自動駕駛晶元行業深度報告：行業快速發展，中國廠商有望突圍

科技 06-06

（報告出品方/作者：國泰君安證券，李沐華、齊佳宏）

01算力角逐時代，高級別自動駕駛晶元量產在即

自動駕駛產業鏈：自動駕駛晶元是實現自動駕駛的硬體支撐

自動駕駛產業鏈包含了感知層、決策層和執行層。根據技術層級，由激光雷達、地圖、攝像頭等組成的感知層通過搜集車身周邊的環境信息，將其傳導到決策層，根據演算法和相應平台得出駕駛決策，最終由制動系統等下達控制指令，完成智能駕駛的信息閉環。自動駕駛晶元是自動駕駛決策層的重要組成部分，是實現自動駕駛的硬體支撐。

「三域」晶元格局初現端倪

車載計算晶元包含自動駕駛晶元、智能座艙晶元和車身控制晶元等。目前，車載晶元的演化主要體現在智能座艙、自動駕駛域。智能座艙晶元由中控屏晶元升級演化而來，主要參與者包括傳統汽車晶元供應商以及新入局的消費電子廠商，國產廠商正從後裝切入前裝；自動駕駛域控制器為電子電氣架構變化下新產生的計算平台，處於領先地位的包括英偉達、Mobileye，高通、華為也重點布局該領域，國內也有地平線、黑芝麻、芯馳科技等創業企業參與。

晶元廠商通過技術上的分立實現生態差異化

自動駕駛域的應用層涉及的範疇較窄，會造成晶元生態相對分立。自動駕駛雖然有各種各樣的應用場景，比如AVP、TJP 、 HWP等等，但本質上都是同一類應用，即自動駕駛生態中涉及的應用範疇遠窄於手機。因而，如果核心演算法開源，就會失去差異化。在這種情況下，英偉達、高通等晶元廠商具有通過技術上的分立實現生態差異化的動機。

自動駕駛晶元市場空間前景廣闊

自動駕駛相關模塊滲透率有望快速提升。消費者對輔助駕駛、自動駕駛功能的付費意願較強，相關模塊滲透率有望快速提升。羅蘭貝格調研結果顯示，認為輔助駕駛（L2）與自動駕駛（L2.5/3）功能重要的消費者比例已經分別高達88%與80%，其中對於L2中單個功能願意支付的費用為2200-4100元，對L2.5/3中單個功能願意支付的費用則高達3800-4900元。消費者較強的付費意願有望帶動智能駕駛相關模塊滲透率快速上升。

「CPU GPU XPU」異構主控SoC晶元漸成主流

自動駕駛時代，「CPU GPU XPU」的異構主控SoC晶元逐漸成為主流。目前自動駕駛汽車的晶元平台主要為異構分布硬體架構，由AI單元、計算單元和控制單元三部分組成，通常包含CPU、GPU、FPGA、ASIC 等幾類晶元。以上幾種晶元各有優勢，因而由CPU GPU XPU 其他功能模塊（如基帶單元、圖像信號處理單元、內存、音頻處理器等）組成的異構主控SOC晶元成為當前自動駕駛汽車的主流選擇，單個SoC晶元是一個完整的計算單元，可以去獨立負責智能座艙域、自動駕駛域等智能汽車中較為複雜的領域。

02智能座艙晶元：一芯多屏漸成主流，高通領跑

智能座艙催生汽車產業鏈變革

智能座艙潮流變革汽車產業鏈結構。智能座艙產業鏈清晰。上游產品為軟硬體原材料、與底層軟體。下游為主機廠，組裝整車設備並交付消費者，擁有最終定價權。在電動化、智能化、網聯化、共享化的汽車「新四化」推動下，汽車產業供應鏈的轉型整合也在加速。

座艙晶元的算力將支撐需求向「主動智能，內容服務」轉變

用戶使用需求的轉變提高對高算力智能座艙SoC晶元的需求。進入智能駕駛時代，用戶對汽車座艙功能的需求維度將不再局限於傳統的「安全被動智能」，未來座艙晶元的算力需要支撐用戶需求向「主動智能，內容服務」等多重需求的轉變，滿足用戶人機共駕、內外聯合與應用為王三大應用場景的需求。

