新技術(shù)前瞻專題系列（六）：智駕芯片行業(yè)的春天

——新技術(shù)前瞻專題系列（六）Q1:智能駕駛芯片是什么？MCU及SoC是兩種典型的計算芯統(tǒng)，即一種集成電路設(shè)計，將特定應(yīng)用或功能所需的所有必要組件及子系統(tǒng)及其他組件集成到單個芯片。SoC憑借計算能力提升、數(shù)據(jù)傳輸效率提高、芯片使用量減少、軟件升級更靈活等多項優(yōu)軟硬件結(jié)合是智能駕駛的必由之路，地平線引領(lǐng)趨勢-研發(fā)出高性能“BPU納什”。SOC至L5級車輛于2023年的滲透率在全球分別達(dá)38.8%、31.0%及0.01%，自動駕駛2023年中國車規(guī)級SoC市場規(guī)模達(dá)267億元，預(yù)計2028年達(dá)而增加，上游SOC芯片將明顯受益。L2級別需要2個TOPS的算力，L3需要24個TOPS的算力，L4為320TOPS，L5為4000+TOPS。而隨著SOC的發(fā)展，SO投資建議：隨著智能駕駛行業(yè)規(guī)范與量產(chǎn)要求進(jìn)一步明確，智駕芯片持續(xù)迭突破與快速滲透，受益標(biāo)的：地平線機(jī)器人-W，黑芝麻智能，德賽西威，四維圖新，國芯科技，聯(lián)迪信息，漢鑫科技，萬集科技，永新光學(xué)等。汽車芯片是現(xiàn)代汽車處理數(shù)據(jù)及控制車輛的重要組成部分，支持在自動駕駛系統(tǒng)、駕駛艙、底盤、動力總成及車身等汽車芯片是現(xiàn)代汽車處理數(shù)據(jù)及控制車輛的重要組成部分，支持在自動駕駛系統(tǒng)、駕駛艙、底盤、動力總成及車身等方面的廣泛應(yīng)用。汽應(yīng)用或功能所需的所有必要組件及子系統(tǒng)集成到單個微芯片，包括將CPU、GPU（圖形處理器）、ASIC（專用集成電路）及其他組件集資料來源：黑芝麻智能官網(wǎng)，東興證券研究所資料來源：黑芝麻智能官網(wǎng)，東興證券研究所接口模塊、含有ADC/DAC的模擬前端模塊、電源提供和功耗管理模塊的集合可以由FPGA或ASIC實現(xiàn))以及微電子機(jī)械模塊，更重要的是一個SOC芯片內(nèi)嵌有基本軟件(RDOS或COS以及其他應(yīng)用軟件)模塊或可載資料來源：CSDN，鐘毅等《芯片三維互連技術(shù)及異質(zhì)資料來源：CSDN，鐘毅等《芯片三維互連技術(shù)及異質(zhì)負(fù)責(zé)控制和監(jiān)控各種電子系統(tǒng)，以確保車輛的可靠性和安全性。MCU的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括引擎控制、變速箱控制、制動系統(tǒng)、車身電子、輸入輸出接口輸入輸出接口資料來源：EDA365電子論壇，東興證券研究所>減小體積：以印刷電路板組合數(shù)個不同功能的集成電路，體積較大；如果整合成一個SoC芯片，體積則被縮小。>減少成本：需要封裝測試多顆集成電路，成本較高；如果整合成一個SoC芯片，只需要封裝測試一顆集成電路，成本較低。>提升系統(tǒng)功能：將不同功能的集成電路整合成一個SoC芯片，體積較小，可以整合更多的“功能單元”，形成功能更強(qiáng)大的芯片。資料來源：CSDN，東興證券研究所由于由于SoC芯片的設(shè)計與驗證必須與半導(dǎo)體制造技術(shù)配合，再加上必須具備完整的混合信號、數(shù)字與類比、低頻與高頻、存儲器等相關(guān)的>制造瓶頸：不同功能單元的制程技術(shù)不同，要同時制作在硅芯片上非常困難，數(shù)字電路的整合比較容易，數(shù)字與模擬電路兩者要整合在>封裝瓶頸：SoC芯片功能強(qiáng)大，工作頻率增加，必定會造成線路的信號產(chǎn)生雜訊互相干擾，必須使用覆晶封裝、錫球封裝、晶圓級封>測試瓶頸：測試機(jī)器必須同時具備多種數(shù)字與模擬信號的測試功能，因此必須發(fā)展多功能單一機(jī)型的測試機(jī)器，同時測試不同功能的資料來源：CSDN，東興證券研究所現(xiàn)在很多的SOC內(nèi)部開始集成MCU核心-功能安全島，性能也越來越接近外掛的MCU，比如TDA4VM內(nèi)部的功能安全島，已經(jīng)可以達(dá)到AS現(xiàn)在很多的SOC內(nèi)部開始集成MCU核心-功能安全島，性能也越來越接近外掛的MCU，比如TDA4VM內(nèi)部的功能安全島，已經(jīng)可以達(dá)到ASILD等級，在一些情況 （目前行業(yè)內(nèi)的大算力SoC只能做到但是對于完全自動駕駛安全而言做到‘相對安全’還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要做到外掛MCU拿掉，雖然硬件上的成本省了一點，但把所有的綜合成本算下來，包括重新匹配AUTOSAR、以及在AUTOSARCP上部署一些其它軟件等工作算進(jìn)去，相比沿用已成熟量產(chǎn)的現(xiàn)成方案，不太合算。所以它不僅僅是技術(shù)層面的可行性問題，更多還需要從商業(yè)的角度考慮。資料來源：與非網(wǎng)，東興證券研究所多個功能模塊集成到一個芯片上，實現(xiàn)了高度集成化，減小了系統(tǒng)的體積和功耗?？梢詫崿F(xiàn)多種復(fù)雜的功采用先進(jìn)的制程工藝，配備強(qiáng)大的處理器核心可以通過添加外部接口或模塊來滿足不同應(yīng)用高度集成復(fù)雜功能高性能可擴(kuò)展性低功耗低功耗于電池供電的設(shè)備。實時性實時性以快速處理各種實時任簡單架構(gòu)簡單架構(gòu)輸入輸出接口和定時器等基本模塊。成本效益成本效益資料來源：技象科技官方網(wǎng)站，東興證券研究所智能駕駛分為感知層、決策層、執(zhí)行層，每一層都涉及軟硬件。硬件主智能駕駛分為感知層、決策層、執(zhí)行層，每一層都涉及軟硬件。硬件主要是計算芯片、各種傳感器等，軟件則是對應(yīng)的軟件算法。智能駕高級輔助駕駛和高階自動駕駛系統(tǒng)高度復(fù)雜，因而需要具備高處理能力、高可靠性、低延遲及低能耗的方案，且需要具有高性價比。因此，地平線自主研發(fā)設(shè)計的智能計算架構(gòu)BPU，遵循軟硬結(jié)合的技術(shù)路徑，聚焦先進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和智能加速計算的最新技術(shù)，并圍繞智駕應(yīng)用場景進(jìn)行專項優(yōu)化，以實現(xiàn)最優(yōu)的計算密度和處理效率?！暗仄骄€征程”統(tǒng)一搭載BPU智能加速單元，能夠充分發(fā)揮片上系統(tǒng)的高性能、資料來源：地平線官網(wǎng)，東興證券研究所資料來源：地平線官網(wǎng)，東興證券研究所3.軟硬結(jié)合，前瞻引領(lǐng)——地平線“BPU納什”從從Bernoulli到Nash，納什采用超異構(gòu)計算核心，進(jìn)一步增強(qiáng)算力的多樣性，同步引入AI輔助設(shè)計，大幅提升計算架構(gòu)的可編程性。通過針BPU納什成功突破摩爾定律限制。通過軟硬協(xié)同優(yōu)化，地平線將化繁為簡的算法、端云結(jié)合的數(shù)據(jù)、軟硬結(jié)合的算力，凝聚成為系統(tǒng)化的BPU納什獨特設(shè)計三級片上存儲架構(gòu)，核間高效協(xié)同，極致優(yōu)化大參數(shù)下的帶寬瓶頸；具備多脈動立方加速引擎，靈活的引擎間數(shù)據(jù)流動實現(xiàn)高能效且低帶寬占用；數(shù)據(jù)變換引擎，靈活支持Transformer細(xì)小算子；浮點向量加速單元，具有通用、度需求；緊耦合異構(gòu)計算單元高效加速不同類型數(shù)據(jù)處理；核內(nèi)、核間、片間高效靈活的多向數(shù)據(jù)流動，實現(xiàn)計算動態(tài)調(diào)度與靈活調(diào)優(yōu)；虛擬化技術(shù)，透明式提升多任務(wù)并行處理能力；數(shù)據(jù)驅(qū)動功耗優(yōu)化，針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)動態(tài)范圍特性，降低功耗30資料來源：地平線官網(wǎng)，東興證券研究所在輕量級行泊一體化域控方案中，單在輕量級行泊一體化域控方案中，單SoC（系統(tǒng)級芯片）方案因其高集成度、經(jīng)濟(jì)成本低及易于維護(hù)于，整個域控系統(tǒng)的核心運算任務(wù)由單一的SoC芯片高效執(zhí)行，這不僅精簡了硬件組件的數(shù)量，降低了整體功耗與成本，還極大簡化了了前沿的行泊一體算法。