新能源汽车行业深度——硅含量拆解.pdf

行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 半导体 证券 研究报告 2021 年 01 月 31 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070005 陈俊杰 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070009 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 半导体 -行业研究周报 :持续看好资 本开支加速下国产材料 /设备渗透率提 升 2021-01-24 2 半导体 -行业研究周报 :台积电上修 2021 年资本开支计划背后是潜在的更 大超预期 2021-01-18 3 半导体 -行业研究周报 :台企月度数 据强劲 /DRAM 有望迎来价格反转 2021-01-11 行业走势图 新能源汽车行业深度 硅含量拆解 汽车半导体市场是近年来最有潜力的半导体应用市场之一， 2019 年中国已 有四家新能源车公司跻身全球十大行列，这带来了新能源汽车产业链的投资 热情，电动汽车尤其是纯电动车的渗透率将持续快速提升，汽车内部结构变 化带来电子零部件价值量增加，其带来的不仅仅是电机、电控及电池领域的 增长，从内部零部件角度来说，汽车半导体升级空间广阔：包括 MCU、功 率半导体（ IGBT、 MOSFET、 SiC)，传感器 (激光雷达 、 毫米波雷达 、 超声 波雷达和摄像头 CMOS 传感器） ， 逻辑芯片（ GPU、 FPGA、 ASIC、 SoC）， 存储芯片（ NAND、 LPDDR、 SRAM 等）和通 信 芯片。 汽车半导体在整车成 本 的占比 将会从 2000 年的 18%飞速增长到 2030 年的 45%。其中 新能源汽 车发展最为迅速， 我们预计 2025 年中国新能源半导体中 功率半导体价值量 约 124 亿元，主要为 IGBT 约为 31 亿元， MOSFET 约为 43 亿元。微控制 器 MCU 价值量约为 98 亿元，其中， 8bit MCU 约为 9 亿元， 16bit MCU 约 为 12 亿元， 32bit 约为 65 亿元。传感器领域中，毫米波雷达 150 亿元， （ 长距离 50 亿，中短距离 100 亿元 ） 激光雷达 43 亿元，超声波雷达 72 亿元，摄像头 100 亿元。 在市场规模基数不断扩大的基 础上，中国“十三五”乘用车市场保持中低速 增长态势，预计复合增长率为 6%， 2020 年年销售达到 2895 万辆。 虽然乘 用车销量增长速度缓慢，但是新能源汽车保有量持续上升 ，市场处于较快 发展阶段。 以我国为例，中国新能源汽车行业在过去几年内经历了飞速的 发展，正在从萌芽期向成长期迈进，其保有量在 5 年间增长 9 倍有余。当 前，由于科技和产业变革，新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚力 量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。 按照国家规划的发展 愿景， 2025 年新能源汽车销量有望突破 500 万辆 ，保有量将在 2000 万 辆左右。同时， 中国新能源汽车市场增速高于全球 。 我们认为汽车新能源 化带来的价值和量 有望 同步升级，汽车半导体企业将深度受益于相关产业扩 张所带来的市场机遇。 我们建议重点关注功率半导体在国内产业链中的变革。我们看好国内企业 通互相合作绑定建立虚拟 IDM 稳定商业模式，上下游整合资源，定制研发， 相互协同并推进国内产业进一步做实发展。基于以上与公司状况，国内汽 车半导体领域的新洁能有望凭借其商业模式和研发布局实现可持续发展。 投资建议 ： 闻泰科技（ 推荐 ） ， 华虹半导体（推荐），斯达半导（推荐），新 洁能（ 建议关注 ），韦尔股份（ 建议关注 ），思瑞浦（ 推荐 ） 风险 提示 ： 新冠疫情带来的产能紧缺，半导体行业硅周期的风险，全球汽车 芯片供应商产能供不应求，芯片供应商陆续涨价 -4% 6% 16% 26% 36% 46% 56% 2020-02 2020-06 2020-10 半导体 沪深 300 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 核心观点 . 5 1. 新能源汽车未来显著增量驱动汽车半导体发展，汽车半导体的价值和量有望同步升级 . 5 1.1. 新能源汽车的定义、分类及高渗透率 . 6 1.1.1. 国家规划新能源汽车市场 2025 年销量突破 500 万 . 7 1.2. 