「一芯多屏」的發展趨勢也對座艙晶元的性能、算力提出都更高要求。從技術角度上看，影響座艙算力需求的因素至少有22個，每一個因素都會對演算法及上層應用產生不同的影響，對於同樣的演算法，是多個影響因子共同起作用，這將導致對算力的要求大幅提高。

交互屬性激增，大屏化、多屏化趨勢明顯

滲透率上升的同時，液晶儀錶盤和中控屏正呈現出大屏化、多屏化趨勢。截止2021年1-11月，液晶儀錶盤平均尺寸為9.2英寸，其中售價在30萬元以上的車型液晶儀錶盤平均尺寸達到11.2英寸，而10萬元以下車型則往往在6.5英寸以下；中控屏平均尺寸為10.5英寸，其中售價在30萬元以上的車型中控屏平均尺寸達11.0英寸，而10萬元以下車型則在9.5英寸左右。

03發力自動駕駛，高通汽車戰略清晰

聚焦四大領域，汽車版圖不斷擴大

在數字座艙領域，高通已經推出了4代智能座艙平台 ? 在車載網聯和C-V2X領域，方案涵蓋了眾多產品的組合，其中全球首款面向C-V2X的高通9150C-V2X晶元組，C-V2X參考平台將應用在未來多家搭載驍龍平台的汽車廠家產品上，近期將會出現多個應用車型在市場上。

在自動駕駛領域，早前推出的面向ADAS、AD的Snapdragon Ride平台在2021年的1月得到了擴招支持，新的SoC加入後，將支持多層級的 ADAS/AD功能、有條件自動駕駛的主動安全（L2/L2 級別）、全自動駕駛系統（L4級別）。

在雲側終端管理領域，提供集成式安全網聯汽車服務套件和生命周期管理OTA升級，為客戶帶來新服務和收益。

從戰略規劃看高通進軍汽車領域的信心

高通預計，汽車業務目標市場規模5年翻5倍，汽車業務營收10年CARG23.49%。2021年11月，高通公司認為，在市場規模方面，未來高通汽車的目標市場規模將從現在的30億美元提升至2026年的150億美元，年複合增長率達到36%；其中智能網聯、智能座艙和自動駕駛將是增長的主要趨勢。營收方面，2021財年，高通汽車業務營收為9.7億美元（約合62億元人民幣），占高通總營收不到4%，但其增長速度已經超越手機業務。高通預計，5年後的營收規模將達35億美元， 10年後將達80億美元，複合增速達23.49%。

重生態策略下高通的汽車客戶版圖也在不斷擴大

智能座艙絕對龍頭地位。在全球領先的25家汽車製造商中已有20家採用第三代驍龍汽車數字座艙平台，超過1.5億輛汽車採用高通汽車無線解決方案，市場份額高達80%，包括阿爾卑斯阿爾派、博世、大陸集團、富士康、黑莓QNX等20多家汽車產業鏈製造商將在2021年加速量產基於第三代驍龍汽車數字座艙平台的車輛。（報告來源：未來智庫）

04英偉達大算力晶元助推智能汽車產業發展

聚焦四大下游市場

按照下遊客戶來分，英偉達的業務主要分為四部分。英偉達瞄準四個大的市場：遊戲、數據中心、專業可視化和汽車。游戲業務是英偉達的傳統業務。數據中心業務是僅次於遊戲業務的第二大營收來源。專業可視化產品在設計製造、數字內容創造、企業圖像視覺領域發揮著重要作用。智能汽車業務是英偉達未來的核心業務。

2015年開始布局汽車業務

伴隨著GPU架構演進，英偉達逐步進軍智能汽車領域。英偉達2015年推出NVIDIA Drive系列，其中DRIVE CX面向座艙，DRIVE PX面向自動駕駛。此後以一年一代產品的節奏，迭代出了 DRIVE PX、DRIVE PX2、Drive PX Xavier、DRIVE PX Pegasus、DRIVE AGX Orin自動駕駛平台。

