智能汽车破浪有时车载存储帆济沧海
2022-05-30许兴军王亮谢淑颖
许兴军 王亮 谢淑颖
在汽车电动化和智能化的趋势推动下,叠加上产业升级带来汽车格局重塑机遇,汽车存储芯片高成长、空间大,在半导体版图中位置愈加突出。
空间:从GB到TB,智能化趋势推动市场高速增长。
汽车存储芯片是CAGR15%+的高成长性赛道,预计2025 市场空间超80 亿美金。汽车存储芯片市场将成为一个高成长的半导体细分赛道,在存储芯片和半导体投资版图中位置愈加清晰和突出。
智能车存储芯片分布广泛,海量数据处理提高了存储容量需求。以传感器为例,ADAS和自动驾驶系统的传感器每天可以产生4-20TB的数据,而这些数据必须实时处理,以便以由AI驱动的系统能够做出即时反应。据SK海力士预估,单车DRAM容量需求可高达151GB,NAND容量需求可高达1856GB。单车存储的价值量也随容量的扩张而迅速攀升。
长期来看,自动驾驶技术升级成为车规存储市场发展的根本动力。智能驾驶等级具体表现为人工智能系统对汽车驾驶的协助程度。协助程度越高,汽车主芯片SoC算力需求越高,由此产生海量的数据,因此自动驾驶技术升级成为带动车规级存储发展的根本动力。
目前主流智能汽车的自动驾驶技术仍处于1/2级,预计在2030年自动驾驶将会发展至L4和L5等高等级。自动驾驶技术升级带来车规存储的带宽持续高增长是长期趋势,推动整车容量量级实现从GB到TB的突破。以美光预测的ADAS为例,Level 5与Level 1相比,带宽提高20倍,DRAM容量提高8倍,NAND容量提高125倍,达到TB级别。
中短期來看,ADAS升级和车内体验是汽车存储现阶段增长核心。在电动化取得实质性进步,和L4/L5获得实质性突破的前夜,ADAS、汽车内部/座舱和"车内体验"(IVE)成为消费者购买决策和OEM品牌识别的主要因素,也是近年来国内外新能源汽车厂商的发力重点。
具体分汽车存储IC类别来看:
(1)DRAM: ADAS 和车载娱乐系统大力推动汽车DRAM 需求。DRAM市场量价齐升,车载存储领跑下游应用。随着大数据时代来临,数据存储需求激增。根据Yole数据,DRAM下游五大应用中,服务器单机容量和价值量最大,其次为PC/NB,受益于汽车智能化程度不断提升,预计2026年汽车将成长为第二大市场,并且汽车DRAM在各下游单个终端平均容量提升幅度最大,2020-2026年CAGR为35%,对应单汽车价值量提升26%,成长幅度遥遥领先于下游其他应用。
(2)NAND:智能化驱动NAND 存储技术向大容量、高可靠性进化。根据SK海力士预测,随着自动驾驶等级的提升,2020年到2030年单车需要的NAND容量将从128GB上升至超过1TB。ADAS和车载IVI同样是NAND的最大的两个细分应用系统,预计2030年车载IVI系统单车容量达到512GB~1TB,ADAS 单车容量达到64-256GB。回顾车载NAND存储技术的发展,高性能UFS和大容量SSD逐渐取代低性能MCP,成为未来车载NAND的主要技术。
NAND市场稳中有升,车载存储领域迎来爆发性增长。NAND 下游包含五大应用,除车载存储外,其余四大应用2020-2026年容量年复合增速均维持15%~20%,市场规模整体平稳。车载存储NAND应用一骑绝尘,预计2026年容量达到820GB单车,对应单车价值量也将大幅提升。
(3)NOR Flash:ADAS 车载系统带来显著NOR-Flash市场增量。ADAS即高级驾驶辅助系统,在汽车启动后,高分辨率显示屏需要在极短时间内显示仪表盘、导航地图,以及可支持ADAS 的后视摄像机画面等高解析图形,符合xSPI规范的8通道SPI NOR-Flash的即时启动特性可将整个过程缩短在1s以内,主要用于ADAS摄像头和仪表盘中储存BIOS/程序码,从而解决当前ADAS系统缓慢上电问题。
(4)EEPROM:汽车智能化和电动化推动车用EEPROM用量提升。EEPROM多用于存储小规模、经常需要修改的数据,多用于具体摄像头模组内存储镜头与图像的矫正参数、液晶面板内存储参数和配置文件、蓝牙模块内存储控制参数等。这分别对应了智能车对“多摄像头”(自动驾驶和ADAS)、“多屏趋势”(车载娱乐)、“互联”(蓝牙通信)等需求。除此外还广泛应用于:引擎控制单位、车身控制模组、数字服务及导航等部位。根据安森美数据,平均每辆车上的EE?PROM使用需求约15颗,而智能新能源车往往多摄像头,多屏,具有ADAS功能等,因此单车EEPROM数量更多。
格局:从壁垒高企到格局突破,本土厂商大有可为。
汽车芯片认证周期长。车规级存储芯片研发、认证周期长(一般至少2年时间)、开发和运营成本高、产业链配套要求高。主要是因为汽车的开发周期比较长,一个新车型的研发和上市验证至少需要两年时间,这意味着汽车存储芯片的设计要具有前瞻性,能够满足三到五年客户的需求。此外,随着现在车上的软件种类越来越多,应用越来越广泛,芯片开发不仅需要支持多种操作系统,还需要配合各种软件的不断迭代。
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。车载存储芯片进入车厂前要求通过AECQ100、TS16949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100℃以上,同时还要具有防震、抗摔等特性。
汽车存储芯片龙头集中明显,海外大厂较易自然延伸至汽车增量市场。DRAM和NAND占据存储芯片超90%市场规模,且行业集中度极高。
增量需求多+本土造车新势力崛起,助力本土企业快速破局。复盘半导体发展历史,技术的革命与产业链体系的搭建对半导体行业的发展至关重要。从英特尔研发CPU开始,PC与互联网的推广构建存储芯片的产业链体系,推动日韩半导体崛起;21世纪通信时代高速发展,从1G到5G的技术革命与下游万物互联需求多样化共同形成良好的发展土壤,高通、博通、华为迎来腾飞,带动相关产业链上游半导体厂商发展。
步入21世纪的第二个十年,汽车智能化成为半导体发展新动能,再一次带来汽车作为交通出行工具转变为“智能终端”的产业链重构。产业链中游OEM厂商技术突破与下游Tier1车厂产品推广成为产业链构成的关键。受益于国内汽车向新能源、智能化转型,本土存储IC迎来时代机遇,有望快速破局。
从品类上看,我们认为,汽车EEPROM 和NOR Flash或成为本土存储厂商现阶段突破重点领域。主要系:(1)制程和代工方面,车规芯片以成熟制程的产品为主,车用EE?PROM 和NOR Flash 的行业主流制程仍分别多为55nm 和130nm等,对制程升级相对不敏感,同时国内有较为丰富的成熟制程代工资源和经验;(2)壁垒方面,DRAM 和NAND属于国际存储大厂凭借IDM模式角逐的大赛道,有着较高的技术和资金壁垒,也是国际大厂的优势领域。
从国内公司布局来看,在汽车缺芯和国产替代机遇下,布局存储IC 的厂商均在2021-2022 年陆续研发成功汽车用存储IC 产品,并通过车规认证和导入汽车客户,展现了强劲的破局势头。汽车客户粘性较大,单芯片的价值量和毛利率相对消费级IC 更高,未来有望给本土存储IC 产生带来一定业绩弹性。