新能源汽车半导体分为汽车电子控制和车载电子电器系统 . 7 1.2.1. 新能源汽车半导体行业产业链 : 功率半导体、传感器和微处理器需求高 . 7 1.3. 我国能源短缺，环保形势与消费者需求刺激新能源汽车半导体发展 . 8 1.3.1. 我国原油对外依存度高，新能源汽车的重要性与日俱增 . 9 1.3.2. 受节能减排要求政府刺激新能源汽车购买 . 9 1.3.3. 消费者安全、便利、省时需求进一步加速新能源汽车半导体发展 . 10 2. 中国新能源车产业链应用端强技术弱，国产替代是关键 . 10 2.1. 中国新能源车新势力提供商威马、小鹏、蔚来领跑 . 12 2.2. 新 能源车厂商上游头部汽车芯片设计公司中国占比低 . 13 2.3. 芯片设计公司上游晶圆代工厂商中国占比低 . 14 3. 新能源汽车电子化显著增量 电机、电控、电池 . 14 3.1. 电池：制约新能源汽车发展的关键因素 . 15 3.2. 电机：汽车 核心驱动部件 . 15 3.3. 纯电池的大脑：电控系统介绍 . 16 4. 车载功率半导体的细分和价值量分析， 2025 年突破百亿 . 17 4.1. 新能源汽车功率半导体核心器件 IGBT、 MOSFET 价值量未来可观 . 18 4.1.1. IGBT 定义、应用、技术 . 18 4.1.2. 功率半导体器件价值 量稳步上升 . 20 4.1.3. 新能源汽车将助力 IGBT 需求持续增长，汽车有望成为 IGBT 最大市场 . 21 4.2. 汽车半导体是未来碳化硅功率器件的主要推动力 ,未来价值量可期 . 23 4.2.1. 碳化硅耐高温高压、器件小型化和轻量化、低损耗高频率 . 23 4.2.2. 碳化硅行业竞争格局，进口依赖强，国产替代需求强烈 . 24 5. ADAS（先进驾驶辅助系统）中半导体部分及其价值量未来增长可观 . 25 5.1.1. ADAS 系统决策方面：逻辑芯片价值量分析、 SoC 有显著增量 . 27 5.2. 车载传感器芯片是 ADAS 信息获取和辅助决策的前提和基础 . 28 5.3. 车载激光雷达传感器芯片的价值量分析， CAGR114%显著增量 . 29 5.3.1. 车载激光雷达测距原理 . 30 5.3.2. 车载激光雷达分辨率高、判断速度快、大角度测量好且反射性能佳 . 30 5.3.3. 激光雷达公司，国内竞争者未来可期 . 31 5.4. 车载毫米波雷达传感器芯片， “1 长 +4 中短 ” 需求刺激价值量增长 . 32 5.4.1. 车载毫米波雷达的原理 . 33 5.4.2. 车载毫米波雷达探测稳定、全天候工作、价格适中 . 34 5.4.3. 我国未来在车载毫米波雷达机会广阔 . 35 5.5. 车载超声波雷达传感器芯片，价值量稳步增长 . 35 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 5.6. 车载摄像头的半导体部分，新能源车将带来价值量猛增 . 37 5.6.1. 我国 2025 新能源车载 CMOS 图像传感器价值量前景可期 . 38 6. 其他车载半导体芯片， 32bit MCU、 NAND、 LPDDR 价值量可观 . 38 6.1. 新能源汽车微处理器 MCU 的价值量分析， 32bit 是未来发展趋势 . 39 6.1.1. MCU 国内外企业 . 40 6.2. 新能源汽车存储芯片的价值量分析， NAND、 LPDDR 占比显著 . 40 6.2.1. 汽车存储芯片国内外企业，我国逐渐实现存储技术突破 . 41 6.3. 新能源汽车通信芯片的价值量分析，我国有望占据领先地位 . 41 7.投资建议 . 43 图表目录 图 1：汽车电子及半导体成本分布（ %） . 5 图 3：汽车电子产业链构成 . 8 图 4：汽车半导体产业链全景图 . 8 图 5：汽车新四化核心内容 . 8 图 6：部分国家 /地区禁售燃油车计划表 . 9 图 7： 2014-2020 年中国原 油进口量及增长情况（万吨， %） . 9 图 8：各国 2019 二氧化碳排放情况 (%) . 9 图 9： 2020 年中国新能源汽车产业部分相关政策概览 . 10 图 10： 2015-2020 中国芯片产业结构与 2018 全球占比情况（亿美元， %） . 11 图 11： 2019 年全球新能源乘用车 TOP10 市场份额（ %） . 11 图 12： 2019 年全球新能源车企销量排行榜（辆） . 11 图 11：蔚来 2020 年汽车交付量（辆） . 12 图 12：小鹏 2020 年汽车交付量（辆） . 12 图 8：新能源新势力产品情况（ 2020 年） . 13 图 14： 2018 年全球十大汽车芯片厂家收入排名（ %） . 13 图 15： 2019 年全球汽车半导体格局 . 