英偉達2019年推出了DRIVE AGX Orin平台，並於2022年3 月量產銷售。該平台由2顆Orin SoC晶元和2顆 Ampere架構的GPU組成，最高算力達到2000TOPS，功耗800W。Orin SoC採用7納米工藝，由Ampere架構的GPU，ARM Hercules CPU，第二代深度學習加速器DLA、第二代視覺加速器PVA、視頻編解碼器、寬動態范圍的ISP組成，同時引入了車規級的安全島Safety Island設計。在自動駕駛硬體層面可以鏈接14個攝像頭、一個激光雷達、5個毫米波雷達和12個超聲波雷達，感測器的數據經過Orin每秒最高 254萬億次的運算，可以為智能網聯電動汽車提供決策依據，從而實現高級別的自動駕駛功能。英偉達通過Xavier和Orin完成了自動駕駛從ADAS到L5的全棧布局，通過不同組合，滿足不同客戶對不同自動駕駛等級的需求。

英偉達汽車晶元將在車企不斷落地

自動駕駛進入算力角逐時代，越來越多的車企開始與英偉達合作。英偉達稱未來六年汽車訂單總收入已從 80 億美元增長至 110 億美元以上，覆蓋了整個自動駕駛汽車行業，其中大致分為以下四類：以梅賽德斯－賓士為代表的傳統車企；以蔚來為代表的造車新勢力；以圖森未來為代表的商用車自動駕駛公司；以 AutoX為代表的自動駕駛計程車公司。根據英偉達公布的數據，已有超過 25 家汽車製造商採用英偉達自動駕駛晶元。

05Mobileye：起步最早的自動駕駛霸主

Mobileye攜EyeQ系列領航ADAS

EyeQ系列晶元是Mobileye產品的核心。在EyeQ4實現量產的3年後，公司於2021年推出EyeQ5。它採用7nmFinFET工藝，具備多線程8核CPU和18核視覺處理器。算力大幅提升至24TOPS，功耗僅為10w，可以滿足L4高度自動化的駕駛需求。

Mobileye2022年連發三款最新晶元，布局高階自動駕駛。與此前產品相比，這三款晶元在控制能耗的前提下大幅提升性能，尤其是EyeQ Ultra，擁有64顆核心處理器和12個RISC-V CPU，每個核心24線程，能夠實現高效率和精確計算。

出色的性能，使得早期主流車商紛紛選擇Eye Q3及Eye Q4系列。 Mobileye早期就開始將計算機視覺軟體演算法固化到晶元當中，封裝了一套計算機視覺演算法、EyeQ SoC晶元與單目攝像系統結合的輔助駕駛方案，實現性能、成本和功耗三者之間的平衡，成功佔領前裝市場，早些年間公司在自動駕駛領域鮮有對手。

「黑盒模式」已出現水土不服

輝煌過後，Mobileye的增速出現了放緩，隨之市場份額也在下降。雖然公司的EyeQ系列晶元銷量在2021年底突破1億片，但與此同時卻是銷量增速的下降和份額的減少——2020年EyeQ晶元銷量為1,930萬顆，同比增長10.3%，較2019年下滑30.8pct，2021年增速有所好轉（但對比競爭對手，增速也顯得不及預期）。另一方面，據Gartner數據， Mobileye的市場份額也從以往的90%下降至70%，英偉達、高通及國內自主廠商正在佔據越來越多的份額。

份額下降的背後是主機廠的紛紛背離。 2016年裝載了Eye Q3的特斯拉Autopilot系統發生故障，使得特斯拉在與Mobileye合作僅兩年後就分道揚鑣。2021年11月，高通公司宣布與Mobileye的忠實客戶寶馬（此前合作長達十五年之久）達成合作。國內方面，「蔚小理」三家典型車企的初代車型均採用的是Mobileye的EyeQ4晶元，但隨後紛紛投向了英偉達、地平線等後起之秀。

智能化大背景下全棧自研成為趨勢，Mobileye已經在交付模式和算力上掉隊。雖說算力不是評判自動駕駛的唯一標準，但在當前市場尚未形成一致認知之前，車企為防止量產即落後局面紛紛採取「硬體預埋、軟體跟上」的策略，這就使算力成為了重要的考量因素，而Mobileye在各家百花齊放的2018-2021年卻出現了空白。

