车载存储芯片分布广泛,dram 和 nand 为主流产品。车载存储芯片分布在汽车车身域、底盘域、座舱域、动力域、自动驾驶域五大域中,支持 adas、ivi、仪表盘、互联、黑匣子等应用的存储功能。从应用形态来看,存储芯片除单独搭载系统之外,还被封装在各类主控芯片(mcu、soc)内部,用于缓存、读取和处理信息,以提高数据处理的效率。
汽车存储芯片分为易失型和非易失型,易失型包含 dram、sram 两大类,非易失型为nand、nor、eeprom 等。2021 年全球车载存储芯片市场规模约 31 亿美元,其中,dram 和 nand 合计占比超 70%。智能化网联化趋势下,海量数据对车载存储提出更高需求。在汽车智能化、网联化趋势下,adas 系统、智能座舱、车联网技术的应用都将产生大量数据,对车载存储提出更高需求。以 adas 系统为例,adas 平台研发需要在车辆行驶时收集大量路测数据,包括摄像头、雷达、激光雷达、gps 等数据,将这些数据上传到研发平台后对其进行 ai 训练,并在 adas 平台上验证和仿真,整个过程会产生大量过程数据。l2 级车路测一小时大概产生 2tb 数据,l4-l5 级每小时路测数据量则达到16-20tb,单次路测将产生 8-60tb 的数据,整个研发周期产生的数据将达到 eb 级别。海量数据的缓存、读取和处理将对存储系统的读写性能、容量、可靠性等提出更高要求,车载存储芯片需求因此快速提升。
01
dram:adas 和 ivi 系统带来显著增量
智能化提升车规 dram 容量、带宽要求。车规 dram 主要用于存放运行中的程序和数据,核心应用领域包括 ivi 车载信息娱乐系统、adas系统、信息和仪表盘,这三大系统的升级都对 dram 的容量和带宽有更高的要求。容量方面,根据美光的数据,l1/2 级汽车单车 dram 容量需求约 8gb,l3 级和 l5 级则分别提升至 16gb 和 74gb。adas 和 ivi是车规 dram 主要增量来源,2020 年 dram 容量需求占比由高到低分别是 ivi(52%)、adas(34%)和信息数字仪表盘(14%),adas 对dram 的增量需求最为明显,2023 年容量需求占比预计提升至 45%。带宽方面,l2 级 dram 带宽一般为 25-50gb/s,l3 级时带宽可达200gb/s,l4 级之后带宽将提升至 1tb/s。产品方面,l2 级主要采用基础的 ddr2/ddr3,现阶段 l2 开始往 l3 升级,dram 也将逐步往 ddr4/ lpddr4/lpddr5/gddr5 切换。
dram 空间测算:2021 年 12 亿美元规模,预计 2025 年突破 20 亿美元。根据美光数据,我们假设 l0、l1、l2、l3、l4/5 单车 dram 基础容量为 2、8、8、16、32gb,考虑到 l2 级以上车型智能座舱、车联网仍有升级空间,因此假设单车 dram 容量将继续提升。根据阿里交易网中美光和 issi 部分车规 dram 产品报价,我们假设 2021 年车规 dram单价为 2.5 美元/gb,假设 2023 年开始单价存在 3%年降。结合各等级汽车销量预测,我们测算出 2021 年车规 dram 市场规模为 12 亿美元,预计 2025/2030 年将分别达到 22/49 亿美元,2021-30 年 cagr 达16.5%。
竞争格局:美光龙头优势凸显,龙二北京君正产品持续升级。全球 dram市场高度集中,2021 年三星、海力士、美光市占率分别为 43.6%、27.7%和 22.8%,cr3 超过 95%。车规 dram 领域美光优势显著,市占率高达 45%,北京君正收购北京矽成(issi)后切入车载存储芯片赛道,市占率 15%位居第二,三星、南亚科、华邦电占比分别为 11%、10%和8%。美光在车规 dram 领域布局较早,产品线较齐全,客户资源也更丰富,龙头地位较稳固,目前 ddr2-ddr4 已量产,ddr5 处于送样检测阶段,2021 年推出业界首款满足 asil d 等级的 lpddr5,容量最高达 128gb。北京君正(issi)目前车规 dram 产品中 ddr3 收入占比最大,ddr4 和 lpddr4也是公司重点布局的市场,目前 8gb 和 16gb ddr4 已量产出货,8gblpddr4 也已开始向客户送样,产品持续升级,同时与博世、大陆等知名客户均有密切合作。