14 图 16：典型的纯电池汽车系统 构成 . 15 图 17： 2017 全球功率半导体市场占比（ %） . 18 图 18： IGBT 模块实物外观示例 . 18 图 19： IGBT 制造上下游工艺流程 . 19 图 20：全球 IGBT 市场供应商排名 2018(%) . 21 图 21： 2019 中国新能源汽车 IGBT 市场份额 (%) . 22 图 22：我国 SiC 产业代表企业 . 24 图 23： ADAS 信息感知部分中的半导体部分 . 26 图 24：全球汽车逻辑芯片市场规模 . 27 图 25： 2017 主要厂商 ADAS 装车量中国市场份额（ %） . 28 图 26： 激光雷达全球市场 2019-2025（十亿美元） . 29 图 27：激光雷达测距原理图 . 30 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 图 28： 激光雷达解决实际驾驶过程中的难点场景 . 31 图 29： 国内激光雷达公司概况 . 32 图 30：全球 /中国车载毫米波雷达市场规模（亿元） . 33 图 31：毫米波雷 达简图 . 34 图 32： 2019-2025 超声波雷达市场 . 36 图 33： 四家主流超声波雷达企业 . 37 图 34： 2015-2025 全球及中国车载摄像头行业市场规模及预测（亿元） . 38 图 35：全球微控制器市场规模及价格（百万美元 /美元） . 39 图 36：全球 汽车微控制器市场规模（亿美元） . 40 图 37：全球汽车存储 IC 市场规模 (亿美元 ) . 41 图 38：全球车载通信模块市场规模 . 42 表 1： 2025 中国及全球汽车半导体细分市场价值量预测（亿元） . 6 表 2：全球前十晶圆代工厂商 2020 年 3 季度的收入（百万美元） . 14 表 3： 2025 汽车功率器件市场预计（亿元） . 17 表 4： IGBT7 代技术 . 20 表 5： 2025 中国新能源汽车 ADAS（先进驾驶辅助系统）系统中半导体部分及其价值量（亿 元） . 25 表 6： ADAS 四大类中的具体功能 . 25 表 7：车载传感器性能比较 . 28 表 8： 自动驾驶系统中常用的传感器 . 29 表 9： 五大激光雷达公司情况（市值为 2020.12.24 美股收盘价） . 31 表 10：三大传感器对比 . 35 表 11： 2025 中国新能源汽车其他半导体部分及其价值量（亿元） . 38 表 12：汽车 MCU 主要公司 . 40 表 13：汽车存储芯片国内外主要企业 . 41 表 14：汽车通信芯片国内外主要企业 . 42 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 核心观点 我们预计 2025 年我国新能源汽车销量在 500 万辆左右。 汽车半导体在整车成本的占比 将会从 2000 年的 18%飞速增长到 2030 年的 45%。 其中新能源汽车发展最为迅速，我们预 计 2025 年中国新能源半导体中功率半导体价值量约 124 亿元，主要为 IGBT 约为 31 亿元， MOSFET 约为 43 亿元。微控制器 MCU 价值量约为 98 亿元，其中， 8bit MCU 约为 9 亿元， 16bit MCU 约为 12 亿元， 32bit 约为 65 亿元。传感器领域中，毫米波雷达 150 亿元，（长 距离 50 亿，中短距离 100 亿元）激光雷达 43 亿 元，超声波雷达 72 亿元，摄像头 100 亿 元。 我们认为汽车新能源化带来的价值和量 有望 同步升级，汽车半导体企业将深度受益于 相关产业扩张所带来的市场机遇。 1. 新能源汽车 未来显著增量 驱动汽车半导体发展 ， 汽车半导体的 价值和量 有望 同步升级 从传统燃料汽车到新能源汽车，半导体在汽车领域的占比逐年增加，汽车含硅量 逐步 提升。 在市场规模基数不断扩大的基础上， 中国 “十三五”乘用车市场保持中低速增长态势，预 计复合增长率为 6%， 2020 年年销售将达到 2895 万辆。 虽然乘用车销量增长速度缓慢，但 是新能源汽车保有量持续上升，市场处于较 快发展阶段。 以我国为例，中国新能源汽车行 业在过去几年内经历了飞速的发展，正在从萌芽期向成长期迈进，其保有量在 5 年间增长 了 9 倍有余。当前，由于科技和产业变革，新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚 力量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。 按照国家规划的发展愿景， 2025 年 新能源汽车销量有望突破 500 万辆，保有量将在 2000 万辆左右。 