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智能驾驶研究框架:(二)智驾芯片及域控制器

交运设备2023-10-01杨烨财通证券周***
智能驾驶研究框架:(二)智驾芯片及域控制器

智能驾驶研究框架(二)智驾芯片及域控制器证券研究报告分析师 杨 烨S A C证书编号:S 0 1 6 0 5 2 2 0 5 0 0 0 1联系人 王妍丹2023年10月1日 2智能驾驶研究框架:(二)智驾芯片及域控制器◆智能驾驶芯片进入快速扩张阶段✓国内高阶智能驾驶芯片市场,英伟达和地平线的占比超80%。✓参考手机芯片市场竞争格局,我们认为,智能驾驶芯片格局或呈现高端芯片格局占优,低端市场百花齐放的格局。✓我们推测智能驾驶芯片发展方向,将从算力升级转为架构升级。目前1000TOPS左右算力已能满足L4需求。◆芯片巨头群雄逐鹿智能驾驶✓英伟达、高通、地平线、华为等公司展现出了较强的横向竞争优势,与强竞争实力芯片厂商合作紧密的公司具有优势。◆投资建议:建议关注德赛西威、均胜电子、中科创达、经纬恒润、光庭信息、华阳集团等在汽车智能化中具有优势地位且软件能力领先的公司。◆风险提示:汽车智能化渗透率提升速度低于预期的风险;政策法规的支持不及预期的风险;芯片等原材料短缺风险;宏观经济形势下行的风险等。 目录一、智能驾驶芯片进入快速扩张阶段二、芯片巨头群雄逐鹿智能驾驶三、投资建议四、风险提示 41 车规级芯片包括计算控制芯片、功率芯片、传感器芯片◆根据功能划分,车规级芯片主要分为四类:计算控制芯片、功率芯片、传感器芯片及其他芯片。✓计算控制芯片(MCU、SoC)属于集成电路,主要负责信息处理。数据来源:上海市质量监督检验技术研究院,亿欧智库,财通证券研究所图表1 车规级芯片及分类 51.1 智能驾驶芯片汇总:英伟达算力优势明显◆芯片厂商的旗舰款芯片出货已普遍突破100TOPS,智驾芯片算力发展速度快于智能驾驶的应用侧。全球及中国主要的智驾芯片厂商包括:英伟达、高通、Mobileye、特斯拉、华为、地平线、黑芝麻。✓英伟达算力优势明显。数据来源:车东西,汽车之心,快科技,佐思汽研,财通证券研究所图表3 智能驾驶芯片对比品牌产品名称单芯片算力制程发布时间上车时间部分合作车企英伟达Orin254TOPS8nm2019年12月2022H2蔚来、理想、上汽Thor2000TOPS5nm2022年9月2024年极氪、小鹏高通81558TOPS7nm2019年1月2021年长城、吉利、蔚来、小鹏Ride SA865050-100TOPS5nm2023年7月2024年通用、宝马、大众Ride SA8775--2023年7月2024年-MobileyeeyeQ642TOPS7nm2020年2024年-eyeQ Ultra176TOPS5nm2022年1月2024年吉利极氪特斯拉FSD HW4.0216TOPS7nm2023年2月2023年特斯拉华为(MDC810)共400+TOPS-2021年4月2021年北汽极狐、阿维塔、比亚迪地平线征程5128TOPS16nm2021年7月2022年比亚迪、一汽红旗、自游家、上汽通用五菱黑芝麻A1000Pro106TOPS2021年4月2022年-图表2 智能驾驶芯片对比200040021617612810610005001,0001,5002,0002,500英伟达 Thor华为 MDC810特斯拉 HW3.0Mobileye eyeQ Ultra地平线 征程5黑芝麻 A1000Pro高通 SA8650算力(TOPS) 61.1 芯片市占率:英伟达+地平线占比超八成◆目前高阶智能驾驶(NOA)主要落地在高端车型。✓根据高工智能汽车,以2023年上半年为数据统计口径,30万元以上车型交付占比不到20%,对应NOA交付新车占比(占全部NOA交付量)超过85%。✓英伟达、地平线占比超八成。✓截至2023年6月,除特斯拉FSD芯片外,仅五家方案商实现NOA车型量产交付。✓地平线、英伟达车型数量均在20左右。