花2个月拆一辆特斯拉Model 3：37万字详解所有部件

稿源：芯智讯

7月18日消息，继上个月海通国际拆解了一台比亚迪“元”，用87页研报展示这款新能源汽车内部零部件的详细细节后，近期券商“一哥”中信证券也联合多家企业和机构拆解了一台特斯拉Model 3，写了一份长达94页的研报《新能源汽车行业特斯拉系列研究专题：从拆解Model 3看智能电动汽车发展趋势》，并于今天正式发布。

据介绍，中信证券研究部TMT和汽车团队协同多家公司和机构耗时两个月才完成了对特斯拉Model 3标准续航版的完整拆解和分析，并形成了这份研报。

不过，此前，海通国际从外观、操控、安全、性价比、续航情况等角度对2018款比亚迪元EV360智联炫酷进行评价，并呈现了这辆电动车的每一个部件，包括车身结构件、底盘、座椅、线束、多媒体系统、组合仪表、热管理系统、电池系统、电驱系统等等。甚至连隔音材料、地毯等每个拆下来的零部件都进行了图片文字描述，包括尺寸重量、工作原理、生产信息以及经销商报价等信息。

中信证券则通过拆解特斯拉Model 3标准续航版，对其域控制器、线束和连接器、电池、电机电控、热管理、车身等多个方面进行了深入细致地分析。

具体如下：

一、域控制器：软件定义汽车，迭代决定智能

一个产业的进步和变革，往往是供给和需求两方面因素共同驱动的。当新航路带来的 新市场遇到珍妮纺纱机，就足够引发一场工业革命；出行的需求遇上热机，就产生了各类 交通工具。

集成电路出现以来，人们对电子化、自动化、智能化的需求越来越高，其根源 还是对低成本美好生活的需求，这种需求与不断发展的 IT 技术供给相结合，相继诞生了 PC、智能手机、智能家居等诸多大型产业，如今又开始推动汽车往智能化方向演进。

汽车的智能化的大方向已经成为了产业共识和市场共识，然而什么叫智能化却没有一 个明确的定义。我们认为，智能化的关键在于智能汽车的软件“可迭代、可演进”。比如 说 2008 年安卓 1.0 发布之初，使用体验是比较一般的，经过不断的数据收集、用户反馈 和持续迭代，最终交互和用户体验越来越好，逐步向我们理想中的“智能终端”逼近。

无论每个人如何去定义自己心目中的汽车智能化，但我们相信会有一个共识，那就是 现在仅仅只是汽车智能化的起点，离终局还非常遥远，这中间软件需要不断进行升级迭代。

而汽车过去的 E/E 架构（如下图所示），是由多个厂商提供 ECU 组成的电子电气架构，正 因为硬件和软件功能都被切割成很多块分布在不同厂家提供的 ECU 里，使得软件 OTA 的 难度非常大。这使得很多型号的汽车从出厂到最终报废，软件功能都没有升级过，都没有迭代，又何谈智能？

显而易见，汽车如果要能像手机一样持续根据数据和用户反馈进行软件迭代，现有的 E/E 架构势必然是要进行大的变革的。软件和硬件必须解耦，算力必须从分布走向集中， 特斯拉的 Model3 率先由分布式架构转向了分域的集中式架构，这是其智能化水平遥遥领 先于许多车厂的主要原因，我们接下来就对特斯拉的车身域、座舱域、驾驶域进行详细的解读。

1、车身域

车身域：按位置而非功能进行分区，彻底实现软件定义车身 同样是域控制器，特斯拉的域控制器思路始终是更为领先的。举例来说，作为传统汽 车供应链中最核心的供应商之一，博世是最早提出域控制器概念的企业之一。

但博世的思 路仍然受到传统的模块化电子架构影响，其在 2016 年提出了按照功能分区的五域架构， 将整车的 ECU 整合为驾驶辅助、安全、车辆运动、娱乐信息、车身电子 5 个域，不同域 之间通过域控制器和网关进行连接。在当时看来，这一方案已经能够大大减少 ECU 数量， 然而用今天的眼光来看，每个域内部仍然需要较为复杂的线束连接，整车线束复杂度仍然较高。

与博世形成对比，特斯拉 model 3 在 2016 年发布，2017 年量产上市，与博世的报告 几乎处于同一时期。然而，Model 3 的域控制器架构核心直接从功能变成了位置，3 个车 身控制器就集中体现了特斯拉造车的新思路。按照特斯拉的思路，每个控制器应该负责控 制其附近的元器件，而非整车中的所有同类元器件，这样才能最大化减少车身布线复杂度， 充分发挥当今芯片的通用性和高性能，降低汽车开发和制造成本。所以特斯拉的三个车身 域控制器分别分布在前车身、左前门和右前门前，实现就近控制。

这样的好处是可以降低 布线的复杂度，但是也要求三个车身域要实现彻底的软硬件解耦，对厂商的软件能力的要 求大大提高。

以下分别介绍三个车身控制器的情况，车身域分为前车身域、左车身域、右车身域， 其在 Model3 车身上的位置如下图所示：

前车身域控制器的位置在前舱，这个位置理论上来说遇到的碰撞概率要更高，因此采 用铝合金的保护外壳，而左右车身域控制器由于在乘用舱内，遇到外界碰撞的概率较低， 保护外壳均采用塑料结构，如下图所示：

前车身控制器：全车电子电气配电单元以及核心安全 ECU 连接

前车身控制器位于前舱中，主要负责的功能是前车体元件控制以及主要的配电工作。该控制器离蓄电池比较近，方便取电。其主要负责三类电子电气的配电和控制：

1、安全 相关：i-booster、ESP 车身稳定系统、EPS 助力转向、前向毫米波雷达；

2、热管理相关：如冷却液泵、五通阀、换热器、冷媒温度压力传感器等；

3、前车身其它功能：车头灯、 机油泵、雨刮等。

除此之外，它还给左右车身控制器供电，这一功能十分重要，因为左右 车身控制器随后还将用这两个接口中的能量来驱动各自控制的车身零部件。

将其拆开来看，具体功能实现方面，需要诸多芯片和电子元件来配合完成。核心的芯 片主要完成控制和配电两方面的工作。

先说控制部分，主要由一颗意法半导体的 MCU 来执行（图中红框）。此外，由于涉及 到冷却液泵、制动液液压阀等各类电机控制，所以板上搭载有安森美的直流电机驱动芯片 （图中橙色框 M0、M1、M2），这类芯片通常搭配一定数量的大功率 MOSFET 即可驱动 电机。

配电功能方面，一方面需要实时监测各部件中电流的大小，另一方面也需要根据监测 的结果对电流通断和电流大小进行控制。电流监测方面，AMS 的双 ADC 数据采集芯片和 电流传感器配套芯片（黄色框 AMS 中的芯片）可以起到重要作用。而要控制电流的状态， 一方面是通过 MOSFET 的开关，另一方面也可以通过 HSD 芯片（High Side Driver，高 边开关），这种芯片可以控制从电源正极流出的电流通断。

这一块控制器电路板共使用了 52个安森美的大功率 MOSFET，9个功率整流器芯片， 以及 ST 和英飞凌的共计 21 个 HSD 芯片。在前车身控制器上我们可以看到，特斯拉已经 在很大程度上用半导体元件取代了传统电气元件。

左车身域控制器：负责车身左侧电子电气调度

左车身控制器位于驾驶员小腿左前方位置，贴合车体纵向放置，采用塑料壳体封装， 可以在一定程度上节约成本。左车身控制器负责管理驾驶舱及后部的左侧车身部件，充分 体现了尽可能节约线束长度以控制成本的指导思想。

左车身控制器主要负责了几类电子电气的配电和控制：1、左侧相关：包括仪表板、 方向盘位置调节、照脚灯；2、座椅和车门：，左前座椅、左后座椅、前门、后排车门、座 椅、尾灯等。

左车身域控制的核心芯片主要也分为控制和配电。核心控制功能使用两颗 ST 的 32 位 MCU 以及一颗 TI 的 32 位单片机来实现。左车身的灯具和电机比较多，针对灯具类应 用，特斯拉选用了一批 HSD 芯片来进行控制，主要采用英飞凌的 BTS 系列芯片。针对电 机类应用，特斯拉则选用了 TI 的电机控制芯片和安森美的大功率 MOSFET。

右车身域控制器：负责车身右侧电子电气调度

右车身控制器与左车身基本对称，接口的布局大体相同，也有一些不同点。右车身域 负责超声波雷达以及空调，同时右车身承担的尾部控制功能更多一些，包括后方的高位刹 车灯和后机油泵都在此控制。

具体电路实现方面，由于功能较为相似，电路配置也与左车身较为相似。一个不同点 在于右车身信号较多，所以将主控单片机从左车身的 ST 换成了瑞萨的高端单片机 RH850 系列。此外由于右车身需要较多的空调控制功能，所以增加了三片英飞凌的半桥驱动器芯片。

特斯拉车身域的思路：彻底地软件定义汽车，用芯片替代保险丝和继电器

车身域是特斯拉相比传统汽车变化最大的地方，传统汽车采用了大量 ECU，而特斯拉 通过三个域实现了对整车的一个控制。虽然都是往域控制器方向走，但特斯拉没有采用博 世的功能域做法，而是完全按区域来进行划分，将硬件尽量标准化，通过软件来定义汽车 的思路体现得淋漓尽致。除此之外，特斯拉还将一些电气化的部件尽量芯片化，如车身域 中采用了大量 HSD 芯片替代了继电器和保险丝，可靠性提高，而且可以编程，能更好实 现软件定义汽车。

特斯拉控制器的未来走向：走向更高集成度，优化布置持续降本

从特斯拉车身控制器能够体现出的另一个发展趋势是器件的持续集成和持续降本。早 期版本的 model S 和 model X 并无如此集中的车身控制器架构，但如今较新的 model 3 和 model Y 已经体现出集成度增加的趋势。左下图中我们可以看到，作为第三代车身域控 制器产品，model Y 的车身控制器已经与第一代的 model 3 有所不同，直观上就是其元器 件密度有所增加。比如图中的 MOSFET（黑色小方块），model Y 的间距明显要比 model 3 更小。因此，在同样的面积下，控制器就能容纳更多元件，融合更多功能。另外，与现有 的 model 3 不同，model Y 控制器的背面也被利用起来，增加了一定数量的元器件，这使 得控制器的集成度进一步提高。集成度提高的结果就是车身电子电气架构的进一步简化， 汽车电子成本的进一步降低。

另外 2020 款 model Y 的 PCB 板也得到进一步节约。初代 PCB 板由于形状不规则， 必然有一部分 PCB 材料被浪费，推高了成本。而第三代控制器的 PCB 形状能够紧密贴合， 两个左右车身控制器可以合并成为一个矩形，因此 PCB 材料的利用率得到有效提升，也能够在一定程度上降低成本。

未来车身控制器会如何发展，是否会走向一台统一的控制器？至少目前来看，特斯拉 用产品对此做出了否定的回答。我们可以看到，2021 年交付的 model S plaid，其第四代 车身控制器仍旧使用了分离的两片左右车身控制器。

而且在第四代车身控制器设计中，前车身控制器也分成了两片，一片负责能量管理和 配电，另一片负责车身管理、热管理以及少量配电工作。整体来看，第四代控制器的元件 密度仍旧很高，体现出了集成降本的趋势。另外，第四代控制器的元件连接采用 Press-Fit 技术取代了传统焊接，进一步提高了良率，也有利于实现更高的元器件密度。

整体来看，统一的中央计算机虽然集成度高，但不可避免地带来了控制器和受控器件 的距离增加，从而增加线束长度，提高成本，而且元件集成密度也有一定的限制，我们无 法在有限的空间内无限制集成，因此集中化也是有上限和最优解的，目前看来特斯拉正逐 渐改善设计和工艺来逼近这个最优解。

硬件方面的持续集成也为软件的集成和发展创造了条件。传统汽车产业链当中不同功 能独立性很高，各功能的 ECU 都来自不同厂商，难以协同工作。但特斯拉将大量 ECU 集 成后，车身上只需保留负责各个功能的执行器，而主要的控制功能都统一在域控制器中， 采用少量的 MCU，更多使用软件来完成功能控制。比如特斯拉 model 3 的左右车身域控 制器中各有 3 个 MCU，数量大大减少，不同控制功能采用软件的形式进行交互，能够有 更大的协同创新空间。比如特斯拉可以协同全车空调出风口来调节车内风场，或对副驾驶 座位上的乘客进行体重检测，判断其是否属于儿童，从而灵活调整安全气囊策略，而不是 像传统车企一样只能让儿童坐在后排。而且特斯拉可以从软件控制当中收集数据，并持续 不断改善控制功能，改善用户体验。

特斯拉这种软硬件持续集成的方案在带来优势的同时也对软件开发能力提出了更高 要求。只有统揽全局软硬件方案、熟悉各个部件特性的整车厂商才有能力开发如此庞大复 杂的软件系统，传统车企一直以来扮演集成商的角色，ECU 软件开发更多依赖供应商，其人才队伍构成和供应链方面的利益关系导致其短时间内难以模仿特斯拉的方式，因而特斯 拉的车身控制软件也成为其独特的竞争力。

2、驾驶域：FSD 芯片和算法构成主要壁垒，NPU 芯片效率更优

特斯拉的另一个重要特色就是其智能驾驶，这部分功能是通过其自动驾驶域控制器 （AP）来执行的。本部分的核心在于特斯拉自主开发的 FSD 芯片，其余配置则与当前其 他自动驾驶控制器方案没有本质区别。

在 model 3 所用的 HW3.0 版本的 AP 中，配备两颗 FSD 芯片，每颗配置 4 个三星 2GB 内存颗粒，单 FSD总计 8GB，同时每颗 FSD配备一片东芝的 32GB闪存以及一颗 Spansion 的 64MB NOR flash 用于启动。网络方面，AP 控制器内部包含 Marvell 的以太网交换机和物理层收发器，此外还有 TI 的高速 CAN 收发器。对于自动驾驶来说，定位也十分重要， 因此配备了一个 Ublox 的 GPS 定位模块。

外围接口方面，model 3 整车的所有摄像头都直接连接到 AP 控制器，与这些相机配 合的还有 TI 的视频串行器和解串器。此外还有供电接口、以太网接口和 CAN 接口使得 AP 控制器能够正常运作。作为一款车载控制器，特斯拉的自动驾驶域控制器还考虑到了紧急 情况，因此配备了紧急呼叫音频接口，为此搭配了 TI 的音频放大器和故障 CAN 收发器。

另外一点值得注意的是，为了保障驾驶安全，AP 控制器必须时刻稳定运行，因此特 斯拉在 AP 控制器中加入了相当大量的被动元件，正面有 8 颗安森美的智能功率模块，并 搭配大量的电感和电容。背面更为明显，在几乎没有太多控制芯片的情况下将被动元件铺 满整个电路板，密度之高远超其他控制器，也明显高于生活中各种常见的智能终端。从这 一点来看，随着智能汽车的发展，我国被动元器件企业也有望获益。

为了实现自动驾驶，特斯拉提出了一整套以视觉为基础，以 FSD 芯片为核心的解决 方案，其外围传感器主要包含 12 个超声传感器（Valeo）、8 个摄像头（风挡玻璃顶 3 个前 视，B 柱 2 个拍摄侧前方，前翼子板 2 个后视，车尾 1 个后视摄像头，以及 1 个 DMS 摄 像头）、1 个毫米波雷达（大陆）。

其最核心的前视三目摄像头包含中间的主摄像头以及两侧的长焦镜头和广角镜头，形 成不同视野范围的搭配，三个摄像头用的是相同的安森美图像传感器。

毫米波雷达放置于车头处车标附近，包含一块电路板和一块天线板。该毫米波雷达内 部采用的是一颗 Freescale 控制芯片以及一颗 TI 的稳压电源管理芯片。

而整个 AP 控制器的真正核心其实就是 FSD 芯片，这也是特斯拉实现更高 AI 性能和 更低成本的的一个重点。与当前较为主流的英伟达方案不同，特斯拉 FSD 芯片内部占据 最大面积的并非CPU和GPU，而是NPU。虽然此类设计完全是为神经网络算法进行优化， 通用性和灵活性相对不如英伟达的 GPU 方案，但在当前 AI 算法尚未出现根本性变化的情 况下，NPU 的适用性并不会受到威胁。

NPU 单元能够对常见视觉算法中的卷积运算和矩阵乘法运算进行有效加速，因此特斯 拉 FSD 芯片能够使用三星 14nm 工艺，达到 144TOPS 的 AI 算力，而面积只有约 260 平 方毫米。相比而言，英伟达 Xavier 使用台积电 12nm 工艺，使用 350 平方毫米的芯片面 积却只得到 30TOPS 的 AI 算力。这样的差距也是特斯拉从 HW2.5 版本的英伟达 Parker SoC 切换到 HW3.0 的自研 FSD 芯片的原因。因此，在算法不发生根本性变革的情况下， 特斯拉 FSD 能取得成本和性能的双重优势，这也构成了特斯拉自动驾驶方案的竞争力。

AI 算法方面，根据特斯拉官网人工智能与自动驾驶页面的描述，AutoPilot 神经网络的 完整构建涉及 48 个网络，每天依据其上百万辆车产生的数据进行训练，需要训练 70000 GPU 小时。基础代码层面，特斯拉具备可以 OTA 的引导程序，还有自定义的 Linux 内核 （具有实时性补丁），也有大量内存高效的低层级代码。 、

未来自动驾驶域的创新仍然会集中在芯片端，另外传感器的创新如激光雷达、4D 毫 米波雷达等也能够很大程度上推动智能驾驶。在可见的未来，专用 AI 芯片将能够成为与英 伟达竞争的重要力量，我国 AI 芯片企业有望借助智能汽车的东风获得更好发展。

3、座舱域：特斯拉更多将座舱视为 PC 而非手机

座舱域是用户体验的重要组成部分，特斯拉的座舱控制平台也在不断进化中。本次拆 解的特斯拉 model 3 2020 款采用的是第二代座舱域控制器（MCU2）。

MCU2 由两块电路板构成，一块是主板，另一块是固定在主板上的一块小型无线通信 电路板（图中粉色框所示）。这一块通信电路板包含了 LTE 模组、以太网控制芯片、天线 接口等，相当于传统汽车中用于对外无线通信的 T-box，此次将其集成在 MCU 中，能够 节约空间和成本。我们本次拆解的 2020 款 model 3 采用了 Telit 的 LTE 模组，在 2021 款 以后特斯拉将无线模组供应商切换成移远通信。

MCU2 的主板采用了双面 PCB 板，正面主要布局各种网络相关芯片，例如 Intel 和 Marvell 的以太网芯片，Telit 的 LTE 模组，TI 的视频串行器等。正面的另一个重要作用是 提供对外接口，如蓝牙/WiFi/LTE 的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB 接 口、以太网接口等。

而 MCU2 的背面更为重要，其核心是一颗 Intel Atom A3950 芯片，搭配总计 4GB 的 Micron 内存和同样是 Micron 提供的 64GB eMMC 存储芯片。此外还有 LG Innotek 提供的 WiFi/蓝牙模块等。

在座舱平台上，特斯拉基于开源免费的 Linux 操作系统开发了其自有的车机操作系统， 由于 Linux 操作系统生态不如 Android 生态丰富，特斯拉需要自己进行一部分主流软件的 开发或适配。

座舱域的重要作用就是信息娱乐，MCU2 在这一方面表现尚显不足。伴随 A3950 芯 片低价的是其性能有限，据车东西测试称，在 MCU2 上启动腾讯视频或 bilibili 的时间都超 过了 20 秒，且地图放大缩小经常卡顿。卡顿的原因是多方面的，一方面 A3950 本身算力 有限，集成显卡 HD505 性能也比较弱，处理器测评网站 NotebookCheck 对英特尔 HD 505 的评价是，截至 2016 年的游戏，即使是在最低画质设置下，也很少能流畅运行。另一方 面，速度较慢、寿命较短的 eMMC（embedded MultiMedia Card）闪存也会拖累系统性 能。eMMC 相对机械硬盘具备速度和抗震优势，但擦写寿命可能只有数百次，随着使用次 数增多，坏块数量增加，eMMC 的性能将逐渐恶化，在使用周期较长的汽车上这一弊端可 能会得到进一步放大，导致读写速度慢，使用卡顿，2021 年年初，特斯拉召回初代 MCU eMMC 可以佐证这一点。综合来看，特斯拉 MCU2 相比同时期采用高通 820A 的车机，属于偏弱的水平。

但特斯拉作为一家重视车辆智能水平的企业，并不会坐视落后的局面一直保持下去。2021 年发布的所有新款车型都换装 AMD CPU（zen+架构）和独立显卡（RDNA2 架构）， GPU 算力提升超过 50 倍，存储也从 eMMC 换成了 SSD，读写性能和寿命都得到大幅改 善。整体来看，相比 MCU2，MCU3 性能获得明显提升，提升幅度比第一代到第二代的跨度更大。

最新一代的特斯拉 MCU 配置已经与当前最新一代的主流游戏主机较为接近，尤其是 GPU 算力方面不输索尼 PS5 和微软 Xbox Series X。

提升的配置也让使用体验得到大幅提升。根据车东西的测试，MCU3 加载 bilibili 的时 间缩短到 9 秒，浏览器启动时间为 4 秒，地图也能够流畅操作，虽然相比手机加载速度仍 然不够，但已经有明显改善。另外 MCU3 的庞大算力让其能够运行大型游戏，比如 2021 年 6 月新款特斯拉 model S 交付仪式上，特斯拉工作人员就现场展示了用手柄和车机玩赛博朋克 2077。而且特斯拉官网上，汽车内部渲染图中，车机屏幕上显示的是巫师 3。这两 个案例已经说明，MCU3 能够充分支持 3A 游戏，使用体验一定程度上已经可以与 PC 或游戏主机相比较。

从特斯拉车机与游戏的不断靠拢我们可以看到未来座舱域的发展第一个方向，即继续 推进大算力与强生态。目前除特斯拉采用 x86 座舱芯片外，其他车企采用 ARM 体系较多， 但同样呈现出算力快速增长的趋势，这一点从主流的高通 820A 到 8155，乃至下一代的 8295 都能够得到明显体现。高通下一代座舱芯片 8295 性能基本与笔记本电脑所用的 8cx 相同。可以看到无论是特斯拉用的 AMD 芯片还是其他车企用的高通芯片，目前趋势都是 从嵌入式的算力水平向 PC 的算力水平靠拢，未来也有可能进一步超越 PC 算力。

而且高算力让座舱控制器能够利用现有的软件生态。特斯拉选用 x86，基于 Linux 开 发操作系统，利用现有的PC游戏平台，其他厂商更多利用现有的ARM-Android移动生态。这一方向发展到一定阶段后，可能会给车企带来商业模式的改变，汽车将成为流量入口， 车企可以凭借车载的应用商店等渠道获得大量软件收入，并且大幅提高毛利率。