预计到 2030 年，汽 车电子在整车中的成本占比会从 2000 年的 18%增加到 45%，这是个不断攀升的过程。这 也就为涉足汽车领域的电子及半导体企业提供了莫大的机遇。 我们认为汽车新能源化带来 的价值和量 有望 同步升级，汽车半导体企业将深度受益于相关产业扩张所带来的市场机遇。 汽车电子所展现的颠覆性趋势不可小觑，智能网联和新能源汽车的加速渗透，国际龙头企 业的纷纷布局入场，汽车半导体 的价值和量 有望 同步升级 。 图 1： 汽车电子及半导体成本分布 （ %） 资料来源： 博 世 ， IHS，德勤 ， 电子工程专辑， 天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 下表是汽车半导体细分市场的价值量预测。 表 1： 2025 中国及全球汽车半导体细分市场价值量预测（亿 元 ） 资料来源： 中国经营网，搜狐汽车研究室，中国市场学会汽车专家委员会研究部，中商产业研究院，电子工程世界， 人民网，工信部 ，亿欧汽车， CIOE 中国光博 会，与非网，前瞻产业研究院，电子技术设计，快科技，维科网，摩尔芯闻，天风证券研究所 1.1. 新能源汽车的定义 、 分类 及高渗透率 新能源汽车的定义： 指的是采用非常规车用燃料作为能源，或者是使用常规车用燃料，但 是同时采用新型车载动力装置地新型汽车。主要包括纯电动汽车、混合动力汽车、氢能动 力汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等。 新能源汽车的分类： 1.）纯电动汽车 ：纯电动汽车 (BladeElectricVehicles， BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能 动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机 运转，从而推动汽车行驶。 2.）混合动力汽车 ：混合动力汽车 (HybridElectricVehicle， HEV)是指驱动系统由两 个或多个 能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单 个驱动系单独或多个驱动系共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，混 合动力汽车有多种形式。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 3.）燃料电池电动汽车 ：燃料电池电动汽车 (FuelCellElectricVehicle， FCEV)是利用氢气和空 气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动 的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原 理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转 化为电能，电化学反应所需的 还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采 用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。 4.）氢发动机汽车 ：氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料 是柴油或汽油，氢发动机使用的燃料是气体氢。氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交 通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势。 5.）其他新能源汽车 ：其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。 目前在我国，新能源汽车主要是指纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车和 燃料电池电动汽车，常规混合动力汽车被划分为节能汽车。 新能源汽车产业蓬勃发展，保有量持续稳步提升。中国新能源汽车行业在过去几年内经历 了飞速的发展，正 在从萌芽期向成长期迈进，其保有量在 5 年间增长了 9 倍有余。由于 我国坚持的纯电驱动战略取向，纯电动汽车在保有量当中占有较大比重， 2019 年纯电动 汽车保有量达到 310 万，占比 81.4% 。当前，由于科技和产业变革，新能源汽车已经成 为汽车产业转型升级的中坚力量，新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。 