2021年汽车半导体专题报告(附下载)
19页1、2021年汽车半导体专题报告(附下载)导语电动智能化带动汽车半导体需求提升。报告摘要:电动智能化带动汽车半导体需求提升。汽车从最初的机械产品逐渐转变为 电子产品,自动驾驶对车辆的感知精度、控制精度和响应速度提出了更高 的要求,这就需要更多的传感器(激光雷达、摄像头、毫米波雷达等)、 更强大的处理器(自动驾驶主控芯片)、更精确的执行机构(线控系统);智能座舱满足了人机交互的需求,需要底层强有力的软硬件支持(主控芯片、操作系统、中间件等);三电系统控制要求较高,新增了功率控制器件 IGBT。自动驾驶主控芯片:英伟达暂时领先,自主企业崭露头角。在智能化快速 发展之前,没有专门的自动驾驶芯片,相关的功能由 ABS、ESP 的 ECU 负责,或者由整车 VCU 进行决策。目前第三方自动驾驶芯片主要以英伟 达、mobileye 为主,国内华为和地平线已崭露头角。智能座舱主控芯片:高通领先,新老玩家共存。高通是目前智能座舱芯片 的主力军,已与主要的整车厂建立了合作,同时与博世、大陆、电装等 tier1 厂商成为合作伙伴。除高通外,华为和英伟达在过去几年快速崛起。功率半导体 IGBT:电动车的掌上明珠
2、,跟随行业快速增长。功率半导体 主要用于控制电路中电流的开闭、流向和大小,对新能源汽车尤为重要。目前英飞凌在 IGBT 芯片和模组的市占率最高,国内企业也具有一定的机 遇。MCU:汽车配置更丰富,MCU 需求量更大,但难度可能降低。汽车 电子控制器 ECU 是汽车各功能得以实现的重要控制器件。未来汽车配置 更加丰富,会增加对 MCU 的需求,MCU 将聚焦执行相关的控制,壁垒有 所降低。传感器:车辆状态传感器有替换和减少,环境感知类传感器将爆 发。汽车传感器可分为车辆状态传感器和环境感知类传感器,环境感知类 传感器是自动驾驶新增的传感器,具有较大的增长空间。车企加大汽车半导体的投入。特斯拉:芯片从采购到自研,感知器件或尝 试激光雷达;比亚迪:自研自制 MCU 和 IGBT;大众汽车:力求掌握芯片 技术和专利。理想汽车、长城汽车等主机厂也加大了自研的力度,如理想 汽车通过与地平线合作,深入自动驾驶的研发,长城汽车设立子公司进行 市场化竞争。一、 主控芯片是智能化的核心自动驾驶芯片和智能座舱芯片是汽车智能化最核心的芯片,需具备强大的算力和低功耗,以满足大 量数据的计算的同时,降低功耗以实现
3、电动车较好的续航里程。外资巨头如高通、英伟达正占据巨 大的份额,而国内优秀的企业也在快速成长,如华为、地平线等。1.1 自动驾驶主控芯片:英伟达领跑,地平线追赶随着自动驾驶级别的提升,传感器的数量、种类和性能均有大幅提升,尤其是 L4 和 L5,对芯片的 算力和功耗的要求极高,如 L4级自动驾驶的算力要求约为 300TOPS,而 L5则需要 4000TOPS 左 右。在智能化快速发展之前,没有专门的自动驾驶芯片,相关的功能由 ABS、ESP 的 ECU 负责,或者由整车 VCU 进行决策。目前第三方自动驾驶芯片主要以英伟达、mobileye 为主,国内华为和地平 线已崭露头角。在芯片种类方面,主要包括通用芯片(如 CPU、DSP 和 GPU等)和专用芯片(如 FPGA 和 ASIC 等)。其中,通用芯片可进行多项不同类型的计算,适用于不同的算法或需要持续改进的自动驾驶算 法,因此在目前阶段应用较为广泛;而 GPU与 CPU相比,具有更多的计算单元,更加适合于做简 单的重复计算,因此做图像处理时更具有优势。专用芯片中,FPGA 属于半定制化芯片,在逻辑计 算中更具有优势,同时具有低功耗的
4、特点。未来的趋势有以下几点:1)中短期看,GPU+FPGA 的方案更具有优势,长期看,如果自动驾驶算 法已经比较固化,ASIC 芯片将具有更大的应用;2)算法和芯片的高度融合与匹配:针对主机厂特 定的算法,选取最优的芯片种类;3)低功耗、高算力、高效率。英伟达是汽车自动驾驶芯片领域的龙头,也是全球 GPU龙头公司,英伟达从 2009年与奥迪合 作开始,在汽车智能座舱和自动驾驶领域具有强大的实力。英伟达与全球主要 OEM 具有合作,其中合作最为深入的包括大众、奥迪、丰田、沃尔沃和奔驰等。其中 2018 年奥迪 A8是全球首台投产的 L3 自主驾驶汽车,采用了英伟达的技术。英伟达 Orin芯片计划搭载在蔚来 ET7、智己 L7激光雷达版和理想 X01 车型,目标上市时间为 2022 年。此外,沃尔沃和奔驰也与英伟达合作,将使用 Orin芯片。Orin芯片是针对 L3及以上的自动驾驶的,相比于目前已广泛使用的针对 L2的 Xavier,算力从 30TOPS 提升至 200TOPS,而功耗仅从 30W 左右提高至 45W 左右,达到了汽车安全最高等级 ISO26262ASIL-D 标准。此外,
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