数据来源:高工智能汽车,财通证券研究所图表5 2023H1中国乘用车标配NOA功能车型计算方案市场份额图表4 2023H1搭载不同计算方案NOA车型(含选装)数量 71.2 手机芯片市场的启示:高低端竞争格局有异,高端化是星辰大海◆全球手机市场:高端、低端市场的芯片竞争格局有明显差异,高端芯片市场蛋糕更大,或对远期域控制器市场格局具有指引价值。✓目前全球手机芯片市场中,高端手机主流配置高通、三星;低端手机主流配置联发科、展锐。✓2023Q2,高通、联发科市占率分别为29%、30%,收入市占率分别为40%、16%。可见高端芯片的收入市占率更高。数据来源:counterpoint,财通证券研究所图表6 全球安卓手机芯片占比(2021年)图表7 2023Q2全球手机芯片市占率(左图:按出货量,右图:按销售金额) 81.3 域控制器里除了芯片,还有哪些关键部件?◆域控制器除主芯片外,存储、以太网交换机、解串行等产品价值量较高。汽车域控制器负责处理功能域内部的控制和转发,需要控制器本身具备强大的处理功率和实时性能以及大量的通信外设。✓存储:包括DRAM(数据和代码缓存);eMMC/UFS(存放启动根目录文件、智能驾驶感知模型和决策模型及相关文件);NOR Flash(代码存储)。目前主流域控制器存储组合主要采用“LPDDR+UFS”的形式,与手机存储组合一致。✓以太网交换机:每个域控制器至少需要一片以太网物理层芯片或包含物理层的以太网交换机,每颗激光雷达也需要至少一片。(中低端车型至少需要一片以太网交换机芯片,中高端车型至少需要三片,高端车型如奔驰EQS顶配这些会用到5-7片,平均每片价格在20-40美元之间)✓解串行:摄像头一般会配备解串行芯片,将并行数据转换为串行用同轴或STP传输,这样传输距离远且EMI电磁干扰更容易过车规。数据来源:佐思汽车研究,财通证券研究所图表8 特斯拉中央域控制器成本拆解图表9 英伟达NVIDIA DRIVE L2+ 解决方案 目录一、智能驾驶芯片进入快速扩张阶段二、芯片巨头群雄逐鹿智能驾驶三、投资建议四、风险提示 102.1 英伟达:下一代Thor提供2000TOPS算力◆英伟达起家于GPU,下一代芯片Thor算力高达2000TOPS。✓英伟达成立于1993年4月,1999年英伟达推出首款GPU(产品实现3D图像渲染加速)并逐步成为行业领军。✓2022年9月,英伟达发布Thor,将提供两域融合能力(座舱域+驾驶域)。数据来源:英伟达官网,汽车之心,财通证券研究所图表11 英伟达历代芯片中央计算泊车芯片主动安全芯片座舱监控芯片电子后视镜芯片仪表芯片娱乐系统芯片分布式计算智驾域Xavier智驾域PARKER智驾域Orin-X30TOPS1TOPS250TOPS2000TOPS全域集成 Thor芯片名称制程算力发布时间量产时间搭载车型TegraX120nm1TOPS2015.1//Parker16nm1TOPS2016.82016年2016版特斯拉Xavier12nm30TOPS2016.92020年2020款小鹏P7Orin7nm256TOPS2019.122022年蔚来、理想、上汽Thor5nm2000TOPS2022.9预计2024年极氪、小鹏图表10 英伟达历代芯片图表12 英伟达下一代芯片将提供中央计算能力 112.1 英伟达:提供卓越的软硬件能力◆软件:英伟达CUDA库是当下主流深度学习中GPU并行加速的基础,因此其芯片方案在视觉处理上能力优越。域控制器选择英伟达的芯片架构具有可用算法模型多(CUDA拥有大量用户及合作伙伴贡献的库和工具)、可移植性强(统一硬件和底层软件接口架构CUDA-A)的优点。◆硬件:英伟达OVX计算系统可构建数字孪生,对智驾系统进行仿真训练,2023年3月推出第三代OVX系统,捷豹路虎等企业正基于 OVX 系统的图形与仿真功能,结合 NVIDIA DRIVE Sim 平台,加速新一代自动驾驶汽车的开发和测试。