德勤-半导体：未来浪潮-2019.5.pdf

半导体：未来浪潮 新兴机遇与制胜策略 2019年4月半导体：未来浪潮2目录半导体行业格局不断演化 5汽车半导体的突破口 12人工智能芯片竞赛开启 29并购活动回归理性 36深思熟虑进军中国市场 43数字化是增强竞争力的关键 48半导体：未来浪潮半导体：未来浪潮3 当前，我们使用的许多前沿数字化设备背后的技术都要依靠半导体才能实现。由于无人驾驶、人工智能、5G和物联网等新兴技术的发展，以及对技术研发的持续投入和市场主要参与者间的激烈竞争，未来十年全球半导体行业有望持续稳定增长。东亚地区（中国大陆、日本、韩国和中国台湾）聚集了部分全球最重要的半导体厂商。受益于经济增长、移动通讯的崛起以及云计算的发展，东亚已经成为半导体行业发展的热点地区。中国控制着几乎一半的市场价值，其中大陆市场和立足台湾、服务全球的世界领先原始设计制造商（如富士康和广达电脑）、晶圆代工厂商（如台积电）各占总需求量的50%。中国正在努力建立充分自给的半导体行业，同时力求成为全球行业引擎。另一方面，日本是半导体材料、高端设备和特殊半导体的重要产地，而韩国在高带宽存储器和动态随机存取存储器市场居于绝对的领先地位。半导体行业的兼并收购活动已经达到峰值，专业纵向整合逐渐成为行业重点。日本、韩国正力图通过收购重振本国半导体行业，而与此同时，持续的贸易战和知识产权纠纷将使中国在全球范围内的大举投资受阻。随着消费类电子产品需求饱和，半导体行业的增长将趋于平缓。然而，许多新兴领域将为半导体行业带来充分的机遇，特别是汽车和人工智能的半导体应用。前言半导体：未来浪潮半导体：未来浪潮4在汽车行业，安全相关电子系统的普及呈爆炸式增长。到2022年，汽车半导体元器件的成本将达到每车600美元。微控制单元、传感器和存储器等汽车半导体设备需求激增，汽车半导体供应商将因此获益。未来十年，自动化、电气化、数字互联及安防系统的发展将推动汽车电子设备和子系统中半导体元器件的数量不断增长。人工智能半导体市场竞争激烈，不但在应用层面如此，半导体芯片层面不同体系架构亦在相互角逐。出于提升效率、降低成本的考虑，人工智能芯片在数据中心的应用持续增长，云技术领域因而成为人工智能芯片的最大市场。最后，中国已经成为全球主要半导体厂商的重要收入来源，其中许多企业有超过一半的营收来自中国。意图进军中国市场的跨国企业应当综合考虑包括政策、技术、市场营销、物流和全球策略等在内的多方因素。跨国企业务必在进入中国市场之前清晰认识自身所处环境，制定最佳的市场进入策略。半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化5未来增长稳定过去几年，全球半导体行业增长主要依赖智能手机等电子设备的需求，以及物联网、云计算等技术应用的扩增。预计全球半导体行业总收入将从2018年的4,810亿美元增长到2019年的5,150亿美元，且增长态势有望持续至下一个十年。主要市场驱动力量包括现有产品的持续强化、人工智能产品和5G网络等新兴技术的融合，以及汽车和工业电子行业的迅速增长。半导体行业的大部分收入将来自于数据处理类电子（如存储和云计算）以及通讯电子（如无线通讯）。半导体行业格局不断演化1半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化6汽车电子和工业电子领跑汽车电子和工业电子将成为半导体行业增长最迅速的两大领域，来自消费电子、数据处理和通讯电子的收入将稳定增长。资料来源：Gartner，德勤分析345.85420.39481.09515.51509.07514.19542.640-0.050.050.10.150.20.2501002003004005006002016201720182019202020212022图：全球半导体行业销售收入（2016年-2022年，单位：十亿美元）5,426.4 亿美元(2022年)数据处理电子:34.2%军用/民用航空航天电子：1.1%通讯电子：30.2%消费电子：9.3%汽车电子：12%工业电子：13.2%半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化7汽车电子工业电子消费电子数据处理通讯电子军用/民用航空航天电子医疗保健：3.8%安防：18.5%交通运输：7.7%其他工业产品：17.5%仪表组件：11.2%自动化：11.2%商业娱乐：4.3%均值：7.2%底盘：6.1%售后市场：6.1%固体照明：12.4%检测度量：3.6%其他消费产品：13.0%有线通讯：5.1%电视：0%0%5%10%信息娱乐：8.2%能源管理：8.