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北斗导航与汽车电子芯片的市场 发展趋势分析

发布时间:2022-09-21 21:15:10 作者:雷竞技手机搜索 来源:雷竞技下载iOS

  摘要:我国已形成包括基础产品、应用终端、运行服务等在内的较为完整的北斗产业体系。北斗基础产品实现了自主可控,质量和数量齐升,北斗芯片跨入 40 nm 制程时代,实现了基础产品向高端产业的跃升升级。随着互联网技术的进步,汽车芯片领域也迎来了变革期,出现了以特斯拉为代表的高度电子化产品和以谷歌无人驾驶汽车为代表的智能化产品。虽然目前核心技术主要掌握在欧、美、日等国家,发展中国家能参与的技术很少,但新能源汽车和智能汽车的发展有望给这些国家包括中国带来追赶机会。

  中文引用格式:石春琦.北斗导航与汽车电子芯片的市场发展趋势分析[J]. 集成电路应用, 2017, 34(12): 19-23.

  基金项目:上海市软件和集成电路产业发展专项基金(2016.160505)。

  作者简介:石春琦,信息科学技术学院电子工程系,微电子电路与系统研究所副教授,博士,研究方向:模拟、射频集成电路设计。

  目前,我国已形成包括基础产品、应用终端、运行服务等在内的较为完整的北斗产业体系[1],主要特点如下。

  2016 年发射 3 颗新一代北斗导航卫星,北斗卫星导航系统建设由区域向全球拓展[2]。

  在北斗地基增强系统(CORS)建设方面,覆盖全国的北斗地基增强框架基准站网已建成,并初步完成基本系统研制建设。后续该系统正式投入使用后,将为中国境内用户提供米级、分米级实时定位服务,部分地区精度可达厘米级,基于北斗高精度服务的车道级车辆导航等特色服务将成为现实。

  在北斗星基增强系统(BDSBAS)建设方面,北斗系统将按照国际民航标准,开展北斗星基增强系统设计、试验与建设,为我国及周边地区民航等用户提供Ⅰ类精密进近服务[2]。

  根据国家规划,2018 年北斗导航将率先为“一带一路”国家提供基本服务,2020 年将形成全球服务能力[3]。北斗民用用户已达到千万级,预计 2020 年我国卫星导航产业规模将超过 4 000 亿元。

  目前我国正在制定《北斗导航条例》,并已正式纳入国务院 2016 年立法计划,起草工作也正式启动,将彻底改变国家卫星导航无法可依的现状。同时,北斗卫星导航已经纳入“互联网+”、《中国制造2025》、集成电路产业、应急产业等国家战略,通过政策推动实现北斗与其他行业领域的融合发展。

  20 项北斗产业发展急需的专项标准已在北斗官方网站发布,建立了北斗应用推广和产业化发展急需的核心技术指标体系和测试方法,以及导航定位、差分应用等通用数据格式协议。

  北斗加入了国际民航、海事、移动通信和接收机通用数据接口等国际行业应用组织标准体系,完整覆盖涉及系统认可、终端性能、应用系统、测试技术等方面的国际标准。

  北斗基础产品实现了自主可控,质量和数量齐升,北斗芯片跨入 40 nm 制程时代,实现了基础产品向高端产业的跃升升级。

  作为卫星导航定位产品的核心部件、产业链的源头和产业发展的动力,导航芯片在导航产业中扮演着重要的角色。卫星导航芯片包括射频芯片和基带数据处理芯片,芯片的优劣很大程度上决定了导航产品的性能差异,直接关系到产品的技术指标和未来发展走向。目前芯片的发展方向是小型化、低功耗、高灵敏度、单芯片化、多模化(兼容性)、集成化等。

  截至 2016 年 4 月,导航型芯片模块出货量突破 2 400 万块,较 2015 年 9 月(900 万块)实现跨越式增长。国产自主卫星导航 IP 核已批量用于华为等国产手机,出货量约为 1 800 万部。高精度 OEM 板卡总销量突破 12 万套,占国内市场总量的 1/3。高精度天线 万套,占国内市场份额的 90%[2]。2016 年第一季度,在中国境内出货的智能手机,使用北斗芯片的超过 30%。2015 年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达到 1 735 亿元,较 2014 年增长 29.2%,未来几年总产值还将以每年 20%~30% 的速度增长。2015 年国内导航定位终端产品总销量突破 4.66 亿台,其中具有卫星导航定位功能的智能手机销量达到 4.4 亿台[4],采用国产芯片的北斗兼容型终端年产销量首次突破 1 000 万台(套)。