1.1.1. 国家规划 新能源汽车市 场 2025 年销量突破 500 万 按照国家规划的发展愿景， 2025 年我国新能源汽车销量有望突破 500 万。 整体而言， 我国新能源汽车行业仍处于发展初期，发展潜力大。 2020 年 11 月 2 日，国务院办公厅 印发了 新能源汽车产业发展规划 ，提出了到 2025 年新能源汽车新车销售量达到 汽车新车销售总量的 20% 左右的发展愿景。在此愿景下，新政策有望持续出台以推动新 能源汽车行业快速发展。同时未来几年也将迎来新的换购周期，大量国 3 、国 4 排放标 准的车辆也将面临更新换代，部分限购城市新能源汽车或将存在较大发展空间。 1.2. 新能源汽车半导体 分为汽车电子控制和车载电子电器系统 汽车半导体是汽车电子控制系统与车载电子电器系统的总称，应用领域可分为发动机电子、 底盘电子等六大系统，其中信息娱 乐与网联系统、自动驾驶系统技术迭代最为迅速。 电子控制装置主要是汽车动力、驾驶控制等系统组成，后者通常与通信、娱乐设备相关， 汽车电子根据功能可分为车身控制系统（ ECU）、安全系统、娱乐设备、底盘控制、高级驾 驶辅助系统（ ADAS）等， 每个系统需要通过半导体器件实现相关功能，包括存储器、传 感器、光电器件、射频器件、功率器件等 。我们认为，汽车半导体市场将是近年来发展最 快的 IC 芯片应用市场之一。而其中受益于新能源汽车的渗透率提升，价值量和出货量的 双重叠加增长驱动将格外显著 。 1.2.1. 新能源汽车半导体行业产业链 : 功率半导体、传感器和微处理器需求高 汽车电子产业链主要由三个层级构成：上游为电子元器件，中游为系统集成商，下游为整 车制造厂，其中其中上游包括 Tier2 和 Tier3，其中 Tier2 厂商负责提供汽车电子的相关核 心芯片及其他分立器件。 新能源汽车半导体中，功率半导体，微处理器和传感器为需求量 最高的三部分。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 图 2： 汽车电子产业链构成 资料来源： 前瞻产业研究院 ， 天风证券研究所 图 3： 汽车半导体产业链全景图 资料来源： 摩尔芯闻 ， 驭 势资本， 天风证券研究所 1.3. 我 国能源短缺 ， 环保形势与消费者需求 刺激 新能源汽车半导体 发展 新能源汽车半导体的增长两大原因是因为 中国对原油的需求过高以及 环保形势严峻 。 “新 四化” （电动化，智能化，网联化和共享化） 是 汽车 产业可持续发展的必然选择 。 面对日 趋严峻的环境保护和国家能源安全问题，向“新四化”方向转型的汽车产业将能提供有效 解决方案，同时，“新四化”也将作为汽车产业可持续发展模式的重要补充 。 图 4： 汽车新四化核心内容 资料来源： 中国智能网汽车产业创新联盟，微软，前瞻研究院，赛迪智库， CICV，车云 ， 天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 “ 新四化”成产业转型方向，产业引领政策相继出台。汽车产业作为国民经济的重要支柱 之一，受多重因素影响，其产业发展形势预期将愈发严峻，而面对“新四化”所带来的产 业潮流，国家相继出台多项政策支持产业向智能网联、电动共享方向发展。“ 新四化“的 交汇融合将给汽车 半导体 市场带来前所未有的发展契机。“新四化”持续拓宽汽车应用场 景，推动汽车从传统出行工具发展成为新一代智能终端，而其中诸多功能的实现都将基于 汽车半导体系统。 此外，消费者安全、便利、省时需求进一步刺激新能源汽车半导体发展 。 1.3.1. 我 国原油对外依存度高，新能源 汽车 的重要性与日俱增 现在我国每千人保有汽车约 160 辆，未来一段时间仍处于增长期。如果仅仅依赖石油，能 源安全将成为重大问题。 这表明替代能源的重要性与日俱增，也就是新能源车的需求蒸蒸 日上 。 图 5： 部分国家 /地区 禁售燃油车计划表 图 6： 2014-2020 年中国原油进口量 及增长情况 （ 万 吨 ， %） 资料来源： 电动知家 ， 天风证券研究所 资料来源： 石油圈 ， 天风证券研究所 1.3.2. 受节能减排要 求政府刺激新能源汽车购买 汽车行业一直致力于节能减排 ， 这里一部分原因是受到更加严格的二氧化碳减排规则限制 。 比如 2020 年 1 月，欧盟正式实施史上最严苛的碳排放法规，过渡期仅一年，无法达标的 企业将面临巨额罚款。到 2025 年、 2030 年排放量目标将比 2021 年分别降低 15%和 37.5%。 欧洲车企只能通过新能源汽车或者低排放汽车来满足新的标准。对于我国来说发展新能源 汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略 举措。 