5%车身：13.3%辅助驾驶系统：23.6%电动/混合动力车：21%计算：1.9%动力系统：3.4%安全：2.6%存储：11.8%无线通讯：2.6%军用/民用航空航天电子：3.0%15%20%头盔显示器：34.9%智能手表：23.9%其他可穿戴设备：22.9%运动可穿戴设备：7.7%其他音响设备：6.1%电器：3.0%其他视频设备：2.9%数字机顶盒：-2.9%电子游戏控制台/手柄：-4.0%数字摄像机：-5.5%数字相机：-7.1%蓝光DVD播放器/录像机：-12.0%便携媒体播放器：-15.9%复合年均增长率（2017-2022）图：各类别电子设备半导体收入增长率（2017年-2022年）资料来源：Gartner，德勤分析半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化8安全、信息娱乐、导航和燃料效能方面的汽车电子元件消费在未来几年内将出现增长，这得益于越来越多的电子元件应用于车载安全功能。在驱动半导体增长的各类应用中，高级辅助驾驶系统增幅最大，这将推动对集成电路、微控制单元和传感器的需求相应增长。工业电子涵盖安防、自动化、固体照明、交通运输以及能源管理等领域。其中，安防是工业电子最为重要的驱动领域。新兴存储器技术提升了物联网设备的节能水平、安全水平和功能特性。头盔显示器将是消费电子领域半导体增长的主要驱动力。此外，可穿戴设备和智能手表将成为新增长点。然而，DVD和便携媒体播放器等其他消费电子市场将大幅缩水。因此，消费电子整体营收增长在某种程度上将受到限制。数据处理电子包括计算和存储设备。其中，以固态硬盘为主的存储设备将贡献最大增长份额。2018年以来的价格下降趋势仍在持续，固态硬盘的大规模普及以及平均存储容量的增加将保持较强态势；特别是随着数据中心的需求成为关键驱动力之一，企业固态硬盘将更加普及。通讯电子包括有线和无线电子。无线电子中，传统电话和蜂窝调制解调器将大幅削减，而智能手机需求增幅微弱，因此无线电子市场收入增长将会比较缓慢。有线通讯电子中，作为设备部署的企业广域网应是增长最快的领域。亚太市场需求不减亚太仍将是全球最大的半导体消费市场。中国产品占比的增加正在刺激整个亚太市场的增长，并将提供主要推动力。此外，并购活动的增加将有利于半导体行业的未来发展。资料来源：Gartner图：半导体行业销售额区域分析（2018年）图：半导体行业销售额增长（2018年）70%14%10%6%美洲欧洲、中东及非洲亚太亚太(不包括日本)北美亚太(不包括日本)欧洲、中东及非洲日本19.60%14.50%13.90%9.30%半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化9增长方面，2018年美国市场增速最快，这主要得益于动态随机存取存储器的兴起和对微控制单元的高需求，特别是在存储设备市场。随着存储器价格上涨并贡献巨大收益，存储器市场发展迅速，亚太地区因此获益。中国大陆集成电路产业增长了24.8%，有力推动了亚太区域市场的发展。韩国半导体行业增长主要依靠集成电路供应商，尤其是在存储芯片市场。另一方面，中国台湾半导体行业的根基是晶圆代工模式，然而价格波动已经影响了许多厂商，这迫使台湾供应商将部分晶圆代工厂迁至大陆，并重新调整优先要务，以集成电路设计为重心，力求在价格走低的颓势中逆流涌进。日本半导体企业则经历了剥离、重组，退出了技术价值较低的动态随机存取存储器领域，专注于开发高附加值的系统芯片。中国迎头赶上在东亚地区，日本在半导体研发和材料行业一直处于领先地位，拥有包括东芝、索尼和瑞萨电子等在内的半导体巨头。韩国和中国台湾分别在存储器和晶圆代工方面具有较强优势。韩国在动态随机存取存储器和NAND闪存方面领先，拥有三星、SK海力士等许多顶尖半导体企业，这图：东亚地区半导体销售资料来源：Gartner中国大陆韩国台湾日本很大程度上得益于政府支持。且NAND内存市场核心技术能力积累的要求，使新市场参与者日益难以参与竞争。但是，韩国亦面临诸多挑战。由于动态随机存取存储器价格下跌，出口降低，韩国半导体供应商正努力加大设备和材料研究上的投入，以求向其他领域拓展，避免对存储器业务的过度依赖。中国台湾已经成为全球领先的半导体晶圆代工产地。该地区半导体晶圆代工行业由台积电和联华电子两大合约制造商主导。半导体晶圆代工是信息技术产业的重要支柱。台湾应当能通过提高晶圆代工生产的附加值，弥补因资本和人才投资匮乏导致的集成电路设计领域的不足。中国大陆正在蚕食台湾的半导体市场份额。不但如此，日益扩大的中国大陆市场还将成为集成电路设计行业的商业渠道，中国大陆企业将继续投资于台湾的半导体产业。