近些年,越來越多的半導體巨頭、互聯網科技公司以及整車廠都在高調進軍汽車電子領域,每年在拉斯維加斯舉行的消費電子展CES,現在也越來越多的成為了各個廠商們展示其最新汽車電子技術的平臺,可見汽車電子行業迎來了風口。
那么,到底何謂汽車電子?汽車電子行業都有哪些特點和機會?以及汽車電子的未來發展趨勢是怎樣的?筆者通過這篇文章,給大家普及下相關知識,希望大家能對汽車電子行業有個初步的認識。
汽車電子相關概念:
從廣義上講,汽車整車中所有與電路電氣相關的裝置都屬于汽車電子,小到電子元器件,大到整個電子控制系統。
具體來說,汽車電子是電子信息技術與汽車傳統技術的結合,是車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的總稱。具體分類如下:
汽車電子最重要的作用是提高汽車的安全性、舒適性、經濟性和娛樂性。據了解,汽車產業60~70%的技術創新都是由汽車電子技術推動的。如今,汽車電子化程度的高低,已經成為衡量汽車綜合性能和技術水平的重要標志。
汽車電子技術的發展歷程:
全球汽車電子技術的發展及其大規模的應用是從20世紀70年代末開始的,到現在大致經歷了以下4個發展階段:
第一個發展階段為1971年以前,主要生產技術起點較低的交流發電機、電壓調節器、電子閃光器、電子喇叭、間歇刮水裝置、汽車收音機、電子點火裝置和數字鐘等。
第二個發展階段為1974~1982年,以集成電路和16位以下的微處理器在汽車上的應用為標志。主要包括電子燃油噴射、自動門鎖、程控駕駛、高速警告系統、自動燈光系統、自動除霜控制、防抱死系統、撞車預警傳感器、電子變速器、自動巡航控制、防盜系統等電子產品。其中,電子汽油噴射技術和防抱死(ABS)技術是這個階段典型的技術應用,使汽車的主要機械功能用電子技術來控制。但是,在此階段機械與電器的聯接并不十分理想。
第三個發展階段為1982~1990年,微電腦在汽車上的應用越來越多,方案也日趨成熟,而且在向智能化方向發展。主要生產的產品有胎壓控制、數字式油壓計、牽引力控制、全輪轉向控制、直視儀表板、聲音合成與識別器、電子負荷調節器、電子道路監視器、蜂窩式電話、可熱式擋風玻璃、倒車示警、高速限制器、自動后視鏡系統等。
第四個發展階段為2005年以后這段時間。在這個階段,全球的汽車智能化、電子化得到高速發展,所使用半導體處理器的功能也越來越強大,主要產品有多路傳輸系統、32位微處理器、自動防撞系統、ADAS、自動駕駛等。而且國內的汽車電子市場也在這個階段得到了快速的發展,尤其是自主品牌的研發和投入。
汽車電子產業鏈:
汽車電子行業的產業鏈相較于其他行業還是比較清晰的,其主要由三個垂直的層級構成。分別是電子元件供應商(Tier 2)、系統供應商(Tier 1)和整車廠(OEM)。其中,上游電子元件的供應商主要以國外的半導體巨頭為主,比如:飛思卡爾、瑞薩、英飛凌、英偉達等;中游系統供應商基于Tier 2提供的各基礎產品,研發集成出一套系統供給整車廠,比如:影音娛樂導航系統、儀表系統等等,像電裝、博世、德爾福、航盛、華陽等都屬于系統供應商;下游整車廠就比較好理解了,整車廠把各個系統供應商提供的產品在產線上進行組裝和生產,最終一臺新車下線。在這里值得一提的是,在上游和中游之間會存在一些中間代理商,主要以國內的公司為主。
汽車電子市場規模:
目前,中國已經成為全球最大的汽車產銷國,據中國汽車工業協會最新發布的統計數據顯示,2016年我國汽車產銷分別完成2811.9萬輛和2802.8萬輛,又一次位居全球第一,IHS預測中國汽車產銷量在2020年將增長至3000萬輛,年復合率超過10%。下圖是不同車型、不同檔次的車,汽車電子所占整車價值的比例。據權威研究機構預測,預計到2020年全球汽車電子占整車比例將由目前的30%上升到50%。