数据来源:英伟达官网,九章智驾,英伟达中国,财通证券研究所图表13 英伟达DRIVE OS包括CUDA库等组件图表14 英伟达DRIVE SIM仿真 122.1 英伟达:汽车收入持续同比高增◆Orin已获多家定点,先发优势明显。目前采用英伟达Orin系列方案的车企客户包括奔驰、沃尔沃、蔚来汽车、小鹏汽车、理想汽车、上汽智己以及R汽车等。此外英伟达芯片还应用在百度Apollo、通用Cruise、谷歌Waymo、文远知行等RoboTaxi厂商整车之上。◆汽车收入同比持续高增。2022年3月,英伟达预计未来6年公司汽车收入超110亿美元,平均18.3亿美元/年,2022年英伟达汽车收入9.0亿美元,距目标均值仍有翻倍空间。2023年H1,英伟达汽车芯片收入5.5亿元,同比增长53%。数据来源:英伟达官网,汽车之心,财通证券研究所图表16 英伟达来自汽车芯片的收入5.45.79.05.56%60%53%0%10%20%30%40%50%60%70%0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.02020202120222023H1收入(亿美元)yoy图表15 英伟达来自汽车芯片的收入 132.2 高通:依托“高通-安卓”联盟打开座舱市场◆依托“高通-安卓”联盟的优势进入智能座舱领域。高通成立于1985年,早期以提供卫星系统移动通讯解决方案为主,目前高通在手机高端芯片市场持续领先。◆智能座舱芯片龙头,与多家车企达成合作,8155芯片是目前旗舰车型的主流选择。2014至2021年间,公司先后推出4款智能座舱芯片,高通骁龙SA8155P芯片搭载于广汽 AionLX、理想 L9、小鹏 P5等多款车型,是目前旗舰车型的主流选择。数据来源:新浪科技,快科技,佐思汽车研究,财通证券研究所图表17 高通座舱芯片演进历程芯片制程发布时间算力应用车型量产时间第一代骁龙620A28nm2014年1月///第二代骁龙820A14nm2016年1月3TOPS小鹏 P7、领克 05、理想 ONE、极氪 001、奥迪 A42018年第三代骁龙SA8155P7nm2019年1月8TOPS广汽 Aion LX、威马 W6、理想 L9、蔚来 ET5、蔚来 ET7、小鹏 P5、吉 利星越 L、智己 L72020年骁龙SA8195P7nm2020年7月15TOPS//第四代骁龙SA8295P5nm2021年1月30TOPS长城、广汽、通用2023年图表18 高通座舱芯片演进历程 142.2 高通:能实现底层硬件到上层决策全方案◆收购Arriver补足软件能力,形成全栈式自动驾驶解决方案。✓2022年4月4日,高通宣布完成以45亿美元从瑞典汽车零部件供应商维宁尔收购Arriver的交易。✓Arriver是维宁尔的主要产品自动驾驶域控制器中的集成软件品牌,主要提供包括自动驾驶视觉感知、驾驶策略以及驾驶辅助系统。◆Snapdragon Ride平台提供开放的可编程架构,支持汽车制造商和Tier1根据其对于摄像头感知、传感器融合、驾驶策略、自动泊车和驾驶员监测等方面的不同需求,对该平台进行定制。◆Snapdragon Ride平台工具链完备,包括:规划堆栈、定位堆栈、感知融合堆栈、系统框架、核心软件开发工具包(SDK)、操作系统和硬件系统;✓此外,高通还将提供自动驾驶系统关键方案软件,包括定位、感知和行为预测软件。数据来源:高工智能汽车,财通证券研究所图表19 高通Snapdragon Ride软件平台 152.2 高通:下一代智能驾驶芯片8650已有相关域控制器产品推出◆下一代驾驶芯片8650预计2024年量产上车。✓2023年5月,高通于其汽车技术与合作峰会上,展示了未来芯片规划:分为座舱芯片、驾驶芯片、两域融合芯片三条路径。智能驾驶芯片SA8650预计2024年量产上车;驾舱一体芯片SA8775预计 2024 年底量产上车。◆2023年9月,高通总裁兼CEO安蒙在接受采访时表示,预计到2026年,高通汽车业务的收入将达到40亿美元,并在2030年进一步增加至90亿美元。数据来源:快科技,爱集微,高通投资者大会,财通证券研究所图表21 高通来自