  网联通讯联合实验室 2017 年 2 月 28 日发布高精度车用北斗芯片,达到米级定位精度、3s 快速定位,这意味着我国汽车将全面进入米级导航时代。中国汽车联网产品认证联盟表示,2017 年将推动北斗米级快速定位终端普及应用,引领我国汽车产业快步迈向精准服务时代。

  目前,中国卫星导航与位置服务产业链产值主要集中在中游,占比为 68%,其中终端集成环节最大,其次是系统集成环节。

  上游产值相对较小,基础数据、基础器件和基础软件的占比总额仅为 15%。下游运营服务产值占比为 17%,未来几年,中国卫星导航与位置服务产业链产值的构成仍将会发生持续变化,至 2020 年下游的运营服务产值贡献预计达到总产值的 50%,应用服务水平大幅度提高。

  中游系统集成及终端集成产值在整个产业链中的占比约为 40%,终端产品质量和用户量将有巨大飞跃,产业国际竞争力将大幅增强。上游数据、芯片、模块类产值在整个产业链中的占比达到 10% 左右,产业链结构逐步趋于稳定成熟。

  导航型基础产品在以车载导航、车载监控应用为主的基础上,面向海事搜救、民政减灾的专用手机以及对讲机、手持机等应用领域已初步形成规模,并在国产智能手机领域率先实现千万量级应用,在穿戴式设备领域得到小批量应用。高精度测量型基础产品在传统测绘、地基增强系统基站、形变监测等应用的基础上,智能驾考领域正在全面普及,精准农业等领域逐步推开[5]。

  交通运输行业示范和长三角区域示范已完成。海上运输、气象、渔业、公共安全、民政减灾救灾、林业等11 个行业示范,以及珠三角、京、陕、湘、贵、鄂、苏等 17 个区域示范正在全力实施。

  在长途客车、旅游包车、危险品运输车、大型货车等行业重点领域已安装并入网北斗用户 460 余万户;开展了重点车辆监管服务、大众位置服务和北斗高精度定位服务等智慧城市北斗应用示范,完成 8 万台(套)北斗终端部署;在海洋渔业领域,北斗各类船载终端广泛应用于东海、南海、黄海和渤海海域,船舶入网用户超过 3 万户,伴随手机用户 10 万余名。

  通过与新兴技术融合,“北斗+”概念逐步清晰、物化,涌现出了北斗时空表、北斗魔盒、北斗约车、北斗放牧、“北斗菜”、“货车帮”等产业新生态,推动了供给侧结构改革,让应用从传统走向更智能。此外,北斗室内外定位技术也在进一步发展成熟[2]。

  随着互联网技术的进步,汽车芯片领域也迎来了变革期,出现了以特斯拉为代表的高度电子化产品和以谷歌无人驾驶汽车为代表的智能化产品。未来汽车将向安全、互联、智能、节能的方向发展,高级汽车驾驶辅助系统(ADAS)、自动驾驶、车联网(V2X)、新能源汽车等新产品和新功能层出不穷,算法芯片、毫米波雷达、激光雷达、新型 MEMS 传感器等技术飞速发展[6]。全球芯片企业整合并购动作频繁,半导体产业重心向中国转移。

  同时,汽车芯片的发展也有了新方向。根据 SemicastResearch 的估计,2016 年全球车用半导体市场的规模为 300 亿美元,较 2015 年的 282 亿美元增长 6.4%[7],而预测到 2023 年该市场将进一步扩展到 430 亿美元。

  (1)半导体并购整合之风盛行,其中,以飞思卡尔、恩智浦与高通的连环并购事件最为典型。2015 年 12 月,恩智浦以 118 亿美元的价格完成对飞思卡尔的收购,一跃成为全球车载芯片系统老大。

  2016 年 10 月,高通宣布以 470 亿美元的价格收购恩智浦,这是半导体行业内规模最大的一笔交易。通过收购恩智浦,高通在汽车芯片领域获得领先地位,得以在自动驾驶汽车、电动汽车等新兴产业领域提前布局。

  此外,2016 年 5 月,四维图新以 39 亿元收购杰发科技;2016 年 11 月,西门子以 45 亿美元收购 Mentor Graphics;2016 年 11 月,Canyon Bridge 拟以 13 亿美元收购莱迪思半导体;2017 年 3 月,英特尔宣布以 150 亿美元收购以色列信息技术公司 Mobileye,为其赢得了自动驾驶技术的一个重要筹码。

