精度更高、體積更小巧、探測距離更遠，正在逐步取代24GHz傳感器。
除了頭部的NXP、TI等公司外，博世等Tier1廠商也開始切入汽車毫米波雷達市場。
激光雷達：L4／L5級別剛需，驅(qū)動自動駕駛技術(shù)向更深層次邁進
激光雷達與其他傳感器互為補償跟安全冗余，來提高整體感知方案的精度及安全性。激光雷達是一種光學(xué)設(shè)備，給光學(xué)和光子世界帶來了巨大的推動力。激光雷達生成可進行物體分類的高清晰度點云圖像，但是其缺陷在于其對雨水以及灰塵等極端天氣會收到影響。
我們認為要真正實現(xiàn)L4、L5級別的自動駕駛，激光雷達、毫米波雷達和車載攝像頭的組合是必不可少的。
隨著自動駕駛技術(shù)向更深層次應(yīng)用邁進，為了達到未來L4／L5車輛運行所需的10－9錯誤率，激光雷達正成為必不可少的工具。它可以生成數(shù)以千萬計的數(shù)據(jù)點來形成點云，提供周圍環(huán)境的3D地圖。通過點云數(shù)據(jù)，激光雷達傳感器可以幫助自動駕駛車輛的應(yīng)用程序以更高效、更準確、更私密和更安全的方式對周圍環(huán)境，包括目標物體和人員的位置，進行監(jiān)測導(dǎo)航，以確保安全并防止發(fā)生事故。
改善道路安全和保護環(huán)境是最能體現(xiàn)激光雷達優(yōu)勢的兩個方面。激光雷達可以捕捉高清三維信息，通過為車輛展現(xiàn)更詳細的周圍環(huán)境，最大限度地提高道路安全，并能夠更有效地保護道路上的行人，幫助實現(xiàn)安全出行。另一方面，由激光雷達支持的高級駕駛輔助系統(tǒng)和互聯(lián)自動駕駛汽車可以帶來強大的環(huán)境效益。例如，激光雷達可用于構(gòu)建汽車的自動化行人制動系統(tǒng)，幫助自動駕駛汽車確保道路安全，改善交通擁堵。同時，還可以節(jié)省燃油，延長車輛的使用壽命。
Yole Développement預(yù)計，激光雷達應(yīng)用是目前汽車行業(yè)增長最快的賽道之一。從出貨量看，2025年全球激光雷達出貨量約為470萬個，2030年將達2390萬個；從銷售額看，2025年全球激光雷達銷售額約61．9億美元，2030年將達139．32億美元。在2021年，小鵬P5、蔚來ET7、智己L7、WEY摩卡、極狐?阿爾法S、寶馬iX等均宣布將在新車上搭載激光雷達。
在市場份額統(tǒng)計中，5家國內(nèi)公司位居前列。速騰聚創(chuàng)以10％的市場份額排名全球第二，僅次于法國老牌激光雷達廠商法雷奧；大疆旗下的Livox以7％份額與Luminar、電裝、老牌Tier1大陸、Cepton等并列排名全球第3；innovusion和華為、禾賽都分別占有3％的市場份額。
目前，華為、英偉達、禾賽科技、Ouster等激光雷達Tier1廠都在積極布局芯片業(yè)務(wù)，通過投資芯片廠商或自研芯片，打通激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈。
Ouster：自研激光雷達芯片，2021年10月推出L2X芯片，使得公司的激光雷達性能成功翻倍。此外Ouster還于2021年10月收購了Sense Photonics，擴充了激光雷達芯片產(chǎn)品線。
華為：積極部署激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈，通過旗下哈勃投資了縱慧芯光、南京芯視界等芯片企業(yè)，部署了VCSEL、SPAD等芯片技術(shù)。此外，華為分別于2012年、2013年收購了英國光子集成公司CIP、比利時硅光技術(shù)開發(fā)商Caliopa 兩家公司，確保了其在光芯片領(lǐng)域的自研能力，提前進行了硅光芯片級FMCW技術(shù)布局。
車載激光雷達＆毫米波雷達規(guī)模測算：
基數(shù)假設(shè)：
1．汽車銷量：根據(jù)中國汽車流通協(xié)會預(yù)測 2020－2025中國乘用車銷量 CAGR 為 4．13％， 2025 －2035 CAGR 為 2．92％ 我們預(yù)計2025／2030 年乘用車銷量分別為 2448／2838 萬臺 。
