(报告出品方/作者:国海证券,吴吉森)
1、智能化驱动汽车存储行业发展,年车载存储芯片市场规模或达83亿美元
1.1、赋能汽车智能化,汽车半导体发展前景广阔
汽车智能化为大势所趋,芯片价值量越来越高。汽车电子包括车体电子控制装置和车载电子控制装置,前者需要和汽车机械系统配合;后者能够独立使用。随着汽车电动化与智能化,电动汽车和无人驾驶发展迅猛,相应的辅助驾驶系统ADAS、电池管理系统BMS等被广泛应用,汽车中配置的电子零组件占比越来越高。纯电动汽车的半导体成本为美元,比传统汽车美元高出近1倍。与此同时,与物联网、汽车电子等应用相关的器件,如模拟芯片、逻辑芯片、存储芯片、微控制器芯片、分立器件、光学半导体、传感器和执行器等,都成为各大半导体设计厂商(包括IDM和Fabless)重点布局的领域,据测算平均每辆车搭载半导体平均为个。
从应用领域来说,汽车芯片主要分为环境感知层、决策控制层、网络通信层、人机交互层和电气电力层五大方面。
环境感知:包括CMOS/CCD感光器件、ToF芯片、ISP、射频芯片、毫米波雷达芯片、激光雷达芯片、定位芯片等,将现实生活中的光线、距离、速度、方位等信息转换为可实现计算机处理的数字信号。
决策控制:包括MCU、CPU、GPU、NPU等通用计算芯片,以及AISC、FPGA等专用芯片,主要负责数据运算和控制,此外还有存储芯片和串口芯片为数据运算和控制提供支撑。
网络通信:包括总线控制芯片、蓝牙/WIFI模块、蜂窝芯片和C-V2X车联网通信芯片,主要功能为数据的传输或信号收发。
人机交互:集成AI能力的系统级SoC和MCU,可实现语音识别、数字仪表、大屏交互等功能。
电气电力:主要为电能转换,涉及的主要芯片为MOSFET、IGBT等功率半导体芯片及模组。
汽车半导体快速发展,预计年市场规模或达亿美元。受益于汽车电动化、智能化、网联化趋势,汽车芯片快速发展,市场规模从年的亿美元增至年的亿美元,-年CAGR为8.81%。据搜狐汽车研究室预测,全球汽车芯片市场规模在年或达亿美元,-年CAGR为7.78%。
海外传统大厂具备领先优势,国内厂商差距较大。从汽车芯片竞争格局看,恩智浦、英飞凌、瑞萨、意法半导体和德州仪器等传统巨头具备强大的产品和技术实力,年CR5为50%,占据汽车半导体半壁江山。我国企业在设计、生产等环节技术实力与海外大厂有差距,目前国内尚未形成国际领先的汽车芯片供应商,国内厂商在汽车芯片领域的市场份额较低。
1.2、存储芯片为汽车芯片重要组成部分,年市场规模或达83亿美元
1.2.1、存储芯片应用范围广泛,汽车三化趋势下存储芯片大有可为
存储器芯片是信息系统的基础核心芯片,也是集成电路产业的核心产品之一。不同技术原理催生不同的产品,具有各自的优缺点和适用领域。按存储形式不同,可分为:光学存储、磁性存储、半导体存储。若按照信息保存的角度来分类,可以分为易失性存储芯片和非易失性存储芯片。易失性存储芯片在所在电路断电后,将无法保存数据,代表性产品有DRAM和SRAM;非易失性存储芯片在所在电路断电后,仍保有数据,代表性产品为NANDFlash和NORFlash。
DRAM和Flash是目前市场上最为重要的存储器芯片。DRAM具有高容量、大带宽、低功耗、短延时、低成本等特征,是主要用于个人电脑、服务器、手机等设备的最为常见的系统内存,也是半导体行业最大的单一产品类别,年市场规模为亿美元,占比56%。由于采用不同的设计结构,SRAM比DRAM的读写速度更快、功耗水平更低,但电路结构的差异也造成了相同容量的SRAM的成本高于DRAM,通常情况下只会使用在CPU的一、二级缓存等对存储速度要求严格的领域;Flash主要有NAND和NOR两种,区别在于存储单元连接方式不同,导致两者读取方式不同,年二者市场规模分别为亿和22亿美元,占比为42%和2%。Flash具有寿命长、体积小、功耗低、非易失性等特点和优势,广泛应用于消费电子、移动通信、网络通信、个人电脑、服务器等领域,主要用于代码存储和数据存储等,是近年来发展较快的存储器芯片产品。
存储芯片下游应用广泛。以DRAM和NANDFlash为例,DRAM下游主要应用于移动式(~33%)、服务器(~28%)、PC(~20%)等领域,在消费电子、绘图等领域亦有应用,NAND下游主要用用于手机(~48%)、SSD(~43%)等领域,此外在游戏机、USB存储设备、平板电脑等领域也有较广泛的应用。
