麦肯锡：2030年，自动驾驶汽车芯片每年将产生290亿美元的收入-凯发官网入口

随着自动驾驶汽车的兴起，半导体芯片的需求正在发生变化。因此，原始设备制造商需要重新考虑汽车的内部设计。那么跨行业的价值链，又将如何重新配置呢？

自2010年以来，成熟的原始设备制造商和初创企业已在自动驾驶能力方面投资了近1060亿美元。其中大部分资金用于增强高级驾驶辅助系统(adas)，该系统可处理刹车装置、检测物体和执行其他关键车辆功能。许多原始设备制造商也在设想有一天，全自动驾驶汽车将从试点转向主流，尽管开发时间表不断变化，批准日期也不确定。

对自动驾驶汽车(av)的强烈关注已经改变了对汽车半导体的需求模式，特种硅（针对特定应用量身定制的芯片）的销售增长强劲。这些定制芯片仅可从少数半导体公司获得，因此一些原始设备制造商现正在进行独立研发，以缩短开发时间并获得更多控制权。随着特种硅的需求持续增长，其他原始设备制造商可能会采取同样的方式。

为了应对未来的变化并成为市场领导者，汽车制造商和半导体公司都必须了解未来的自动驾驶汽车技术对芯片需求的影响。一级供应商还必须重新评估他们的能力和产品，以确保他们的产品保持相关性。预计到2030年，自动芯片（用于启用av功能的芯片）将产生290亿美元的收入。

不断变化的汽车半导体市场

受新冠疫情的的影响，消费者的购买量直线下降。2020年4月，美国的汽车销量下降了47%，欧洲的汽车销量下降了80%。但是，一些国家的某些行业却在强劲反弹。智能手机、家电、汽车的需求不断增长，半导体订单不断增加，晶圆厂也在努力提高产量。

最近，一些国家的经济重新呈现出增长的趋势，汽车行业再次成为半导体公司的重要收入来源。该领域的大部分增长源于向adas的转变，因为这些系统必须在响应意外变化（例如交通突然停止）时立即处理数据。这种能力需要车辆内部的多重互连和高性能芯片，因此，与传统车辆相比，它们具有更集中的电气和电子(e/e) 构，以及更多的传感器和计算电子内容。

然而，并非所有的自动驾驶汽车都是一样的，所需半导体的数量和类型在很大程度上取决于它们的自动化水平。由汽车工程师协会(sae) 定义的一种常见的av分类系统将av分为六类，范围从0（无自动化）到5（具有自动驾驶功能的全自动）（图1）。其中，2级分为两部分：入门级（具有一些自主功能的车辆，例如制动，但仍需要驾驶员始终将手放在方向盘上）和高级（具有更广泛的自主功能的车辆，允许驾驶员有时把手从方向盘上拿开）。

级别0到2（入门）的车辆使用标准芯片就可实现足够的性能，但预计级别 2（高级）到 5 的车辆需要越来越多的特种芯片。此类芯片更高效，可实现车辆系统内的快速性能提升，并允许执行复杂的软件功能和分析，例如实现相机、激光、激光雷达和其他设备的传感器融合。但是，许多原始设备制造商现在难以获得完全符合他们需求的芯片，这干扰了他们雄心勃勃的av开发计划。

面对这种限制，一些原始设备制造商已经开始在汽车内部研发设计芯片。这条路线有几个好处，包括优化特定算法的性能和缩短持续功能改进的开发时间。内部设计还允许oem定义软件堆栈，并让他们更好地控制芯片设计，从而使他们的av与众不同（例如，通过允许更早的上市时间或提供更大的功能可用性）。一些一级供应商还声称拥有某些车辆系统，例如软件堆栈。有了这样的划分，价值链变得越来越分散，专业知识的划分意味着公司越来越多地寻找能够补充其技能和产品的凯发官网入口的合作伙伴。

鉴于这些发展，业内人士通常会问几个问题：在芯片采购方面，大多数oem会青睐哪种模式？我们需要如何发展，才能在不断变化的环境中保持强大？我们未来在价值链和技术堆栈中的角色是什么？

驾驭不断变化的汽车半导体格局

分析表明，在采购半导体时，大多数oem将适合四种模式之一（图表 2）。在当今最常见的第一种模式中，原始设备制造商直接与一级供应商合作。除了定义芯片要求外，供应商还与集成设备制造商 (idm) 签订合同，以设计或选择所需的芯片。芯片由 idm 或代工厂生产后，供应商将它们构建到系统中。在第二种模型中，它是第一种模型的变体，一级供应商负责定义需求和设计芯片。由于第二种模式不需要 idm 服务，因此一级供应商将直接联系代工厂进行生产。

第三种模式随着原始设备制造商越来越多地参与设计而出现，涉及可以称为浅垂直化的内容。在这种模式下，oem 定义芯片要求并直接接触 idm 和设计服务。然后，他们委托代工厂进行生产。一些 oem 喜欢这种模式，因为它需要有限的内部人才，并将确保质量的负担转移给 idm 或制造商。不好的一点是，浅层垂直化模型会增加材料成本，并使 oem 几乎没有机会整合自己的规格并创建专用芯片。不能个性化定制，可能会使他们的产品难以与其他产品区分开来，特别是如果竞争对手使用可提供更好计算效率的专用芯片。

麦肯锡对 100 多位领先的汽车和半导体专家进行的一项调查显示，68% 的受访者认为oem更喜欢浅层垂直化方法来导航价值链。这条路径对许多公司来说都是有意义的，因为oem的用例要求相似，而且当产量较小时，芯片开发成本会更高。