座舱域控制器的第二个发展方向则是可能与自动驾驶控制器的融合。首先，当前座舱 控制器的算力普遍出现了过剩，剩余的算力完全可以用于满足一些驾驶类的应用，例如自 动泊车辅助等。其次，一些自动驾驶功能尤其是泊车相关功能需要较多人机交互，这正是 座舱控制器的强项。而且，座舱控制器与自动驾驶控制器的融合还能够带来一定的资源复 用和成本节约，停车期间可以将主要算力用于进行游戏娱乐，行驶期间则将算力用于保障自动驾驶功能，而且这种资源节约能够让汽车少一个域控制器，按照 MCU3 的价格，或许 能够为每台车节约上百美元的成本。目前已经出现了相当多二者融合的迹象，比如博世、 电装等主流供应商纷纷在座舱域控制器中集成 ADAS 功能，未来这一趋势有望普及。

4、电控域：IGBT 宏图大展，SiC 锋芒初露

IGBT：汽车电力系统中的“CPU”，广泛受益于电气化浪潮

IGBT 相当于电力电子领域的“CPU”，属于功率器件门槛最高的赛道之一。功率半导 体又称为电力电子器件，是电力电子装置实现电能转换、电路控制的核心器件，按集成度 可分为功率 IC、功率模块和功率分立器件三大类，其中功率器件又包括二极管、晶闸管、 MOSFET 和 IGBT 等。

应用场景的增量扩张使得汽车领域成为市场规模最大，增长速度最快的 IGBT 应用领 域。根据集邦咨询数据，新能源汽车（含充电桩）是 IGBT 最主要的应用领域，其占比达 31%。IGBT 在汽车中主要用于三个领域，分别是电机驱动的主逆变器、充电相关的车载 充电器（OBC）与直流电压转换器（DC/DC）、完成辅助应用的模块。

1）主逆变器：主逆变器是电动车上最大的 IGBT 应用场景，其功能是将电池输出的大 功率直流电流转换成交流电流，从而驱动电机的运行。除 IGBT 外，SiC MOSFET 也能完 成主逆变器中的转换需求。

2）车载充电器（OBC）与直流电压转换器（DC/DC）：车载充电器搭配外界的充电 桩，共同完成车辆电池的充电工作，因此 OBC 内的功率器件需要完成交-直流转换和高低 压变换工作。DC/DC 转换器则是将电池输出的高压电（400-500V）转换成多媒体、空调、 车灯能够使用的低压电（12-48V），常用到的功率半导体为 IGBT 与 MOSFET。

3）辅助模块：汽车配备大量的辅助模块（如：车载空调、天窗驱动、车窗升降、油 泵等），其同样需要功率半导体完成小功率的直流/交流逆变。这些模块工作电压不高，单价也相对较低，主要用到的功率半导体为 IGBT 与 IPM。

以逆变器为例，Model S 的动力总成有两种，分别为 Large Drive Unit（LDU）和 Small Drive Unit（SDU），前者装配在“单电机后驱版本”中的后驱、“双电机高性能四驱版本” 中的后驱，后者装配在“双电机四驱版本”中的前后驱、“双电机高性能四驱版本”中的前驱。

LDU 尺寸较大，输出功率也较大，内部的逆变器包含 84 个 IGBT。LDU 的逆变器呈 现三棱镜构造，每个半桥位于三棱镜的每个面上，每个半桥的 PCB 驱动板（三角形）位 于三棱镜的顶部，电池流出的高压直流电由顶部输入，逆变后的高压交流电由底部输出。

Model S（单电机版本）全车共有 96 个 IGBT，其中有 84 个 IGBT 位于逆变器中，为 其三相感应电机供电，84 个 IGBT 的型号为英飞凌的 IKW75N60T。若以每个 IGBT 5 美 元计算，Model S 逆变器所使用的 IGBT 价格约为 420 美元。

而 SDU 的形态更小，内部结构也更为紧凑，内部逆变器含 36 个 IGBT。根据 01芯闻拆解，SDU 中的 IGBT 为单管 IGBT，型号为英飞凌的 AUIRGPS4067D1，总用量为 36 片。IGBT 单管的布局也有较大变化，IGBT 单管背靠背固定在散热器中，组成类似三明治的结构，充分利用内部空间。同时，SDU 内部 IGBT 的管脚也无需折弯，降低失效概率。相比 LDU，SDU 的出现体现出特斯拉对 IGBT 更高的关注度与要求，其机械、电学、成 本、空间等指标均有明显提升。

SiC：Model 3 开创应用先河，与 IGBT 各有千秋

与 IGBT 类似，SiC 同样具有高电压额定值、高电流额定值以及低导通和开关损耗等 特点，因此非常适合大功率应用。SiC 的工作频率可达 100kHz 以上，耐压可达 20kV，这 些性能都优于传统的硅器件。其于上世纪 70 年代开始研发，2010 年 SiC MOSFET 开始 商用，但目前并未大规模推广。

Model 3 为第一款采用全 SiC 功率模块电机控制器的纯电动汽车，开创 SiC 应用的先 河。基于 IGBT 的诸多优势，在 Model 3 问世之前，世面上的新能源车均采用 IGBT 方案。而 Model 3 利用 SiC 模块替换 IGBT 模块，这一里程碑式的创新大大加速了 SiC 等宽禁带 半导体在汽车领域的推广与应用。根据 SystemPlus consulting 拆解报告，Model 3 的主逆 变器上共有 24 个 SiC 模块，每个模块包含 2 颗 SiC 裸晶（Die），共 48 颗 SiC MOSFET。

Model 3 所用的 SiC 型号为意法半导体的 ST GK026。在相同功率等级下，这款 SiC 模块采用激光焊接将 SiC MOSFET、输入母排和输出三相铜进行连接，封装尺寸也明显小 于硅模块，并且开关损耗降低 75%。采用 SiC 模块替代 IGBT 模块，其系统效率可以提高 5%左右，芯片数量及总面积也均有所减少。如果仍采用 Model X 的 IGBT，则需要 54-60 颗 IGBT。

24 个模组每个半桥并联四个，利用水冷进行散热。24 个模块排列紧密，每相 8 个， 单个开关并联 4 个。模组下方紧贴水冷散热器，并利用其进行散热。可以看到，模块所在 位置的背面有多根棒状排列的散热器（扰流柱散热器），利用冷却水进行水冷。水通道由 稍大的盖板覆盖和密封。

Model 3 形成“示范效应”后，多家车厂陆续跟进 SiC 方案。在 Model 3 成功量产并 使用后，其他厂商开始逐渐认识到 SiC 在性能上的优越性，并积极跟进相关方案的落地。2019 年 9 月，科锐与德尔福科技宣布开展有关车用 SiC 器件的合作，科锐于 2020 年 12 月成为大众 FAST 项目 SiC 独家合作伙伴；2020 年，比亚迪“汉”EV 车型下线，该车搭 载了比亚迪自主研发的的 SiC MOSFET 模块，加速性能与续航显著提升；2021 年，比亚 迪在其“唐”EV 车型中加入 SiC 电控系统；2021 年 4 月，蔚来推出的轿车 ET7 搭载具 备 SiC 功率模块的第二代高效电驱平台；小鹏、理想、捷豹、路虎也在逐渐布局 SiC。

相比 IGBT，SiC 能够带动多个性能全面提升，优势显著。由于 Si-IGBT 和 Si-FRD 组成的 IGBT 模块在追求低损耗的道路上走到极致，意法半导体、英飞凌等功率器件厂商 纷纷开始研发 SiC 技术。与 Si 基材料相比，SiC 器件的优势集中体现在：1）SiC 带隙宽， 工作结温在 200℃以上，耐压可达 20kV；2）SiC 器件体积可以减少至 IGBT 的 1/3~1/5， 重量减少至 40%~60%；3）功耗降低 60%~80%，效率提升 1%~3%，续航提升约 10%。在多项工况测试下，SiC MOSFET 相比 Si-IGBT 在功耗和效率上优势显著。

但 SiC 的高成本制约普及节奏，未来 SiC 与 Si-IGBT 可能同步发展，相互补充。与 IGBT 相比，SiC 材料同样存在亟待提升之处。1）目前 SiC 成品率低、成本高，是 IGBT 的 4~8 倍；2）SiC 和 SiO2 界面缺陷多，栅氧可靠性存在问题。受限于高成本，SiC 器件 普及仍需时日，叠加部分应用场景更加看重稳定性，我们认为 SiC 在逐步渗透的过程中将 与 Si-IGBT 一同成长，未来两者均有广阔的应用场景与增长空间。

由于应用落地较慢，目前整个 SiC 市场仍处于发展阶段，国外厂商占据主要份额。根 据 Cree（现公司名为 Wolfspeed）数据，2018 年全球 SiC 器件销售额为 4.2 亿美元，预 计 2024 年销售额将达 50 亿美元。SiC 产业分链可分为衬底、外延、模组&器件、应用四 大环节，意法半导体、英飞凌、Cree、Rohm 以及安森美等国外龙头主要以 IDM 模式经营， 覆盖产业链所有环节，五家龙头占据的市场份额分别为 40%、22%、14%、10%、7%。国内三安光电、中车时代电气、扬杰科技、华润微等厂商以 IDM 模式经营，而天岳先进、 露笑科技、华天科技等厂商则专注于某一细分环节。

5、动力域：主从架构 BMS 为躯干，精细电池管理为核心

Model 3 作为电动车，电能和电池的管理十分重要，而负责管理电池组的 BMS 是一 个高难度产品。BMS 最大的难点之一在于，锂电池安全高效运行的条件是十分苛刻的。当今的锂电池，无论正负极还是电解液都十分脆弱。正负极均为多孔材料，充放电时锂离子就在正极和负极的孔隙中移动，导致正负极材料膨胀或收缩，当锂电池电压过高或过低， 就意味着锂离子过度集中在正负极其中之一，导致这一边的电极过度膨胀而破碎，还容易 产生锂枝晶刺破电池结构，而另一边的电极由于缺乏锂离子支撑，会发生结构坍塌，如此 正负极都会受到永久性损害。电解液和三元正极材料都对温度比较敏感，温度过高则容易 发生分解和反应，乃至燃烧、爆炸。因此，使用锂电池的前提就是确保其能工作在合适的 温度和电压窗口下。如果以电压为横轴，温度为纵轴绘制一张图，这就意味着锂电池必须 运行在图中一个较小的区域内。

BMS 的第二大难点在于，不同的锂电池之间必然存在不一致性。这种不一致性就导 致同一时间，在同一电池组内，不同的电池仍然工作在不同的温度、电压、电流下。如果继续用一张图来描述，就代表着不同电池处在图上的不同位置。而要保证电池组的安全高 效运行，就意味着诸多电池所在的点位必须同时处于狭小的安全窗口内，这就导致电池数 量越多，管理就越困难。

为了解决锂电池运行的这一难题，就必须有可靠的 BMS 系统来对电池组进行监控和管理，让不同电池的充放电速度和温度趋于均衡。

在诸多厂家的 BMS 中，特斯拉的 BMS 系统是复杂度和技术难度最高的之一，这主要是由于特斯拉独特的大量小圆柱电池成组设计。

为什么特斯拉选用难以控制的小圆柱电池？早在特斯拉成立的早期，日本厂商在 18650 小圆柱电池上积累了丰富的经验，一年出货量达到几十亿节，因而这类电池一致性较好，有利于电池管理。因此特斯拉在 model S 上选用了小圆柱电池。出于技术积累等 方面的原因，特斯拉在 model 3 上使用了仅比 18650 略大的 2170 电池，并且至今还在使 用圆柱形电池。

由于特斯拉一直采用数量庞大的小圆柱电池来构造电池组，导致其 BMS 系统的复杂 度较高。在 model S 时代，特斯拉全车使用了 7104 节电池，BMS 对其进行控制是需要一 定软件水平的。根据汽车电子工程师叶磊的表述，在 model S 当中，采用每 74 节电池并 联检测一次电压，每 444 节电池设置 2 个温度探测点。从汽车电子工程师朱玉龙发布的 model S 诊断界面图也可以看出，整个电池组共有 16*6=96 个电压采样点，以及 32 个温 度采样点。可以看到采样的数据是很多的，需要管理的电池数量也为其增加了难度，最终 BMS 将依据这些数据设置合理的控制策略。高复杂度的电池组也让特斯拉在 BMS 领域积 累了相当强的实力。与之相对，其他厂商的 BMS 复杂度就远不如特斯拉高，例如大众 MEB 平台的首款电动车 ID.3 采用最多 12 个电池组模块，其电池管理算法相对会比较简单。

未来特斯拉的 BMS 是否会维持这样的复杂度？从目前趋势来看，随着采用的电池越 来越大，BMS 需要管理的电池数量是越来越少的，BMS 的难度也有所降低。比如从 model S 到 model 3，由于改用 2170 电池，电芯数量出现了较明显的下降，长续航版电芯数量缩 减到 4416 颗，中续航版 3648 颗，标准续航版 2976 颗。本次拆解的标准续航版配置 96 个电压采样点，数量与 model S 相同，平均每 31 节电池并联测量一个电压值。整车 4 个电池组，每个都由 24 串 31 并的电池组组成，对电流均衡等方面提出了较高的要求。未来， 随着 4680 大圆柱电池的应用，单车电芯数量将进一步减少，有利于 BMS 更精确地进行 控制，或许能够进一步强化特斯拉的 BMS 表现。

尽管面临着最高的 BMS 技术难度，但特斯拉仍旧在这一领域做到优秀水准，而且还 有超越其他公司的独到之处。比如特斯拉在电池管理的思路方面显得更加大胆，热管理方 面是一个典型体现。特斯拉会在充电期间启动热管理系统将电池加热到 55 度的理论最佳 温度，并在此温度下进行持续充电，相比而言，其他厂商往往更在意电池是否会过热，不 会采用此类策略，这更加显现出特斯拉在 BMS 方面的实力。

特斯拉在充电或电能利用方面的用户体验设计是其 BMS 系统的另一个独到之处。比 如特斯拉会用车身电池来使其他重要控制器实现“永不下电”，提高启动速度，改善用户 体验。充电时，特斯拉采取的策略也更加灵活，会在充电刚开始时将电流提高到极大的程 度，迅速提升电池电量，随后再逐渐减小充电电流到一个可以长期持续的水平，比如 model Y 可以在 40 秒内达到 600A 的超大电流充电（如图中黄绿色线所示）。相比而言，一般的 车企甚至消费电子厂商通常会用一个可以长期持续的电流进行恒流充电。考虑到车主有时 需要在几分钟内迅速补充电池电量，特斯拉的这种策略无疑是更有优势的，这也体现出特 斯拉比传统车企思路更灵活，更能产生创新。

而具体如何实现这样优秀的 BMS 功能？前文所说的种种 BMS 管理策略依赖于软件， 软件的基础在于特斯拉的 BMS硬件设计。特斯拉 model 3 的硬件设计包括了核心主控板、 采样板、能量转换系统（PCS，由 OBC 和 DCDC 两部分组成）以及位于充电口的充电控 制单元。BMS 部分所有电路均覆盖有透明三防漆以保护电路，导致电路元件外观光滑且反光。

主控板负责管理所有 BMS 相关芯片，共设置 7 组对外接口，包含了对充电控制器（CP）、 能量转换系统（PCS）的控制信号，以及到采样板（BMB）的信号，另外还包含专门的电 流电压采集信号。电路板上包含高压隔离电源、采样电路等电路模块。元器件方面，有 Freescale 和 TI 的单片机，以及运放、参考电压源、隔离器、数据采样芯片等。

在 BMS 的控制下，具体对电池组进行监测的是 BMB 电路板，对于特斯拉 model 3而言，共有 4 个电池组，每一组配备一个 BMB 电路板，并且 4 个电路板的电路布局各不 相同，彼此之间可以很容易地利用电路板上的编号进行区别，并且按照顺序用菊花链连接 在一起，在 1 号板和 4 号板引出菊花链连接到主控板的 P5 和 P6 接口。我们本次拆解的 model 3 单电机标准续航版电池组较短，沿着每个电池组都布置了一条 FPC（柔性电路板）， 并且在其沿线设置了对电池进行采样的采样点，每个采样点都用蓝色聚氨酯进行覆盖保护， 最后在 FPC 上方覆盖淡黄色胶带进行保护。需要注意的是，标准续航版尽管每个电池组 仍有两条淡黄色胶带，但只有其中一条下面有 FPC，另一条仅起到对下方电池触点的保护 作用。而对于长续航版本，由于电池较多，每个电池组都需要分成两条 FPC 进行采样。

具体到 BMB 电路方面，标准续航版和长续航版也有所不同，我们以元器件较多的 4 号采样板为例进行说明。首先，在采样点数量方面就有所不同，标准续航版共设置 24 个 采样点，因此 FPC 上有 24 个触点与 BMB 进行对应。长续航版的电池组顶格设置，4 个 电池组当中，中间两组较长，左右各设置 25 个采样点，共 50 个，两边的电池组略短一些， 共设置 47 个采样点，一侧 24 个，另一侧 23 个，因此长续航版的 BMB 需要在两侧都设 置触点。

其次，电路布置和元器件数量也有较大不同。经过触点传来的信号需要由 AFE（模拟 前端）芯片进行处理，这是整个 BMB 电路的核心。标准续航版每个 BMB 有两颗定制的 AFE 芯片，其配置有些类似 Linear Technology（ADI）的 LTC6813 芯片但不完全相同， 同时配置了 3 颗 XFMRS 的 BMS LAN 芯片用于与其他电路板的信号传输。长续航版 BMB 由于两侧均有触点，信号数量较多，因此为每个 AFE 另外配置了两颗简化版的 AFE 芯片 （图中橙色长方形），用来辅助信号处理。同时 BMS LAN 芯片的数量也增加了 1 颗。

BMS 体系的另一个重要组成部分是充电控制，特斯拉为此开发了充电控制器，位于左 后翼子板充电口附近。该控制器有三个对外接口，负责控制充电口盖、充电枪连接状态与 锁定、充电信号灯、快慢充控制及过热检测等。电路方面则包括了 Freescale 的 MCU 和 ST 的 HSD 芯片等。

BMS 还有一个重要功能就是电能转换，包括将高压直流电转化成低压直流电来供给车 内设备，或者将高压交流电转化为高压直流电用于充电等，这一部分是通过能量转换系统 （PCS，也称高压配电盒）完成的。PCS 包括两个主要部分，分别是将交流电转化成直流 电的 OBC（车载充电器，On Board Charger）和进行直流电压变换的 DCDC。这部分电 路中主要是各种大电容和大电感，也包含了整车中十分罕见的保险丝。

从元器件层面来看BMS系统，最核心的主要就是AFE芯片和各类功率器件/被动元件。其中 AFE 芯片领域，国内最主流的是三家美国公司产品，Linear Technology（被 ADI 收 购）、Maxim（被 ADI 收购）、TI，所以其实还是归结于全球最大的两家模拟芯片公司。此 外 NXP/Freescale、Intersil 等大型厂商也有一定份额。随着国内产业发展，国产 AFE 芯 片通道数和产品稳定性逐渐提高，也有望获得发展空间。功率器件方面，我国产业已经有 一定市场地位，在汽车领域仍可以进一步突破。

从电路和系统层面来看，依据汽车电子工程师朱玉龙的说法，BMS 真正的核心价值， 其实是在电池的测试，评价，建模和后续的算法。整个 EE 的软硬件架构，已经基本是红 海，未来产业不需要大量的 BMS 公司，长久来看还是电池厂商和车厂能够在 BMS 领域获 得较高的地位。随着汽车产业崛起，未来我国电动汽车厂商在 BMS 领域也有望获得更深厚的积累。

二、线束和连接器：高压线束和连接器是最大增量，集中式 E/E 架构减少线束用量

1、线束：架构革新缩短线束长度，轻量化为车厂降本提效关键

车结构日益复杂，功能日益多样，导致线束长度与复杂度提升。线束是汽车电路的网 络主体，其连接车上的各个组件，负责相关电力与电信号的传输，被誉为“汽车神经”。汽车智能化与电气化程度的提升，依赖于汽车传感器、ECU（电子控制单元）数量的增加， 90 年代一辆车的 ECU 数量大约为十几个，而目前单车 ECU 数量已增至上百个。控制单 元的数量的增加使得网线结构日益复杂，大大增加了车辆中的线束长度。

降低线束复杂程度，依赖电子电气架构的革新。根据博世的电子电气架构战略图，汽 车的电子电气架构主要分为三大类：分布式电子电气架构、域集中式电子电气架构与车辆 集中式电子电气架构。传统汽车主要采用分布式架构，该架构由多个相对独立的 ECU 组 成，各个 ECU 与功能一一对应。而线束则负责将不同的 ECU 进行连接，以实现信息的交 互。因此在传统的分布式架构下，ECU 模块数量的增多与分散化的布局，不可避免地会导 致线束长度的增加，提高制造成本。目前传统分布式架构汽车的线束长度大约为 5km。

特斯拉早期的 Model S 与 Model X 对架构进行改革，根据功能划分域控制器，整体 架构介于分布式和域集中式之间。Model S 与 Model X 车内仅由驾驶域、动力域、底盘域、座舱域、车身域等域控制器构成，因此极大减少 ECU 的数量并同步缩短了 CAN 总线的长 度，Model S 线束长度约为 3km。

而 Model 3 对“域”进行重新划分，在 Model S 与 Model X 的基础上进行跨域融合。各个 ECU 不再按功能进行划分，而是以物理位置直接分为 CCM（中央处理模块）、BCM LH （左车身控制模块，LBCM）、FBCM（前车身控制模块）、BCM RH（右车身控制模块， RBCM）四大部分。CCM 负责原本驾驶域与座舱域的功能需求，包括自动驾驶模块、信 息娱乐模块、车内外通信连接等；BCM LH 负责左侧车身转向、制动、稳定控制等；FBCM 负责电源分配、逻辑控制等；BCM RH 负责动力系统、热管理等。利用少量的高性能计算 单元替代分散的 ECU，把需要实现的功能通过软件迁移到几大模块中，从而进一步提升集 成度，因此，Model 3 的线束长度进一步缩短到 1.5km。

缩短线束长度是提升产品续航与制造效率的共同需求。传统汽车线束的重量约占整车 的 5%，长度的缩短能够为汽车设计让出更多的物理空间，并能减轻汽车总重从而减少油 耗提升续航。同时，线束种类多样、布局复杂且质地较软，因此线束的生产与安装都主要 依赖于人工。根据佐思汽研数据，95%的线束需要人工生产，线束低自动化的生产模式限 制了车厂进一步扩大产能。针对这一问题，Model 3 通过革新架构缩短线束长度，减少其 对产能提升的阻滞。

除了架构调整缩短线束长度，拆解发现，Model 3 在高压线束中采用铝导线代替传统 的铜导线，进一步实现轻量化。铝与铜的密度分别为 2.7kg/m³、8.9 kg/m³，且铝料的成本 较铜便宜一半以上。即使考虑铝在导电性能上的劣势，增大线径的铝导线（增大约 1.6 倍） 依旧可以进一步减少车身重量（约 21%），降低制造成本。

