(報告出品方/作者:中泰證券,王芳、楊旭)
一、資訊科技變革:汽車、VR&AR成為下一代人機互動平臺
終端需求變化決定電子行業發展趨勢,持續技術創新提供成長動能。每一輪 資訊科技的變革都將帶來產業技術路線的革命性變化和商業模式的突破性創 新,並進而催生新的應用拉動整個電子產業的發展,歷史上從軍工、家電、 大型 PC、個人 PC、功能手機到智慧手機,都是由終端需求變化開始形成整 個電子行業向上發展的趨勢。且伴隨終端裝置及其延伸產品的持續技術創新, 電子行業的成長驅動力層出不窮,每輪新的終端需求從興起,到爆發,到快 速發展,再到步入成熟期,往往能持續近 10 年之久。
當下時點多元化新需求興起,推動人機互動平臺變化。不同於以往由單 一需求興起引領的電子行業發展趨勢,本輪資訊科技變革由智慧物聯網、 汽車電動智慧化、VR/AR 虛擬現實融合發展等多種新需求和新技術共同 推動。其中,電動化的發展為汽車創造了資訊化的可能性,智慧化、網 聯化、共享化則是逐步實現汽車的功能升級和模組整合,推動汽車從交 通工具變成新的人機互動平臺。而 VR/AR 藉助虛擬現實融合技術,打造 沉浸式的互動體驗,將逐步替代手機成為新一代的行動式移動人機互動 平臺。未來,VR/AR 也將與智慧車融合,完成兩類人機互動平臺的協同 發展。
滲透率是判斷終端需求爆發拐點的關鍵指標。終端需求的興起往往伴隨 著滲透率的提升,以智慧手機為例:滲透率在 10%以下為行業初期的技 術積累與產品培育階段,這一階段往往對應多種技術路線,整個行業處 於萌芽期,比如智慧手機誕生之初就出現了塞班和安卓作業系統之爭; 滲透率超過 10%之後,行業迎來拐點,爆款產品出現並開始風靡市場, 行業進入快速發展階段,從智慧手機來看這一階段的開啟以蘋果於 2007 年釋出第一代 iPhone 手機為標誌,此後各大廠商群雄爭霸爭奪藍海市 場;當滲透率達到 50%以後,行業競爭格局趨於清晰,頭部品牌逐漸建 立起穩固的市場地位,佔據行業內絕大部分份額,增量利潤基本被頭部 品牌瓜分;當滲透率超過 70%,行業開始邁入成熟期,需要靠不斷的技 術創新驅動行業成長,行業整體偏向週期波動。類比來看,電動智慧車 和 VR、AR 作為新的終端需求興起,其發展歷程也將遵循相似的演進路 徑,滲透率將成為判斷行業需求爆發拐點的關鍵指標。
1. 汽車:電動車引領消費新風尚,智慧化、網聯化發展強化人車互動屬性
滲透率視角下,汽車電動化加速發展,智慧化迎來風口,網聯化仍處於 發展初期。
1)電動化:預計 2021-2022 年中國和全球的電動車滲透率先後超過 10%,行業進入爆發增長期,“三電系統”新增大量電子元器件需求。a) 電池:整車中成本佔比約 38%,寧德時代穩居全球動力鋰電龍頭,比亞 迪、欣旺達、國軒高科和億緯鋰能等國內廠商也已具備全球化競爭實力; b)電機&電控:電機、電控在整車中成本佔比分 別為 6.5%、5.5%,其中 IGBT、DC/DC 和薄膜電容分別佔電控成本的 44%、8%和 6%。IGBT 國產替代下彈性巨大,預計 2030 年全球新能源 車用 IGBT 的市場規模相比 2020 年翻了 17 倍,而 SiC 器件有望在中高 端車型逐漸接棒 IGBT 的高速成長;預計車用薄膜電容 2020-2025 年的全球市場規模 CAGR 達到 56%。此外“三電系統”也帶來了聯結器、 PCB 以及其他被動元件的需求增長。