02
nand:行业具备弹性增长潜力,国内厂商逐步切入
adas 和智能座舱升级带来 nand 显著增量需求。nand 主要用于adas 系统、ivi 系统、汽车中控等,主要作用在于存储连续数据。adas系统中 nand 容量需求增长最为显著,根据海力士数据,l2 级 adas一般只需主流的 8gb e-mmc,l3 级则提升至 128/256gb,l5 级最高可能超过 2tb。ivi 系统方面,传统汽车娱乐系统一般只需 32gb 以下的 nand,而升级智能座舱后,64gb 成为了最低配臵,并随着 ivi 系统功能不断升级,nand 容量需求不断攀升,预计2030年ivi系统nand需求最高将提升至 1tb。此外,随着自动驾驶技术发展,未来将会形成“端-边-云”数据架构以确保行车安全性,为减小云端和汽车间数据的传输延时,车载 nand 需求将进一步提升。
高性能 ufs 替代 e-mmc 为确定性趋势。车规 nand 产品主要包括e-mmc(嵌入式多媒体控制器)、ufs(通用闪存存储)和 ssd(固态硬盘),现阶段应用的产品主要是 e-mmc 和 ufs。e-mmc 是中低端车载娱乐系统的标配产品,在 tbox、网关和 adas 中亦有应用,此前是车规 nand 主流产品。相比于 e-mmc,ufs 在读写效率、延时、功耗、容量等方面优势显著,近年渗透率不断提升。三星新推出的 ufs4.0 写入速度高达 2800mb/s,是 ufs3.1 和 e-mmc5.1 的 2.3 倍和 15.6 倍,最大容量达 1tb,e-mmc 5.1 最大容量仅 256gb,ufs 综合性能更优且仍在继续升级,未来高性能 ufs 替代 e-mmc 是确定性趋势。ssd产品目前在乘用车领域基本还没应用,主因产品技术不够成熟且成本较高;在商用车方面,自动驾驶卡车主要采用 1tb 或 2tb 以下 ssd,自动驾驶出租车则主要配臵 4tb ssd,长期来看,若产品技术和成本问题解决后,ssd 有望逐步渗透。
nand 空间测算:2021 年规模为 10 亿美元,预计 2021-30 年 cagr达 31%。我们假设 2021 年 l0、l1、l2、l3、l4/5 单车 nand 容量为4、8、18、64、128gb,l2 级以上车型 nand 容量存在提升空间。根据阿里交易网中美光和 issi 部分车规 nand flash 产品报价,我们假设2021 年车规 nand 单价为 1.5 美元/gb,2023 年开始单价存在 3%年降。结合各 adas 等级汽车销量预测,我们测算出 2021 年车规 nand市场规模为 10 亿美元,预计 2025/2030 年将分别达到 28/119 亿美元,2021-30 年 cagr 达 31%。
竞争格局:车规市场主要由海外 nand 龙头主导。21q4 全球 nand 市场三星、铠侠、海力士、西部数据、美光市占率分别为 33.5%、19.8%、14.7%、12.4%、10.5%,cr5 高达 91%,车规 nand 市场也主要由这几大龙头厂商主导。三星产品进度明显领先于其他厂商,目前 ufs3.1已量产出货,5 月新推出 ufs4.0 未来也将应用于车载领域,铠侠、海力士、美光也已推出 ufs3.1 产品,但美光和铠侠仍处于送样检测阶段。国内厂商主要布局相对小众的利基市场,兆易创新 gd5f 全系列 spi nand flash 通过 aec-q100 车规认证,东芯股份的车规级 ppi nand以及 spi nand 样品于今年向客户送样。
03
nor:智能化驱动发展,兆易创新份额有望持续提升