但使用铝导线代替铜导线也会面临诸多问题，使得此前车厂不敢轻易尝试高压铝导线。首先，铝的导电率明显低于铜如若要达到相同的导电性能，需要进一步加大导线线径；铝 的抗拉强度更低，影响机械性能；铝和铜在膨胀系数的差异，也会使得铝导线与铜端子在 结合界面产生空隙，导致阻抗的增加；铝极易氧化，且绝缘的氧化铝可能影响接触性能。虽然铝导线在汽车领域中应用广泛，但基本都在低压领域，Model 3 在高压导线领域使用 铝导线，是其利用自身技术禀赋实现成本管理与技术提升的重要表现。

从行业看，线束行业的单车价值量相对稳定，单价主要受车型的不同、项目定价的差 异及结构影响。在新车型和改款车型上市的初期，由于车辆的售价较高，相应的零部件定 价也相应较高。而随着推出时间的增长及新车型的推出，整车厂会对原有车型进行降价， 同时也要求汽车零部件生产商降价，从而降低公司产品的销售价格。根据沪光股份招股说 明书，2019 年公司成套线束（构成车身的主要线束组合，不包括发动机相关的线束）、发 动机线束、其他线束单价分别为 1587 元/套、199 元/件、29 元/件。相同车型的线束单价 相对稳定，单价差异主要取决于车型的不同，2019 年，公司不同车型成套线束的单价普 遍在 1000 到 3000 元之间。

Model 3 等新能源车发展方兴未艾，量价提升打开线束行业成长空间。目前线束行业 为存量市场，市场规模依赖下游汽车的销售情况，汽车“新四化”趋势下 2021 年我国汽 车产销量分别为 2608.2 万辆与 2627.5 万辆，结束了 2018 年以来连续三年的下降局面。同时，高压线束的增量需求与轻量化趋势提升单车价值量，行业空间进一步打开。根据华 经产业研究院数据，传统低、中、高端汽车的线束单车价值量约为 2500、3500、4500 元， 而新能源车线束单车价值平均提升至 5000 元左右。若以 3000 元的单车价值量计算，2021 年线束市场规模可达 782 亿元。

从盈利上看，成本冲击使得行业毛利率表现不佳。线束行业属于劳动密集型行业、产 品成本受铜等原材料价格影响严重，因此行业内公司毛利率较低。在人力成本与原料成本 的负面冲击下，近年来线束行业毛利率呈现下降趋势。

而从格局上看，线束行业与整车厂商合作稳定，市场集中度较高。汽车线束行业发展 高度依赖汽车行业，大部分品牌车厂拥有较成熟稳定的汽车配套体系。长期以来，对零部 件的高标准要求使得线束供应商与汽车企业的合作相对稳定。目前，全球汽车线束市场主 要由日本的矢崎、住友电气、藤仓，韩国的欲罗、京信以及欧美的莱尼、安波福、科仑伯 格舒伯特公司、德克斯米尔、李尔等线束厂商主导。根据前瞻产业研究院，2018 年前五 大厂商矢崎、住友电气、德尔福、莱尼、李尔分别占比 29.81%、24.38%、16.71%、6.05%、 4.70%，CR5 为 81.65%。

就国内市场而言，大型自主品牌车厂大多拥有稳定配套生产的本土线束厂，而外资以及合资整车厂，对线束的要求较高，选择的线束厂家大多为国际零部件厂商在国内的独资 或者合资厂商，例如住润电装主要为广州本田、东风本田配套。近年来，由于国际汽车厂 商越发重视成本控制，汽车零部件的本土化采购日益加强，国内厂商正逐步进入国际汽车 厂商的供应链。

2、连接器：电气化催生增量应用，设计革新持续优化

连接器常在导线的两段，同样用于两个有源器件之间的连接，其形式和结构多样，但 通常由接触件、绝缘件、壳体、附件组成。接触件是连接器完成功能的核心零件，其通过 阴、阳两个接触件的插合完成电连接；壳体是汽车连接器的外罩，提供机械保护与固定连 接器的作用；绝缘体的作用是使接触件按规定的位置和间距排列，并提供绝缘保护；附件 可进一步分为结构附件和安装附件，结构附件包括卡圈、定位键、定位销、导向销、联接 环等，安装附件包括螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。按照性能及应用场景的不同，车用连 接器可以分为高速连接器、低压连接器和高压连接器。

高压连接器是汽车电气化背景下的关键组件。根据线束世界资料，一台现代车辆包含 的连接器数量多达 700 个。而在汽车电气化趋势下，车内 60V 电压以上的场景迅速增加。车辆的驱动离不开高电压大电流电路的驱动，这为高压连接器提供巨大的增量需求。拆解发现，Model 3 中的高压连接器数量也线性增加，功能与形态也有相应的变化。

在高压快充连接器上，Model 3 使用的是由 TE（泰科）定制的插片式高压连接器 HC Stak 35，其作用是连接汽车电池与充电线束。插片结构是特斯拉一贯的选择，其能够增 加铝导线的焊接选择，与同等的圆柱式端子相比，其尺寸更小，载流更好（提升约 20%）， 能为电气系统布局尽可能地节约空间。

从设计上看，HC Stak 35 的端子通过铜板（35mm 厚）与 35 片刀叉型端子连接，由 于插座端的端子是由 35 片 DEFCON 端子叠加形成，所以其能类似积木一样，根据不同端 口的需求不同，通过改变叠片数量来构成不同型号的连接器，这一模块化设计方式能够进 一步降低端子加工成本。HC Stak 35 搭配 95 mm²的高压线束，能够支持 Model 3 充电 15 分钟增加 279 公里的快速充电与长效续航。但插片式连接器同样有其缺点，其不耐拔插， 插片容易变形导致正负极插片无法保持在同一水平面上。

在动力电池—电驱高压线束的连接器上，Model 3 采用的是 TE 的 HC Stak 25。其 结构和功能与 HC Stak 35类似，不同点在于尺寸的大小，可以看到，HC Stak 25比 HC Stak 35 更小，因此 HC Stak 25 插座端的端子是 20 片 DEFCON 端子组成（HC Stak 35 为 35 片），不同的型号共用相同的连接器端子。连接器端子通过数量堆叠的变化能够快速完成 不同型号的组装，这体现了连接器模块化生产带来的成本管控优势。

材料方面，Model 3 连接器材料为尼龙塑料材料，但我们认为金属合金外壳的应用未 来会愈加普及。虽然金属材料连接器相比尼龙材料的成本更高，但其强度更高，不会出现 插件受力处开裂或冲击后断裂的情况；同时快充功能要求连接器短时间内能够耐受更高的 电流，金属材料的良导热性有利于更好地进行升温控制，因此我们认为，金属外壳在未来 的应用中会愈加普及。可能也正是基于以上考虑，特斯拉的 Model Y 已将其高压连接器外 壳由塑料材料替换成金属材料。

从竞争格局来看，汽车是连接器最大应用场景，行业竞争充分，海外龙头积淀深厚。2020 年，汽车领域连接器规模占连接器总规模的 22%，是最大的连接器细分市场，电气 化与智能化趋势有望进一步提高汽车连接器市场空间。同时，行业内厂商头部化趋势愈加 明显，1980 年全球前 10 大连接器供应商的市场份额为 38.0%，而在 2019 年前十大供应 商的份额提升至 60.2%。2019 年全球前十大连接器厂商分别为泰科、安费诺、莫仕、安 波福、鸿海精密、立讯精密、矢崎、JAE、JST、罗森伯格。

未来，新能源车的进一步发展与放量有望推动连接器需求数量延续高速增长态势，但 单价可能呈下降趋势。以国内连接器龙头瑞可达为例，2019 年其新能源连接器营收同比 下降 17.62%，主要为产品售价降低导致，当年国家新能源汽车补贴标准平均退坡 50%， 冲击新能源汽车市场需求。2020 年度，新能源汽车市场逐步回暖，公司成为蔚来汽车、 美国 T 公司及上汽集团等新能源汽车车企的供应商，销量同比增加 37.18%，销售额同比 增加 3,737.02 万元。2021 年，汽车“新四化”进一步落地，公司成功进入国内外优质客 户供应链，包括美国 T 公司、蔚来汽车、上汽集团、长安汽车、比亚迪、江淮汽车、金龙 汽车、小康股份、安波福、宁德时代、鹏辉能源等。但伴随行业规模效应、生产工艺的成 熟与竞争加剧影响，连接器价格平稳下降。

三、电池：技术代际领先，未来向耐用消费品发展

电池包外观对比：集成度领先同时期车型，目前仍然处于领先地位 Model 3 电池包采用 4 块大模组，与同期的 iD.4 X，宝马 iX3 的电池包相比，采用大 模组技术，集成度更高，内部布局更为整洁，电池包技术目前仍处于领先地位。

1、集成方式：小模组→大模组→无模组 CTC，集成度不断提提升，降本增效

集成度提升，减少非必要零件，降低成本，提高续航里程。在旧款的 Model S 中，电 池包采用 16 个小电池模组，分模组进行电池管理；在 2022 款 Model S 中，电池包采用 5 块大模组方式集成，电池包中结构件数量减少，重量减轻，系统能量密度提升，在同样采 用 100kWh 的 1865 电池的情况下，整车续航里程从 335 英里增加至 405 英里，提升 21%；在最新的 CTC 技术中，直接由电芯作为车身的一部分，电池包上盖与车身地板融合，取 消模组设计，进一步提高系统集成效率，成本降低 6%，续航里程提高 16%。

适配性：兼容不同数量、类型的电芯，多材料体系、多供应商方案共存

当前特斯拉电池包系统，多材料、多供应商、多类型电池共存。目前特斯拉电池包采 用多材料体系、多供应商方案。当前，特斯拉的标续版车型中采用磷酸铁锂电池材料体系， 长续航和高性能车型中采用三元锂电池材料体系，形成了多种材料体系并存的格局。供应 商方面，北美工厂生产的车型采用松下的圆柱电池，上海工厂生产的车型采用宁德时代的 方形电池以及 LGES 的圆柱形电池，多供应商下多种电池类型共存。

电池包空间灵活排布，兼容多材料体系。铁锂版标续 Model 3 出现之前，三元版标续 Model 3 采用不占满电池包的方式，保留长续版 188L 的电池包体积，仅占用约 3/4 的电池 包空间，放入 53kWh 电池；切换到铁锂版标续 Model 3 后，用磷酸铁锂电芯将电池包空 间全部填满，由于磷酸铁锂电芯的能量密度低于三元电芯，对应带电量 55kWh，达到与此 前三元版标续 Model 3 相同的续航能力。

2、冷却管路设计：蛇形冷却→直线冷却，缩短冷管长度，更快、更充分冷却

特斯拉早期的 Model S/X 电池模组中，冷却管路采用蛇形布置的冷却管，即长冷却 管穿越于整个电池模组中。如图中所示，2013 款 Model S 中采用一条蛇形冷却管，覆盖 444 颗电芯；2017 款 Model S 中采用两条蛇形冷却管，每根冷却管覆盖 258 颗电芯。

Model 3 开始，特斯拉采用直线冷却。冷却液从模组一侧分 7 根直线冷却管流入，从 另一端流出，单根冷却管覆盖 164 颗电芯。单根冷却管覆盖数减少，冷却效果更充分；冷 管长度减小，冷却更快。核心原因，一方面 Model 3 升级为大模组方案，模组内需冷却的 电芯数增加；另一方面，在快充的需求下，对于电芯更快、更充分的冷却需求提升。

在最新的 2022 款 Model S 上，直线冷却进一步升级为 U 型直线冷却。U 型是指横向 来看，每根冷却管在竖直方向 U 型折叠，单侧流入流出；直线是指俯视来看，U 型冷却管 直线布置。纵向 U 型排布的好处是，对于不同位置的电芯的冷却效果更加均匀；直线排布 则是保持单管更少的电芯覆盖量，2022 款 Model S 模组内布置 11 根 U 型冷却管，单管覆 盖电芯数进一步下降至单管 144 颗。

横向对比来看，国内市场电动车方案以方形为主，方形电芯方案下，主流方案是在电 池包下方铺设冷板，通过界面导热材料将电芯中的热量导至冷板，实现冷却。随着电池能 量密度、充放电功率要求的提升，对于电池冷却的需求提升，宁德时代最新发布的麒麟电 池中，将隔热垫、水冷板、横纵梁整合为一体，冷板从水平放置变为类似特斯拉冷却管的 竖直、间隔放置，换热面积扩大 4 倍，支持 4C 快充，同时起到冷却与支撑作用。

3、导热阻燃设计：增加灌封胶与防火泡棉，导热阻燃升级

灌封胶加发泡泡棉，导热阻燃设计升级。早期 Model S/X 中依靠液冷及热管理系统对 电池包热失控进行软防控。随着电动车自燃事故的发生以及法规层面对热失控要求趋严， 特斯拉采用了灌封胶加发泡泡棉的阻燃方案。类似于电子元件中灌封的概念，特斯拉在动 力电池包中采用灌封胶填充圆柱电池间的空隙，起到避免电芯间传热、提高对冲击的稳定 性，提高电池包整体的热稳定性和机械稳定性。同时，特斯拉在上盖中加入隔热发泡泡棉， 将热量阻绝在客舱外。

市面上多种阻燃设计方案共存，尚未达成共识。当前防火阻燃方案众多，例如凯迪拉 克 Lyriq 和广汽埃安采用气凝胶薄片隔绝电芯之间传热，同时达到轻量化的效果；极狐在 电池包上覆盖陶瓷纤维防火毯；Rivian 中采用金云母板覆盖在电池包上放；岚图的“琥珀” 和“云母”电池系统，分别对应在电池包内加入气凝胶和层状云母的方式达到隔热阻燃效果。

4、电芯：从 18650 到 2170 再到 4680，成本降低、续航里程提升

4680 电池，续航里程提升下的降本最优解。最早特斯拉采用直径 18mm，高 65mm 的 1865 电池，后续采用直径 21mm，高 70mm 的 2170 电池，相较于 1865 电池能量密 度提升，成本下降。2020 年特斯拉电池日上，特斯拉发布 4680 电池，相较于此前采用的 2170 电池，4680 电池的电芯容量是其 5 倍，能够提高相应车型 16%的续航里程，输出功 率 6 倍于 2170 电池。其中电池直径为 46mm 是做大电池后成本降低和续航里程提升同时 达到最优得出。

4680 搭配全极耳，提升能量密度的同时，为功率密度提升打开空间。由于全极耳比 单极耳多出两块集流盘，而小电池中集流盘占到电池体积比例更高，影响能量密度，因此 大电池更适配全极耳。在产热方面，全极耳结构的电池由于电流在集流体上流过的电流路 径更短，电阻减小而产热减小为单极耳结构的 20%；散热方面，全极耳结构电池沿径向形 成强导热路径，热管理难度与能耗降低。因此 4680 电池扩大尺寸提升容量的同时，全极耳结构减小了电阻发热和电池冷却所带来的损耗，最终电池的有效能量及能量密度增加。另外，由于全极耳产热小、散热快，为 4680 电池实现大功率快充创造了物理条件。

4680 电池通过新结构、新材料应用，实现“能量密度高、倍率高、成本低”的不可 能三角。在实现高能量密度、高倍率的情况下，4680 的大电芯摊薄非活性物质成本，尽 可能做高能量密度摊薄总体单 Wh 成本，生产过程简化节省成本。

四、电机电控：集成度高，持续向高能效优化

1、总成：驱动单元集成度高，系统效率提升

Model 3/Y 搭载驱动电机、电机控制器、单挡变速箱三合一驱动系统，集成度高。电 机方面，标准续航版后轮搭载永磁同步电机，四驱高性能版后轮搭载永磁同步电机，前轮 搭载交流异步电机，采用定子+转自复合油冷系统，Model Y 还采用扁线电机，电机功率 密度较大程度改善，成本亦有降低。电控方面，Model 3/Y 搭载 SiC MOSFET，较 Model X/S Si IGBT 方案逆变器功率密度显著提高。同时受益于驱动系统集成化提高、电机电控 等关键零部件升级，Model 3/Y 驱动系统效率达 89%，较 Model S/X 提高了 6pcts。

2、电机：向高功率、低能耗演进，性能和成本持续优化

Model S/X?Model 3：由感应电机转向永磁同步电机。2012 年特斯拉 Model S 上市， 该车型定位高性能（197kW），彼时大功率车用永磁电机尚未成熟。而大功率感应电机相 对成熟、成本低，且不受稀土资源制约，亦无高温下退磁的担忧。因此 Model S 搭载的是 感应电机而没有选择永磁电机。感应电机具备成本低、功率高等优势，但同时也存在体积 大、效率低而影响续航等缺点。随着电动化推进，在 2017 年推出的 Model 3 中开始转向 使用永磁同步电机。相比感应电机，永磁同步电机体积小更紧凑，效率高而有利于续航且 更易控制，在 Model Y 中，特斯拉继续亦采用永磁同步电机方案。

Model S/X?Model 3/Y：双电机版本由前后均为感应电机向前感应后永磁电机转向。2015 年特斯拉推出双电机性能版车型 Model S P85D，在前后轴同时使用交流异步电机。而到 Model 3/Y 的四驱高性能版时，则采用了感应（前）+永磁（后）搭配的方案。主要系感应电机高效区在高速、永磁电机高效区在低速，二者搭配有互补效应。而若采用两档 永磁电机或单一大功率电机，成本高、冷却难度增加，实现技术难度较大。

Model3?Model Y：由圆线向扁线切换。目前电机多为圆线电机，绕组一般采用圆形 细铜线。扁线电机相比圆线电机的优势在于：1）槽满率 20%提升可使电机体积减小；2） 宽截面使其电阻/温升减小 50%/10%左右，输出功率更高，峰值功率密度可达 4.4KW/kg， 显著高于目前圆线电机的 3.2-3.3kW/kg；3）在电机损耗中，铜耗占到 65%，而在扁线电 机中裸铜槽满率提高，有效绕组电阻降低，进而降低铜损耗。

Model Y 搭载扁线电机，电机体积和功率密度皆有所优化。目前特斯拉在国内共推出 5 款电机，其中扁线永磁同步电机最大功率从 202kW 提升至 220kW，最大扭矩从 404Nm 提升至 440Nm。Model Y 后电机采用扁线方案，扁线漆包线重量约 5.78kg，焊接一致性 和饱满性较优，转子体积和重量也皆有降低。我们预计 Model 3 亦会跟进，示范效应下扁 线电机有望加速渗透，比亚迪、蔚来、理想、大众等车企皆开始切换扁线电机。

Model S→Model 3：由水冷向油冷切换。早期 Model S 采用水冷系统进行电机热管 理，但因是机壳液冷无法对绕组直接冷却，冷却效率较低。后特斯拉电机均以油路冷却方 案为主，散热能力和电机功率密度明显提高。

Model 3：采用“定子冷却+转子冷却”复合方案。一方面定子铁芯表面开有 162 个 方形油道，与机壳过盈形成油路，两端安装塑料油环（圆周均布 16 油孔）进行绕组两端 喷油冷却。另一方面转子轴中空且开有甩油孔，转子主动冷却同时，能通过转子甩油实现 定子绕组内圈冷却。Model 3 复合式油冷技术使得电机的功率密度和转矩密度明显提升， 相较普通的水冷电机，持续转矩能够提升 40%-50%。

Model Y：整体延用了 Model 3 的油冷方案，在定转子细节上进行优化。新定子铁芯 取消了外表面的横纵油道设计，并采用激光焊接，外壳定子进油口和后油环结构发生调整。转子油孔位置和数量更具针对性，甩油效果提高。

3、小三电：和电池包集成，空间布局更为紧凑

“小三电”和电池包集成，结构紧凑成本更低。将车载充电机（OBC）和 12V-DC/DC 变换器集成为电源转换系统（PCS），并与 PDU、BMS 等和电池包集成在一起，高压三合 一内壳体采用轻而薄的铝材，与电池包共用外壳体，减少动力电池与三合一之间的布线长度和电缆用量，重量可降低约 5%。同时，零部件集成一起便于电子元器件的维修。Model Y 整体沿用了 Model 3 的集成方案，上壳加入防拆卸设计和安全互锁，低压连接器需通过 上底壳连接电路，提高防盗能力和安全性。同时将电路板为上下板，上板组装电气部件， 下板则与电池模组固定，便于流水线作业，提高电池系统组装速度。

“三合一”向“N 合一”演进，电驱动系统集成度提高。随着电驱动产品集成化的进 一步提升，除电机、电机控制器、减速器驱动系统三合一集成之外，PDU、DC/DC、充电 机 OBC 等电源器件也可与其一起集成，形成功能更全的多合一动力总成系统，以提高驱动系统的功率密度并降低成本，如长安推出七合一超级电驱动系统，华为 DriveOne 七合 一系统，比亚迪 e 平台 3.0 搭载八合一电驱动系统。

4、快充：搭载 V3 大电流超充技术，快充水平持续提高

采用第三代大电流快充技术，充电功率大幅提高。快充技术有两种实现途径，一是使 用高电压提高功率，代表是保时捷 Taycan 的 800V 方案，另一种是通过大电流实现快充， 代表是特斯拉超级快充，该种方案对热管理要求较高。Model 3 配套特斯拉第三代超级快 充充电桩，采用水冷散热设计，充电过程中峰值电流为 600A，最大充电功率可达 250kW， 较 V2 充电桩峰值功率提高了 72.4%，在该功率环境中，Model 3 的 5 分钟充电量可支持 120km 续航，40 分钟 SOC 即可由 8%充至 90%。第四代超充技术或将推出，峰值电流 900A，峰值功率有望达到 350kW，将与 4680 兼容，或首先搭载 Plaid 和 Cybertruck 中。

五、热管理：跨域集成，向系统性工程升级

1、拓扑结构：结构持续创新，系统集成逐渐深化

特斯拉热管理系统经历 4代发展，在结构集成上不断创新。按照时间序列和匹配车型， 特斯拉电动汽车热管理系统技术可以分为 4 代。特斯拉第一代车型传承于燃油车热管理的 传统思路，各个热管理回路相对独立。第二代车型中引入四通换向阀，实现电机回路与电 池回路的串并联，开始结构集成。第三代 Model 3 开始进行统一的热源管理，引入电机堵 转加热，取消水暖 PTC，并采用集成式储液罐，集成冷却回路，简化热管理系统结构。第 四代 Model Y 在结构上采用高度集成的八通阀，对多个热管理系统部件进行集成，以实现 热管理系统工作模式的切换。从特斯拉车型的演进来看，其热管理系统集成度不断提升。

1）第一代热管理系统相对独立，结构集成初步显现。

特斯拉第一代热管理系统不同回路相对独立。特斯拉第一代热管理系统应用于 Tesla Roadster 车型，包含电机回路、电池回路、HVAC（空调暖通）回路和空调回路，各回路相对独立，与传统内燃机汽车架构类似。电机回路上布置驱动电机、电子控制单元、电子水泵、膨胀水箱等，对电机回路上电子部件进行散热。电池回路上布置动力电池、热交换器、膨胀水箱、高压 PTC 等，实现高低温下电池性能的稳定。HVAC 回路布置散热器、高 压 PTC 等，调节乘员舱温度。空调系统布置压缩机、冷凝器、膨胀阀和热交换器等，通过压缩机进行制冷循环，并通过热交换器对系统回路和 HVAC 回路进行制冷。