2)智慧化:汽車智慧化分為智慧駕駛和智慧座艙。智慧駕駛:a)感知 層中,車載攝像頭競爭格局最清晰,成長確定性最強,預計 2021-2030 年 CAGR 達到 20%;鐳射雷達彈性最大,預計 2021-2030 年的市場規 模 CAGR 高達 90%;超聲波雷達技術成熟,市場滲透率較高,價格已下 探到較低水平;毫米波雷達主要被博世、大陸、德爾福和電裝等 Tier1 廠 商主導,國內在部分上游領域已實現突破。b)決策層:算力提升和演算法 迭代是關鍵,全球主要玩家為英偉達、高通和 Mobileye,合作車企數量 和技術實力都處於領先地位,國內主要玩家包括華為、地平線和黑芝麻 等。c)控制層:E/E 架構逐漸從分散式走向集中式,並最終走向中央計 算架構,國內廠商在缺貨潮下順勢切入中低端車載 MCU 領域。智慧座 艙:車載資訊娛樂系統、中控屏和液晶儀表的搭載率較高,預計 2020-2025 年的 CAGR 分別為 14%、13% 和 13%;HUD 逐漸從W-HUD 向 AR-HUD 發展,預計 2021-2025 年全球 HUD 市場規模的 CAGR 為 42%,其中全球 AR-HUD 市場規模的 CAGR 預計為 62%。
3)網聯化:透過 V2X 技術實現車與網際網路(V2N)、車與車(V2V)、 車與物(V2I)及車與人(V2P)之間的資訊互動,實現單車智慧向車路 協同的綜合智慧網聯汽車發展,相應帶動感測器、通訊射頻晶片及資料 儲存晶片需求。目前網聯化仍處於 V2N(也稱車聯網)階段,預計到 2025 年中國/全球的車聯網市場規模約為 1.0/1.5 萬億元,2020-25 年 CAGR 分別為 37%/19%。
1.1 電動化:電動車迎來 10%滲透率拐點,“三電系統”拉動電子元器件需求
在全球“雙碳”戰略推動下,2021-2022 年中國和全球先後迎來 10%的 滲透率拐點,汽車電動化加速發展。據中汽協預測,2021 年我國汽車總 銷量將達到2610萬輛,其中新能源汽車銷量達到340萬輛,同比+149%, 新能源汽車滲透率從 2020 年的 5%快速提升至 13%,2021 年成為中國 電動汽車的元年。據 EVTank 和德勤預測,2021-2022 年全球的汽車銷 量將從 8343 萬輛微增至 8760 萬輛,新能源汽車銷量將從 608 萬輛增 長至 861 萬輛,同比+42%,滲透率從 7%提升至 10%。因此,全球將 在 2022 年迎來電動車快速發展的切換視窗。
本土整車品牌崛起,銷量和市場競爭力與日俱增。在國家政策大力扶持 和基礎設施等產業鏈配套加快建設的背景下,國內湧現了諸如比亞迪、 蔚來、小鵬、理想、哪吒、零跑、威馬等本土新勢力品牌車企。同時國 內消費者對電動車的消費接受度高,龐大的國內汽車消費市場為自主整 車品牌廠商創造了絕佳的生存土壤,推動自主整車品牌的銷量和市場競 爭力與日俱增。2021 年前三季度,國內傳統車企比亞迪/五菱銷量分別 達到 33/31 萬輛,銷量排名全球第二/第三,市佔率分別為 7.7%/7.2%; 造車新勢力蔚來銷量約為 6.7 萬輛,銷量排名全球第十八,市佔率約為 1.6%。
“三電系統”是電動車的核心,在整車中的成本佔比約為 50%。“三電 系統”包括電池、電驅和電控,三者在“三電系統”的成本佔比分別為 76%、13%和 11%,對應在整車中的成本佔比分別為 38%、6.5%和 5.5%。 其中,電池是電動車的能量來源和成本核心;電機的主要作用是將動力電池的電能轉化為驅動汽車前進的機械能;電控由逆變器、電源模組、 中央控制模組、保護模組和散熱系統訊號檢測模組等組成。