图 7： 各国 2019 二氧化碳排放情况 (%) 资料来源： ucsusa， 天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 政府出台相关政策刺激新能源汽车购买 为了控制二氧化碳排放量以及低原油消耗，各国政府都采取了优惠政策鼓励消费者购买新 能源车。 例如，欧盟提出了绿色经济复苏计划，加大对新能源汽车的鼓励政策。欧洲的德国、法国、 西班牙、意大利等国家还延长或提高了新能源汽车的补贴额度与补贴范围。以德国为例， 2020 年德国对于纯电动汽车的补贴比 2019 年增加了 1000 至 2000 欧元，混动汽车增加了 750 至 1500 欧元。强有力的政策刺激使欧洲新能源汽车市场出现了高增长。 在日本，既有 2030 年实现混动、电动和混插汽车销售市场占比 70%的政策目标，又有分类 补贴、对新能源汽车购车增值税等的减免措施， 2019 年以来，日本还开始关注货车和卡车 的电动化。 在中国，新能源汽车产业发展规划最近已经通过，对未来 15 年中国新能源汽车产业发展 做出了全面部署，并出台了许多重磅措施，鼓励购买和使用新能源汽车实施办法及限行措 施都在一定程度上刺激了新能源车的销售。例如上海市 上海市鼓励购买和使用新能源 汽车实施办法 对符合申领条件的消费者，给予每人 5000 元充电补助。 图 8： 2020 年中国新能源汽车产业部分相关政策概览 资料来源： 工信部，交通运输部，发改委，财政部， 中国政府网 ， 焉知新能源汽车 ， 天风证券研究所 1.3.3. 消费者安全、便利、省时需求进一步 加速 新能源汽车半导体发展 消费者对于 现代汽车 的需求在于解放双脚，双手和眼睛，增加汽车的驾驶安全性以及减少 行程时间 ，这些在自动驾驶汽车中得以实现 。类比人类执行驾驶动作的全过程，自动驾驶 汽车需要“看清”周围路况，将信息传导至“大脑”思考接下来最合理的路线，最终做出 决定“控制”车辆行驶路径。因此，业界普遍认为，“感知 -决策 -执行”是自动驾驶汽车 最为重要的三大系统，分别对应人类的“眼睛 -大脑 -四肢”三种人体部位。通过三大关键 系统的协同运作，汽车能够实现自主行驶。与人类驾驶员相比，自动驾驶汽车具有安全、 便利、省时三个特点。安全：对周围环境感知更加精准而全面，以此做出正确判断。便利： 解放人类的双眼、双手、双脚，及大脑，使车变为“第三生活空间”。省时：分析各类 数 据，规划最优行车线，避免交通拥堵。汽车半导体所提供的辅助驾驶、车联网、智能座舱 和人机交互的发展将大幅提升车主驾驶体验。 2. 中国新能源车产业链应用 端 强技术弱 ，国产替代是关键 从 前瞻产业研究院调研数据中 可以看到，在 2019全球十大 NEV产商中 中国厂商 占据四席， 新势力提供商也表现亮眼。但是设计领域因为涉及到汽车认证等严苛的行业标准，国内具 备新能源车设计的公司尚缺乏，同时看到在制造领域国内初步具备了制造能力，但仍需进 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11 一步提升关键工艺水平与良率。 从下图可以看到， 2018 年全球 Fabless 芯片设计产业产值规模达到 1084 亿美金 ， 全球主 要芯片设计厂商 69%在美国，中国占比 12%。 2018 年国内共有 1698 家 IC 设计企业，企业 营收规模过亿的企业仅 208 家，其他大部分公司处于起步阶段。 半导体制造是我国芯片产业的严重薄弱环节，从原材料、生产设备到制造工艺，与国外 同 行存在较大差距。尤其生产设备，当前严重依赖国外厂商，短期内难以实现自给。 2018 年我国在全球晶圆代工市场规模占比仅为 10%。 图 9： 2015-2020 中国芯片产业结构与 2018 全球占比情况（亿美元， %） 资料来源 ： 中国市场学会 ， 电子工程世界， 搜狐汽车研究室， 天风证券研究部 中国新能源车产业链应用强： 2019 年全球前十大 NEV 厂商合计市场份额接近在 60%以上 。 其中国内厂商（占到 4 位。 图 10： 2019 年全球新能源乘用车 TOP10 市场份额（ %） 图 11： 2019 年 全球新能源车企销量排行榜 （辆） 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12 资料来源： EV Sales 前瞻产业研究院 ， 天风证券研究所 资料来源： 车东西 ，天风证券研究所 2019 年特斯拉凭借三款车型近 37 万辆的亮眼战绩继续摘得年度冠军头衔 。 12 月单月表现 来看，特斯拉交付 6.3 万辆，是排名第二的北汽新能源近两倍。 从销量增速来看，特斯拉、大众集团及现代起亚的销量表现亮眼，同比增速均超过 50%。 2.1. 