首先，中国大陆可提供市场支持。台湾半导体行业需要更加贴近消费者市场，以支持产品创新，实现规模经济效益。其次，台湾可获得相应的人才，从而专注于附加值更高的产品研发工作。中国半导体行业正以两位数的增长率蓬勃发展。然而，尽管近年来中国半导体厂商的竞争力得到显著提升，但关键零部件仍需大量从西方国家进口，自给率不足20%。中国政府十分关注这一问题，制定了多项有利政策支持半导体行业的发展。半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化10总体而言，中国半导体行业有四类企业：“国家队”、“地方队”、私募/创投基金和跨国企业，竞相推动中国成为全球半导体行业的动力引擎。国家队的领衔企业“大基金”和紫光集团均在产业价值链中投入了数千亿美元。“本土队”则紧跟“大基金”的指引，许多地方政府纷纷在当地建立投资基金，如北京市集成电路产业发展股权投资基金和上海武岳峰资本基金。这些专注于半导体行业的地方基金资本预计已超过2,000亿元人民币。在私募/创投领域，许多“海归企业”也加入了中国半导体产业的发展大潮，包括紫光展锐、芯原、兆易创新和澜起科技等。这些企业普遍由“海归”创立，专注于集成电路设计，并且大多由私募、创投基金支持。跨国企业中，英特尔、台积电和许多其他境外投资企业在中国大陆开展业务已久。近几年，越来越多的境外资本开始关注中国市场的机遇。格罗方德半导体在成都设立了工厂。ARM和高通均已在中国设立合资企业。特别值得一提的是，自从台湾地区放松对大陆高科技产业的投资后，台积电在南京开设了多个工厂，联华电子也通过福建晋华集成电路进入福建。中美贸易战下的不确定因素2019年注定是中美两国科技产业的多事之秋。除非两国能在知识产权、技术转移和网络攻击等领域达成共识，针锋相对的关税互博或将持续甚至升级。此番贸易战中，受挫最严重的当属半导体行业美国每年需要进口价值25亿美元的相关产品。图：中国半导体行业主要参与者国家队由国家集成电路产业投资基金（“大基金”）和紫光集团引领的中国“国家队”已经为建设半导体行业生态圈投入了数千亿美元。本土队在“大基金”的引导下，许多地方政府纷纷在当地建立集成电路投资基金。海归队海归企业大举加入中国半导体发展大潮，这些企业通常受到私募/创投基金的支持。跨国企业英特尔、台积电等跨国企业很早就进入了中国大陆市场，合资公司遍布中国。中国半导体行业参与者半导体：未来浪潮|半导体行业格局不断演化11目前，中国从美国进口的集成电路芯片价值超过2,000亿美元，远超原油进口额。半导体价值链上任何环节的波动都会影响整个产业。随着贸易战愈演愈烈，众多国内大型半导体厂商及跨国企业均开始重新评估自身在供应链中的定位。例如，苹果公司很长时间以来将中国作为其各类产品的生产基地，从其标志性的iPhone到 iPad及配件均产自中国。目前，苹果公司的供应链已经覆盖数百家企业。但是，如果中国持续提高对美国的进口关税，这些供应商可能会考虑将部分iPhone产能迁出中国。然而统观全局，中美贸易战对中国高科技行业的短期影响或许被夸大了，毕竟中国制造的集成电路芯片大多流向了国内市场。贸易拉锯战将在某些方面迫使中国企业寻求自主创新，加快国产产品替代过程，缓解未来风险的冲击。图：中国原油和芯片进口额对比图：美国对华贸易逆差资料来源：德勤分析电脑、电子产品电气设备其他制造业产品服装机械设备家具加工金属制品皮革塑料、橡胶纺织品$167.3$39.9$29.3$38.6$25.7$19.8$23.4$15.6$20.3$11.6050000011502原油进口（十亿美元）芯片进口（十亿美元）2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017300250200150100500汽车电子系统急剧增长汽车行业历经了长期的发展，才实现了以安全与舒适性为核心的汽车电子前装化。早在2004年，仅有四分之一的出厂车辆内置安全气囊，而配有前装电动座椅的车辆不足50%。然而，在政府监管和消费者需求的驱动下，安全相关的电子系统迅速普及。如今，汽车行业的创新大多出现在电子系统而非机械层面。2007年到2017年期间，汽车电子成本占比从约20%上升至40%左右。汽车半导体的突破口2122半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来13图：汽车前装电子 高级驾驶辅助系统：车内传感器在行车过程中随时检测周围环境、收集数据、发现并追踪潜在危险因素。动力传动系统：车内一系列零部件，用于产生动力并传送至路面。安全系统：包括主动和被动安全系统，能够减少事故风险并缓解事故影响。