電動車時代供應鏈洗牌重塑,助力車用電子零部件國產替代。汽車供應 鏈存在一定程度上的閉環,認證壁壘高,新玩家往往難以進入。參考歷 史上美日歐汽車產業鏈的發展歷程,正是美日歐車企、Tier1 與本土供應 鏈廠商緊密配合,在產品開發早期就進行了深入的合作和磨合,才使得 美日歐的汽車零部件廠商能夠較快地開發出符合整車廠需求的產品,並 在汽車產業的長期發展過程中形成了強者恆強的核心競爭力。在當前汽 車電動智慧化發展的大浪潮中,傳統供應鏈體系將被打破重塑,而中國 處於汽車電動智慧化發展的中心位臵,本土供應鏈廠商將順勢崛起。以 電動車核心的“三電系統”為例:1)電池方面,國內領先的電池廠商 包括寧德時代、比亞迪、欣旺達、國軒高科和億緯鋰能等,寧德時代 21H1 年在國內的市佔率超過 50%,在全球的市佔 率約為 31.8%,份額全球第一;2)電驅和電控方面,整車廠、傳統 Tier 1 供應商和第三方供應商角逐,國內依託自主整車品牌的佈局和第三方 廠商的積累,湧現了比亞迪、蔚然動力(蔚來)、蜂巢動力(長城)、威 睿電動(吉利)等整車品牌旗下的廠商,以及方正電驅、匯川技術、臥 龍電驅、上海電驅動等第三方廠商,而傳統 Tier 1 供應商主要是博世、 大陸、法雷奧、西門子等海外巨頭。隨著自主整車品牌和國內“三電系 統”供應商的崛起,自然也將帶動上游車用電子零部件的國產替代。
伴隨“三電系統”的搭載,汽車電動化帶來大量電子元器件需求。電動 車以電力系統作為動力來源,對於電力轉換和功率變換具備更高的要求, 相應地提升了對功率器件等電子元器件的需求,主要增量來自於電池管 理模組和“三電系統”組成的電動動力總成部分。據德勤統計,相比於 傳統燃油車,純電動車的電池管理模組增加的單車電子元器件價值量約 為 130 美元,而動力總成部分增加的單車電子元器件價值量高達 1860 美元,預計 2025 年純電動車的電子元器件 BOM 成本將達到 2875 美元, 是燃油車(640 美元)的 4.5 倍。
從電控成本拆分來看,IGBT、DC/DC 和薄膜電容為主要成本構成。電 控涉及的電子零部件包括 IGBT 功率開關、DC/DC 變換器、電流感測器、波紋電容以及微控制器等,分別佔電控總成本的 44%、8%、11%、6% 和 11%。電機包括永磁同步電機和交流感應電機,以永磁電機為例,永 磁體是電機的主要成本構成,佔電機總成本的 45%。
電控模組需要用到大量功率器件,預計 2030 年全球/中國新能源車功率 半導體市場規模將分別達到 181/91 億美元,10 年 18 倍空間。IGBT 功 率開關主要應用於主逆變器以及 OBC(車載充電機)中,在主逆變器中 將電池輸出的直流電逆變為交流電驅動汽車,在 OBC 中將外部輸入的 交流電整流為直流電為新能源動力電池充電。DC/DC 變換器主要負責將 電池的高電壓轉換為其他汽車電子工作的低電壓,需要用到高壓 MOSFET 等功率器件。據 Strategy Analytics 統計,功率器件在車用半 導體中的佔比從燃油車的 21%大幅提升至純電動車的 55%,汽車電動化 帶來大量的功率器件新增需求。根據我們的測算,到 2025 年全球/中國 新能源車用功率半導體的市場規模將分別達到 77/41 億美元,相比 2020 年翻了近 8 倍;到 2030 年全球/中國新能源車用功率半導體的市場規模 將分別達到 181/91 億美元,相比 2020 年翻了 18 倍以上。