中国新能源车新势力提供商 威马、小鹏、蔚来领跑 蔚来、理想 、小鹏蔚来领跑 2021 年 1 月 3 日，蔚来公布 2020 年 12 月及全年交付数。数据显示，蔚来 12 月共交付新 车 7,007 台，连续第五个月创品牌单月交付数新高；其中 ES8 交付 2,009 台，创上市以来 交付量新高； ES6 交付 2,493 台； EC6 交付 2,505 台，同样创上市以来交付量新高。至此， 蔚来 2020 年全年交付量达 43,728 台，自 2018 年 6 月至今共交付 75,641 台。 理想 凭借理想 ONE 一款车型，在 2020 年 11 月共交付了新车 4646 辆，再度创下了单月交 付量记录。 2020 年 1-11 月，理想 ONE 已累计交付了 26,498 辆新车 。 2021 年 1 月 4 日，小鹏汽车公布了 2020 年 12 月及全年交付成绩， 12 月总交付量达到 5,700 台，创历史新高，小鹏 P7 单 月交付量 3,691 台，小鹏 G3 单月交付 2,009 台，均创 2020 年交付量新高。 2020 年累计交付 27,041 台 。 图 12： 蔚来 2020 年汽车交付量（辆） 图 13： 小鹏 2020 年汽车交付量（辆） 资料来源： 电动车公社 ， 天风证券研究所 资料来源： 电动车公社 ，天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 13 图 14：新能源新势力产品情况 （ 2020 年） 资料来源： 有车智联 ， 天风证券研究所 2.2. 新能源车厂商上游头部汽车芯片设计公司 中国占比低 2018 年全球 Fabless 芯片设计产业产值规模达到 1084 亿美金，中国大陆企业占比为 12%。 2018 年国内共有 1698 家 IC 设计企业，企业营收规模过亿的企业仅 208 家，其他大部分公 司处于起步阶段 。 图 15： 2018 年全球十大汽车芯片厂家收入排名 （ %） 资料来源 佐思汽车研究，天风证券研究部 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 14 图 16： 2019 年全球汽车半导体格局 资料来源 佐思汽车研究，天风证券研究部 2.3. 芯片设计公司上游晶圆代工厂商 中国占比低 全球主要芯片制造厂商 66%在中国台湾，大陆占比 10%。 半导体制造是我国芯片产业的严 重薄弱环节，从原材料、生产设备到制造工艺，与国外同行存在较大差距。尤其生产设备， 当前严重依赖国外厂商，短期内难以实现自给。 2018 年我国在全球晶圆代工市场规模占比 仅为 10%。 表 2： 全球前十晶圆代工厂商 2020 年 3 季度的收入 （百万美元） 资料来源： ittbank，天风证券研究所 上图为全球 10 大晶圆代工厂在 2020 年 3 季度的收入。 受到疫情影响，海外规模较大的晶圆厂和封测厂陆续宣布停产，造成全球半导体缺货严重。 国内大部分中高端以上的汽车厂家都面临停产的风险。所以汽车芯片进口替代，刻不容缓。 3. 新能源汽车电子化显著增量 电机、电控、电池 新能源汽车区别于传统车最核心的技术是“三电”系统，主要是指电机、电池、电控。和 燃油发动机的汽车相比，纯电动汽车使用电动机代替了燃油车的柴油 /汽油发动机；以电池 组代替了燃油，为电动机提供动力；其中还有一个最主要的部件就是电控系统，电控系统 由电池管理系统和控制系统构成，管理电池组和控制电池的能量输出以及调节 电动机的转 速等，是连接新能源电池和电机的重要中间载体。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 15 图 17： 典型的纯电池汽车系统构成 资料来源：武汉理工大学 ， 孙淼 纯电动汽车电控系统研制 ，天风证券研究所 3.1. 电池：制约新能源汽车发展的关键因素 电池技术是新能源汽车的核心技术，是制约新能源汽车发展的关键因素。 新能源汽车电池主要分类 : 从全球新能源汽车的发展来看，新能源汽车动力来源主要有蓄 电池、燃料电池以及超级电容器三类。其中超级电容器由于储电容量低的缺陷，无法持续 供电，大多以辅助动力源的形式出现。 (1)蓄电池 蓄电池是纯电动汽车驱动系统的唯一动力源，主要有锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池等。 其中锂离子电池以其独特的物理和电化学性能，目前正处于高速发展阶段。 (2)燃料电池 燃料电池是一种电化学装置，将燃料具有的化学能直接变为电能，类似于一个“发电厂 。 燃料电池为一次电池，能量转化效率高、使用寿命较长、能连续大功率供电，但使用成本 高。由于其续航能力与燃油汽车相当，新能源汽车电池技术的开发中具有较强竞争力。 