电动/混合动力汽车：混合动力汽车将传统内燃机系统和电动推进系统相结合。仪表板：通常位于驾驶位前，提示汽车运行中的各项功能和控制情况。售后/后装市场：在整车厂将车辆销售给顾客之后，负责车辆零部件的制造、再制造、分销、零售及安装的市场。底盘：支持各部件及其功能的整体框架 信息娱乐：基于一体化车载信息处理系统提供信息和娱乐功能相结合的体验。语音/数据通讯车内环境控制专用短程通信娱乐系统电池管理电子收费数字转向灯导航系统主动排气降噪坡道驻车再生制动防抱死制动胎压检测泊车系统主动悬挂差速器安防系统电动/混合动力维修车道更正车内主动降噪内部照明自动防眩后视镜事件数据记录系统事故记录仪表板疲劳驾驶检测雨刮控制自动制动电动动力转向家长控制气囊展开自适应前照灯远程免钥入车系统盲区导引车道偏离警告变速器控制主动式舵角控制器电子稳定控制座椅控制自适应巡航控制电子节气门控制电子气门正时系统电子气门正时系统气缸关闭系统主动减振装置传动轴承怠速启停系统诊断系统引擎控制夜视平视显示器半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来14汽车行业历经了长期的发展，才实现了以安全与舒适性为核心的汽车电子前装化。2004 2017100%80%60%40%20%0%防抱死制动系统 2004 2017100%80%60%40%20%0%稳定控制 2004 2017100%80%60%40%20%0%侧边安全气囊 2004 2017100%80%60%40%20%0%盲区传感器 2004 2017100%80%60%40%20%0%后物传感器 2004 2017100%80%60%40%20%0%胎压传感器电子系统在汽车总成本中的占比（%）2030F20102000199019801970高级驾驶辅助系统主被动安全系统动力传动雷达/视觉信息娱乐安全气囊 防抱死/电子稳定程序电子燃油喷射系统0%10%40%20%50%30%60%5%10%15%22%35%50%资料来源：德勤分析半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来15半导体供应商在汽车产业供应链中扮演着至关重要的角色。在传统汽车行业生态体系中，半导体供应商将产品销售给一级电子系统供应商，后者将技术整合成模块交给整车厂装配。近几年来，汽车行业经历了翻天覆地的变革，未来几年的生态体系将被彻底改造。人工智能、电动汽车、无人驾驶、能源储存和网络安全等技术的发展；公众对安全和共享出行等话题的社会意识；污染等环境问题引发的担忧；基础设施支出等经济层面的考量以及亚洲市场的增长等诸多因素都将重塑汽车行业。图：汽车电子和半导体每车成本占比半导体价格（每辆车）汽车电子成本（占整车成本百分比）200020102020203045%40%27%18%50%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%7006005004003002001000600475150300资料来源:IHS，德勤分析半导体成本（即电子系统零部件的成本）已经从2013年的每车312美元增加到了如今约400美元。汽车半导体供应商正获益于微控制单元、传感器、存储器等各类半导体设备需求的大幅上涨。到2022年，半导体成本预计将达到每车近600美元。半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来16图：半导体在汽车生态体系中的角色资料来源：Cadence，IHS，德勤分析10%10%40%-70%10%20%汽车制造商成本分销商&出口商研发设计材料供应零件采购零件集成装配市场与服务整车厂部件专家材料供应商标准制定者集成商半导体的角色4亿美元复合年增长率：4%300亿美元复合年增长率：6%1200亿美元复合年增长率：5.5%2万亿美元复合年增长率：5.5%二级半导体供应商一级电子系统整车厂英伟达、恩智浦半导体、瑞萨电子、松下、东芝、英飞凌、意法半导体、德州仪器、三星博世、德尔福、科世达、哈曼、电装、西门子、大陆集团、法雷奥、镜泰、江森自控、麦格纳通用、福特、特斯拉、奥迪、宝马、本田丰田、尼桑、沃尔沃、现代、戴姆勒电子设计自动化知识产权供应商晶圆代工厂封测代工厂半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来17关键词：自动化、电气化、数字互联与安全性未来十年，这四大趋势将推动汽车电子和子系统中的半导体元器件不断增加。