IGBT 為逆變器核心器件,國產替代下彈性巨大。隨著汽車電動化的加 速,車用 IGBT 的用量大幅提升,加上雙電機滲透率提升抬高單車價值 量,IGBT 成為汽車電動化增量最大的電子元器件。根據我們的測算, 到 2030 年全球/中國新能源車用 IGBT 的市場規模將分別達到 150/76 億 美元,相比 2020 年的 9/4 億美元翻了 17/19 倍。在本土整車品牌及汽 車產業供應鏈崛起的大背景下,時代電氣、比亞迪、士蘭微、斯達半導、 宏微科技等國內廠商逐漸切入車規級 IGBT 供應鏈,但目前全球車規級 IGBT 中國佔比仍然較低,在汽車電動化加速擴空間+國產替代提份額的 雙重助力下,國內 IGBT 廠商將獲得跨越式的增長。
SiC MOSFET 相比 IGBT 具備更優異的的功率轉換效能,成本、良率改 善後有望逐步進入中高階車型。相比於 Si 基半導體材料,以 GaN、SiC 為代表的第三代半導體材料具備更寬的禁頻寬度、更高的擊穿電場、更 高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力,更適合於製作 高溫、高頻、抗輻射及大功率器件,SiC 基 MOSFET 相比 IGBT 具備更 高的電能轉換效率和更小的體積。
目前國際主流 SiC 襯底尺寸為 4 英寸 和 6 英寸,由於晶圓面積小,晶片裁切效率低,導致 SiC 襯底成本高昂, 加上後續工藝中製造、封裝良率低使得 SiC 器件成本一直居高不下。根 據中科院資料,同一級別下,SiC MOSFET 的價格比 Si 基 IGBT 高 4 倍。但鑑於 SiC MOSFET 的優異效能,特斯拉 Model 3、比亞迪漢 EV 四驅版等高階車型已開始率先採用 SiC MOSFET 器件。目前,從設計、 製造、封測到終端應用全產業鏈都在積極佈局 SiC 器件,隨著技術迭代、 工藝 know how 積累,推動良率提升、成本下行,SiC 器件將進入更多 中高階車型,從而開啟 SiC 的應用市場。
汽車電動化亦帶來聯結器、PCB 和被動元件等基礎電子零部件的需求增 長。1)聯結器:預計 2025 年全球/中國的汽車聯結器市場規模將達到 1563/670 億元,2020-2025 年的 CAGR 分別達到 14%/19%,國內主要 廠商包括電連技術、瑞可達等。2)PCB:預計 2025 年全球/中國的車 載 PCB 市場規模將達到 826/361 億元,2020-2025 年的 CAGR 分別達 到 18%/24%,國內主要公司包括世運電路、滬電股份、景旺電子、東山 精密、勝宏科技等。3)薄膜電容:預計 2025 年全球/中國的車用薄膜 電容市場規模將達到 117/62 億元,2020-2025 年的 CAGR 分別達到 56%/63%,國內主要廠商包括法拉電子和江海股份。4)MLCC:預計 2025 年全球/中國的車用 MLCC 市場規模將分別達到 48/20 億元, 2020-2025 年的 CAGR 分別為 17%/22%,國內主要廠商包括三環集團 和風華高科。(報告來源:未來智庫)
1.2 智慧化:L2 向 L3 跨越視窗期,ADAS 和智慧座艙產業鏈百花齊放
政策驅動汽車智慧化發展。2015 年,我國發布的《中國製造 2025》檔案 首次提及智慧網聯汽車,隨後國家在智慧網聯汽車的技術標準、核心零 部件自研、應用試點等各方面進行頂層規劃,持續推動汽車智慧化發展 程序。2020 年 11 月,交通運輸部等五部門共同釋出《智慧網聯汽車技 術路線圖 2.0》,明確了我國智慧網聯汽車產業在不同時期的發展目標: 到 2025 年 L2、L3 級新車銷量佔比達 50%,C-V2X(蜂窩車聯網)達 50%; 到 2030 年 L2、L3 級新車銷量佔比超過 70%,L4 級佔比達 20%,C-V2X 新車裝配基本普及。2021 年 5 月,國家確定 6 個城市為智慧城市基礎設施與智慧網聯汽車協同發展的第一批試點城市,標誌著汽車智慧化和網 聯化進入深度融合階段。