在汽車市場穩步增長、汽車電子設備成本占比提升、電氣化部件普及率提升等多重因素作用下,汽車電子市場增長迅速。早在6年前,全球汽車電子規模已經突破萬億元了,而且還在穩步增長,全球汽車電子年增長率在10%左右,國內汽車電子年增長率在20%左右。從下圖也可以看出,國內的汽車電子規模所占全球規模的比例也在提高。
汽車電子行業特點
門檻高:汽車電子從屬于汽車零配件產業,與3C消費類/工業類產品相比,汽車電子行業的技術門檻要求更高、對產品本身的可靠性和安全性要求也很高。由于汽車與安全性直接相關,汽車電子產品要求在承受不同惡劣環境(高低溫、高壓、震動等)下,依然保持產品的性能穩定,所以汽車電子行業都要滿足一些認證:TS16949、AECQ100/200等;
國際巨頭占壟斷地位:國外汽車電子產業起步比較早,而且依托本土的汽車巨頭進行全球的擴張,全球汽車電子行業基本都是被幾大國際巨頭壟斷的,據了解,全球前10大汽車電子供應商的市場占有率達到了70%,其中日韓、歐美企業居多,包括:博世、德爾福、大陸、偉世通、阿爾派、歌樂、MOBIS等,雖然國內汽車電子行業近幾年也在快速發展,包括:航盛、華陽、東軟、德賽西威等,但是與國外巨頭還有一定差距;
項目研發周期長:一個新車型項目從立項到新車量產需要經歷許多個必要環節,比如:技術產品選型、樣機、小批量測試、外部跑車測試和量產等,一般純進口的車型研發周期大約3-5年,例如:XC90用了42個月、奔馳有款車用了4年;中外合資車的研發周期約為2年;國產車型研發周期約為1年,其中新車型量產前必須要進行嚴格的3-6個月的測試。
項目可持續性好:汽車電子行業項目的可持續性好,一般的車型周期在3年左右。
汽車電子未來發展趨勢:
隨著汽車電子的電氣化、智能化、集成度越來越高,汽車電子的未來發展趨勢如下圖所示,其中汽車電子未來發展的終極目標是:完全實現無人自動駕駛!
汽車電子發展帶來的機會:
基于上面提到的未來汽車電子的發展趨勢,我們可以看出高級汽車駕駛輔助系統(ADAS)、無人駕駛、車聯網(V2X)和新能源汽車等將會得到快速發展,那么所涉及的毫米波雷達、激光雷達、IGBT功率元器件等產品將會有大規模爆發。
1、ADAS: 毫米波雷達 + 攝像頭。
汽車智能化的發展,必定帶來多個傳感器的需求,ADAS系統需要大量的攝像頭、毫米波雷達和各種不同功能的探測雷達來感知周圍環境,如識別交通標志、辨別障礙物類型、測量障礙物與車身距離、計算相對移動速度等。
毫米波雷達:測量被測物體的相對距離、相對速度、方位等,一般一個車上需要4個毫米波雷達,預計到2020年,毫米波雷達的全球出貨量在7200萬顆。
攝像頭:ADAS的核心器件之一,用于物體的識別。廣泛用于360環視、自適應巡航、車道偏離預警等系統中,與毫米波雷達等傳感器配合使用。
2、新能源汽車:IGBT/MOSFET/晶體管。
新能源汽車的發展對功率器件的使用量大幅增加,一個整車中需要大量的逆變器、變壓器、變流器以及電動控制系統,所以對IGBT、MOSFET 、二極管等功率器件的需求日趨增多。
目前,IGBT模塊90%依賴進口,是新能源電動車的核心器件之一,主要用于電源系統、電力驅動系統中,一臺電動車中需要大量的IGBT模組,占整個電動車成本約10%,電動車的發展,促進了IGBT等功率器件的發展,預計到2020年,IGBT的市場規模將達到200億,未來市場潛力巨大。
3、車聯網(V2X):通信芯片+RFID。
車聯網技術是汽車電子領域的一個新興應用,也是未來ITS的重要組成部分。車聯網通過各種信息傳感設備,利用RFID、GPS、移動通信、無線網絡等接入技術和網絡服務支撐技術,實現人、車、路、環境之間的智能協同,實現在信息網絡平臺上對汽車的屬性和靜動態信息,進行提取、利用并提供綜合服務。據了解,未來車聯網技術會以每年20%的增長速率發展,屆時V2X通信芯片和RFID的需求量將會得到爆發。