布置控制阀，结构上初步集成。电机回路和 HVAC 回路上布置有 3 个控制阀，实现电 机回路余热为 HVAC 回路加热的目的，在低温环境下，通过 HVAC 回路的散热器对鼓风机 吸入的低温空气进行预加热，节约高压 PTC 消耗的电能。

2）二代热管理系统引入四通阀，电机电池回路实现交互。

第二代热管理系统引入四通阀，实现电池回路和电机回路的交互。在整车冷启动工况 下，当电池系统有加热需求，可调节四通阀开启状态，实现电机回路和电池回路串联，使 用电机系统预热为电池系统进行加热，减少高压 PTC 为电池加热消耗电能。当电池有冷 却需求时，如电机回路温度低于电池回路，则通过电机回路散热器为电池系统冷却。如整车工况、两系统工作状态不满足串联模式热管理时，则控制四通阀实现并联，进行独立控 制。

取消 HVAC 回路，新增三通阀短接低温散热器。第二代热管理系统在空调系统上引入 乘员舱内蒸发器和冷媒-水热交换器（Chiller），取消 HVAC 冷却回路，实现空调系统对乘 员舱的直接制冷过程。当乘员舱有采暖需求时，采用高压风暖 PTC 加热。除此之外，外 置低温散热器上加设三通阀，实现其在不需要散热情况下的短接，实现部分余热回收。

第二代热管理系统相较第一代系统实现拓扑结构的升级，各热管理回路之间实现一定 程度的交互。

3）三代热源统一管理，集成式储液罐加强系统集成。

第三代热管理系统结构设计凸显集成，统一热源管理加强系统联系。Model 3 在拓扑 结构上相较第二代热管理系统没有本质差别，但在驱动电机和储液罐结构实现技术创新， 在结构设计上更加集成，实现三个管路的热量交换。在该系统下，取消电池回路的高压 PTC， 利用电机电控设备废热进行加热，同时功率电子冷却系统与空调系统链接，节省系统成本。

驱动电机采用油冷电机，与电机回路通过热交换器实现热量传递。电机新增低效制热 模式，通过电机控制器新的控制方式，可实现电机发热模式。通过四通阀控制，实现与电 池回路的串联，采用电机低效制热模式用于电池回路的加热，相应的取消电池回路的高压 PTC，减少成本。

引入冷却液储罐发挥整合优势，集成式储液罐设计进一步联系各系统。采用集成式储 液罐（Superbottle）设计，实现膨胀水箱与热管理系统的加热与冷却部件高度集成。Superbotlle 核心部件为冷却液储罐 CR（Coolant Reservoir），此外该集成模块包含四通 阀、电机水泵、电池水泵、Chiller 热交换器、散热器和执行器等部件。1）冷却模式下， 冷却液在抽取至冷却液储存罐中时，分别在两条路径由 Chiller 和散热器冷却，实现对电池 和对电机设备及电机的循环冷却。2）加热模式下，电池与功率电子管路切换成串联电路， 冷却液进入管理模块、驱动单元的油冷却热交换器吸收其工作中所产生的热量，经过集成 阀流经 chiller 为电池进行加热。

4）四代系统八通阀结构创新，热管理整车集成化。

第四代热管理系统使用八通阀集成冷却和制热回路，实现整车热管理集成化。Model Y 的热管理系统中使用了一个八通阀（Octovalve），引入热泵空调系统、空调系统和鼓风机 电机的低效制热模式，将整车热管理集成化，并通过车载计算机精确的控制各元器件的运 转情况。冷却环节，沿用三代冷却剂回路方案。通过冷却液循环系统，冷却液在各系统之间流动。在制热环节，采用热泵空调系统通过热交换器和管路连接，与电池回路和电机回 路进行耦合，实现整个热管理系统的热量交互。

八通阀设计下能量效率提升，系统集成降低成本。通过八通阀设计，打通了传统热泵 空调、电池系统、动力系统，实现 12 种制热模式和 3 种制冷模式，使用了八通阀的 Model Y 相比 Model 3 能量利用效率提高了 10%。动力系统电驱回路水冷冷凝器可以在冬天将三 电系统废热回收利用到热泵系统，为乘客舱服务。以压缩机全功率工作等同 PTC 进行制 热，实现了 R134a 制冷剂在零下 10°C 以下无法实现热泵功能的代替方案，将压缩机一 物多用节省零件成本。高度集成化零件缩短零件流道，降低能耗，方便装配，同时将 OEM 的装配工序集中下放到 Tier1 供应商，节省人工和产线成本。

技术持续创新，特斯拉热管理系统集成逐渐深化。综合来看，特斯拉热管理通过四通 阀、集成式储液罐、热泵系统和八通阀等技术创新，实现结构集成，提升了系统的能量利 用效率。以加热方式为例，特斯拉从仅利用电池电能产热（PTC），到利用电池产热+利用 电机电控余热，再到电池产热+车内各可产热的部件+环境产热，通过整车热源集成及技术 升级完善热能利用。

同行比较：高集成热管理为行业共识，传统车厂和新势力逐步追赶

1）大众 ID.4：搭载二氧化碳热泵，集成度有待提升。

搭载二氧化碳热泵和水路热力阀，实现电池电机部分集成。大众汽车在 ID 系列车型 上搭载了二氧化碳热泵空调，其结构设计延用了普通热泵的结构，其架构主要采用直冷直 热架构，制冷蒸发器与热泵冷凝器直接进入乘员舱，并采用电磁阀和双向电子膨胀阀的组 合方式对制冷剂回路进行控制，配合舱内 PTC 实乘员舱温度条件。制冷剂回路使用 CO2 冷媒水路循环使用三通阀、水路热力阀连接电池和电机，利用电机余热加热电池，降低电 池制热下水路高压 PTC 需求，但制冷剂回路与冷却水路之间的交互较少，相对独立，未 采用热泵加热电池的模式。

2）蔚来：热泵系统逐渐覆盖，整车热管理向集成发展

2022 款全新 ES8 采用热泵系统。蔚来 ES6 采用智能热泵系统。在制热模式下，系统 从低温环境中吸取热量，并通过回路输送乘客舱，以达到高效制热效果。2022 年 4 月 19 日，蔚来汽车宣布 2022 款全新蔚来 ES8 正式开启交付，全新蔚来 ES8 不再使用 PTC 热 敏电阻的空调加热方式，使用了跟蔚来 ES6 一样的热泵制热方式。

利用电池、电机废热提供冬季空调系统，整车集成进一步提升。蔚来在其公布的专利 中说明了一种采用四通阀链接空调回路、电池回路、电机回路的方法。其中，空调系统包 含第一和第三通道，第二和第四通道分别串联至电池热管理系统和电机热管理系统，通过 四通阀链接四个通道，实现电池和电机废热提供乘员舱，以降低冬季耗电。该方法实现彼此独立分系统的部分集成。

3）小鹏：储液罐一体化及四通阀实现整车热循环，热管理集成继续发展。

小鹏 P7 储液罐一体化设计，四通阀集成实现整车热循环。小鹏 P7 为小鹏汽车的第2款纯电车型，整车热管理系统采用一体化储液罐设计和单 PTC 加热方案，利用一个四通 阀实现整车系统级的热循环。在储液罐设计上，小鹏 P7 采用电机、电池、乘客舱三者的 膨胀罐一体化设计，变为膨胀罐总成，减少零部件数量。同时利用四通阀，将电机冷却水 路与电池温控水路串接，使用电机余热加热电池，降低系统能量损失。

研发朝向系统进一步集成与能量利用。小鹏在其专利中公开了一种热管理集成单元， 包括流道板、泵组件、阀组件、水冷冷凝器、水水换热器和电池冷却器。阀组件连通动力 电池的出口和电机水泵的进口，并且连通电池水泵的进口和电驱部件的出口，电池水泵和 /或电机水泵将冷却液输送至电驱部件以吸收电驱部件的热量，被加热后的冷却液流经动力 电池以对动力电池进行保温，实现低温工况下电驱部件热量对动力电池进行保温，对电驱 部件的废热进行利用。

4）比亚迪：乘员舱加热取消 PTC，热管理系统集成一体化不断完善。

一体化热管理不断完善。目前，比亚迪 e 平台 3.0 在热管理上采取了类似特斯拉集成 化的阀岛方案，对冷媒回路进行了大规模集成。采用集成的热泵技术，将驾驶舱制暖预热 交给热泵电动空调系统以及来自“8 合 1”电驱电控系统的余热，取消对应 PTC 模组，动 力电池低温需求则由热泵电空调（包含风暖 PTC）支持，冷媒直接换热，一体化程度提高。

国内车厂竞相追赶，热管理集成为行业共识。从设计逻辑横向对比来看，国内各车厂 都不同程度地向类似特斯拉所采用的集成式热管理系统迭代，采取四通阀、热泵系统等方 式管理车内热源或冷却剂，通过整车或部分系统集成提高热管理效率。目前，国内各车厂 热管理所处阶段类似于特斯拉第二或第三代热管理系统，呈现追赶特斯拉的特点。

2、电子膨胀阀：热管理精细化管控重要部件，技术壁垒较高

电子膨胀阀为电动车热管理精细化管控的重要部件。电子膨胀阀由控制器、执行器和 传感器 3 部分构成。由于电子膨胀阀的感温部件为热电偶或热电阻，可以在低温下准确反 映出温度的变化，提供更准确的流量调节，同时电子膨胀阀流量控制范围大、调节精细， 弥补了毛细管和热力膨胀阀不能调节的缺点，更适合电动车电子化与热管理精细化的管控。

车用电子膨胀阀技术难点在于稳定性、精度要求高，同时阀件工艺存在门槛。1）稳 定性要求高：车用电子膨胀阀需安装在高速行驶、震动等相对动态场景，要求运行稳定、 耐震动、轻量化、宽温度范围适用、高可靠性和安全性，且空间紧凑，要求设计体积更小、 安装方便和可靠。2）精度要求高：车用的热管理系统比目前家用或商用空调系统更为复 杂，特别是在电池的热管理上对电子膨胀阀有更高的精度要求。3）工艺要求高：一般来 说，一只阀件由几十个精密细小的零部件构成，需 30 余个工序制作，且在制造中需满足 公差极限和测试要求，工艺要求高。受限于电子膨胀阀本身技术壁垒，全球电子膨胀阀市 场呈现寡头垄断局面，2021 年三花智控、不二工机和盾安环境电子膨胀阀份额合计约 90%。

3、八通阀：热管理系统集成核心部件，回路转换提升效率

八通阀可调节各回路，实现热管理效率提升。八通阀可以改变 9 个管路的链接方式， 从而实现不同循环回路，并进一步形成 12 种制热模式和 3 种制冷模式。举例来说，1）当 电池系统温度高于循环中其他部件（DCDC、电机控制器、电机等）温度时，电池循环系 统和电机循环系统并联。2）当电机循环系统温度高于电池系统时，两系统串联，实现余 热管理。3）当电池与乘员舱有制热需求时，分别可通过电机堵转快速加热，热泵系统通 过水箱散热器吸收环境热。

特斯拉热管理阀类向高度集成方向演进，以更复杂管理控制策略实现热量分配。汽车 各回路热管理的集成需要通过各类阀门控制回路的串并联状态或流道。特斯拉在阀门上不 断发展更为创新结构，通过依靠复杂的控制策略来实现热量的合理分配，向高集成方向发展。

1）Model S/Y 四通阀：特斯拉在第二代热管理系统上首次引入四通阀结构，实现了电机回路与电池回路的串并联切换。

2）Superbottle：到了特斯拉第三代热管理系统，在结 构上通过Superbottle 将四通阀、散热器、水泵等集成，实现电池与功率电子管路串并联、 电池与电机回路的交互，与第二代相比则集成更多分系统。

3）八通阀：第四代的八通阀 可看作是 2 个四通阀的集成，将空调系统和三电全部集成，可更有效地实现热管理系统功 能的转换。特斯拉以最大限度发挥自身系统设计、集成和控制能力，将热管理系统向更复 杂管理策略、高度集成方向演进。

六、汽车车身：一体压铸减重，线控底盘提效

从 Model 3 的拆车情况来看，传统零部件维度，Model 3 及特斯拉其他车型在车身材 料及工艺、车灯、玻璃和底盘上有许多新技术应用。我们在零部件端进行了进一步的拆解 分析，具体如下。

1、车身材料及工艺：轻量化协同一体压铸，节能、提效最优解

Model 3 采用钢铝混合车身，制造工艺以冲压焊接为主。经过对 Model 3 的拆解，我 们发现 Model 3 车身制造工艺采用冲压焊接技术，车身材料为钢铝混合，具体分为：铝材、 低碳钢、高强度钢、超高强度钢。铝材具有低密度特性，主要集中于 Model 3 车身尾部及 壳体，以平衡车体前后重量分布。车身其余部位根据设计强度要求，采用三种不同强度的 钢铝合金，其中乘客舱骨架（车身纵梁、AB 柱、车顶纵梁、底板梁）采用强度最大的超 高强度钢，用以保护乘客安全。铝材的使用令汽车在轻量化方向上迈出重要一步。

轻量化满足节能及提高续航诉求，“以铝代钢”是最佳选择。全铝车身是特斯拉家族 主流，目前 Model Y、Model S、Model X 均已采用。铝合金相较于钢铁密度更低，普通 B 级车钢制白车身重量通常在 300-400kg，采用铝合金可使车身重量降低 30%-40%。除减 重外，车身选用铝合金还可大幅降低能耗，提供更大的动力输出，据世界铝业协会报告， NEDC 工况下汽车自重每减少 10%，能减少 6%-8%的能耗。铝合金在新能源车轻量化的 进程中优势明显，是车身材料的首选，但因其造价相对较高，目前全铝车身主要应用于中 高档车型，低档车型及 Model 3 等“以量取胜”车型只是部分采用铝材，随着铝合金加工 工艺不断进步，其价格将逐渐降低，铝合金材料已成为车身轻量化发展的新趋势。

高压压铸是铝合金材料最高效的成型方法，特斯拉率先提出一体压铸。金属制品主要 采用机床铣削、钣金成型焊接、铸造三种工艺生产。其中铸造主要生产内部结构复杂，难 以用钣金成型或机床铣削不具有经济性的零件。压铸全称压力铸造，是一种将金属熔液压 入钢制模具内施以高压并冷却成型的一种精密铸造法。压铸适合铸造结构复杂、薄壁、精 度要求较高、熔点比钢低的金属零件（铝、锌、铜等）。特斯拉于 2019 年率先提出一体压 铸技术制造工艺，即通过大吨位压铸机将单独、零散的零部件高度集成后一次成型压铸成 大型结构件，目前主要应用于车身结构件中。2020 年，一体铸造技术开始在 Model Y 上 应用，2021 年十月，Model Y 一体压铸前舱落地柏林工厂，Cybertruck 后地板亦将应用。

一体压铸降本增效明显，大势所趋。相较于传统的冲压焊接工艺，一体化压铸技术的 主要优势在降本增效。冲压+焊接技术需要先冲压出零部件，再经焊装、涂装、总装后形 成零件，一体压铸则是直接将零部件压铸成一个零件，效率明显提升。人工方面，压铸机 替代了大部分焊装车间员工，相同产量下，一体压铸车间员工数量仅为传统车企焊装车间 的 10%左右，人工成本大幅下降的同时，人效显著提升。轻量化方面， 采用一体压铸技 术可使整车减重约 10%，续航里程提升约 14%。一体化压铸在降本增效及轻量化方面的 优势明显，继特斯拉之后，蔚来、理想、小鹏等造车新势力及大众、奔驰等全球主流车企 纷纷跟进，一体压铸大势所趋。

2、车灯：消费升级、智能化升级两大属性驱动技术迭代

Model 3 外饰搭配兼具科技感与美感，车灯选用矩阵式 LED 光源。Model 3 整车车长 4694mm，宽度 1850mm，轴距 2875mm，典型的轿跑造型，前脸沿用特斯拉“家族式” 的封闭格栅设计，车门采用隐藏式门把手式设计，饰条选用铝材，车灯应用全 LED 光源， 灯体内部为矩阵式构架，科技感及美感十足。

车灯既是功能件又是外观件，消费升级、智能化升级两大属性驱动技术迭代。车灯早 期功能仅限于为行车提供照明，保障夜间行车的安全。近年来，需求端车主对智能和美观 的诉求逐渐加大的同时，供给端也在不断挖掘车灯潜在的“噱头”，共同推动车灯技术的 迭代和外观的进化，汽车车灯开始从静态被动的安全功能系统，变成了主动响应增进驾驶 体验的智能配置，单车价值量不断提升。具体而言，一方面，光源端向更优质、节能、更 小体积方向迭代；另一方面，智能车灯从 LED 到 ADB 再到 DLP，功能从方便司机拓展到 实现与其他车辆、行人的信息交互。目前，欧洲生产 Model Y 已确定采用 DLP 车灯。

光源迭代：汽车车灯光源变得更优质、节能，体积更小。早期车灯主要煤油头灯、乙 炔头灯等明火大灯，照明效果差，且需要携带燃料，使用极为不便。20 世纪 70 年代卤素车灯面世，其照明效果远优于明火大灯，且成本便宜，迅速成为汽车车灯的主要光源。随 着车灯光源技术的进一步升级，氙气灯、LED 等照明效果更好、能耗更低的车灯光源逐渐 应用于中高端车型，并开始向中低端车型渗透。2014 年，宝马旗舰电动超跑 i8 首个搭载 激光大灯，将汽车车灯光源技术又推高到一个新的台阶。回顾车灯光源的迭代历程，每一 次光源技术的升级都伴随着光线强度、耐用度、照明效果等性能的提高以及能耗的减少。

智能化升级：从 AFS 到 ADB 再到 DLP，智能化程度不断加深。汽车行驶过程中驾 驶员需要应对的环境瞬息万变，静态的汽车车灯照明很难实时满足驾驶员的观察需求。在 这一背景下，AFS（或 AFLS，Adaptive Front-lighting System）和 ADB（Adaptive Driving Beam）等技术应运而生，近两年，DLP(Digital Lighting Process，数字投影灯光)技术也 开始应用在一些车型上。

1）AFS 前灯：能够根据汽车的加速、刹车和转向等工况调节大灯照射角度，确保照 明范围能持续覆盖驾驶员需要观察的区域，减少盲区。前瞻产业研究院数据显示 2019 年 我国 AFS 大灯渗透率为 18%。

2）ADB 前灯：能够通过摄像头探测汽车前方的车辆和行人，并依据探测结果控制远 光灯的分区照射，避免来车驾驶员和行人因被远光灯照射而产生炫目。前瞻产业研究院数 据显示 2019 年我国 ADB 大灯的渗透率为 1.8%。

3）DLP 前灯：工作原理和投影机基本一致，就是通过镜片反射数字微镜芯片 DMD， 投射数字编辑的信息到车前的地面，像素高达百万级。由于 DLP 车灯的关键零部件数字微 型反射镜元件(Digital Micromirror Device，简称 DMD)、德州仪器的数字光处理控制器芯 片(DLPC)、功率微控制器芯片(PMIC)，均由德州仪器独家垄断，成本相对较高。

3、汽车玻璃：Model 3 天幕引领行业趋势，渗透率有望持续提升

替代传统天窗，特斯拉全景天幕引领行业趋势。2016 年，特斯拉宣布旗下 Model S 和 Model 3 两大车型的最新款更换全景天幕玻璃。其中 Model 3 采用了分段式的天幕玻璃， 在车顶中部采用了加强横梁，对视野仍有一定的影响，而 Model S 和 Model Y 更是取消了 中间的横梁，采用了一体式的天幕玻璃。我们认为全玻璃车顶在造型设计上更加时尚和具 有视觉冲击力，为车内提供更加广阔的视野，采光性能更好，乘坐体验提升显著。同时天 幕玻璃省去电机、滑轨、齿轮等复杂结构后，制造成本更低。特斯拉所使用的天幕玻璃采 用高强度的夹层玻璃保证安全，并通过镀膜技术阻挡近 98%的紫外线和 81%的热量进入 车内。特斯拉的天幕设计受到了消费者的广泛好评，料将成为未来趋势。

天幕工艺、性能要求提高，推动产业链价值重构。特斯拉的天幕设计逐渐开始被其他 品牌跟进，蔚来、小鹏、理想和比亚迪等国内主机厂均在旗舰车型上开始搭载天幕。从汽 车天窗的发展历程来看，从最早的无天窗设计，到小天窗和全景天窗，再到天幕，汽车玻 璃的单车使用面积不断提升。天幕玻璃较多采用钢化玻璃，由于其面积比普通玻璃更大， 工艺难度更高，单平米价格水平普遍更高。此外，天幕玻璃对隔热、隔音等方面都有更高 要求，如采用夹层设计、具备防红外线功能、具备智能调光功能等，其单价也显著高于普 通的钢化或夹层玻璃。对于传统汽车玻璃天窗而言，玻璃供应商是 Tier2，天窗机械及密 封部件贡献主要价值量，天窗系统整体单车价值量约为 2000-4000 元。而天幕玻璃单车价 值量约为 1500 元，玻璃供应商升级为 Tier-1，不仅满足了消费者需求，同时降低了主机 厂的成本。因此，主机厂更有动力提升全玻璃车顶的配置率。因此，天幕玻璃将为汽车玻 璃行业打开新的增长空间。

底盘：线控底盘是实现高级别自动驾驶的必由之路

Model 3 底盘逐步实现线控化。经过对 Model 3 底盘结构的拆解，我们看到：悬架方 面，特斯拉全车型均采用前轮双叉臂式独立悬架搭配后轮多连杆式独立悬架的配置，未配 置空气悬架；制动系统方面，特斯拉车系使用最前沿技术，即线控制动系统 Ibooster；转 向系统方面，Model 3 仍沿用传统的电动助力转向。

线控底盘是实现自动驾驶 SAE L3 的“执行”基石。自动驾驶系统共分为感知、决策、 控制和执行四个部分，其中底盘系统属于自动驾驶中的“执行”机构，是最终实现自动驾 驶的核心功能模块。L3 及 L3 以上更高级别自动驾驶的实现离不开底盘执行机构的快速响 应和精确执行，以达到和上层的感知、决策和控制的高度协同。而底盘系统的升级也意味 着其中驱动系统、制动系统和转向系统等功能模块的升级。所以，线控底盘作为更高级别 自动驾驶的执行基石，是发展自动驾驶的具体抓手。

制动系统：线控制动是 L3 及以上高级别自动驾驶的必然选择。发展至今，汽车制动 领域先后历经四个阶段：机械制动、发动机动力制动、脱离发动机的电力制动和数控制动， 以及现阶段具备完备冗余机制的线控制动。相较于使用电子真空泵，第四代的线控制动能 进行能量回收，在能耗降低的同时，效率提升。随着汽车行业智能化、自动化发展，线控 制动是必然选择。