目前，地平線J3、J5芯片已成功應(yīng)用于輕舟智航、宏景智駕、毫末智行等多家公司的行泊一體方案中，而黑芝麻智能基于華山二號A1000的單芯片行泊一體方案也獲得了東風(fēng)乘用車的認(rèn)可。在中國電動汽車百人會上，黑芝麻智能的CMO楊宇欣表示，雖然目前主流芯片市場仍由海外供應(yīng)商主導(dǎo)，但在行泊一體特別是單芯片支持方面，中國已經(jīng)開始領(lǐng)先。他樂觀預(yù)測，中國的芯片資料來源：易車網(wǎng)，東興證券研究所益濃厚，而中國銷量預(yù)計到2028年將達(dá)27.2百萬輛，滲透率為93.5%。L1級、L2級、L3至L5級車輛的滲透率預(yù)計到2028年在全球分別達(dá)資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所20232023年中國車規(guī)級SoC市場規(guī)模達(dá)267億元，預(yù)計2028年達(dá)1020億元。2019年-2023年全球車規(guī)級SoC市場規(guī)模持續(xù)增長，分別為190、市場預(yù)計到2028年將達(dá)人民幣925億元，2023年至2028年的復(fù)合年增長率為27.5%。中國ADAS汽車銷售市場正處于快速增長階段，ADASSoC的市場規(guī)模預(yù)計到2028年將達(dá)人民幣496億元，2023年至2028年的復(fù)合年增長率為28.6資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所州儀器，均為國外供應(yīng)商。國產(chǎn)SoC市場主要參與者一共僅占7.6%的市場份額，自動駕駛芯片國產(chǎn)資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所上游：自動駕駛SoC制造涉及半導(dǎo)體材料及設(shè)備、晶圓制造以及封裝及測試。先進(jìn)中游：基于SoC的解決方案供應(yīng)商開發(fā)自動駕駛SoC，屬自動駕駛解決方案的核心組件。一套完整的基于SoC的解決方案包括SoC硬件以及全面的技術(shù)支持及服務(wù)，如芯片、基礎(chǔ)軟件、中間件、算法及工具包下游：自動駕駛解決方案供應(yīng)商在自動汽車及智能道路部署自動駕駛基于SoC的解決方案。自動駕駛汽車（包括采用自動駕駛SoC解決方案的NEV及傳統(tǒng)ICE）全球銷量增加為自動駕駛SoC及解決方案市場增長提供可能性。自動駕駛SoC亦可應(yīng)用于智能道路，作為實現(xiàn)自動資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所資料來源：黑芝麻智能公告，東興證券研究所智能駕駛智能駕駛SoC芯片賽道目前國產(chǎn)化率較低，國產(chǎn)替代空間大。隨著國產(chǎn)智駕SoC芯片的量產(chǎn)，國內(nèi)供應(yīng)商有望憑借性價比優(yōu)勢和服務(wù)好響地平線、黑芝麻智能等國內(nèi)供應(yīng)商的量產(chǎn)SoC芯片，與國際主要競爭對手Nvidia設(shè)計的量產(chǎn)產(chǎn)品相比，從參數(shù)上看已經(jīng)具備了競爭的能根據(jù)地平線招股書，與Mobileye對比，公司的產(chǎn)品在解決方案覆蓋面、系統(tǒng)處理效率、系統(tǒng)性價比等方面已經(jīng)具備了一定的競爭優(yōu)勢。國內(nèi)供應(yīng)商的業(yè)務(wù)模式高度靈活，本地化優(yōu)勢強(qiáng)。