最后一种模式，即完全垂直化，这才刚刚出现。这种模式赋予 oem 最大的独立性，因为他们在代工厂调试生产之前，可根据自己的要求来监督芯片设计。完全垂直化，有两种潜在的策略：

第一种策略是采取独立的路线，即原始设备制造商开发自己的芯片、架构和芯片设计。同时，保证材料成本相对较低。通过独立工作，oem可以创建专用芯片，将其产品与竞争对手区分开来。当然，独立性伴随着更大的风险，因为单个oem会承担所有成本，并完全对质量负责。原始设备制造商也可能会遇到一些延误，至少在最初是这样，因为许多公司缺乏在芯片设计和架构方面具有深厚专业知识的员工。

第二种是形成“跨oem联盟”，这需要多家公司在芯片设计和架构上进行合作。虽然个别公司可以将他们自己的一些规格纳入芯片，但妥协是不可避免的，而且差异化的机会有限。在某些情况下，可能难以就联合要求和优先事项达成一致或在流程上保持一致。从有利的一面来说，原始设备制造商可以分担开发成本和风险，这大大减轻了公司自身的负担。联盟成员还可以把专业员工聚集在一起，这可能会减少对顶尖人才的竞争。

半导体公司的机会仍然很多

原始设备制造商越来越多地参与芯片设计，这可能会削减半导体公司的利润。也就是说，自动驾驶汽车的增长可能会显着扩大汽车芯片市场，并有助于弥补大量流失的业务。分析表明，自动驾驶芯片（一个重要的子类别）的收入预计到 2030 年将增至每年约 290 亿美元，相当于每辆车约 350 美元（图表 3）。这比 2019 年的 110 亿美元有所增加。

预计大部分需求来自级别为2或更高的车辆。2019年，这些汽车仅占汽车芯片收入的40% 左右。到203 年，它们将占需求的85%。

不断变化的芯片需求

高性能中央计算芯片，如域控制单元 (dcu) 和传感器，可能会出现最快的增长。从 2025 年到 2030 年，这些产品的收入预计将每年增长约 12%，届时它们将占收入的近三分之一。从 2019 年到 2030 年，用于分散式电子控制单元 (ecu) 和传感器的芯片的年增长率预计仅为 6%。

深入研究高性能芯片，分析显示ecu和dcu在自主芯片收入中的占比可能高于传感器，预计其份额将从2019年的55%左右增加到2030年的70%左右，主要是由自动驾驶 (ad) 操作的中央计算不断增加的趋势驱动的，而无需在传感器中进行大量预处理。最显着的变化可能发生在 2025 年至 2030 年之间，届时 ecu 和 dcu 的价值可能会因为更快的技术采用和研发成本的降低而几乎翻倍。在同一时期，来自传感器的价值可能会保持相对平稳。

地区差异

对地区差异的考察表明，中国市场可能会迎来强劲增长。 2019 年，中国占全球自主半导体收入的不到 30%——约 30 亿美元。预计年增长率约为 12%，到 2030 年，中国半导体市场的份额预计将上升至近 40%。这一强劲增长的主要驱动力是中国对 adas 和 ad 的高采用，并得到了公众的支持、高需求和强大的监管推动。这一增长与整体市场增长相结合，可能使中国的年收入达到约 110 亿美元。预计到 2030 年，世界其他地区 (row) 市场的收入增长将更加温和，每年约为 8%。

半导体制造商的前景

半导体公司需要了解可能发生的变化如何影响其市场份额。然而，很难量化确切的影响，因为这在很大程度上取决于 oem开始设计自己芯片的决心。中央 dcu 向内部设计的转变可能会产生最大的影响，一些主要 oem 已经宣布了他们的计划。

面对如此多的不确定性，考虑 oem 转向内部设计的三种情景可能会有所帮助。在 2030 年中央 dcu 约 60 亿美元的市场中，原始设备制造商将占该市场价值的约三分之一，即约 20 亿美元，如果在这个方向上出现低转变。在中等情景下，这一数字将上升至约 50%（30 亿美元），在高级情景下将上升至 80%（50 亿美元）（图表 4）。更好的是，如果半导体公司有适当的策略来评估变化并做出相应的反应，这些转变可能会导致半导体公司的收入大幅增加。这些数字，都代表了半导体 idm 或无晶圆厂公司的收入损失。

汽车原始设备制造商和芯片供应商的战略要务

虽然ad芯片市场即将发生的变化可能首先打击半导体公司，但是一些明智的芯片公司会重新考虑自己的战略地位。首先，他们可以开发灵活的产品，以避免被市场拒之门外。例如，adas应用程序可以配置为在任何芯片上运行。芯片供应商还可以考虑投资半导体能力，以补充他们的电子和系统集成知识。最后，芯片供应商可以在其生态系统中积极寻求与原始设备制造商、半导体公司和技术参与者的凯发官网入口的合作伙伴关系，以避免成为异类。

由于满足自动驾驶、联网汽车、动力总成电气化和共享出行 (aces) 要求所需的车载软件和电子架构日益复杂，oem也面临着诸多挑战。在新形势下，半导体公司、汽车原始设备制造商和价值链上的一级供应商之间的合作可能是成功的关键。那些监控市场趋势，并主动采取行动的公司可能最有可能取得成功。

报告原文：https://www.mckinsey.com/industries/advanced-electronics/our-insights/automotive-semiconductors-for-the-autonomous-age