转向系统：线控转向是汽车转向系统未来趋势。汽车转向系统经历“机械-电子辅助线控”三段式发展，第三代线控转向系统（Steer-By-Wire，SBW）在电子助力转向系统 （Electric Power Steering， EPS）的基础之上发展而来，将驾驶员的操纵输入转化为电 信号，无需通过机械连接装置，转向时方向盘上的阻力矩也由电机模拟产生，可以自由地 设计转向系统的角传递特性和力传递特性，完全实现由电线或者电信号实现指令传递从而 操纵汽车。线控转向模式下，方向盘与转向机完全解耦，转向精准度提升，同时节约驾驶 舱空间，是 L4 及以上自动驾驶的必选项。

悬架：空气悬架是核心趋势，配置价格区间明显下探。传统汽车的悬架一般由螺旋弹 簧和减振器组成，被动地进行受力缓冲和反弹力消减。空气悬架是一种主动悬架，它可以 控制车身底盘高度、车身倾斜度和减振阻尼系数等。与传统钢制汽车悬架系统相比较，空 气悬架在提高车身稳定性及乘坐舒适性方面有显著优势，是汽车悬架的核心趋势。空气悬 架系统此前多配置于 BBA 等高端豪华品牌，标配价格在 70 万元以上。随着国内自主主机 厂不断推出高端品牌，同时希望给消费者带来“性价比”，空悬成为其增配的主要产品， 国内自主品牌空悬配置价格区间明显下探。

半导体行业137页深度研究：2022景气延续，重点关注平台扩张

（报告出品方/作者：国盛证券，郑震湘、佘凌星）

一、半导体：22年继续延续增长，重点关注平台扩张

1.1 半导体行业增速一览

据美国半导体行业协会（SIA）12 月公布的最新数据，2021 年 10 月份全球半导体销售 额 488 亿美元，yoy+24%，qoq+ 1.1%。分地区看，所有市场 10 月销售额同比增长， 美洲 yoy+29.2%，qoq+2.6%；欧洲 yoy+27.3%，qoq+2.8%；日本 yoy+23.7%， qoq+1.1%；亚太/所有其他地区 yoy+22.6%，qoq+0.2%，中国 yoy+21.1%，qoq+0.3%。

超级景气周期的延续，看 2022 年半导体将实现第三年连续增长。受汽车、服务器、物 联网、5G 等数字经济智能应用驱动，半导体市场自 2019 年开启的超级景气周期有望持续三年，根据 SEMI 收集的各机构对 2022 年全球半导体市场规模及增速预测，2022 年 市场规模预测均值为 5700 亿美元，平均的预测增速为 10%，最高预测增速超过 15%， 来自 SIMI。

2021 年 11 月北美半导体设备出货再创历史新高。我们认为北美半导体设备厂商月销 售额对于全球半导体行业景气度分析、全球半导体设备市场跟踪具有重要意义。2021 年 1 月以来北美半导体设备厂商月销售额首次突破了 30 亿美元关口，创历史新高的同时站 稳 30 亿美元以上的位置。2021 年 11 月北美半导体设备商出货金额达到 39.14 亿美元， 再次创历史新高（前高 2021 年 7 月），同比增长 50%。

国内方面，存货占比回升，但仍处于历史较低水平，行业景气持续！相当值得关注的一 个指标是，IC 设计板块存货占比指标在 20Q2 以来持续下降，反映此前重复下单（overbooking）的存货不断去化，行业高景气度持续，同时我们跟踪韦尔股份、兆易创新、澜 起科技等龙头公司来看也确实存在这一趋势，行业景气趋势有望继续上行！

关注 IC 设计板块重点指标——预付账款，预付账款可以部分反映出 IC 设计公司对产业 链上游晶圆代工以及封装测试供应商的备货水平，我们可以看到 21Q3 板块预付账款延 续了 2020 年以来的提升趋势，21Q3 预付账款达到 24.37 亿元，反映板块整体备货水 平积极。

边缘计算基建为崛起新星，2022 数据中心、汽车仍将有较高增速。按下游应用分，无 线通信，计算系统是占比最高的两大环节，消费电子紧随其后，汽车半导体规模及占比 不断提升。从具体半导体产品来看，存储是占比最大的市场，此外特殊用途逻辑 IC，模 拟 IC 占比较大。边缘基础设施是指位于其服务人群附近的小型数据中心站点，这些站点 向终端用户提供云计算和缓存内容。通常，边缘基础设施连接到大型中央数据中心或多 个数据中心。当前，边缘基础设施领域半导体规模尚小，但成长迅速，2021 预计增速 344.1%，2022 增速预计 45.5%。此外，SSD、汽车、数据中心领域是预计 2022 增速最 快的领域，预计将分别增长 22.0%，14.9%，13.2%（据 Gartner 数据）。

2021 存储增速耀眼，2022 年仍将延续高增。按半导体各技术类型看，展望 2022，预 计存储增长 19.7%（据 Gartner 数据），增速突出。存储以外的半导体，2022 年预计将 温和增长 4.6%。

服务器领域：当前 DRAM 价值量已有飞跃式提升，微处理器仍占重要比重。据 Garter 数据，2021 服务器领域 DRAM 规模约 250 亿美元，价值量占比已高达 48%，较 2015 年 大幅提升 20pt，超越微处理器成为规模最大的半导体类型。当前服务器领域微处理器规 模约 205 亿美元，占比 40%。

汽车领域：单车硅含量持续提升，智能化、电动化为最大驱动。据英特尔预计，2025 年 单车半导体 BOM 占比将达 12%，2030 年预计将达 20%，展望未来十年，仍有数倍空 间。据 Garter 对单车各功能半导体需求的拆解，可见 EV/HEV，ADAS 为未来五年汽车半 导体续期主要增量领域。预计 2022 年单车半导体价值达 595 美元；2025 年达 716 美 元；2021~2025 单车半导体价值将提升约 30%。

1.2 回顾海外巨头发展，看国内平台型龙头崛起

我们此前持续强调，科技企业的本质在于创新，过去五年来我们着重研究科技企业依靠 科技红利实现扩张成长。对于有效研发投入及有效研发产值的研究，能有效前瞻性判断 企业成长方向、速度、空间。

截至到目前，中国大陆已经有以韦尔股份、兆易创新、卓胜微、紫光国微等为代表的一 批公司市值超过 1000 亿，以澜起科技、圣邦股份、思瑞浦等为代表的一批公司市值超过 500 亿，此外还有相当一批公司市值居于 300-500 亿。2021 年受益于行业景气周期， “缺货涨价”类公司涨幅相对更高，下一阶段我们认为半导体设计的投资重点将从价格 因素转向企业自身的平台型扩张，看好平台型龙头崛起！

典型半导体公司的成长阶段：

1）主业产品持续迭代带来的单价、盈利能力、份额提升：典型代表为韦尔股份（豪威科 技）的 CIS，澜起科技的内存接口芯片，圣邦股份的模拟芯片，中微公司的刻蚀设备以及 华峰测控的测试设备；

2）品类扩张带来的空间提升：典型代表包括兆易创新从利基型 NOR flash 切入利基型 DRAM，卓胜微从射频开关向 SAW 滤波器以及从接收端到发射端射频模组产品的扩张， 圣邦股份、思瑞浦、艾为电子等从信号链产品向电源管理类产品的扩张，北方华创在设 备领域的品类扩张等；

3）业务领域的拓展延伸：典型代表包括三安光电从 LED 到化合物半导体，精测电子从 面板检测到半导体检测等；

1.2.1 英伟达：游戏→AI→Auto→元宇宙，GPU 平台龙头高速成长

英伟达创立之初是一家为图形计算提供加速器的无晶圆厂半导体设计公司，1999 年推出 GeForce 256 绘图处理芯片时在全球首次提出 GPU（图形处理器）概念，2006 年推出革 命性的用于通用 GPU 计算的统一计算架构平台 CUDA，使得 GPU 可以被用于需要处理 大量并行计算的领域，例如深度学习等，CUDA 使得 GPU 除了用于图像处理，还越来越 多的参与到计算中，大大拓展了 GPU 的应用领域。2020 年收购 Mellanox，进一步布局 数据中心以太网交换机、芯片和 InfiniBand 智能互联解决方案，打造 AI 计算到网络的端 到端技术。

目前英伟达的主要产品不仅包括硬件部分的 GPU 和 SoC（用于 switch 等游戏机），还包 括计算与网络部分的数据中心平台及系统和 Mellanox 业务等。截至 2021.1.31 财年，公 司图形业务营收 98.3 亿美金，占总营收约 59%，计算与网络业务营收 68.4 亿美金。五 大业务板块游戏、专业视觉（电影、建筑等）、数据中心、汽车和 OEM 及其他营收分别 为 77.6（46.5%）/10.5（6.3%）/67.0（40.2%）/5.4（3.2%）/6.3（3.8%）亿美金。 在 29 个国家拥有 18975 名员工，其中研发人员占比达到 71%，研发费用达到 39.2 亿 美金，占总营收 23.5%。

1993 年黄仁勋、Chris Malachowsky 和 Curtis Priem 共同创立了英伟达，彼时市面上有 20 多家图形芯片公司，三年后这个数字飙升至 70 家。但直到 2006 年，英伟达是唯一 一家仍然独立运营的公司。黄仁勋拥有斯坦福大学电气工程硕士学位，曾在 AMD 担任微 处理器设计工程师，后任职 LSI 公司（主业 ASIC 等），成为集成芯片（类似目前 SoC） 部门负责人。从英伟达创立至今，黄仁勋始终担任公司总裁兼 CEO。Malachowsky 是公 司的工程技术高管，曾在惠普和 Sun Microsystems 担任工程和技术领导职务，拥有 30 多年行业经验，获得近 40 项集成电路设计和方法学领域的专利。Priem 曾参与设计了 IBM 首个 PC 用图像处理器，从 1993 年至 2003 年担任英伟达 CTO，主管产品设计。

由 于 成 立 之 初 就 采 用 Fabless 模 式 ， 1994 年 英 伟 达 与 当 时 的 SGS-Thomson Microelectronics（1998 年更名为意法半导体）达成首个战略合作关系，为英伟达制造单 芯片图形用户界面（GUI）加速器。1995 年英伟达发布了其第一款产品 NV1。NV1 是首 个将 GUI 加速、声卡、全动态视频加速、3D 图形、游戏手柄和操作杆接口集成到单个 芯片上的微处理器。NV1 促成了英伟达与当时最大的街机游戏制造商 Sega（世嘉）合作。 然而由于同年微软推出了 Windows 95，其以图形用户界面为主要特征，掀起了界面革 命，也使得图像芯片市场由游戏主机转向 PC，同时微软还开发了采用多边形成像技术的 图形编程接口 Direct X 标准，英伟达的 NV1 和 NV2 采用的二次曲面贴图方式无法兼容 行业通用标准，因此后来销量并不佳。

吸取经验后，英伟达 1997 年推出的 RIVA 128，支持微软的 DirectX 标准，进军 PC 市 场，1998 年初推出的 RIVA 128ZX 拥有 8MB 翻倍显存并进一步支持了 OpenGL 驱动。 当时各家显存厂商都在发展各自的显示标准，例如 3dfx 的 GLIDE、PowerVR 的 PowerSGL、 ATI 的 3DCIF，适逢微软 1997 年推出的 DirectX 5.0 进行了重大升级，开始在 3D API 市 场崭露头角，英伟达选择支持微软 DirectX 就是选择了微软的强大后盾。后来英伟达又 推出 RIVA TNT，RIVA TNT2 等图形处理器，不仅支持微软 DirectX 和 OpenGL 标准，且 集成度更高，性能也优于当时市场领导者 3dfx 和 ATI，同时价格低廉，得以大量销售。

1999 年英伟达在纳斯达克上市，当时公司的收入来源主要为 PC 业务，强大的产品力和 与当时头部 PC 厂商的合作，英伟达用三年时间将营收从 1995 年的 118.2 万美金提升到 1998 年的 1.6 亿美金。

1999 年 8 月，英伟达推出了具有划时代意义的 GeForce 256，并将它命名为世界上第一 个 GPU。与 RIVA TNT2 相比，GeForce 256 增加了 Pixel Shader 流水线的数目，并支持 硬件 T&L（坐标转换和光源运算）和 MPEG-2 硬件影像加速，配合 DDR 作为显存。T&L 原本由 CPU 完成，GPU 从硬件上支持 T&L 以后，CPU 得以从繁重的运算中解脱出来。

2001 年底安然事件引发市场对公司财务披露情况的担忧，经过自查，公司 CFO 辞职且 对财报进行了重述，此后 2002 年竞争对手 ATI 的旗舰产品 R300 引领市场，而英伟达旗 舰产品拖延至 2003 年才发售，且散热和工艺良率等出现较多问题，对 DirectX9 支持也 不够匹配，导致在某些游戏中的性能表现甚至劣于竞争对手，直接使得 ATI 独立显卡市 场份额在 2004Q2 首次超过英伟达。此外 2003 年英伟达与微软要求降低 Xbox GPU 价 格方面产生争议，最终微软下一代产品转向 ATI。

革命性 CUDA 架构，打开 GPU 通用计算大门。2006 年底，英伟达推出 CUDA 通用并行 计算架构，CUDA 是用于 GPU 计算的开发环境，是一个全新得软硬件架构，它包含了 CUDA 指令集架构（ISA）以及 GPU 内部的并行计算引擎，可将 GPU 视作一个并行数据 计算的设备，对运行的计算进行分配和管理。在 CUDA 的架构中，计算不再像过去那样 必须将计算映射到图形 API（OpenGL 或 DirectX）中，开发者可以用 C 语言为 CUDA 架 构编写程序，从而在支持 CUDA 的处理器上以超高性能运行密集数据计算解决方案，解 决复杂计算问题，CUDA 的广泛应用造就了计算专用 GPU 的崛起，使得英伟达得以进军 高性能计算领域。

推出新产品系列，平台型布局初现。2008 年英伟达发布了支持 CUDA 1.1 的 GeForce 9 系列 GPU，以及采用了第二代 CUDA 架构的 GeForce 200 系列 GPU，NVIDIA 在 GT 200 中引入了大量重要改进，GT200 具有极高的处理能力和存储器带宽，用于通用计算时的 可编程性和灵活性也更加突出，采用 Tesla 架构，这也是英伟达数据中心 GPU 系列产品 的第一代架构。同年，NVIDIA 还发布了 Tegra 系列产品，进军移动处理器市场。

深度学习对算力要求大幅提升。人工智能通过模拟和延展人类及自然智能的功能，拓展 机器的能力边界，使其能部分或全面地实现类人的感知（如视觉、语音）、认知功能（如 自然语言理解），或获得建模和解决问题的能力（如机器学习等方法）。人工智能实现方 法之一为机器学习，而深度学习是用来实现机器学习的技术，通常可分为“训练”和“推 理”两个阶段。训练阶段：需要基于大量的数据来调整和优化人工智能模型的参数，使 模型的准确度达到预期，核心在于算力；推理阶段：训练结束后，建立的人工智能模型 可用于推理或预测待处理输入数据对应的输出（例如给定一张图片，识别该图片中的物 体），这个过程为推理阶段，对单个任务的计算能力不及训练，但总计算量也相当可观。

GPU 在深度学习领域大显身手。算法的效果、效率与核心计算芯片的计算能力密切相关。 相比 1993 年出品的 Intel CPU 奔腾 P5 芯片，识别一张 ImageNet 图片需要至少 10 分钟 完成推理任务、近百年完成训练任务，如今旗舰手机上的 SoC 仅需数百微秒就能完成，因此处理器芯片技术的进步对于 AI 快速进步并进入实用场景至关重要。人工智能的运算 本质是一些矩阵乘，并不需要很多的存取和判断，GPU 比 CPU 有更多的逻辑运算单元 （ALU）因此架构更适合做一些大运算量的重复工作，且更容易组成大的集群，从而更适 合 AI 且更加高效。

GPU 助力深度学习技术性能快速进步。2011 年开始，全球 AI 研发工作者开始意识到 GPU 在深度学习领域的威力，彼时谷歌大脑项目学会了通过在视频网站上看电影来识别 动物和人，但它需要配备 2000 个 CPU 的服务器。英伟达与斯坦福大学合作，将 GPU 用 于深度学习，12 个英伟达的 GPU 就可以达到类似性能。此后深度学习进入高速发展期， 2012 年深度学习可以在 ImageNet 图像识别挑战中战胜人工代码，到 2015 年深度学习 已经可以战胜真人。

英伟达 GPU 架构持续迭代。英伟达自 2008 年推出 Tesla 架构后，保持着每两年推出一 个新架构的速度，先后推出了 Fermi、Kepler、Maxwell、Pascal、Volta（Turing）和 2020 年推出的 Ampere（安培）架构，在 CUDA core 数量、数据交换速度、单机内多 GPU 通 信、增加 Tensor Core 等方面进行了持续更新迭代，产品性能不断提升。

数据中心、自动驾驶、加密货币，三重因素驱动 2017-2018 上半年英伟达高歌猛进。 2016 年 4 月特斯拉首次推出平价 Model 3 爆款车型（2017 年 7 月开始交付），引领自动 驾驶风潮，2016~2019 年特斯拉的 AutoPilot HW2.0 采用了基于英伟达的 DRIVE PX 2 AI 计算平台，芯片由第一代的 Mobileye Q3 升级为两个英伟达 Parker SoC、1 个英伟达 Pascal GPU，从而支持更多的车载传感器。此外，2017 年 4 月至年底，加密货币价格大 幅拉升催生了“挖矿”对显卡的需求。与此同时，云服务厂商保持大规模数据中心资本 开支力度。多重因素推动英伟达 2017-2018 前三季度股价及业绩一路高歌猛进。

业务短暂调整，2019 下半年再出发。2018H2-2019H2，加密货币价格下跌，二手显卡 流回市场导致渠道库存增加，对游戏显卡业务营收造成连续几个季度的不利影响，此外， 2017 及 2018 年全球服务器出货量达到高点，数据中心 2018 年下半年进入景气弱周期。 直到 2019 年下半年，数据中心业务回暖，服务器出货量重回增长。

后疫情时代，市场空间不断打开，软硬件结合深挖护城河。疫情不改行业 2019 年去库 存结束，反而加速数字化进程，半导体进入第四轮硅含量提升周期。2020 年英伟达先后 完成其历史上最大的收购 Mellanox，及宣布收购 ARM。下游游戏、AI、智能汽车、AR/VR 四大应用领域全面打开，市场空间不断增长，收购为服务器及存储提供端到端 Infiniband 和以太网互联解决方案的领军企业 Mellanox，平台触角再延伸，软硬件结合加深护城河。

游戏：产品价值量持续提升，市场份额稳步增长，电子竞技催化增量需求

聚焦游戏尤其是高端产品市场，摆脱 PC 出货疲软实现快速增长。PC 出货量在 2010- 2011年见顶，但英伟达游戏业务营收近年来仍然保持较高增速，FY17至FY21营收 CAGR 22%，我们认为主要是因为在如今集成 GPU 基本可以满足普通 PC 需求的情况下，公司 聚焦高性能游戏 PC 以及云游戏平台，产品价值量不断增长。

产品实力强劲，市场份额稳步提升。性能是 PC 游戏消费者最关注的指标之一，PC 游戏 玩家通常对独立显卡价格敏感度较低，愿意为更高的性能进行产品升级，根据 Tom’s hardware 跑分，英伟达 GPU 性能领先 AMD，公司在独立显卡市场份额稳步提升。此外， 加密货币“挖矿”需求使得显卡实际零售价与建议零售价出现大幅价差，通过对比也可 以发现，本就定价较高的英伟达产品溢价能力也普遍高于 AMD 产品，侧面反应公司产品 实力突出。

电子竞技催化增量需求。根据新华网，中国电竞市场规模已经突破 1000 亿元，已经超 过北美成为全球最大电竞市场。根据腾讯新闻谷雨数据联合全国电子竞技协会联盟等发 布的《中国职业电竞人才发展报告》，2022 中国电竞整体市场规模预计将达到 2157 亿 元，电竞商业化未来有望为电竞市场整体增长提供长期动力。

AI：云服务厂商新一轮资本开支，服务器出货量有望持续增长

海量数据流量增长带来的数据处理及存储需求持续为服务器市场增长赋能。根据 Omdia， 2018 全球网络数据流量约为 1.22ZB，而至 2024 年流量将增至 5.47ZB ，约为 2018 年 的 4.5 倍，2018-2024 年 CAGR 达 28.7%，海量数据将持续推升对数据存储和处理的需 求增长。根据 Sumco 预测，数据中心 SSD 存储所需也将在 2020 年达到 0.078ZB，至 2023 年将会达 0.219ZB。我们认为随着 5G 的逐步完善，用户对于接入流量的需求大幅提高，而 5 G 的建设仍在进行当中，因此我们预期在未来随着物联网等新应用逐步成熟， 对于流量的需求将继续迎来井喷式增长，进一步带动服务器行业的增长。

英伟达预计其数据中心业务 2024 年可触及市场空间达到 1000 亿美金，公司 FY17 至 FY21 营收 CAGR 82%，数据中心业务已成为紧随游戏的第二大块业务，并成为目前公 司毛利贡献最高的业务。

收购 Mellanox，推出 DPU 及 DOCA 进一步提升数据中心市场控制力。2020 年英伟达 69 亿美元完成收购 Mellanox，并基于 Mellanox 的技术推出了 DPU（Data Processing Unit）处理器。2021 年 4 月，英伟达发布了新一代 BlueField-3 DPU 以及新的 DOCA SDK 1.0（Data-Center-Infrastructure-On-A-Chip Architecture）软件架构（开发人员平台）。 传统的数据中心架构是以 CPU 为中心的架构，但随着数据量大幅提升，传统冯·诺依曼 架构无法解决通信模型带来的网络拥塞问题，DPU 以数据为中心的架构，其本质是一款 SoC 芯片，以 DPU 为核心的数据中心，能够使典型通信延时降低 10 倍以上。（报告来源：未来智库）

汽车：自动驾驶势不可挡，主控 SoC 为传感器等提供算力支持

自动驾驶等级每提高一级，算力约提升一个数量级。随着自动驾驶等级提升，单车每天 产生的数据量骤增，传感器环境感知、高精度地图、V2X 通信、多种数据融合等对算力 提出了非常高的要求。目前主流做法同样是采用“CPU+XPU”的多核结构。行业内主要 竞争者包括英伟达、特斯拉、Mobileye、地平线、Waymo 等。