图：汽车半导体的主要趋势资料来源：德勤分析 趋势 科技 市场参与者 转型 通讯公司 服务提供商 技术供应商 半导体供应商 汽车制造商 电动汽车电气化数字互联安全标准人工智能高端电子自动化高级安全 无人驾驶 （高级辅助驾驶系统）信息娱乐平台 轻量技术半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来181.自动化自动化被广泛认为是未来出行的终极目标。汽车制造商和一级供应商、技术提供商（如半导体厂商）以及传统汽车行业之外的智能出行企业（如共享出行公司）争相开发、投资相关技术。半导体厂商尤其积极开发各类融合人工智能和机器学习技术的微芯片、融合设备以及系统芯片设备。安全是无人驾驶车辆的关键卖点。然而，实现全面自动化（L5）需要在高级驾驶辅助系统安全系统等能够减少交通事故的技术（包括电子稳定系统、车道偏离警告、防抱死制动、自适应巡航控制和牵引力控制系统等）方面实现进步。这些技术需要复杂的电子元器件，包括高速处理器、存储器、控制器、传感器和数据传输，以确保车辆的可靠性与安全性。例如，传感器将在驾驶自动化的进程中起到重要作用，自动化驾驶能力的实现需要更多传感器。汽车自动化程度越高，使用的传感器就越多。L4无人驾驶车辆的传感器数目可达29个。这些功能将不会局限于高端车型，未来几年将延伸至销量变化更高的中端和经济车型。图：不同等级无人驾驶车辆所需传感器数量资料来源：德勤分析L2(2015年)L3(2022年)L4(2028年)L5(2040年)超声波传感器 4个长距雷达传感器 1个环视摄像头 1个超声波传感器 4个长距雷达传感器 1个短距雷达传感器 4个环视摄像头 4个超声波传感器 10个长距雷达传感器 2个短距雷达传感器 6个环视摄像头 5个长距离摄像头 2个立体摄像机 1个Ubolo 1个激光雷达 1个航位推算 1个超声波传感器 10个长距雷达传感器 2个短距雷达传感器 6个环视摄像头 5个长距离摄像头 4个立体摄像机 2个Ubolo 1个激光雷达 1个航位推算 1个PALKAAEBDM传感器融合TJA高速无人驾驶辅助随时随地无人驾驶辅助L1(2012年之前)ACCLDWASACC：主动巡航控制LDWS：车道偏离警告系统LKA：车道维持辅助PA：停车辅助AEB：自动紧急制动DM：驾驶员监控AP：无人驾驶辅助TJA：交通堵塞辅助29个32个13个6个半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来192.电气化对提升燃油效率、满足政府减排要求的需要，正推动传统汽车和电动/混合动力汽车对半导体的需求日益增长。当前的传统内燃机二氧化碳排放量仍有很大的降低空间。引擎的高效运转需要大量传感器、控制器的支持，这方面仍存在巨大的提升潜力。例如，中国政府将在2020年推行“国六”排放标准，这将进一步减少汽车排放量。同时，电动/混合动力汽车的发展要求动力传动系统向电气化迈进。许多国家的政府已经着手制定或正在推出完全禁止内燃机汽车的禁令。中国已经给汽车制造商设定了电动车生产指标（2019年起达到总产量的10%）。许多全球性汽车制造商也设定了在10年内将电动车销量提升至总销量15%25%的目标，以推动电动车的大众化普及。大型整车厂的电动车制造与销售目标将带动半导体行业成比例增长。因此，以减排为目标的电子动力传动技术的创新条件已经成熟，这也将加速推动汽车行业半导体需求的增长。3.数字互联另一大趋势是数字互联，即高级汽车联网，包括汽车与基础设施互联（V2I）、汽车与汽车互联（V2V）和车与车联网，这一功能旨在实现汽车内、外互联，并将汽车融入物联网成为其中的一部分。汽车制造商已经开始提供为潜在应用商店充当平台的操作系统，并开发了定制应用软件、服务和媒体内容。数字科技企业正在根据车内使用特点改造移动平台，并开发车载娱乐平台。一些流媒体服务和设备制造商已经和整车厂建立了合作。由于具备核心能力并采取积极主动的资本投资策略，数字科技公司在这一领域尤其具有独特的优势。从消费者的角度来看，车内数字互联和数字内容将成为汽车的标准配置，亚洲消费者尤其如此他们将可以与个人移动设备无缝整合的车载娱乐视为汽车的基本功能之一。互联性并不局限于娱乐；车对车通信是无人驾驶汽车实现无人驾驶技术并避免事故的一项关键技术。预计到2023年，超过90%的出产车辆将具备互联功能。图：联网汽车的组成部件资料来源：德勤分析固件联网汽车服务高级/无人驾驶系统车载通信总线移动应用无线通讯一体化汽车安全系统信息娱乐系统半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来204.安全性随着汽车互联性能提高，软、硬件平台将愈发暴露于黑客攻击的风险之中。一辆汽车的某一部件若发生故障，将引发雪崩式的反应。