  (2)全球半导体产业重心正逐步向中国转移。2017 年 1 月,紫光集团宣布将投资 300 亿美元(约合 2 056.38 亿元人民币)在南京建设中国最大的半导体产业基地。

  2017 年 2 月,美国芯片制造商 Global Foundries 宣布投资 100 亿美元(约合 700 亿元人民币)在中国成都建设半导体工厂。

  此外,英特尔和富士康、台积电、联华电子等公司也在中国建立了生产基地。建立合资企业是一种形式。

  早在 2014 年,大唐公司与恩智浦公司就合资成立大唐恩智浦公司。目前,其产品包括车灯调节器芯片、门驱动芯片和新能源汽车电池管理芯片。值得一提的是,门驱动芯片是中国汽车电子前装市场的第一颗国产芯片,也是中国首个符合 AEC-Q100 行业标准的产品[6]。

  当然,授权也是一种重要的方式。例如,AMD 把技术授权给一家位于成都的合资企业,IBM 则把芯片技术授权给位于苏州的合作伙伴。

  (3)汽车芯片从 MCU 向 SoC 发展。传统汽车内部系统控制所用的电子控制单元(ECU)主要以微控制器(MCU)为基础。一台汽车里面一般有 50 个以上的 ECU,而 ECU 里面又有多重 PCB 和多重 MCU、电源、模拟等装置。而高级驾驶辅助系统(ADAS)等新型系统十分复杂,需要不同的系统设计,MCU 已满足不了需求。SoC 可将不同功能的 IC 整合在一起,不仅缩小了体积与 IC 间的距离,而且提升了芯片的计算速度。为此,全球半导体厂商正集体发力系统级单芯片(SoC)。

  Gartner 在 2017 年 2 月的报告中指出,芯片在每辆汽车中的价值从 2000 年的 250 美元飙升至去年的 350 美元。

  而 IC Insights 的统计数据也表明,近 3 年全球车用芯片市场正以年均复合增长率 11% 的速度增长。2017 年市场规模预计可达 288 亿美元,汽车芯片市场被认为是半导体芯片市场中,产品和技术成长最快的应用领域之一[8]。

  最近,Semicast Research 发布了 2015~2016 年全球前十大汽车电子芯片供应商市场份额的排名,如表 2 所示。

  恩智浦在收购飞思卡尔之后,2015 年就成为全球第一大车用半导体芯片的供应商,其他厂商的排名 2016 年与 2015 年相同。

  微芯(Microchip)在 2016 年收购 Atmel 之后首次进入前十大汽车电子芯片供应商市场份额的排名,代替了 Atmel 的排名。

  中国作为汽车产销大国,汽车电子市场需求也快速增加[9],汽车电子的渗透率持续提升,将推动中国汽车电子市场快速发展。

  2016 年我国汽车电子市场规模达 740.6 亿美元,同比增长 12.7%,如表 3 所示。

  虽然目前核心技术主要掌握在欧、美、日等国家,发展中国家能参与的技术很少,但新能源汽车和智能汽车的发展,将有望给这些国家包括中国带来追赶的机会[10]。

  目前,我国已形成包括基础产品、应用终端、运行服务等在内的较为完整的北斗产业体系.北斗基础产品实现了自主可控,质量和数量齐升,北斗芯片跨入 40 nm 制程时代,实现了基础产品向高端产业的跃升升级。

  随着互联网技术的进步,汽车芯片领域也迎来了变革期,出现了以特斯拉为代表的高度电子化产品,以及以谷歌无人驾驶汽车为代表的智能化产品。

  虽然,目前核心技术主要掌握在欧、美、日等国家,发展中国家能参与的技术很少,但新能源汽车和智能汽车的发展有望给这些国家包括中国带来追赶机会[10]。

  [3] 中国北斗导航系统预计2020年将形成全球服务能力[EB/OL].

  [4] 云行.我国卫星导航与位置服务产业总体产值达 1 343 亿元——2014年度《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》发布[J].卫星应用,2015-12-25.

  [5] 高菲.中国卫星导航与位置服务产业总体产值超千亿元——2013年度《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》发布[J].卫星应用,2014-05-25.

  [7] 高少华.半导体巨头借重金收购竞逐汽车电子市场[N].经济参考报,2017-04-13.

  [8] 游寰臻.芯片厂商激战无人驾驶,行业话语权之争愈演愈烈[N].通信信息报,2017-03-22.

  [10] 大摩华鑫基金公司.汽车电子市场蕴含大机会[N].中国证券报,2016-06-25.