06黑芝麻——國產自動駕駛晶元獨角獸

加速技術革新，打造行業領先水準

黑芝麻智能科技是一家專註於視覺感知技術與自主IP晶元開發的企業。公司提供基於光控技術、圖像處理、計算圖像以及人工智慧的嵌入式視覺感知晶元計算平台，為ADAS及自動駕駛提供完整的商業落地方案。公司抓住了大算力晶元機遇，形成了兩大核心IP及FAD自動駕駛計算平台的端到端、全棧式自動駕駛解決方案。2020年，黑芝麻入榜「2020胡潤中國瞪羚企業」和「CB Insights中國晶元設計企業65強」。2021年9月，在完成數億美元戰略輪及C輪融資後，公司投後估值接近20億美元，正式邁入獨角獸行列。

自研IP制勝，構築核心競爭力

另闢蹊徑，先IP後晶元。與國內大多數晶元公司不同的是，公司並沒有從一開始就進行晶元研發，而是從自研核心IP入手，旨在縮短晶元設計周期、節約設計成本、降低晶元設計難度、提高產品的性能和可靠性。對公司而言，有兩個IP異常重要，分別是高性能圖像處理IP和低功耗神經網路IP，這兩個IP能幫助自動駕駛系統在複雜的光線環境下依然保持對於外部環境信息的準確感知，從而最大程度地發揮神經網路的算力。

晶元性能極具競爭力，積極布局各級自動駕駛市場

華山系列晶元及平檯布局各級市場——A500SoC。華山一號A500SoC是一款高性能、低功耗應用於圖像感測、實時計算機視覺和神經網路處理的ASIC平台，專為各種嵌入式應用而設計，以基於攝像頭的汽車感測和人工智慧計算為核心，如Level-2 ADAS或DMS系統。

07 AI晶元獨角獸的自動駕駛「征程」

2015-2017，創業兩年，初代晶元誕生

2015年7月，余凱從百度離職創辦地平線。地平線創始人余凱有著德國慕尼黑大學計算機系博士學位、西門子中央研究院高級研究科學家等學術科研背景，並在2012年回國後就加入百度並創建了百度研究院，帶領團隊搭建了百度的深度學習和自動駕駛等突破性項目。

2019-2020 ，晶元上車

2020年9月，地平線正式推出征程3晶元，以全新數字發動機助推汽車。征程3不僅支持基於深度學習的圖像檢測、分類、像素級分割等功能；也支持對H.264和H.265視頻格式的高效編碼，是實現多通道AI計算和多通道數字視頻錄像的理想平台。

2021至今，躋身頭部公司行列

征程5是面向高級別自動駕駛及智能座艙量產的理想。征程5是地平線第三代車規級產品，也是國內首顆遵循ISO 26262 功能安全認證流程開發，並通過ASIL-B認證的車規級AI晶元，基於最新的地平線BPU貝葉斯架構設計，可提供高達128TOPS等效算力，較上一代有極大幅度的提升。（報告來源：未來智庫）

08芯馳科技：國產車規晶元領航者，四芯合一賦能汽車智能化

國產車規晶元領航者，助力車企智能化轉型

芯馳科技是一家專註提供高性能、高可靠車規晶元的半導體科技公司。公司產品涉及智能座艙、自動駕駛、網關和MCU，涵蓋了未來汽車電子電氣架構最核心的晶元類別，它同時也是全球首家「全場景、平台化」的晶元產品與技術解決方案提供者

技術先驅，潛力巨大，市場表現優異。芯馳團隊擁有近20年車規級量產經驗，是國內為數不多的具有車規核心晶元產品定義、技術研發及大規模量產落地能力的整建制團隊。芯馳在規划上啟動包括智能座艙、網關晶元、MCU以及自動駕駛至少 4條不同晶元類型的產品線，加強對汽車處理器品類的覆蓋度。這種規劃理念能夠讓工藝相同、架構相似的產品共用一個基礎技術平台—— 不僅有助於提升涉及效率，亦能讓晶元與晶元之間在系統和開發層互相支撐，省錢省時。

X9系列：集成度極高的量產座艙晶元

X9系列晶元有著極高的集成度，可以實現一個晶元處理全局。 X9系列處理器還集成了PCIe3.0、USB3.0、千兆乙太網、CAN-FD，能夠以較小造價無縫銜接地應用於車載系統。該款處理器還採用了包含Cotex-R5雙核鎖步模式的安全島，能應用於對安全性能要求嚴苛的場景。這樣高集成下高效處理全局的能力友商往往需要3-4個晶元才可以完成。