随着全球汽车产业分工协作模式的逐步深化以及全球汽车市场向新兴经济体的转移,我国汽车行业积极把握历史窗口机遇,实现快速发展,已成为全球汽车产业链的重要组成部分,汽车产销量连续多年位居世界第一,占全球汽车产销量的比例维持在高位水平。
根据世界汽车组织和中国汽车工业协会数据,2015 年至 2017 年,我国汽车产销量连续增长,在 2017 年分别达到 2,902 万辆和 2,888 万辆。2018 年以来,受居民消费增速下滑、国际贸易摩擦等因素的影响,我国汽车产销量经历了连续三年的下滑,2022 年汽车产销量回升至 2,702 万辆和 2,686 万辆,占全球汽车产销量的比例达30%以上。
虽然我国汽车产销量连续多年位列世界第一,但在人均汽车保有量上却远低于欧美发达国家。根据公安部数据,2022 年我国千人汽车保有量约为 200 余辆,与欧美发达国家 500 辆以上的千人汽车保有量水平相比仍存在较大差距。随着我国城镇化进程的加速、居民收入水平的提高以及消费升级,我国汽车市场增长空间广阔。
近年来,汽车向电动化、智能化、网联化发展,带动汽车芯片需求成倍增长。作为汽车的车身控制系统、安全舒适系统、信息娱乐与网联系统、动力与底盘系统和辅助驾驶系统等汽车电子系统的主控芯片,MCU 的市场空间有望在汽车“三化”进程中进一步打开。
①新能源汽车引领汽车电动化发展
新能源汽车以电池、电驱、电控系统(即“三电”系统)为核心。新能源汽车的“三电”系统将带动 MCU 的增量需求,如在新能源汽车的电池系统中,MCU 用于电池模组的分布式管理;在电驱系统中,MCU 用于逆变器实现直流电向交流电转换;在电控系统中,MCU 用于电池管理系统(BMS)进行温度控制和充放电管理,用于整车控制器(VCU)中实现命令传输、任务调度、和能量管理。
除“三电系统”外,新能源汽车的车载无线充、声学汽车警报系统(AVAS)、新能源汽车配套的充电枪、充电桩等储能相关设备等也需要运用MCU 执行运算和控制功能。MCU 在汽车电动化趋势下的应用前景可观。
随着碳达峰、碳中和战略的执行以及居民“节能减排、绿色出行”意识的普及,近年来,我国新能源汽车的渗透率持续提升。根据中国汽车工业协会数据,2015 至 2022 年,我国新能源汽车产量从 34 万辆增长至 706 万辆,复合增长率达 54.20%,新能源汽车销量从 33 万辆增长至 689 万辆,复合增长率达54.28%,占当年汽车销量的比例从 1.35%增加至 26.12%,渗透率持续提升。
我国政府大力支持新能源汽车的发展。财政部发布了《关于新能源汽车免征车辆购置税有关政策的公告》,从税收上给予新能源汽车购置优惠;国务院发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,从提高技术创新能力,构建新型生态方面支持新能源汽车发展。在系列政策的施行下,我国新能源汽车市场规模有望持续增长。
②汽车智能化聚焦智能座舱和自动驾驶
智能化已成为汽车行业发展的重要方向之一。发改委颁布的《智能汽车创新发展战略》将智能汽车定义为:“智能汽车是指通过搭载先进传感器等装置,运用人工智能等新技术,具有自动驾驶功能,逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车”。因此,智能座舱和自动驾驶是实现汽车智能化的关键。
A、智能座舱
汽车座舱早期以机械中控台为主,随着液晶显示屏引入汽车中控系统,集成了 GPS 和导航功能的电子座舱迅速发展,而伴随汽车电子和人机交互等技术的迭代,整合了液晶仪表盘、中控屏、抬头显示系统(HUD)、流媒体后视镜、信息娱乐系统、智能座椅等电子设备的智能座舱成为汽车座舱的发展新趋势。智能座舱能够实现多模态人机交互(HMI),提供地图导航服务,丰富车机娱乐内容和生活服务信息,致力打造以乘客为中心的“第三生活空间”。
智能座舱的多数电子设备需要配置 MCU 实现相应的运算和控制功能。如汽车仪表盘需要 MCU 进行图像处理,信息娱乐系统需要 MCU 进行信息和数据处理,智能座椅利用 MCU 进行空间调整等。根据 ICVTank 数据,2020 年我国智能座舱市场规模为 567 亿元,预计到 2025 年将增长至 1,030 亿元。智能座舱的广阔前景将带动 MCU 需求增长。
B、自动驾驶
美国汽车工程师学会(SAE)按照驾驶自动化程度将自动驾驶分为 L0 至L5 六个等级,其中 L0 级属于人工驾驶,L1 至 L2 级仍然需要驾驶人员,其实质属于高级辅助驾驶(ADAS)范畴,而从 L3级开始,汽车真正进入自动驾驶范畴。MCU 在 L1 至 L2 级的高级辅助驾驶中应用广泛,如自动泊车系统、自适应巡航、车道偏离报警系统、车道保持系统和雷达探测等都需要 MCU 实现相应的功能。
当前我国正处于 L2 至 L3 级的过渡阶段,随着自动驾驶等级的提升,MCU 面临的数据更加复杂,其对自身的算力也提出了更高的要求,集成 AI 模块和具备高处理能力的高阶 MCU 将会在高级自动驾驶中得到应用。
③车联网促进汽车网联化进程
汽车网联化是汽车与车联网的有机联合。车联网通过 V2X(Vehicle toEverything)技术,实现车与车(V2V)、车与人(V2P)、车与路(V2I)以及车与网(V2P)的信息交换,将“人、车、路、云”等交通参与要素有机地联系在一起,获取丰富的感知信息,实现汽车安全、舒适、节能、高效行驶。车联网通过构建智慧交通系统,有利于提升交通效率、降低事故发生率、节约资源、减少污染等。同时,车联网强大的信息采集能力也将有利于汽车自动驾驶技术的创新和应用。
车联网系统一般由主机、T-BOX、手机 APP 和后台系统四部分组成。T-BOX(Telematics BOX)是车联网落地的基础性硬件之一。T-BOX 是一种融合了 GPS 技术、里程定位技术及汽车无线信息传输技术的综合设备。
T-BOX 对内与主机通过 CAN 总线通信,实现指令和信息的传递,包括车辆状态信息、按键状态信息和控制指令等,对外与手机 APP 进行信息交互,用户可以通过手机APP 实现车辆的远程控制,如车辆启动、车窗升降、车辆定位、车辆状态查询等。T-BOX 内部集成 GPS、外部通信接口、MCU、移动通信单元、存储器等功能模块。公司车规级 MCU 已在 T-BOX 等车联网设备上实现规模化应用。
我国大力推动车联网发展,工信部制定的《车联网智能网联汽车产业发展行动计划》提出逐步实现高级别自动驾驶功能的智能网联汽车和 5G-V2X 商业化规模应用,国务院发布的《交通强国建设纲要》提出加强智能网联汽车研发,形成自主可控完整的产业链,《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》要求加强智能网联汽车关键零部件及系统开发。
在该等政策的支持和车联网相关技术和应用的发展下,我国车联网渗透率持续提升,根据 ICVTank 数据,2018 年至 2021 年我国车联网渗透率从 24.9%增长至 53.3%,预计 2022 年将达到 59.8%。车联网的快速发展将有利于 MCU 的需求提升。