例如，如果汽车通讯系统遭到恶意攻击，高级驾驶系统将无法接收重要的环境认知信息，汽车一体化安全系统（控制制动、加速和防撞系统等）也就无法做出反应。因此，如今的汽车电子供应商比以往任何时候都更加注重车辆的安全性和可靠性。为抵御潜在威胁，保护措施可从两个层面开展。首先，制定政策并建立网络安全标准，令制造商遵循一套严格的流程，确保联网汽车的安全性。然而，仅仅有标准是不够的，汽车制造商和技术公司还需要生产未预置后门或木马的高度安全的部件，评估软件和固件的漏洞，提供以空中下载（OTA）方式进行的更新以及通讯线路连接。未来多种出行形态并存我们设想这些变革趋势将创造四种并存的未来出行形态，汽车保有形式将分化为共享与私有，而汽车控制系统将持续向全面自动化发展。1.私有无人驾驶3.共享无人驾驶2.私有自动化4.共享自动化汽车拥有量车辆控制水平驾驶辅助自动化共享私有技术发展行业格局1234实现L3和L4无人驾驶；高级驾驶辅助系统；技术成本相对较低。科技企业和初创企业对汽车制造商具有至关重要的作用。无人驾驶汽车变得经济可靠。联网汽车；L0及L1无人驾驶，自适应速度转向，防抱死制动系统，速度控制。现有生态体系变化极小。汽车制造商继续推动单车销售。科技企业开始浮现。按需出行服务，娱乐、导航、应用。资产利用率高，无人驾驶共享网络高效运行。在颠覆性环境下，市场参与者合作更加广泛。出行及数据驱动服务，智能手机等移动设备兴起。共享出行发展迅速。拥有多辆汽车的家庭数量减少。科技企业提供更具个性化的服务。图：未来出行形态资料来源：德勤分析6半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来21在私有无人驾驶（形态1）情境下，汽车保有形式仍为私有，但随着技术成本的下降，无人驾驶水平达到前所未有的高度，促进了无人驾驶汽车数目的增长。整车厂和科技企业的协作在这一形态下成为常态。在私有自动化（形态2）情境下，汽车为私人所有，高级驾驶辅助系统应用有限。整车厂将持续关注汽车销量，技术发展循序渐进。行业生态不会有较大改变。在共享无人驾驶（形态3）情境下，大部分汽车由用户共享，且具备无人驾驶能力。在这一情境下，娱乐等按需出行服务将兴起，汽车制造商、科技企业、车队所有者以及监管机构将深化合作，以建立复杂的城市生态系统。在共享自动化（形态4）情境下，车辆拥有形式为共享，共享出行将迅速发展普及。点到点的交通运输方式随着共享出行而诞生，每公里交通成本随之下降。这一情境下科技企业将能够提供更优化和个性化的服务。汽车半导体行业机遇正在显现尽管手机在当前以及未来都是半导体企业的最大市场，但多年以来这一领域的增长已经十分饱和。而汽车半导体市场却是个例外。随着高级驾驶辅助系统和车载信息娱乐等电子部件越来越多地应用于汽车，这一领域需求强劲，成为半导体企业的重要增长市场。亚太地区最具吸引力预计2018年汽车半导体收入将达到400亿美元的历史高点，并将在2022年突破600亿美元。亚太地区在政府政策支持和消费者安全性需求的推动下（尤其在中国），将以41%的增速领跑全球。2017年，中国汽车销量达到近2,900万辆，是全球最大的汽车市场。此外，中国还将成为全球汽车制造中心，吸引着各国汽车制造商，轻型汽车产量在全球范围内的占比将达到近29%。这些趋势均令亚太地区倍受半导体厂商的青睐。图：全球各地区汽车半导体收入及产量-551525354555652016201720182019202020212022汽车半导体收入（十亿美元）动力系统信息娱乐系统车身电动/混合动力汽车底盘安全系统售后市场高级驾驶辅助系统仪表组件半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来22高级驾驶辅助系统引领增长汽车半导体市场的增长取决于车用电子设备和半导体元器件的增长。高级驾驶辅助系统应用领域预计增长最快。高级驾驶辅助系统的半导体元器件将随着自动化水平而增长。事实上，半自动化汽车中添加的半导体元器件将需要约100美元的成本，高度自动化汽车的半导体元器件成本约400美元，全自动化汽车约为550美元。在动力传动等其它领域，由于半导体是混合动力汽车和电动汽车电气传动系统效率的主要驱动力，因此微控制器、传感器和功率半导体的需求巨大。从设备角度来看，随着功能组合的复杂性不断提升，汽车将需要不同类型的组件。一些细分领域的增长速度将超过其他领域。例如，无人驾驶将产生对传感器和微控制器，以及处理传感器数据的大量需求。半导体行业亦正在开发更加强大的微控制单元/微处理单元以处理这些数据。例如，当汽车达到L4/5级别的自动化程度，系统需要能够处理所有传感器数据，才能呈现出全面的视角，帮助汽车做出正确判断。