存储芯片为汽车芯片重要组成部分,车载存储产品性能要求不断提升。搜狐汽车研究室数据显示,年模拟芯片、传感器与执行器和分立器件位列汽车半导体价值量前三位,占汽车半导体市场规模比例分别为28%、17%和14%,合计占比近六成,存储芯片以8%的占比位居第七。汽车“三化”趋势明显,由于车载导航系统、娱乐系统、行车记录仪、ADAS辅助驾驶以及未来的无人驾驶、5G通信应用的加入,需要处理和连接越来越大数据量的汽车正逐渐成为一个移动的服务器,以汽车驾驶辅助系统ADAS为例,由于需要大容量存储和高效运算支撑系统的快速反映,特别是高清的图像传输,对于存储产品的容量、性能、可靠性也提出了越来越高的需求。搜狐汽车研究室预测,年存储芯片占汽车半导体的比例将提升至第五位,为12%。
1.2.2、车规存储芯片行业特点:行业壁垒高,认证周期长
汽车存储芯片产品在具备较高的运算性能的同时更注重产品品质和可靠性。进入汽车供应链Tire1、Tire2车厂前要求通过AECQ、TS认证,存储使用寿命要求达到5年或10年,汽车环境往往温差在℃以上,同时还要具有防震、抗摔等特性。
汽车芯片认证周期长。在汽车电子领域,可靠性关乎市场存亡,且相较消费电子有更为严苛的温宽要求,认证壁垒极高,一般一款芯片需要至少一年半的认证周期后,方可进入整车厂供应链。
1.2.3、L3及以上级自动驾驶对大容量存储需求提升,汽车存储芯片市场规模年或达83亿美元
L3自动驾驶落地关键时期已来,各大龙头车企相继推出重磅L3自动驾驶车型。搜狐汽车研究室数据显示,目前我国新车ADAS装配率约30%,且向低端车型渗透率提升趋势明显,目前部分10万元以下车型也已配备ADAS功能。在自动驾驶普及的趋势下,上汽、小鹏、奥迪等各龙头厂商也相继推出具备L3级自动驾驶功能的车型。
L3及以上级自动驾驶对大容量存储需求提升,存储器厂商市场空间广阔。平均每辆车对DRAM平均容量需求大约在8GB,对NANDFlash平均容量需求在25GB左右,预计到年每辆车所产生的数据存储量对DRAM平均容量需求将增加到30GB以上,对NANDFlash平均容量需求更是增加到GB,较年增加10倍。对L1和L2级而言,每车存储容量差别不大,一般配置8GBDRAM和8GBNAND,而L3及以上级自动驾驶的高精度地图、数据、算法都需要大容量存储来支持,一台L3级的自动驾驶汽车将需要16GBDRAM和GBNAND,一台L5级的全自动驾驶汽车估计需要74GBDRAM和1TBNAND。此外,无人驾驶汽车(感应+认知+行动)将配备大量的传感系统,比如:GPS接收器、激光雷达、超声波传感器、毫米波雷达、高清摄像头等,为实现自动驾驶汽车的互联性,包括仪表盘系统、导航系统、信息娱乐系统、动力传动系统等,都需要存储数据为自动驾驶汽车提供基础数据作为参数,催生对大容量存储需求提升,为存储器厂商提供了广阔的市场空间。
受益于包括新能源汽车在内的驱动,汽车存储芯片市场规模年或达83亿美元。受益于新能源汽车、5G及物联网、可穿戴设备等赋能,全球汽车存储芯片市场规模将从年的22亿美元增至年的83亿美元,-年CAGR为15.90%。
1.3、存储竞争格局:总体呈垄断趋势,集中度较高
存储芯片总体呈垄断趋势,市场集中度较高。从竞争格局看,三星在DRAM和NANDFlash占据绝对优势地位,海力士和美光市场份额亦较高,ISSI的DRAM产品以0.4%的市场份额位居第七,行业整体呈垄断趋势,DRAMCR3超95%,NANDFlashCR3为68.8%。在NORFlash领域,行业前三分别为旺宏、华邦和兆易创新,CR3达69.5%。
具体到汽车存储领域,主要玩家有三星、海力士、美光、微芯等海外存储领先厂商,我国企业兆易创新、宏旺半导体、长鑫存储和北京君正(ISSI)亦有布局。在车载易失性存储芯片领域,产品标准化程度较低,SRAM龙头厂商为赛普拉斯,H1市场份额达33.90%,ISSI以21.80%的市场份额位居第二。
2、北京君正:并购ISSI切入车规存储景气赛道,“CPU+存储+模拟”协同发展未来可期
2.1、并购ISSI切入车规存储赛道,“CPU+存储+模拟”领先企业扬帆起航
加速成长的国内嵌入式CPU领先企业。北京君正成立于5年7月,是一家专注于32位嵌入式CPU技术和低功耗技术的集成电路设计公司,于年5月在深圳科创板上市。公司主营业务为微处理器芯片、智能视频芯片等ASIC芯片产品及整体解决方案的研发和销售。公司拥有较强的自主创新能力,多年来在自主创新CPU技术、视频编解码技术、图像和声音信号处理技术、SoC芯片技术、软件平台技术等多个领域形成多项核心技术。多项技术的形成,使得公司越发具有竞争力,目前,基于自主创新的XBurstCPU和视频编解码等核心技术,公司形成了微处理器芯片和智能视频芯片两条产品线,各产品线产品分别面向不同的市场领域,微处理器芯片主要面向智能家居、智能家电、