英伟达：目前已经推出 5 代自动驾驶计算平台：Drive PX、Drive PX2、Drive AGX Xavier/ Pegasus、Drive AGX Orin、DRIVE Hyperion。Drive PX2 算力 24TOPS，性能强，特斯拉 曾使用。Drive AGX Xavier/Pegasus：采用 12nm Xavier，小鹏 P7、上汽荣威、文远知行、 小马智行均搭载过。Drive AGX Orin：集成了 Ampere 架构 GPU，算力最高可达 2000TOPS， 但功耗较高。2021 年 11 月发布 NVIDIA DRIVE Hyperion 8 自动驾驶开发平台，基于其 DRIVE Orin 芯片。Orin 单颗芯片算力可达 254 TOPS，Hyperion 8.1 平台可搭配 15 个摄 像头、9 个雷达、12 个超声波雷达、2 个 LiDAR，实现支持 L2+/L3 级别的自动驾驶。

目前的 Orin SoC 拥有 12 个 ARM Cortex-A78 CPU 核，以及基于 Ampere 架构的集成 GPU，根据英伟达，蔚来 ET7 的超算平台 Adam 搭载了 4 颗英伟达 DRIVE Orin，最高算 力可达到超过 1000TOPS。英伟达下一代 AI 加速的车用 Atlan 处理器，单颗算力可达 1000TOPS，面向 2025 年的的智能汽车需求。Atlan 处理器将使用英伟达下一代 GPU 架 构，新的Arm CPU内核以及深度学习和计算机视觉加速器（computer vision accelerators）。

AR/VR：推出 Ominiverse，元宇宙硬件先行。2021 年 4 月，英伟达推出 Omniverse， 作为一个开放式平台，专为虚拟协作和物理级准确的实时模拟打造，设计师、研发人员 可以通过这一平台连接主要设计工具、资产和项目，在虚拟空间协作和迭代，最终由 GPU 提供实时渲染，软硬件结合，英伟达正式进军元宇宙。

复盘英伟达、AMD、英特尔和费城半导体指数可以看到，2009 年至 2012 年，英伟达股 价走势弱于 AMD，与费城半导体指数接近，进入 2012 年，也是深度学习开始快速发展 时期，英伟达超越 AMD，2015 年深度学习逐步成熟，AI 下游应用打开，英伟达股价增 速显著超越其他几家，2020 年以来，游戏、AI、智能汽车、AR/VR 四重增长点同时推动， GPU 全球龙头势不可挡。

1.2.2 德州仪器：大力外延收并购，打造模拟 IC 帝国

德州仪器起步于 1951 年。起初通过地质勘探技术进入国防电子领域，50-60 年代做过红 外和雷达系统，后来还获得过导弹、激光制导、军用计算机订单，后于 1997 年 TI 将国 防业务以 29.5 亿美金卖给 Raytheon。德州仪器与集成电路的缘分始于 1952 年，其从 Western Electric 购买了生产（锗）晶体管的专利许可，随后 Gordon Teal 加入公司，主 管研发，助力公司在 1954 年研发出首个商用硅基晶体管，于是 TI 设计并制造出了首个 （锗）晶体管收音机。四年后，CRL 员工 Jack Kilby 发明了基于锗的集成电路，该项发 明还于 2000 年获得诺贝尔物理学奖，TI 中心研究实验室的研发实力可见一斑。

1960 年代 TI 推出晶体管-晶体管逻辑集成电路。该集成电路采用双极型工艺制造，尤 其是 74/54（军用）系列，广泛应用于计算机逻辑集成电路。随后又开发出第一款手持 计算器（Cal Tech）、单片机（MCU）。1978 年，TI 推出单片 LPC 语音合成器，是首个通 过单片硅基芯片复制人声的电子产品，后于 2001 年将语音合成业务卖给了加州的 Sensory 公司。1979 年起 TI 进军家用计算机市场，上世纪 80 年代 TI 还活跃于人工智 能领域，除了在语音合成方面的进展，还为计算机推出了首款商用单芯片数字信号处理器（DSP），并生产出一款面向高速数字信号处理的微控制器。1990 年代 TI MSP430 MCU 问世，将嵌入式处理提升到新的水平，可提供低成本与高效设计等优势。

进军计算机微处理器失败。1970 年代，英特尔推出了全球首个单片微处理器 4004：1971 年初由 Federico Faggin 领导的开发团队设计出了一套只需要 4 枚芯片就可以取代原 来的 12 枚芯片的芯片组，即 MCS-4 芯片组，其中核心便是 4004，采用 10 微米制程。 Computer Terminal Corporation (CTC) 是当时刚成立不久的一家设计制造小型桌面终端 的公司，其于 1967 年推出了一款非常受欢迎的机型：Datapoint 3300。为解决发热等问 题，考虑采用单片 CPU 设计改进内部电路，因此同时找到 Intel 和 TI 研发处理器。针对 CTC 推出的第二代产品 Datapoint2200，TI 快速研发出了 TMX 1795，抢先 Intel 交货， 但 CTC 没用，因为 TMX 1795 本身存在大量未使用和浪费空间，导致性能无法达到要求。

1971 年晚些时候，Intel 交付 1201 给 CTC，但是 CTC 不满足 1201 性能，Intel 后将产 品命名 8008（全球第一个 8 位处理器），后基于 8008 又推出 8080 和 8086，8088 开始 获得 IBM 订单，携手微软组成 Wintel 联盟，霸占 PC 处理器市场。后来 TI 抢先推出的 16 位处理器 TMS 9900 因缺乏可兼容的外围芯片和软件也无法推行，最终彻底放弃家用 电脑市场。这场对计算机微处理器的进军，TI 以失败告终。TI 在同属集成电路领域的模 拟电路的研发上取得了丰硕成果，但在数字电路领域却遭遇滑铁卢，这也暗暗提示 TI 模 拟电路与数字电路的研发存在显著差异。

收并购丰富产品品类，打造平台型公司。1996 年，TI 收购了 Tartan 公司，其中 Ada 语 言后用于 TI DSP 芯片设计。同年收购了 Silicon Systems 的存储产品。1997 年以 3.95 亿美元收购 Amati Communications，随后一年又看中了 GO DSP 的 DSP 处理器软件开 发工具、Spectron Microsystems 的 DSP 应用实时操作软件、Oasix and Arisix corporations 的硬盘驱动产品和 Adaptec 的高端硬盘驱动产品。同时，将仅发展两年的存储业务部分 （DRAM）卖给了美光。TI 加速出售国防电子部门、软件部门、电脑部门和存储部门， 聚焦 DSP 业务。1999 年 TI 又相继完成对包含射频芯片业务的 Butterfly VLSI 和 ATL Research A/S 、主攻 DSP 相关编解码软件的 Telogy Networks、从事有线宽带芯片业务 的 Libit Signal Processing、从事发动机和车身稳定相关汽车传感器的 Integrated Sensors Solutions 和从事开关稳压器业务的 Power Trends 的收购。

1999 年，TI 完成了一笔当时最大的并购，其以 12 亿美金并购了 Unitrode 的电源管理 IC、电池管理 IC 和接口等业务，这一并购巩固了 TI 模拟市场第一的地位，在这之前 TI 模拟市占率低于 12%。2000 年，TI 以 61 亿美金收购了 Burr-Brown，开始发展高性能 A/D、D/A 转换器、放大器。2005 年 TI 将大尺寸 TFT-LCD 驱动 IC 业务出售给了日本 Oki Electric，后续又陆续出售了传感器和控制业务部门、家庭网关 DSL 客户端设备(CPE)业 务和有线调制解调器(cable modem)产品线。2011 年，TI 以 65 亿美金收购了国家半 导体，当时 TI 有 3 万种产品，国家半导体有 1.2 万种，这一收购极大丰富了 TI 的产品 种类，为 TI 带来了电源管理 IC、显卡驱动、音频放大器、通讯接口产品以及数据转换 解决方案，为下一代信号处理奠定了基础。90 年代以来，TI 完成 30 余次收并购，丰富 完善了产品线，聚焦巩固了模拟行业全球霸主地位。其通过剥离低毛利或需要更多资金 独立发展的业务，先后剥离计算机微处理器、存储、手机处理器等业务，走上专注模拟 IC 的道路。

TI 形成了包含模拟、嵌入式处理、和其他产品三大类产品布局。其模拟产品部分主要包 含电源管理、信号链产品。电池管理部分可细分为 DC/DC 开关稳压器、 AC/DC、 隔离 式 DC/DC 控制器和转换器、电源开关、线性稳压器（LDO）、电压监控器、电压参考和LED 驱动等产品。信号链产品包括放大器、数据转换器、接口产品、电机驱动器、时钟 和计时、逻辑和传感器等产品。嵌入式处理部分主要包括微控制器（MCU）、数字信号处 理器 (DSP)和其他处理器。其他产品主要有 DLP 产品、计算器和 ASIC。三大类产品有近 18000 种，总计 80000 多款产品。凭借丰富的产品品类，TI 成为模拟芯片平台型龙头。

模拟 IC 为核心业务。2020 年 TI 总营收 144.6 亿美元，同比增长 0.54%。模拟业务营 收 108.9 亿美元，同比增长 6.5%，约占 75%；嵌入式业务为 25.7 亿美元，同比下降 12.7%，约占 18%；其他为 10.1 亿美元，同比下降 17.4%，约占 7%，主要由于疫情因 素影响学生返校，计算器部分业务营收下降导致。下游市场按地域划分，中国是最大市 场，占比达到 55%，亚洲及美国销售占比合计约 82%。

逐渐缩减全球分销商，主分销商营收占比逐渐增高，销售模式向更高集中度、更贴近客 户发展。

1）有意识培养客户自己申请样品，还有填写资料的习惯，跳开代理商。TI 的所有终端用 户申请样品都需要注册 MY TI，且 TI 后台可手机用户在官网搜索的浏览记录和需求；

2）在中国建立销售网，设立 DSP 实验室，同时拥有非常强悍的技术支持队伍，销售、 客户、市场、技术都掌握在自己手中；

3）面对企业经营的压力，原厂并购重组频繁，如安华高并购博通成立新博通后砍掉安富 利、艾睿、世强等都被砍掉等代理，大厂策略越来越偏向精简渠道，直接面对终端客户， 大势所趋；

4）2018 年杭州云栖大会上，天猫、阿里云 IoT 携手包括中移物联网有限公司、Cypress、 瑞萨、意法半导体、兆易创新、博通集成、移远通信、新唐科技等众多国内外知名半导 体公司宣布 2018 天猫芯片节盛大开幕，同期在天猫线上首发 18 款芯片模组。原厂拥抱 互联网，大势所趋，大客户自己来，中小客户经过互联网平台。

TI 主要采用 IDM 模式，大力扩产 12 寸。TI 80%的产品都是公司内部制造，20%委外 台积电、联电代工，封测委外比例为 40% 。TI 拥有全球 14 个制造基地，10 座晶圆厂， 7 座封测厂，及多个凸点加工、晶圆测试厂。12 寸厂（DMOS6/RFAB）贡献 2020 年全 年模拟产品营收约 55 亿美金，占模拟芯片总营收 51%，20 年 12 寸产能利用率约 70%， 当前 12 寸厂满载，预计 2021 年贡献营收可达 80 亿美金。近期公告将收购美光在犹他 州的工厂，也为 12 寸厂，预计生产模拟和嵌入式产品，制程为 60nm 和 45nm。模拟产 品封测成本占比更高，单片芯片价格（未封装前）是 8 寸产线生产的 60%，这也是公司 采取 IDM 的优势之一，可有效降低成本。

德州仪器 2021 财年第三季度营收 46.43 亿美元，同比增长 22%，市场预期为 46.55 亿 美元。净利润 19.47 亿美元，同比增长 44%，市场预期为 19.25 亿美元。每股收益 2.07 美元，上年同期为 1.45 美元，市场预期 2.05 美元。运营利润为 23.05 亿美元，同比增 长 43%。三季度经营现金流为 24.28 亿美元，资本支出 4.86 亿美元，自由现金流 19.42 亿美元。过去 12 个月里，经营现金流 85.24 亿美元，同比增长 48%。资本支出 13.92 亿美元，同比增长 132%，自由现金流 71.32 亿美元，同比增长 38%，占营收的 40.6%。

公司研发费用较为稳定，资本支出呈周期性变化。从 2017 年至 2020 年，公司研发费用 基本保持在 15 亿美元左右，对于研发项目的支出并不因为公司的龙头地位稳定而有所 减少，研发费用率保持在 10%左右。公司资本支出呈现一定周期性波动，其在 2010 年 与 2018 年显著增长，呈现先升高再降低的态势，与公司的扩产计划密切相关。

1.2.3 博通：聚焦高协同性细分龙头，高效整合降本增效

博通（Broadcom）专注于技术领先和类别领先的半导体和基础设施软件解决方案。其 凭借 AT&T/贝尔实验室、朗讯和惠普/安捷伦丰富的技术基因，加持收购行业领导者博 通、LSI、博通公司、博科、CA Technologies 和赛门铁克等，持续积淀拥有引领行业走 向未来的规模、范围和工程人才。如今博通已是众多产品领域的全球领导者，为世界上 最成功的公司提供服务。

我们认为博通选择收购路径的重要背景有三：管理者个人风格，股东背景，美国并购文 化。

背景一：CEO 陈福阳个人特点：即 1）具备商科教育背景，职业生涯开始于传统行业巨 头任财务高管及风投基金等工作经验，熟知财务管理与企业经营；2）擅长和认同并购操 作；3）过人胆识与远见。陈福阳毕业于美国麻省理工学院（MIT），同一年取得机械工程 系的学士和硕士学位；后又取得哈佛大学企管硕士学位。陈具备理工背景同时，也熟知 财务管理与企业经营。他先后进入通用汽车、百事可乐等美国传统行业巨头，担任财务 高管。

1983 年至 1992 年，陈福阳先后在在休姆工业和新加坡风投基金 Pacven 投资公 司任董事总经理。1992 后陈转赴个人电脑制造商 Commodore 担任公司副总裁，此时才 标志进入科技行业。2006~2016 年，陈福阳任新加坡模拟 IC 厂安华高总裁。并在 2016 年带领安华高科技以 370 亿美元并购博通科技后，重组公司裁员 1900 人后，后又收购 通讯大厂博科，果断又强悍的性格，将公司整并为博通科技，成为全球第五大半导体厂。 CEO 曾于华美半导体协会年度晚宴上表示，"我并不是半导体人，但是我懂得赚钱和经营。

背景二：历年来，投资公司居多的股东背景：早期 KKR、银湖资本两大私募基金是公司 前身安华高大股东；且目前前五大股东皆投资机构，合计 40%+。1999 年，安捷伦科技 脱胎于惠普，其集合了被惠普剥离出来的芯片制造、电子测量和分析仪器业务。2005 年， KKR 和 Silver Lake Partners 收购安捷伦半导体事业部；至此，独立的安华高科技公司 成立。在私募基金控股股东的坚定支持下，作为私募基金延揽的卓越职业经理人陈福阳 能以专业视角审视现金流、利润率，ROE 等，展现了强大的资本配置能力，并率领博通 建立了以绩效为导向的发展文化。综上，私募股东背景在博通战略制定、重大投资并购、 绩效激励皆发挥了重要作用。

背景三：美国并购文化盛行。由于美国众多知名科技公司历史已十分悠久，加持职业经 理人文化等特点、标的公司对被公司被收购，在文化上羁绊较少。放眼国内，近年亦有利于并购的较佳土壤。（1）21H1 中国国内并购市场活跃度达 2018 年以来的最高水平，良好环境有助于国内企业并购整合。2021 年上半年中国的并购活动 交易数量达到 6177 宗，与 2020 年下半年相比增长 11%，创有史以来半年交易量的最 高水平，其中国内战略投资并购交易量增长 41%，私募股权基金和风险投资基金的交易 也很活跃。（2）高科技领域并购交易活跃。剥离 2020 年几笔互联网公司私有化大额交 易影响，2021H1 交易金额大致环比持平。国家政策大力鼓励科技创新，技术升级数字 化、半导体、AI 领域投资活跃。另一个活跃领域是 5G 及相关，包括电子设备、数据中 心、云计算、物联网等，在“流量+基建”的助燃中持续升温。

我们认为博通通过并购路径得以成功平台化的关键原因在于：卓越战略、高效整合。

成功关键一：战略上聚焦协同性强的细分市场龙头标的+有较大效率优化空间。公司半 导体板块聚焦企业数字化基础设施市场的专用 IC 和模拟 IC，客户粘性强、技术颠覆性 低；软件板块聚焦企业数字化基础设施的 tier1 供应商，与客户关系紧密，替代性弱。 2008~2018 公司收购标的锁定在有线、无线、企业存储这几个自有主业所在细分市场的 其他品类龙头。所有收购标的自身优质，且在产品组合上与公司产品重合度低但配套性 强。另外，收购标的都是多业务线大企业，由于各类公司治理问题，EBITDA 率在 10%- 25%，远低于安华高 42%目标，经安华高运营的改造空间很大。2018 年起，公司并购 方向转向企业数字化基础设施软件领域，系原领域收购由于公司体量过大，易被美国政 府因国家安全和反垄断等原因否决。

成功关键二：大力裁撤部门或人员，削减成本、提高利润。 博通在收购后常常立即进行重组，果断卖掉非核心业务和裁员，专注提升公司利润率。例如， 收购 LSI 后，博通立即出售 LSI 企业级闪存和 SSD 控制器业务给希捷。收购原博通之后，随 即 5.5 亿美元出售 IOT 业务部门。收购博科后，出售博科数据中心资产给极进网络（Extreme Networks），售价为 5500 万美元，Extreme 将接手 Brocade 的数据中心的路由、交换和分析 业务。而博科 Ruckus 无线和 ICX 交换机业务则作价 8 亿美元出售给 Arris。

1.3 中国 Fabless“含车量”进一步提升

2021 年，越来越多的设计公司推出车规级新品或在下游取得放量、份额提升，2022 年 中国 IC 设计公司“含车量”有望进一步提升。

1.3.1 智能化开启车载光学千亿大赛道

特斯拉、蔚来等造车新势力走在技术前沿，引领智能汽车行业发展，作为智能汽车最引 人瞩目的技术当属自动驾驶。环境感知是实现自动驾驶最关键的环节之一，环境感知的 核心是传感器（sensor），目前主要的传感器分为两种，摄像头和雷达。区别在于摄像头 是通过第三方发射波（光）感知信息，而雷达是通过自己发射波来感知信息。雷达根据 探测距离、分辨率的不同，分为超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达（LiDAR）。激光雷 达具有测距远、分辨率高的优点，但价格昂贵；毫米波雷达体积小，天气适应性较强， 成本较激光雷达低很多，主要分为 24GHz 和 77GHz/79GHz，后者测距更远，制造工艺 难度更大，其局限性在于对静止物体的分析精度不够；摄像头成本最低，但易受天气影 响，且需要复杂的算法支持工作。根据 Yole，2025 年 ADAS 摄像头模组市场规模有望 达 81 亿美元。

国内车载摄像头 2020 年市场规模达到 57 亿元。根据中国汽车工程学会，国内 ADAS 市场渗透率在 2020 年预计达到 40%，规模达到 878 亿元。根据高工智能汽车，车载摄 像头市场规模 2020 年约为 57 亿元，毫米波雷达市场规模在 2020 年市场规模约为 70 亿 元。出货量方面，盖世汽车研究院估算我国车载摄像头 2020 年出货量有望突破 4400 万 颗。

智能汽车迭代升级势不可挡，汽车为未来 CMOS 图像传感器高增速市场。车载摄像头最 初主要应用在倒车系统中，随着 5G 商用落地以及 ADAS（Advanced Driving Assistance System，高级驾驶辅助系统）快速普及，汽车加速智能化步伐，感知技术作为自动驾驶 技术发展的一大核心，催化车用图像传感器迎来量价齐升。根据 Omdia，预计 2020-2030 年，汽车摄像头及工业视觉将成为图像传感器增速最快的两大下游领域，其中汽车十年 间年均复合增速预计将能达到近 20%之高。

自动驾驶平台拾级而上，在算力上为更多摄像头的搭载创造土壤。由于自动驾驶可通过 视觉感知+算法决策来实现，自动驾驶芯片决定了处理图像信息数据能力的上限，进而 决定了搭载摄像头数量的上限，我们梳理主流自动驾驶平台升级迭代情况可以发现，自 动驾驶芯片由 L2 向 L5 自动驾驶级别加速进化。以英特尔 Mobileye EyeQ 系列芯片为例， 从 Eye Q1 到 Eye Q5，单颗芯片的浮点运算能力从约 0.0044TOPS 提升至 12TOPS，可 支持的摄像头数量从 1 个提升至 10 个，下一代 Eye Q6 平台支持的摄像头数量可进一步提升至 12 个。

造车新势力摄像头配备更加激进，有望加速 CIS 上车进程。造车新势力在推动技术变革 上一向表现出更加积极地姿态，与传统车企渐进式提升自动化水平不同，蔚来等造车新 势力多采用“一步到位”的技术发展路线，跳过 L1、L2 级，加速推进 L3、L4 车型量产 上市，自然的，其在自动驾驶传感层的上也领先一步，率先“安排”更多数量摄像头“上 车”。从统计情况来看，同为 L3 级别的奥迪 A8 和奔驰 S 配备摄像头分别为 5 及 6 个， 而“造车新势力”特斯拉、蔚来、理想、小鹏的 L2+级别自动驾驶汽车配备摄像头数量 大都在 8 个以上，蔚来最新发布的 L4 级别豪华车型 ET7 搭载 11 颗 800 万像素摄像头， 索尼概念电动车 Vision-S 更是搭载了 18 个摄像头。

车载 CIS 呈现出向高分辨率发展的趋势，价值量有望不断提升。L1-L2 低水平的智能汽 车对 CIS 的分辨率要求并不高，而随自动驾驶等级提升，汽车所承担的驾驶任务更加复 杂，无论从功能还是安全方面考虑，都需要其能够实现更高的物体辨识准确度，这意味 着汽车要采用更高分辨率的 CIS。根据 TSR，目前 VGA 和 200 万像素 CIS 仍为车用 CIS 出货的主流，但未来 200 万像素及以上 CIS 占比将加速提升，预计至 2023 年 200 万像 素和 500 万及以上像素 CIS 出货量将分别达到 10.42 亿颗和 1.54 亿颗。

长期来看，自动驾驶为汽车行业发展大趋势且应用推广不断加速，车载 CIS 为潜在百亿 美元大市场。目前汽车图像传感器均价约为 4-5 美元，类比手机市场发展趋势，我们认 为未来车载摄像头高端化也将能带动 CIS 价值量逐渐提升。根据我们测算，2020 年全球 汽车 CIS 市场规模为 12.2 亿美金，到 2025 年有望达到 54 亿美金，CAGR 34.7%。长期 来看我们假设每年全球汽车产量在 8000 万到 1 亿辆之间，未来汽车平均搭载 13 个摄像 头的情况下，CIS 单车价值量有望超过 100 美元，推算下来，全球汽车图像传感器市场 空间将达到近 100 亿美元！

1.3.2 智能化驱动车用存储迅速增长

WSTS预计2021年全球存储市场增速37.1%，规模达到1611.1亿美金。根据WSTS， 存储市场是 2021 年和 2022 年全球半导体市场中增速最快的领域，2022 年将同比再增 长 18.4%达到 1907.7 亿美金。下游应用来看，根据 TrendForce 和 Omdia，数据中心、 智能手机、PC 三大领域合计占比超过 80%。产品种类上，根据 IC Insights，DRAM 约占 市场份额的 53%，NAND 和 NOR 合计占比 45%。