资料来源：Gartner，德勤分析亚太美洲日本0.00%10.00%30.00%20.00%40.00%图：不同级别自动化汽车中高级驾驶辅助系统半导体的平均成本占比数据来源：英飞凌半自动化Level 2Level 3Level 4高度自动化全自动化摄像头摄像头摄像头激光雷达激光雷达激光雷达雷达雷达雷达传感器整合传感器整合传感器整合总成本促动器促动器总成本总成本60%$10040%45%$40035%12%8%40%$55025%5%20%10%欧洲、中东及非洲半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来23图：汽车半导体应用和设备增长预测（2022年）资料来源：Gartner，德勤分析600美元至2022年每车半导体元器件成本细分领域子细分领域增长率（2017-2022）规模（2022）电动助力转向系统/自动防抱死制动系统/安全气囊/牵引力控制/胎压监测按应用划分（Gartner）引擎控制/变速盲点侦测/碰撞预警/停车辅助/车联万物/前视摄像头联网/车载通讯系统/车载导航/车载音响电动车门/电动车窗/气候控制/雨刷控制售后市场电动/混合动力汽车高级驾驶辅助系统车身底盘23.6%6.1%13.3%6.1%21%11b3b12b7b6b仪表组件信息娱乐系统动力系统安全系统8.2%11.2%3.4%2.6%9b4b6b5b汽车零部件/设备/维修服务/碰撞修复悬挂/差速/传动轴混合动力汽车仪表盘，仪表线束按设备划分（Gartner）存储器集成电路非光学传感器通用逻辑集成电路光电元件分立器件动态随机存取存储器，新兴存储器，闪存，NAND存储器环境传感器，指纹传感器，惯性传感器，磁传感器数据转换器，开关，多路转接器，电压调节器，基准图像传感器，发光二极管，光敏传感器功率晶体管，二极管12.5%10.9%18.9%9.9%7.2%2b4b8b9b6b微器件集成电路模拟集成电路7.7%7.4%11b4b数字信号，微控制器，微处理器数据转换器，开关，多路转接器，电压调节器，基准专用集成电路专用标准产品6%12.3%3b19b专用集成电路专用标准产品半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来24抓住机遇汽车行业对半导体厂商而言并非一个陌生的市场。事实上，许多厂商多年前就已进入了汽车领域。然而，由于客户规模不足，当时汽车市场并非半导体厂商的重要收益来源，而且流程验证周期长，同时与消费电子相比销量很低。然而，由于高级驾驶辅助系统、人工智能、数字互联以及传感器等汽车电子的需求不断增加市场氛围。要抓住这些良机，半导体行业的领先企业应当考虑以下措施和方法进入市场：1.了解汽车市场特有的要求汽车电子和消费者电子市场对半导体有截然不同的要求。比如，消费者希望手机具备最新、最前沿的技术。然而在汽车行业，一些传感器仍然采用150纳米的制造工艺。这是因为汽车设计要求具有较高的冗余，元器件的大小并非主要考量因素。因此，采用7纳米工艺传感器的动机并不如手机市场那么强烈。此外，汽车领域对故障率的要求严苛得多。如果手机出现故障，用户只需重启即可，但这对于正在道路上行驶的汽车并不现实。对于手机半导体供应商而言，10%的故障率或许可以接受，但汽车制造商则希望零部件在15至20年内故障率低于十亿分之一。此外，手机设计频率通常达到3GHZ，频率和速度均为首要考虑因素。然而，汽车所需的频率和速度则千差万别。但随着5G联网汽车将在不久成为现实，汽车和手机领域或许终将融合，联网汽车在某种程度上将具备类似于手机的功能。此外，汽车芯片还要在更大的温度范围内运作（-40至155），而移动设备则只需适应0到40之间的温度范围。手机和汽车在电压方面还存在巨大的差异。在手机应用领域，电压通常保持在较低水平以维持电池寿命。而汽车的电压则更高，而且运用了许多模拟信号半导体，这就要求设备在更宽的电压范围内准确无误地运转。2.资质要求将极为严格且极具挑战在汽车行业，汽车内部的运行条件相比一般的消费电子产品更为苛刻，因此芯片、部件、模块及子系统均须符合严格的质量、可靠性、成本、功率及安全标准。例如，美国汽车电子协会制定了一项针对集成电路的故障压力测试认证（AEC-Q100），合格的集成电路应通过一系列可靠性压力测试（电气、工作寿命等），并需要在不同高强温度之下进行测试。电子和半导体供应商需要支持装运前认证测试，以及装运后故障分析。最终，产品开发与制造均可追溯至安全管理条例，实现一切均有源可溯。