新能源汽车电池发展情况 : 由于各种动力电池自身的性能、涉及的材料以及开发成本等差异，形成了不同的使用前景。 在上述主要的新能源汽车电池类别中，目前技术最成熟的是镍氢电池，但商业化最成功的 是锂离子电池，并已经成为新能源汽车电池主流，燃料电池目前为各大车企研发目标。 当前，锂离子电池已经成为所有新能源汽车电池中增长速度最快的一类。从 2012 年至今， 锂离子电池 行业一直呈现快速增长趋势，并将加快取代传统电池。随着科学技术的进步， 汽车产业将不断升级，锂离子电池将保持持续增长速度，并且成本将会呈下降态势。纯电 力驱动汽车已经成为新能源汽车发展的重要趋势，大众集团计划 2025 年前提供超过 30 款 电动 汽车。近几年来，随着新能源汽车电池相关基础技术的成熟化，不断突破技术难点， 燃料电池技术也取得了重大进展。 3.2. 电机：汽车核心驱动部件 新能源汽车电机主要是由定子、转子和机械结构三大部分组成。定子和转子是其中的核心， 主要原理是转子绕组通过切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁 转矩而使 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 16 电动机旋转。 目前，应用于新能源汽车的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类， 其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流（无刷） 电机、交流感应 （异步）电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。其他特殊类型的驱动电机包括轮毂 /轮边 电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器（ Dmp-EVT），目前市场化应用 较少，是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。 （ 1）交流异步电机 ，也称为感应电机（ Induction Motor），在定子绕组中输入三相交流 电，定子绕组中的励磁电 流在定子铁芯中产生旋转磁场， 此时转子绕组中有感应电流通 过并推动转子作旋转运动。当转子带有机械负载时，转子电流增加，由于电磁感应作用， 定子绕组中的励磁电流也增加。 交流异步电机控制器采用脉宽调制（ PWM） 方式实现 高压直流到三相交流的电源变换，采用变频器实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控 制实现转矩控制的快速响应，满足负载变化特性的要求。交流异步电机的优点在于结构简 单，定子转子无直接接触，运行可靠性强，转速高，维护成本低。 不足之处在于能耗高， 转子发热快，高速工况下需要额外冷却系统；功率因数低，需要大容 量的变频器，造价较 高，调速性较差。 目前，交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的 电动客车、物流车、商用车等车型中。 （ 2）永磁电机 （ Permanent Magnetic Motor） 包括永磁同步电机（正弦波）和永磁无 刷直流电机（方波）两大类，其转子均由永磁材料制成， 定子采用三相绕组，输入调制 方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率， 具有高功率密度和宽调速范围，且没有励磁损耗和散热问题，电机结构简单，体积比同功 率的异步电机小 15%以上；其缺点在于高 速运行时控制复杂，永磁体退磁问题目前难以解 决， 电机造价较高。目前，永磁同步电机主要应用于体积小，且速度、操控性能要求较 高的电动乘用车领域，部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。 永磁无刷 直流电机则一般在小功率电动汽车、低速电动车领域应用较为广泛。 （ 3）开关磁阻电机 （ Switched Reluctance Motor）的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而 成，利用冲片上的齿槽构成双凸极结构， 定子产生扭曲磁场，利用“磁阻最小原理”驱 动转子运动。 开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，成本低 ，起动制动性 能好，运行效率高，但电机噪声高，但转矩脉动严重，非线性严重，在电动汽车驱动中有 利有弊，目前电动汽车应用较少。 （ 4）直流电机 （ DC Motor）通过在定子主