國內(nèi)的供應(yīng)商通常均允許客戶在從算法到軟件和開發(fā)工具再到處理硬件的全棧產(chǎn)品中選擇任何解決方案或任何組件組合，可滿足客戶多樣化及定制化客戶需求的能力。本土供應(yīng)商通常均能夠提供附加服務(wù)，包括為汽車OEM及一級供貨商提供聯(lián)合軟件研發(fā)及咨詢服務(wù)以及圖像調(diào)優(yōu)服務(wù)，服務(wù)資料來源：公司官網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)公開資料，東興證券研究所資料來源：地平線招股書，東興證券研究所級是一個漫長的過程，未來很長一段時間內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車仍將處于人機(jī)共駕的狀態(tài)，這其中涉及到軟件、硬件、數(shù)據(jù)等技術(shù)的緊密配合和升券研究所望迎來快速發(fā)展期。我們看好智駕芯片領(lǐng)域的技術(shù)突破與線機(jī)器人-W，黑芝麻智能，德賽西威，國芯科技，四維圖復(fù)旦大學(xué)工學(xué)碩士，2022年6月加入東興證券研究所，現(xiàn)任電子行業(yè)首席分析師。曾就職于Foundry廠、研究所和券商資管，分別擔(dān)任工藝集成工程師、研究員和投資經(jīng)理。證書編號：S14805220首席分析師，覆蓋傳媒、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、通信等行業(yè)。上海交通大學(xué)工學(xué)碩士。8年證券從業(yè)經(jīng)驗計算機(jī)行業(yè)分析師，對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)金融碩士，2021年加入東興證券，主要覆蓋基礎(chǔ)軟件、數(shù)據(jù)要素、金融科技、汽車智能化等板塊。負(fù)責(zé)本研究報告全部或部分內(nèi)容的每一位證券分析師，在此申明，本報告的觀點、邏輯和論據(jù)均為分析師本人研究成果，引用的相關(guān)和文字均已注明出處。本報告依據(jù)公開的信息來源，力求清晰、準(zhǔn)確地反映分析師本人的研究觀點。本人薪酬的任何部分過去不曾與、現(xiàn)在不與，未來也將不會與本報告中的具體推薦或觀點本證券研究報告所載的信息、觀點、結(jié)論等內(nèi)容僅供投資者決策參考。在任何情況下，本公司證券研究報告均不構(gòu)成對任何機(jī)構(gòu)和個人的本研究報告由東興證券股份有限公司研究所撰寫，東興證券股份有限公司是具有合法證券投資咨詢業(yè)務(wù)資格的機(jī)構(gòu)。本研究報告中所引用信息均來源于公開資料，我公司對這些信息的準(zhǔn)確性和完整性不作任何保證，也不保證所包含的信息和建議不會發(fā)生任何變更。我們已力求報告內(nèi)容的客觀、公正，但文中的觀點、結(jié)論和建議僅供參考，報告中的信息或意見并不構(gòu)成所述證券的買賣出價或征價，投資者據(jù)此我公司及報告作者在自身所知情的范圍內(nèi)，與本報告所評價或推薦的證券或投資標(biāo)的不存在法律禁止的利害關(guān)系。在法律許可的情況下，我公司及其所屬關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)可能會持有報告中提到的公司所發(fā)行的證券頭寸并進(jìn)行交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務(wù)顧問或者金融產(chǎn)品等相關(guān)服務(wù)。本報告版權(quán)僅為我公司所有，未經(jīng)書面許可，任何機(jī)構(gòu)和個人不得以任何形式翻版、復(fù)制和發(fā)布。如引用、刊發(fā)，需注明出處為東興證券研究所，且本研究報告僅供東興證券股份有限公司客戶和經(jīng)本公司授權(quán)刊載機(jī)構(gòu)的客戶使用，未經(jīng)授權(quán)私自刊載研究