半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来25资料来源：新思科技，德勤分析28纳米 7纳米100M+900MHz 2.7GHz0.5V to 1.8V0 401-3年180纳米 7纳米60V-40 15510-15年目标零故障工艺技术设计规格（P/C）频率工作电压工作温度工作寿命目标现场故障率图：汽车与手机的集成电路要求对比这些要求给半导体供应商带来了诸多挑战。例如，半导体晶圆代工厂通常是开发一项流程技术，并采用相对常规的样本规模进行认证。然而在汽车领域，代工厂需要进行更多检查、测试及筛选以达到更高的质量和产出水平。隐藏的可靠度缺陷是另一重点问题，许多部件直到在车辆的有效寿命期间上路运行后，由于老化、潜在的制造缺陷、热应力或电磁干扰等，故障问题才会出现。鉴于未来无人驾驶将依赖各个部件之间的协同运作，这一问题尤为重要。设备在长时间的恶劣外部环境下的运行表现如何还有待确定。一个普通车型的上市时间通常为10到15年，更新周期远远长于消费电子产品。半导体厂商有责任针对更大的样本规模开展更多模拟、检查和测试，以在确保可靠性，同时控制整个过程的时间和增加的成本。供应商须针对长产品生命周期做好应对准备并制定计划，支持相关产品的制造和维护。3.通过并购助推市场进入对许多半导体厂商而言，进入汽车半导体市场并非轻而易举。他们必须权衡利弊，在自建能力和并购之间做出选择。随着半导体厂商不断寻求新的领域推动增长和扩张，过去几年的并购交易活动十分活跃。恩智浦半导体与飞思卡尔的合并缔造了汽车半导体解决方案领域的领导企业，而英特尔则通过收购Mobileye公司进入了汽车半导体市场并填补了其汽车产品方面的空白。因此，企业应将并购视为维持竞争力整体战略不可分割的一部分。并购带来的潜在益处包括填补产品空白、获取先进技术以及扩大客户群体基础。这在汽车半导体行业尤为重要，因为与汽车公司建立长期合作关系需要做出极大的努力。此外，大部分汽车半导体项目均耗时漫长，从概念启动、产品开发及认证流程到最终的生产常需要数年的时间。同时，客户愈加寻求从一家而非多家公司获得一体化综合解决方案。从技术角度而言，汽车半导体元器件必须遵循严格的质量标准，而具备尖端制造能力的半导体供应商则最有可能生产出高质量的元器件。通过并购，半导体供应商能够快速获得这种专长，以强化竞争优势并提高市场份额。智能手机市场已经过度饱和，迫使许多大型半导体企业转向汽车半导体市场探索业务机会，以扩大投资组合并扩展收入渠道。联网汽车成为半导体厂商扩张的一个入口点。例如，三星收购了哈曼公司以建立联网汽车信息娱乐系统的业务能力。由于哈曼公司是联网无人驾驶汽车的全球领先企业，这一收购使三星在汽车市场站稳了脚跟。通过此次收购，三星利用现成知名品牌确立自身作为信息娱乐系统主要供应商的地位，同时亦打开了无人驾驶汽车市场这一新的盈利性收入渠道。三星将继续扩展联网汽车市场、高级驾驶辅助系统、网络安全及空中下载业务。此次收购亦符合三星的为实现规模效益而制定的物联网全局战略。与此同时，松下正重新调整工作重心，从家庭电子转向以高科技汽车零件为重，充分利用自身在电子方面的技术专长，在汽车电子市场打造领先的技术能力。过去几年松下完成了多次收购，同时亦在倾力打造自有无人驾驶能力。该公司的无人驾驶汽车已经进入测试阶段，并与谷歌和高通在信息娱乐领域开展合作，同时在中国设立合资公司生产电动汽车的重要零部件。半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来264.重新思考合作模式和角色传统汽车半导体行业的生态体系及合作模式不再固定不变，而是前所未有地相互交织，紧密关联。市场参与者的角色在不断发生变化，新的参与者日益崛起。客户正逐渐成为合伙伙伴或竞争对手，而合伙伙伴和竞争对手亦在变成客户。从充当供应商、建立战略合作关系到达成并购交易或成立合资公司，供应链中的角色正在不断模糊。随着汽车自动化程度不断提升，车载系统日益实现互联互通，不再孤立运行。表：汽车半导体相关并购交易并购交易金额（美元）交易时间恩智浦收购飞思卡尔1.18亿2015年3月安华高收购博通3.70亿2015年5月英特尔收购Altera1.67亿2015年6月西部数据收购闪迪1.78亿2015年10月亚诺德半导体收购Linear1.30亿2016年7月软银收购ARM3.02亿2016年7月高通收购恩智浦4.59亿2016年10月英特尔收购Mobileye1.53亿2017年3月资料来源：Mergermarket，德勤分析图：汽车半导体供应链的不断演变传统汽车半导体供应链新型汽车半导体供应链一级电子系统整车厂二级半导体供应商科技及数字化企业整车厂一级电子系统二级半导体供应商半导体：未来浪潮|汽车半导体的未来2