汽车智能化驱动 nor flash 用量提升,预计 2025 年全球规模达 8.8 亿美元。nor flash 主要作用为系统启动代码和特定只读信息系的存储,车载应用方面,汽车仪表盘、车载摄像头等需要在汽车发动时快速启动,因此对代码读取存在高要求,nor flash 在读取速度方面优势显著,且可避免车辆突然掉电数据丢失。在 adas 系统中,1 个摄像头需要 1 颗nor flash,平均容量为 4/8mb,未来有向 16/32mb 增加的趋势。一个仪表盘需要 1 颗 nor flash,容量一般在 128/256mb,少量 512mb。2020 年车规 nor flash 市场为 4.23 亿美元,其中在摄像头和仪表盘市场分别为 0.34 亿美元和 2.17 亿美元,在汽车智能化的趋势下,我们预计 2025 年 nor flash 在车载摄像头、仪表盘市场分别增加至 0.94 亿美元、5.11 亿美元。此外,汽车的中控屏、雷达、传感器、安全气囊等也需要用到 nor flash,2020 年市场约为 1.72 亿美金,我们假设其增长驱动来自汽车电动化、智能化,每年增速为 10%。综上,2025 年全球车规 nor 市场预计将达 8.8 亿美元,2021-25 年 cagr 为 16%。
竞争格局:市场高度集中,兆易创新车规 nor 产品进展顺利。2017 年美光、英飞凌(赛普拉斯)逐步退出中低端 nor flash 市场,2019、2020 年兆易创新市占率先后反超美光和赛普拉斯,根据 ic insights 数据,2021 年三大厂商华邦电子、旺宏、兆易创新 nor flash 市占率分别为 25.8%、25.5%和 17.7%,cr3 约 62.5%。在车载 nor flash 领域,2019 年兆易创新 gd25 全系列 spi nor flash 便完成了 aec-q100认证,覆盖 2mb-2gb 容量,已向多家车企批量出货。从制程来看,华邦电子相对领先,目前大部分 nor 产品均已过渡至 40nm,旺宏从 22q2开始向 45nm 过度,兆易创新 55nm 全系列产品均已量产,正在推进45nm 制程工艺研发。
04
eeprom:市场规模相对较小,国产厂商加快布局
现阶段汽车 eeprom 市场约 2.6 亿美金,电动化+智能化将带动单车用量提升。eeprom 属于非易失存储器,可通过高于普通电压的作用来擦除和重写,容量较小,因此主要用于存储小规模、经常需要修改的数据。消费、工业和汽车是 eeprom 三大终端应用市场,ihs 预计 2022年汽车 eeprom 为 2.6 亿美元。eeprom 在 adas(车载摄像头等)、智能座舱(车载屏等)、智能网联(蓝牙天线等)以及三电系统、车身、底盘均有应用,因此智能化带来的摄像头、屏幕、蓝牙数量提升以及电动化都将带动单车 eeprom 用量增加,一般而言,传统燃油车单车用量约 15-20 颗,智能电动车用量则达 30-40 颗,赛迪顾问预计 2023 年汽车eeprom需求量将达23.87亿颗,推算平均单车用量约为26.7颗。
竞争格局:意法半导体等海外企业领先,国产厂商加快布局。从全球eeprom 整体市场来看,意法半导体和美光合计份额超 50%,2019 年市占率分别为 31%和 22%,国内厂商聚辰股份自 2018 年至今始终位列全球第三大 eeprom 供应商。在汽车 eeprom 领域,海外企业因布局相对较早,已拥有较为成熟的产品体系和客户体系,主要厂商意法半导体、安森美等均已具备 a0 等级(-40~+145℃)技术水平。国内eeprom 厂商近年在车规领域亦有较大进展,聚辰股份目前已有 a1、a2、a3 等级的全系列汽车 eeprom 产品,并在完善 a0 级产品布局,22h1 车规 eeprom 已实现大批量出货;普冉股份车规 eeprom 已通过 aec-q100 标准考核,已在车身摄像头和车载中控领域向海内外客户批量出货。
安卓阵营的三大手机:小米6、一加5和三星note8,你最喜欢谁?
幻灯机的工作原理
ARKit应用用户体验数量持续上涨_下载量达1300万次
小米6X和OPPOR15哪个拍照最好
无刷电机一定是永磁的么 直流永磁电机和无刷电机区别
DRAM:ADAS和IVI系统带来显著增量
PLC控制系统的电磁干扰来源和抗干扰设计
机器视觉系统设计如何进行成像基准测试
两相电机电容怎么接线方法
华为在中国PC市场逆势增长,稳居第二
赛灵思发布智能解决方案,满足医疗保健平台的需求
3.3V稳压电源设计
带VU表的Arduino门铃的制作
选择电磁流量计的标准
电动车电机功率越大越费电吗
嵌入式入门的必经之路有哪些
艾默生网络能源推出配备USB输出插头的全新DCH5系列壁挂式电源适配器
人工智能与基因科学,终于胜利会师
我国工业传感面临的挑战和工业常用传感器分析
【EMI知识节答疑专场】EMI痛点问题大决战