存储市场集中度较高。受行业强周期性及高额资本开支影响，存储行业市场集中度较高。 根据 Omdia 和 Yole，2008 年三星、SK 海力士和美光的 DRAM 合计市占率约 60%，而 到了 2020Q4 这三者合计市占率已达到约 94.4%。NAND 市场 2020Q4 前五家市占率合 计约 90.8%，若考虑 Intel 已将闪存业务出售给 SK 海力士，前五家市占率达到 98.7%， 竞争格局也进一步集中。

DRAM 追求更细线宽。DRAM 的技术发展路径是通过制程微缩来提高存储密度，制程达 到 20nm 之后，制程微缩难度大幅提升，内存芯片厂商对 10nm 级别的产品以 1X （17~19nm）/1Y（14~16nm）/1Z（11~13nm）命名，指第一代、第二代、第三代技 术，以及第四代 1α（约 10nm）和未来 1β/1γ/1δ。目前市场上 DRAM 的应用较为广 泛的制程是 2Xnm 和 1Xnm，三星、美光、海力士等巨头厂商均已开发出 1Znm 制程的 DRAM。2021 年上半年美光率先推出了 1αnm 移动 DRAM，与上一代 1z 产品相比，内 存密度提高了 40%，节能 15%，且继续沿用了 DUV 光刻技术。SK 海力士采用 EUV 光 刻技术生产第四代 1αDRAM。

NAND 朝多层化发展。NAND 闪存从 2D 发展到 3D。2010 年以前，在同一区域中实现 更多的单元数量，更小的工作区栅级，增大存储容量是 2D NAND 技术发展焦点。受限于 精细图案结构，且储存数据会随时间推移而丢失导致使用寿命缩短，技术路径走到尽头。 3D NAND 应运而生，3D-NAND 结构通过三维堆叠中层数的增加，存储容量变大，因此 3D NAND 的核心技术是实现更多的层数的堆叠。美光 176 层 3D NAND 于 2020 年底批 量出货，采用美光第五代 3D NAND 技术和第二代替换栅极架构。国内长江存储已经量 产 64 层/128 层基于 Xtacking 架构的两代闪存颗粒，正在向 192 层的第三代 3D NAND 存储芯片迈进。

TrendForce 预计到 2024 年车用存储将占到 DRAM bit 总市场的超过 3%。车用存储 主要包括信息娱乐、ADAS、远程信息处理和仪表盘系统四大类。其中信息娱乐应用程序 对 DRAM 容量的要求最高，且与 ADAS 相比，信息娱乐系统产品对供应商的准入门槛相 对较低，因此目前市场发展迅速，是短期内汽车存储需求的主要驱动力。自动驾驶、车 辆网等将使汽车产生和传输的数据量爆发式增长，从而驱动车用存储中长期需求增长。 恩智浦预计，到 2030 年单车每天产生的数据量达到 10-12TB，是 2020 年单车每日产生 数据量的超过 200 倍。随着自动驾驶技术的发展，TrendForce 预计所有车用 DRAM 需求 合计有望从 2019 年的占到全球 DRAM bit 消费的 1.8%提升到 2024 年的超过 3%。

尽管汽车电气架构在朝着集中化发展，但综合安全、成本等考量，动力域、底盘域、座 舱域/智能信息域、自动驾驶域和车身域可能需要不同的存储解决方案。例如 IT 为工业 级温度范围-40-85℃，AIT 为汽车级工业温度范围-40-95℃，性能是汽车级性能，产品价 格不一定高于 IT 级产品。车用娱乐导航系统并不一定必须使用车规级产品，但对安全性 能要求高的例如自动驾驶域来说，可能需要温度范围-40-105℃的 AAT 汽车级产品甚至 是-40-125℃的 AUT 级产品。

智能座舱提升对存储的需求。目前的车载信息娱乐系统大多数由一颗SoC同时控制仪表、 中控娱乐及其他娱乐屏幕。从恩智浦 i.MX8 电子座舱示例可以看到，其一个处理器控制 了仪表、中控显示及抬头显示等所有图像和显示的处理。但由于不同系统等级要求不同， 仪表需要实时操作且注重安全性，中控娱乐更看重灵活应用且随着智能化升级。当前主 流的汽车信息娱乐系统只需要约 1-2GB 的 DRAM，应用程序仍然比较基础。随着信息娱 乐系统向更高的图像质量和视频高比特率发展，4GB 甚至 8GB 容量的 DRAM 也已经在 开发中。此外，由于汽车信息娱乐系统是近距离观看，视频比特率必须足够高从而最大 限度地减少延迟。因此信息娱乐应用的 DRAM 规格正逐步从 2/4GB 的 DDR3 发展到 8GB 的 LPDDR4，以满足高数据传输速度和带宽。

自动驾驶等级提升，产生的数据量骤增。以 2021 款搭载 SAE 2+自动驾驶级别的奥迪 A8 为例。其传感器包括 5 个摄像头（一个前置摄像头和 4 个 360 度环境摄像头）、5 个雷达 （前置长距离雷达和 4 个中程侧辅助雷达和一个后辅助雷达）、12 个超声波传感器和一 个前置 LiDAR。根据 IDC 估计，2 级以上的车辆每小时可以产生 3.9TB 的数据，如果存 储 30 秒的数据，将需要 32GB 的存储空间。

SK 海力士预计 2030 年 ADAS 对 NAND 的容量需求可达 2020 年的 20 倍以上。大容 量 NAND 闪存模块在汽车应用和系统中的重要作用体现在，1）发生事故时实时捕获某 些传感器的数据并将其永久存储在内存中至关重要；2）ADAS 的自适应功能（如自动打 开大灯、调节行驶速度、启动紧急制动、提醒驾驶员注意周围的车辆）等功能，均需要 用到非易失性存储；3）信息娱乐系统同样需要即时存储，保证在断电时信息不会丢失。

UFS 逐步替代 eMMC 是车用闪存的发展趋势。eMMC 是基于 NAND 发展而来的存储解 决方案，是 MMC 协会订立的内嵌式存储器标准规格。随着 NAND 从 SLC、MLC 发展到 TLC，密度和存储单元容量不断提升，出错率也随之增加，因此通常需要搭配高性能控制 芯片来管理 NAND（包括协议、坏块处理、错误探测/错误更正、数据存取等功能），eMMC 可以理解为将 NAND+控制 IC+标准接口封装在一起的结构，更方便使用者使用。UFS 采 用串行数据传输技术，工作模式为全双工模式，同一条通道允许读写传输，而且读写能 够同时进行，传输效率效率提高。UFS 在数据传输速度上远优于 eMMC，应用于车载则 体现在开机速度快，文件读取速度快，从而带来更好的用户体验。

1.3.3 计算与控制：国产 MCU 放量在即

计算及控制芯片作为汽车的核心，对于汽车的运行起着重要作用。随着汽车电动化和智 能化升级，控制汽车各功能的 ECU 数量持续增加、性能面临瓶颈，电子电气架构由传统 的分布式向集中式演进，原本的多个 ECU 控制的架构升级为可以将整车划分为车辆控制 （动力总成、车辆安全、车身电子）、智能座舱和智能驾驶三个域。域控制 ECU 功能较 之前 ECU 更集中，因此对主控芯片的性能要求不断提升。车辆控制域仍以 MCU 为主， 其中 32 位 MCU 在车载市占率超过 75%，智能座舱和智能驾驶两个系统，主控芯片逐步 由原来的 CPU 过渡到异构式 SoC 芯片成为主流。

电子控制单元（ECU）——汽车电子控制系统的“大脑”。ECU 是汽车电子系统中用于控 制电气、电子系统的嵌入式系统，通过对传感器输入信号进行分析处理，使执行器按照 控制目标进行工作。典型的电控单元包括发动机控制器（ECM 或 ECU）、动力总成控制 器（PCM）、传动系统控制器（TCM）、制动控制器（BCM）、中央控制器（CCM）、车身控 制器（BCM）等。

ECU 数量持续增加、性能面临瓶颈。过去汽车电子化程度的提升主要体现在单车 ECU 数 量的快速增加带来功能丰富。根据恩智浦及佐思汽研，2018 年汽车平均 ECU 达到 25 个， 高端型号平均达到 50-70 个，奥迪 A8 单车 ECU 数量超过 100 个。ECU 在车载网络中并 非孤立存在，各个 ECU 之间需要交换信息，例如仪表需要发动机输出的转速信号才能正 确地显示当前转速。ECU 数量的增加导致车载网络规模增加，车载网络已成为发动机之 后第二重的组件。未来智能驾驶等新功能的加入，将在目前已经超过 5 千米的线束基础 上带来布线复杂度、功耗及成本的大幅提升，对汽车轻量化、电动化带来巨大挑战。

汽车电气架构革命有望突破瓶颈支撑复杂功能需求。汽车电气结构由分布式走向域控制 器再到中央集中式，是突破分布式架构 ECU 性能瓶颈、实现更多功能甚至软件升级的一 种可行方法。传统分布式架构一个 ECU 对应一个或少数几个功能，通过 CAN 等总线技 术连接。而域控制器架构对 ECU 框架进行优化，典型的架构依据汽车电子部件功能将整 车划分为动力总成、车辆安全、车身电子、智能座舱和智能驾驶等几个域，用多核 CPU/GPU 芯片较为集中的控制每个域，从而为更复杂的功能提供支撑。以博世、大陆、 安波福等为代表的 Tier 1 厂商都将电气架构集中化作为技术发展路径。

自动驾驶、娱乐系统域控制器竞争激烈，车辆控制域解决方案仍以 MCU 为主。大众 MEB 平台、宝马、伟世通等厂商提出的车辆控制域、智能驾驶域和智能座舱域三域集中式电 气架构是域集中式非常彻底的方案。其中，车辆控制域基本将原动力域、底盘域和车身 域等传统车辆域进行了整合（主要指系统层面，硬件层面仍需要多个 ECU 控制）；智能 驾驶域和智能座舱域则专注实现汽车的智能化和网联化。目前行业中解决方案较多集中 于智能驾驶和智能座舱域，主要原因是其相较底盘和动力控制系统技术门槛低。而底盘 和动力域控制器不仅技术难道较高，且存在传统供应链中的供应商利益冲突，因此进展 较慢，难度更高，因此动力域解决方案通常由极个别龙头供应商带头或整车厂自研。

国内车用 MCU 前景广阔。随着汽车市场转向智能化、网联化，对 MCU 的性能、安全性、 可扩展性、可更新和升级、连接、低功耗都提出了更新的要求，我们从单车拆分统计， 综合考虑安全应用、车身控制、动力系统、电池组方面的需求，估算整车 MCU 用量约为 36~54 颗，考虑到车规级芯片单价一般较高，以单颗芯片 3 至 10 美金计算，整车 MCU 价值量约为 100 至 500 美元。我们按照 2020 年中国乘用车 2770 万辆计，智能驾驶渗 透率 50%测算，仅中国智能驾驶车用微控制器市场就将达到 13.8 亿至 69.25 亿美元。

芯片、软件是域控制器的灵魂。域控制器作为未来汽车架构中的“指挥者”，需要靠芯片、 软件、算法等结合实现功能。域控制 ECU 由于功能较之前 ECU 更集中，因此主控芯片 也将由原来的 CPU 过渡到异构式 SoC 芯片成为主流。软件方面，域控制器架构需要嵌 入式操作系统，实现对芯片、传感器等硬件的控制，相比传统功能单一的 ECU 控制程序， 嵌入式操作系统更为复杂，更类似于例如智能手机的操作系统。

GPU 是专注于图像和图形相关运算工作的微处理器。从结构上看，CPU 更擅长逻辑控制， 只有一小部分是用来计算的（ALU），而 GPU 的控制电路相对简单，更多的晶体管用来运 算，GPU 的结构使它更适合做一些大运算量的重复工作，且更容易组成大的集群。FPGA 拥有软件的可编程性和灵活性，兼具硬件的并行性和低延时性，在上市周期、成本上也 具有优势。ASIC 在吞吐量、延迟和功耗单个方面都是最优秀的。

智能座舱 SoC：瑞萨、恩智浦、TI 在车载控制及运算领域的 MCU 和低算力 SoC 领域积 累深厚，因此过渡到智能座舱后三者仍具有相当的竞争力。英特尔收购 Mobileye 后在自 动驾驶领域实力倍增。高通、三星、英伟达凭借在手机及其他消费电子领域的技术储备 快速切入智能座舱芯片市场。国内华为、地平线推出的智能座舱芯片也已应用于量产车 型中。（报告来源：未来智库）

二、全球设备市场高度景气，国产厂商快速崛起

2.1 国内设备厂商快速成长，订单需求饱满

2021Q3 国内设备企业保持快速成长，国产替代持续深化。设备行业核心公司（中微公 司、北方华创、至纯科技、精测电子、长川科技、晶盛机电、华峰测控、万业企业、芯 源微，由于万业企业当前报表主营收入主要非半导体业务，此处计算刨除）2021Q3 营业 收入 67 亿元，同比增长 55%；归母净利润 13 亿元，同比增长 63%。设备行业持续处 于高速增长，国产替代空间快速打开，国内核心设备公司成长可期。2021Q3 研发费用合 计 6.8 亿元，研发费用率约 10%。

设备厂商合同负债持续增长，在手订单充裕。2021Q3，设备板块主要公司合同负债合计 达到 105.3 亿元，同比增长 79%。其中，北方华创合同负债高达 55 亿元，同比增长 134%。

2.2 北美设备出货再创新高，海外设备龙头展望乐观

2021 年 11 月北美半导体设备出货再创历史新高。我们认为北美半导体设备厂商月销 售额对于全球半导体行业景气度分析、全球半导体设备市场跟踪具有重要意义。2021 年 1 月以来北美半导体设备厂商月销售额首次突破了 30 亿美元关口，创历史新高的同时站 稳 30 亿美元以上的位置。2021 年 11 月北美半导体设备商出货金额达到 39.14 亿美元， 再次创历史新高（前高 2021 年 7 月），同比增长 50%。

全球设备五强占市场主导角色，合计市占率超过 70%。全球设备格局竞争，主要前道 工艺（刻蚀、沉积、涂胶、热处理、清洗等）整合成三强 AMAT、LAM、TEL。另外，光 刻机龙头 ASML 市占率 80%+；过程控制龙头 KLA 市占率 50%。根据 VLSI，ASML、 AMAT、LAM Research、TEL、KLA 五大厂商 2020 年半导体设备收入合计 550 亿美元， 占全球市场约 71%。

全球半导体设备核心公司快速增长。2021Q3，全球前五大半导体设备厂商（ASML、AMAT、 LRCX、TEL、KLAC）半导体设备收入合计达到 211 亿美元，同比增长 36%。本轮半导体 设备周期在 2019Q2 触底，从 2019Q4 进入快速增长，核心半导体设备公司收入合计增 速连续 8 个季度超过双位数增长。并且考虑到 2020H1 开始的疫情冲击下，设备厂商上 游零部件供应、机器发货受影响，实质上订单增长超过收入增长，需求旺盛，在手订单 明显增加。

ASML：光刻机龙头，累计在手订单较多。2021Q3 营业收入 52 亿欧元，同比增长 32.4%。 净利润为 17.40 亿欧元，同比增长 63.8%。毛利率 51.7%，营业利润率为 36.6%，净利 润率为 33.2%。2021Q3 设备销售额 41 亿欧元，新增订单量 62 亿欧元，包括 29 亿欧 元 EUV 订单。第三季度订单主要由 Logic 推动，占到 84％，而 Memory 则占剩余的 16％。 ASML 预计 2021Q4 营业收入约 49~52 亿元。

AMAT：短期收入受限于供应链影响，乐观展望 2022 年市场需求。2021Q3 收入 61 亿 美元，同比增长 31%；净利润 17 亿美元，同比增长 51%。毛利率 48%，营业利润率 33%。公司受限于供应链短缺，影响 2021Q3 单季度约 3 亿美元收入。截止 2021Q3 末， 公司累计订单达到 118 亿美元，同比增长 77%。2021Q4 收入环比指引提升 3%。AMAT 乐观展望 2022 年设备市场继续成长，AMAT 跟踪目前全球 59 个晶圆项目合计约 350 万 片/月的产能，潜在设备采购需求高达 3000 亿美元。

Lam Research：营业收入创新高，展望 2022 年需求依旧强劲。21Q3 公司营业收入 43.04 亿美元，环比增长 3.84%；EPS 为 8.27 美元，环比增长 3.63%。21Q3 公司毛利 润率为 46%，营业利润率为 32.4%。21Q3 公司在中国大陆的营收占比为 37%。公司预 计 2021Q4 营业收入为 44 亿美，毛利率 46%，营业利润率 32%。公司预计 2022 年 WFE 需求旺盛，仍将继续增长。

2021Q3，KLAC 营业收入 20.8 亿美元，同比增长 35%；净利润 10.7 亿美元，同比增长 154%。公司指引 2021Q4 营业收入 22.25~24.25 亿美元，毛利率 60.2~62.3%。 KLAC 预计 2022 年 WFE 市场仍然会保持强将增长。

2.3 国内设备产品力持续提升，打开国产替代空间

2020 年中国大陆成为全球最大半导体设备市场。根据 SEMI，大陆设备市场在 2013 年 之前占全球比重为 10%以内，2014~2017 年提升至 10~20%，2018 年之后保持在 20% 以上，份额呈逐年上行趋势。2020 年，国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入，大陆半 导体设备市场规模首次在市场全球排首位，达到 181 亿美元，同比增长 35.1%，占比 26.2%。大陆设备市场空间仍有望进一步增长。大陆厂商国产化率目前较低，且份额有 望实现快速提升。

国内刻蚀厂商加速导入。跟踪国内晶圆厂主要招投标数据，刻蚀设备需求工艺类别较多， 绝大多数由海外龙头厂商供应，国内龙头公司北方华创、中微公司、屹唐半导体处于加 速导入过程。以长江存储、华虹无锡、华力集成的招投标数据进行分析，这三家晶圆厂 的刻蚀环节上，国内设备产线的国产化率（以机台数量计算）平均约为 20~30%。

根据招标网的数据统计，长江存储在 2019~2020 年采购薄膜类设备约每年 200 多台（主 要是 CVD 和 PVD），主要类别以 CVD 为主，其中原子层沉积 70~80 台。从国产替代率 而言，溅镀（PVD 类）北方华创供应数量比重较高，合计达到将近 20%；CVD 类国产替 化率较低，主要国产供应商沈阳拓荆供应占比约 2~3%。

我们以截止 2021/06 的华虹无锡、华力集成的公开招投标数据进行分析。华虹无锡项目 累积中标薄膜机台 100 多台，其中国产设备 13 台（北方华创 5 台钛、氮化钛、氮化钽 和铝铜类的 PVD，沈阳拓荆 8 台 PECVD）；华力集成项目累积中标薄膜机台约 90 多台， 其中国产设备 6 台（北方华创 2 台溅射类 PVD 设备、沈阳拓荆 4 台 PECVD）。

国内龙头存储晶圆厂项目中，过程控制设备国产化率低于 10%。根据公开招投标信息 统计，截止 2021/06，长江存储项目累计中标过程控制类设备约 350 台，其中国产设备 累计约 14 台。上海精测中标 6 台集成式膜厚设备；中科飞测中标 1 台晶圆表面凹陷检 测系统、5 台光学表面三维形貌量测设备；睿励科学中标 1 台介质薄膜测量系统。KLA 的 设备机台数量占总数量约 26%，中标数量约 93 台，覆盖将近 40 种量测、检测需求。

根据招投标信息梳理，除了上述国内龙头存储晶圆厂项目之外，在逻辑代工领域，睿励 科学在 2019 年中标 1 台膜厚设备，中科飞测在 2020 年中标 1 台膜厚测试、1 台缺陷检 测。除此之外，公开招投标项目中较少见到国产机台。过程控制市场仍主要以海外厂商 作为主导。

离子注入由海外龙头主导，国内厂商实现突破。根据 Gartner 数据，全球离子注入企业 前三大分别是应用材料、日本 SMIT、美国 Axcelis，前三家全球市占率合计达到 95%。 国内集成电路离子注入设备厂商目前规模最大的两家分别是凯世通和中科信。凯世通的 主要产品包括低能大束流离子注入和高能离子注入设备，2020Q4 的商业订单，在 2021H1 已将首台低能大束流离子注入机交付国内一家 12 英寸主流集成电路芯片制造 厂，完成设备验证工作并确认销售收入；1 台低能大束流重金属离子注入机和 1 台低能大束流超低温离子注入机已交付客户；高能离子注入机设备按客户交付计划进行组装。 同时在 2021H1，公司新增与国内另一家 12 英寸芯片制造产线的公司签署 1 台低能大束 流超低温离子注入机和 1 台高能离子注入机订单。

三、材料：国产替代开启，替代厂商已冒头

3.1 受益晶圆厂扩产及制程升级，带动材料需求持续增长

2021 年半导体市场规模超预期增长，且未来随着晶圆厂逐步投产，行业产值有望在 2030 年超过万亿美元市场。根据 SEMI 在近期的新闻发布会，2021 年全球半导体产值 有望超过 5500 亿美元，达到历史新高，且在 2022 年根据 SEMI 对于行业资讯机构的统 计，平均对于 2022 年的增长预期将达到 9.5%，即 2022 年市场规模有望突破 6000 亿 美元（此为平均值）。此外随着全球 8 寸及 12 寸晶圆新产能逐步的在 2022 年至 2024 年 的投放，至 2024 年全球将会有 25 家 8 寸晶圆厂投产，60 座 12 寸晶圆厂投放。随着该 85 座晶圆厂的投放，至 2030 年全球半导体晶圆市场将有望达到万亿美元市场，实现年 复合增长率约 7%。

半导体材料 – 硅片，有望受益整体 Capex 支出及晶圆逐步投产，市场规模加速增长。 随着全球半导体行业的 Capex 支出提升、晶圆厂逐步的投产，我们认为作为半导体行业 基石的硅片材料将迎来加速成长的趋势期，至 2022 年有望较 2021 年继续增长 6.8%， 达到 641 亿美元的市场规模，其中晶圆制造及封装材料分别为 413 和 228 亿美元。

在全球半导体材料的需求格局之中，中国大陆从 2011 年的 10%的需求占比，至 2019 年 已经达到占据全球需求总量的 16.7%，仅次于中国台湾（21.7%）及韩国（16.9%），位 列全球第二。随着整个半导体产业的持续增长，以及中国大陆不断新建的代工产能，我 们有望看到中国大陆半导体市场规模增速将会持续超越全球增速的同时，攀登至全球需 求第一的宝座。