2．智能汽車滲透率：根據(jù)麥肯錫預(yù)測 2030 年 L0 、 L1 、 L2 、 L3 、 L4 自動駕駛滲透率分別為 12％、21％、57％、10％。考慮到我國《中國智能汽車發(fā)展路線圖2．0 》指出2030 年搭載L 2 和L 3 自動駕駛功能的新車銷量在 2030 年要達到70％，L 4占比要達到20％ 。我們預(yù)計2030年 L0 、L1 、L2 、L3 L4 ／L5自動駕駛滲透率分別0％、10％、57％、13％、 20％。
車載激光雷達假設(shè)：
1．2021年為激光雷達量產(chǎn)元年。
2．單車激光雷達搭載量：以ROBO－TAXI L4配置搭載4顆激光雷達為例，由于國內(nèi)L4＋配置在2024年及以后才開始小規(guī)模起量（2024年預(yù)期滲透率為4％），我們合理假設(shè)2024年及以后平均單車激光雷達搭載數(shù)量為3顆，2021－2023E遞減分別為1．5、2、2．5顆。
3．乘用車激光雷達出貨量： 激光雷達將是L3及以上自動駕駛汽車的必備硬件。根據(jù)高工智能汽車研究院數(shù)據(jù)預(yù)測，隨著2022－2023年國內(nèi)新車搭載L2級比例繼續(xù)保持快速增長，高階智能駕駛搭載激光雷達進入第一輪增長周期，預(yù)計到2023年國內(nèi)乘用車前裝激光雷達規(guī)模將超過150萬顆。以2023年國內(nèi)150萬顆出貨量為基準，按單車搭載數(shù)量及L2及以上智能汽車滲透率推算其余年份出貨量。
4．激光雷達ASP：我們預(yù)計2021年激光雷達ASP為350美元 ?？紤]到產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟后ASP將不可避免的下降 我們假設(shè)按 20％－ 10％ 的速度降價 。
車載毫米波雷達假設(shè)：
1．綜合來看，整車采用長＋中短的毫米波雷達方案將長期存在。
2．單車毫米波雷達搭載量：L1／L2級別車輛中，單車毫米波雷達的搭載量一般為1－3顆，而隨著L3及以上級別車輛的普及，毫米波雷達的單車搭載量將達到5顆以上。
3．乘用車毫米波雷達出貨量：中國毫米波雷達行業(yè)出貨量由2014年的56．8萬顆增長至2018年的358．5萬顆，年復(fù)合增長率為44．6％。
4．毫米波雷達ASP：單個毫米波雷達的價格從2020年的平均91美元降到2025年的平均42美元。（拆分來看，2021年77GHz的毫米波雷達系統(tǒng)單價在1000元左右，24GHz 毫米波雷達單價500 元左右。）2025年及以后我們以7％的增速逐年下降。
傳感器廠商方面，韋爾股份等公司新產(chǎn)品均已導(dǎo)入車用市場。韋爾股份的CMOS圖像傳感器、LCOS、ASIC均可用于汽車領(lǐng)域；其中公司CMOS圖像傳感器為后視攝像頭（RVC）、環(huán)景顯示系統(tǒng)（SVS）和電子后視鏡提供了更高性價比的高質(zhì)量圖像解決方案。
激光雷達方面，禾賽、速騰、法雷奧等發(fā)布新產(chǎn)品。禾賽科技推出搭載新一代自研芯片的車規(guī)級半固態(tài)激光雷達AT128，并發(fā)布了全新近距超廣角激光雷達QT128。禾賽AT128點頻超過每秒153萬個點，具備200米＠10％的超強測遠能力，最遠地面線可以達到70米，能夠為量產(chǎn)車實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的L3＋ADAS功能提供必要的感知能力。QT128則擁有105°超廣垂直視場角，是一款為L4級robotaxi和robotruck等自動駕駛應(yīng)用打造的補盲雷達。
速騰聚創(chuàng)發(fā)布的新一代RS－LiDAR－M1是全球唯一實現(xiàn)前裝車規(guī)級量產(chǎn)交付的固態(tài)式激光雷達。M1結(jié)構(gòu)極致精簡，體積尺寸極小，為量產(chǎn)車型前裝嵌入提供了極大便利，并實現(xiàn)了從堆疊式一維掃描到芯片式二維掃描的進化，獨有智能“凝視”功能，可以動態(tài)智能切換遠近場感知形態(tài)，提供更智能、安全的駕乘體驗。
法雷奧發(fā)布的第三代SCALA 激光雷達將于2024年上市。憑借其所使用的激光系統(tǒng)，這款激光雷達可檢測到200米開外肉眼、攝像頭和雷達所看不到的物體，在高速公路上以高達130公里／小時的速度行駛，并使用算法來預(yù)測周圍車輛的軌跡并相應(yīng)地觸發(fā)必要操作。