下游晶圆厂整体产能增长，叠加制程升级，半导体核心晶圆制造材料有望进入量价齐升 的增长趋势。 根据 IC Insight 的统计及预估，在不包含三星、英特尔等 IDM 类型晶圆代工市场而言， 2020 年纯晶圆代工市场或实现了约 19%的增长，达到了 677 亿美元的市场规模，是过 去多年以来最高的增速幅度。

而随着 5G 带来的硅含量渗透的景气及需求的爆发，未来 市场预计将持续增长，至 2024 年 IDM+Pure-Play Foundry 将会有合计约 1075 亿美元的 市场规模。 此外不仅市场规模在不断的提升，看到全球 12 寸晶圆的产能的增长情况，在 2019 年全球 12 寸晶圆 的产能超过 540 万片/月，至 2024 年之时，全球 12 寸晶圆产能将会超过 720 万片/月。

全球半导体制造商在 2020 年至 2024 年将持续提高 8 寸晶圆厂产能，预计增加 95 万片/月，复合增速将达到 17%，至 2024 年将会达到 660 万片/月的最高记录。而这 其中，中国占据大多数产能，在 2021 年已经达到了 18%，在未来的产能不断扩张的情 况下，有望占比持续提高。

此外看到 IC Insights 对全球半导体厂商 Capex 支出的统计，2021 年预计整体 Capex 支 出在 15200 亿美元，达到了历史最高水位，其中 Foundry（代工）占 35%，对应 530 亿 美元的 Capex 支出；至 2022 年及后续几年，随着产能的逐步投放，但是 Capex 支出持 续，根据 Omdia 的统计，2022 年至 2023 年的 Capex 平均值也同样超过 1160 亿美元 （2021 年 Omdia 预计约为 1260 亿美元）。

从全球角度我们看到了晶圆产能无论是 8 寸或者 12 寸均处于高速增长的趋势之中，再 聚焦至中国大陆的晶圆产能增长情况来看，更是呈现了较全球产能增长更高的增速，这 也将给国产半导体材料带来更大替代契机以及可渗透空间。根据集微网对中国晶圆厂的 产能统计与梳理，在 2021 年年中，中国 8 寸晶圆及 12 寸晶圆产能分别约为 74 万片/月 和 38.9 万片/月；而至远期中国的规划全部建成并投产后，中国内资 8 寸及 12 寸产能有 望分别达到 135 万片/月和 145.4 万片/月，分别实现 82%和 374%的增速，而这也将带 动中国内资市场对于硅片的需求的大幅提升。

全球芯片制程节点对应收入占比持续提升。我们根据 Sumco 的数据统计，在全球半导体 产值中，按照不同制程节点进行占比分布可以看到，从 15Q1 至 21Q1 的 28nm 及其以 下制程占比，从 47%增长至 74%。

以光刻胶为例，看到中国半导体光刻胶市场，在 2015 年光刻胶市场约为 17.8 亿元，而 至 2020 年中国半导体光刻胶市场整体已经增长至约 27.4 亿元，且至 2021 年有望达到 整体 31 亿人民币的市场规模。中国市场半导体光刻胶市场在 2019 年至 2021 年的增 速持续走高的核心原因我们认为是中国半导体晶圆代工的产能增速迅猛，因此给中国大 陆市场带来个更大的增速。

看到中国/全球晶圆厂的扩产，以及制程及晶圆尺寸带来的价值量变化，因此我们判断 随着中国及全球的晶圆产能持续扩张，以及集成电路制程的不断提升，中国 IC 光刻胶 市场有望向着 100 亿人民币规模发展，并且我们认为中国半导体晶圆制造的核心原材 料都将会有类似的增速。

3.2 硅片、光刻胶、CMP 持续突破，进步飞速，多点开花

3.2.1 硅片：12 寸硅片或将供不应求，行业景气度将迎数年上行周期

由于半导体行业与全球宏观形势紧密相关，全球半导体硅片行业在 2009 年受经济危机 影响，出货量与销售额均出现下滑；2010 年智能手机放量增长，硅片行业大幅反弹；2011 年-2016 年，全球经济复苏但较为低迷，硅片行业易随之低速发展；2017 年以来，得益 于半导体终端市场需求强劲，半导体市场规模不断增长，于 2018 年突破百亿美元大关。 至 2020 年全球半导体硅片的收入已经达到 112 亿美元的规模，且至 2021 年出货量有 望也达到了 143 亿平方英寸。

2008 年至 2013 年，中国大陆半导体硅片市场发展趋势与全球半导体硅片市场一致。 2014 年起，随着中国半导体制造生产线投产、中国半导体制造技术的不断进步与中国半 导体终端市场的飞速发展，中国大陆半导体硅片市场步入飞跃式发展阶段。2016 年-2020 年，中国半导体硅片销售额从 5.00 亿美元上升至 13.5 亿美元，年均复合增长率高达 41.17%。中国作为全球最大的半导体终端市场，未来随着中国芯片制造产能的持续扩张， 中国半导体硅片市场的规模将继续以高于全球市场的速度增长。

全球硅片行业或即将进入供不应求，行业供需紧平衡或将推动半导体硅片涨价潮。我们 根据全球前三大的硅片供应商 SUMCO 在 21Q3 法说会材料可见，全球硅片的供需关系 在 2021 年达到了正好平衡的状态，供给与需求之比为 98%；然而硅片行业扩产周期较 长（新扩产周期平均超过 2.5 年），且海外前五大硅片供应商的扩产均在 2020-2021 年 推出，然而全球半导体晶圆产能的增长却是逐季增长，因此我们认为全球的硅片需求或 将在未来的 3 年~5 年内进入紧缺的通道。而供需不平衡的基础上，我们认为短供的硅片 有望进入涨价周期，且维持 3-5 年的时间长度，带动硅片行业的景气上行。

3.2.2 光刻胶：国产替代拉开序幕，行业加速爆发成长

整体来看，全球光刻胶行业主要被 JSR、东京应化、罗门哈斯、信越化学、及富士电子 材料占据，前五大家占据了全球光刻胶领域的 86%；如若聚焦到全球半导体用光刻胶领 域，前六大家（主要以日本为主）实现了对于市场的 87%的占据。

而半导体国产光刻胶的发展速度远远慢于其他产业，原因在于：

1. 光刻胶的验证周期长。光刻胶批量测试的过程需要占用晶圆厂机台的产线时间，在 产能紧张的时期测试时间将会被延长。测试的过程需要与光刻机、掩膜版及半导体 制程中的许多工艺步骤配合，且成本极高。通常半导体光刻胶验证周期为 2-3 年。但 验证后便会形成长期供应关系，甚至在未来会推动企业之间的联合研发。

2. 原材料成膜树脂具有专利壁垒。树脂的合成难度高，通常光刻胶厂商在合成一种树 脂后会申请相应的专利，目前树脂结构上的专利主要被日本公司占据。

3. 光刻胶产品品类多，配方需要满足差异化需求。根据产品需求来调配适合的树脂来 满足差异化需求对于光刻胶企业是一大难点，也是光刻胶制造商最核心的技术。

随着中国半导体光刻胶逐步突破技术壁垒，实现部分产品种类上对于海外领先者们的替 代；此外，随着中国晶圆厂不断扩产新线，我们有望看到中国光刻胶企业产品加速导入 新产线，从过去的 Baseline 规则的追逐者向着 Baseline 制定者的身份转变，在巨大的 国产替代空间内实现成长的巨大动力。

此外光刻胶行业我们也看到了例如彤程新材这类的做行业垂直整合的公司，将进一步的 推动中国国产半导体光刻胶全产业链的国产化及自主可控，而行业的垂直整合也将为公 司带来研发及利润率的加速及提高，正向循环的推动这一细分材料的国产化。

3.2.3 CMP：去美化+国产化已初成型，有望进入收入利润高速爆发期

CMP 抛光材料主要包括抛光液、抛光垫及其他，在 CMP 材料中分别占据了 49%、33%。 但是美国厂商在该两个最重要的材料之中占据了巨大的供应方面的市场份额：

此外 CMP 环节（抛光液、抛光垫等）均和上述光刻胶相同，受益于下游晶圆厂扩张带来 的需求增长，并且在 CMP 环节，随着制程的提升，对于 CMP 工序需求同样在大幅提升。

从 2D 至 3D NAND 的升级之中，CMP 抛光步骤根据 Cabot 的测算，抛光步骤也从原来 的 6.4 提升至 13.6，超过 100 的步骤增长；另一方面对于逻辑芯片制程的提高，单片晶 圆的抛光次数也从 28nm 所需的约 400 次提升至 5nm 的超过 1200 次。而对于 CMP 抛 光垫和抛光液均属于日常耗材，故随着 CMP 步骤以及抛光次数的增长。

因此我们根据中国材料联盟及 CMP 环节成本占比进行测算，中国至 2021 年市场抛光液 和抛光垫市场分别达到了 19.3 和 13.0 亿元，而随着未来中国晶圆厂及制程升级带来的 推动，我们预计中国远期抛光液及抛光垫市场有望分别达到 60-75 和 40-45 亿元的市场 规模。

3.3 国产材料全面开花，未来空间巨大

国产材料进展飞速，增速巨大，国产化进度拭目以待。以下我们摘录了部分电子半导体 材料厂商的电子材料营收综合来看，综合来看至 2021 年上半年（或 21Q3），以下半导 体材料厂商的营收均呈现了爆发式的增长。我们认为这就是中国半导体材料行业技术及 工艺积累到位，以及下游扩产推动，和国产化加速的三方努力之下的成果，助力中国半 导体材料行业各类厂商的蓬勃发展。

同时我们统计了以下各个厂商在 Wind 一致预期下的收入预测总和（或按照半年报/三季 报数据线性外推），2021 年以下厂商大致收入总和约为 95 亿元人民币，较 2020 年收入 总和（67.7 亿元）增长约 40%，增速巨大。

此外再考虑到其他未收录的非上市公司及上市公司，我们展开乐观假设：中国 2021 年 有着电子半导体材料营收规模 150 亿人民币（更多的为中低端产品，高端产品仍然在持 续突破及替代），在当前2021年600亿美元的全球市场之中也仅仅5%不到的替代率； 在中国所需的产值约 114 亿美元（对应 19%的全球需求）的市场需求中，也仅占了 20%，因此可以看到中国无论是在中国或者全球市场之中，均有着巨大的国产化空间。

除了以上我们节选的部分半导体及电子材料厂商对于中国卡脖子关键材料的替代以外， 还有众多 A 股上市公司在努力的投入研发力量致力于更多材料的国产化。无论是成本占 比最大的半导体硅片，再到被美国高度垄断的 CMP（抛光液及抛光垫）材料，均都实现 了一定的技术突破，在不同的实现果实的收获。（报告来源：未来智库）

四、制造：晶圆厂继续上行，新能源时代功率产业快速增长

4.1 晶圆厂展望持续上行，行业盈利能力提升

台积电：盈利能力持续提升，先进制程贡献大

三季度营收贴近指引上限，盈利水平环比再提升。21Q3 以美元计公司营收 148.8 亿美 元（指引 146~149 亿美元），同比增长 22.6%，环比增长 12.0%；以新台币计，公司 21Q3 营收 4146.7 亿新台币，同比增速 16.3%，环比增速 11.4%。21Q3 净利 1562.6 亿 元新台币，同比增长 13.8%，环比增长 16.3%。Q3 毛利率 51.3%（指引 49.5%~51.5%）， 环比提升 1.3%，营业利润率 41.2%（指引 38.5%~40.5%），环比提升 2.1%，净利率 37.7%，环比提升 1.6%。

台积电预计 Q4 营收 154~157 亿美金，中值 qoq +4.5%；2021 全年美元计营收 +24%，各应用领域将有全面增长。长期看，5G，HPC（高性能计算）相关应用需求强 劲，包括手机，高效计算，IoT，汽车等。台积电展望 Q4 毛利率 51~53%，中枢 52%； 全年 50%+，系 N5 稀释及汇率影响；长期可实现≥50%毛利率。Q4 营业利润率 39~41% 公司预计资本开支 2021 全年 300 亿美元，产能 2021~2022 都将紧张。

5G，HPC 长期驱动行业高景气，疫情加速数字化转型，台积电预期 2020-2025 年营 收 CAGR 接近指引（10~15%）上限。公司将持续与客户合作协同产能，提价公司价 值及 ASP。另外，考虑疫情和地缘政治影响，台积电预计客户及供应链 H2 会稳步提高 存货至高于历史水平，保证供应链安全。

台南 N5/N3 需求强劲故预计继续扩产；美国 Arizona12 寸厂计划 2022H2 设备搬入，一 期 5nm 20kwpm 24Q1 量产，不排除二期建设可能；国内南京目前 16nm 25kwpm，计 划增加 28nm 产能以满足客户特殊工艺需求，2022H2 开始量产，2023 年中达到 40kwpm 产能。

终端存货水平（手机、PC）在 21H2 开始提高（库存水平修正），认为长期供应链将保 持较高水平存货水平，主要是因为致使客户提高存货水平的因素仍然存在。台积电 2021- 2022 年产能利用率将持续紧张。即使手机、PC 出货放缓，但设备硅含量提升。

联电：业绩超预期，展望 2021Q4 量、价均继续向上

联电第三季度营收为 20.08 亿美元，高于市场预期的 19.9 亿美元，同比增长 24.6%；第 三季度净利润为 6.23 亿美元，同比增长 92.6%。得益于电脑、消费产品和通讯终端领域 的强劲需求，同时 12 吋晶圆出货增长，产品结构持续优化，带动 ASP 提升。整体晶圆出 货量较前一季成长 2.6%，达到 250 万片 8 吋约当晶圆。

毛利率增长迅速，积极优化产品。公司自 2019 年来毛利率迅速增长，受益于产品平均 售价将连续上涨，公司第三季度的毛利润率进一步提升至 36.8%，相较于 2020 年同期 （21.8%）大幅提升。公司目前正致力于优化产品，削减成本，来自 28nm 制程的营收 持续成长，而在 22nm 产品 tape outs 来自无线通讯、显示器和物联网的份额也逐渐增 加，进一步充实了公司产品线的多样化，牵引公司利润率提升。

展望第四季度，公司预计晶圆出货量走势仍将持稳，其中晶圆出货量将持续增加 1%至 2%，这归功于生产效率和产品优化的持续改进，预期 8 吋和 12 吋厂的产能利用率将维 持满载 100%；公司预计产品价格也将持续向上，预计在第四季度中产品的美元计价的 ASP 会再有 1-2%的幅度提升，毛利率将保持在 30%以上，年度营收成长率有望优于产 业平均值（12%），主要是 5G、电动车、物联网等应用带动结构性需求成长的支撑下， 预期联电 2022 年营收成长率将优于产业预估值。

在资本支出方面，公司对市场需求量的持续增长十分有信心，并大幅投入生产力的提高。 联电预期，2021 年维持原订 23 亿美元（约新台币 644 亿元）水准，南科 Fab 12A P5 厂 区扩产的 1 万片产能，将在 2022 年第 2 季到位，P6 扩产的 2.75 万片产能，则从 2023 年第 2 季起陆续投产。随着台南旗舰厂区 Fab12A 的 P5 及 P6 扩厂计划进行，鉴于客户 的强劲需求，联电在 2022 年或将继续成长并取得更多的市占率。

中芯国际：经营表现超预期，四季度指引再创历史新高

中芯国际 2021 年三季报营业收入增长超预期，毛利率如期环比提升。公司 2021Q3 营 收 14.15 亿美元，环比增长 5.3%（此前指引区间为环比+2~4%），同比增长 30.7%。 2021Q3 毛利率 33.1%（此前指引区间为 32~34%），环比提升 3.0pct，同比提升 8.9pct。 临港项目合资协议披露，总投资额 88.66 亿美元扩产 12 英寸晶圆。合资公司注册资本 55 亿美元，其中中芯控股、国家集成电路基金 II 和海临微各自同意出资 36.55 亿美元、 9.22 亿美元和 9.23 亿美元，分别占临港合资公司注册资本 66.45%、16.77%、16.78%。

扣非业绩依然强劲，持续加大研发和扩产。公司 2021 年前三个季度的扣非净利润分别 为 6.78、16.61、13.93 亿元。不考虑 2021Q2 大量非经营因素（处置子公司一次性 2.31 亿美元、投资收益 1 亿美元等），2021Q3 扣非净利润环比下滑的主要原因是研发活动增 加，深圳新厂试经营相关开支增加，以及股票激励摊销。公司持续进行研发追赶、产能 扩张，加强半导体产业人才激励，导致研发费用、管理费用环比增长 0.23 亿美元、0.21 亿美元。

先进制程贡献超预期，均价提升明显。从代工的经营性业绩上看，产能利用率连续两个 季度超过 100%。2021Q3 晶圆出货量 172 万片，环比下降 1.5%，但晶圆 ASP 达到了 773 元/等效 8 寸片，环比提升 9.4%。2021Q3 公司毛利率达到 33.1%，达到近十几年 来高位，公司指引 2021Q4 毛利率中枢环比继续上升 1pct。均价提升和公司毛利率提升 反映公司产品组合优化，从制程角度看，公司 21Q3 FinFet/28nm 营收占比达到 18.2%， 创历史新高，收入体量约 2.4 亿美元，环比提升 35%。其他制程增长显著的主要是 55/65nm（环比+2.8%，同比+79%）、0.11/0.13um（环比下降 1.3%、同比增长 76%）。

2021Q4 指引超预期，2021 年行业继续景气、供不应求。2021Q4 收入指引环比增长 11~13%，将进一步创历史新高，毛利率 33~35%，达到近十年来高位。2021 年公司继 续满载运营，扩产 1 万片 12 寸、4.5 万片 8 寸。公司前三季度合计资本开支 23.86 亿美 元，且维持 2021 年全年资本开支 43 亿美元，其中大部分用于成熟工艺的扩产，小部分 用于先进工艺、北京新合资项目土建及其它。公司持续加大研发投入、资本开支力度， 为 2022 年保持增长奠定基础。

华虹半导体：历史最强劲季度，营收及毛利率皆超指引

21Q3 营收 4.52 亿美元连续五季创历史新高，同比+78.5%，环比+30.4%；归母净利 5080 万美元，同比+187.1%，环比+15.3%。毛利率 27.1%，同比+2.9pt，环比+2.3pt。 公司营收净利强势高增，系各主要技术平台产品 ASP 提升和极高产能利用率；MCU、电 源管理、IGBT、超级结、CIS 和逻辑&射频等平台需求强劲，全面驱动营收高增。公司展 望 Q4 营收 4.90 亿美元左右，毛利率 27%~28%；2021 将迎历史最高销售额、最大增 速；2022 年将继续迅速成长。

分部看：1）8 寸营收创历史新高，营收同比+33.2%增至 3.15 亿美元。12 寸营收同比 +723.3%大幅增长至 1.37 亿美元。2）中国区营收增长突出，yoy+100.5%增至 3.31 亿 美元；占比 73.4%，同比提升 8pt。3）平台全面高增，其中独立非易失存储增长 6 倍以 上，逻辑&射频、模拟&电源管理皆增长 1 倍以上。4）较先进制程增长强劲：55~65nm 同比+6664%，90~95nm 同比+260%，0.11μm 以上各节点有 20~50%同比增长。5） 各应用领域高增，电子消费，工业&汽车，通讯增速大致皆在 70~90%区间。

4.2 第三代半导体快速发展，碳化硅行业有望放量

第三代化合物半导体渗透率稳步提升。根据 Yole 和 Omdia，2020 年 SiC 和 GaN 功率半 导体全球市场将增长至 8.54 亿美元，其中 SiC 电力电子市场规模约 7.03 亿美元，到 2025 年有望超过 30 亿美元。综合 Yole、IHS、Gartner 等多家三方机构数据，2020 年全球功 率半导体器件市场规模约 180~200 亿美元，SiC、GaN 电力电子器件渗透率约为 4.2%~4.5%，同比提升 1%。

国内第三代半导体市场快速成长，渗透率仍有较大提升空间。根据 CASA 统计，2020 年 我国第三代半导体电力电子和射频电子总产值超过 100 亿元，同比增长 69.5%。其中， SiC、GaN 电力电子产值规模达 44.7 亿元，同比增长 54%，衬底材料约 2.2 亿元，外延 及芯片约 5 亿元，器件及模组约 7.2 亿元，装置约 30 亿元，与前几年相比，中下游的增 速加快。据中国半导体行业协会数据，2020 年国内 SiC、GaN 电力电子器件渗透率仅 1.56%，低于全球的 4.2%~4.5%的水平，仍有较大上升空间。根据 CASA，未来 5 年 SiC、 GaN 电力电子器件应用市场有望以 45%的 CAGR 增长到 2025 年的超过 300 亿元市场 规模。

新能源汽车将是 SiC 器件需求规模大幅增长的主要推动力。按照 SiC 功率器件应用发展 来看，初期 SiC 器件主要用于 PFC 电源领域，过去十年 SiC 在光伏及一些能源储存系统 中被广泛，未来十年，新能源汽车、充电设施、轨道交通将是 SiC 器件需求规模大幅增 长的主要推动力。根据 Yole，2019 年 SiC 全球市场规模超过 5.4 亿美元，到 2025 年将 达到 25.6 亿美元，CAGR 30%，其中新能源汽车占比最高，2025 年市场规模将达到 15.5 亿美元，CAGR 38%，充电桩增速高达 90%。

4.3 功率器件景气超预期，受益于新能源快速发展

功率半导体市场规模稳步增长，2020~2024 CAGR 预计约为 5%。根据 IHS 统计 2018 年全球功率半导体市场约为 466 亿美元，同比增长约 11%，其中功率 IC 市场约 256 亿 美元，功率分立器件及模组规模约 210 亿美元。2021 年汽车、消费类电子等抑制性需求 释放将带动功率半导体市场整体迎来复苏，预计市场整体收入将反弹至 460 亿美元，并 在下游需求的持续带动下，有望实现未来 4 年年均 5%的复合增速，稳步增长。

功率半导体下游应用十分广泛，汽车及工控为前两大应用领域。功率半导体几乎应用于 包括计算机领域、网络通信、消费类电子、工业控制等传统电子产业及新能源汽车、光 伏发电等等各类电子制造业。根据 Yole 统计，2019 年汽车及工业领域为前两大应用领 域，各占据 29%的份额，其次为通讯、计算机等。中长期来看，新能源汽车、工业自动 化、可再生能源设施建设及新兴消费电子等领域将持续驱动行业增长。

工控是 IGBT 传统下游领域，新能源汽车是 IGBT 未来增长的最大驱动力。IGBT 模块是 变频器、逆变焊机等传统工业控制及电源行业的核心元器件，且已在此领域中得到广泛 应用。近年来节能环保大趋势下，IGBT 下游的新能源汽车、变频家电、新能源发电等领 域发展迅速，并推动 IGBT 市场持续高速增长。根据集邦咨询，2018 年中国 IGBT 下游 应用领域中占比最大的为新能源汽车，比重逾三成，其后分别为消费电子（27%）、工业 控制（20%）、新能源发电（11%，包含风电、光伏等）等。未来随着新能源汽车的发展 以及变频白色家电等的普及，IGBT 市场有望持续升温。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

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