從滲透率來看,2022 年將是 L2 向 L3 跨越的視窗期,帶動整個智慧汽 車產業鏈興起。根據 Roland Berger 的預測,2020 年歐洲 L1/L2 級功能 車的滲透率達到 66%/14%,2025 年 L1/L2/L3/L4&L5 級功能車的滲透 率將分別達到 46%/39%/14%/1%,考慮歐洲汽車智慧化推進速度較快, 我們適當調低高級別智慧車的滲透率,並參考前文我國設定的滲透目標, 在 2020-2025 年及 2025-2030 年區間進行適當線性外推。
根據我們的 測算,目前 L2 級別的汽車滲透率已經邁入 20-50%的快速發展階段,L2 級別的自動駕駛功能將逐漸成為中高階車型的標配。按照《汽車駕駛自 動化分級》標準,從 L3 開始自動駕駛系統將替代駕駛員負責監控駕駛 環境,成為真正意義上的智慧車。2021 年 12 月 10 日,賓士 L3 級自動 駕駛系統獲得德國聯邦交管局的上路許可,率先吹響了汽車智慧化的衝 鋒號。我們預計 L3 級別的智慧車在 2022 年將實現小範圍落地,進一步 推動汽車智慧化發展,2022 年將成為全球自動駕駛元年,針對汽車智慧 化的業務佈局和產業投資也將加速推進,智慧車將引領新一輪的產業發 展浪潮。
汽車智慧化包括智慧駕駛、智慧座艙和智慧服務三大部分。智慧駕駛的 實現需要對汽車的周圍環境進行感知、分析、判斷並進行有效的處理和 執行,以實現擬人化的動作執行,是汽車智慧化的基石,涉及感知、決 策和執行三大層次。智慧座艙透過影象、語音、觸控、手勢等互動方式 提高駕駛操控體驗和乘車娛樂性,是人車互動的入口,由智慧座艙內飾 和座艙電子組成,其中座艙電子包括抬頭顯示(HUD)、全液晶儀表盤、 中控屏、車載資訊娛樂系統、流媒體後視鏡、後排液晶顯示和車聯網模 塊等。智慧服務將汽車與人及其社會生活相連線,是汽車智慧化的延伸 和擴大,包括後市場服務、出行服務、社交及生活服務等。
從智慧駕駛來看,感知層一般採用多感測器融合方案,組合不同功能的 感測器互為補充以實現冗餘。感知層感測器主要包括車載攝像頭、毫米 波雷達、鐳射雷達、超聲波雷達以及慣性導航裝置(GNSS and IMU)。 不同感測器在感知精度、感知範圍、抗環境干擾及成本等方面各有優劣, 由於當前自動駕駛廠商還無法透過深度學習演算法完全彌補硬體在環境感 知方面的缺陷,因此採用多感測器融合方案收集海量資訊用於決策分析 是目前提高感知精度和可信度的主流方案。
車載攝像頭成長確定性最強,競爭格局最優。車載攝像頭成本低,且可 以透過演算法配合實現大部分 ADAS 功能,成為感知層的重要感測器,目 前市場上主要車型的平均搭載數量約為 9 顆。同時車載攝像頭的市場集 中度高,根據 ICVTank 資料,前四大鏡頭廠商佔據近八成市場份額,加上 ADAS 鏡頭技術壁壘高,車企認證週期 3-5 年,新進入者面臨極高的進入門 檻,行業競爭格局優。其中,舜宇光學市佔率 30%以上,為全球車載鏡頭 第一大供貨商;聯創電子為國內唯二具備強競爭力的車載鏡頭廠商,是特斯 拉、蔚來 ADAS 鏡頭供應商,與 Mobileye、Nvidia、華為戰略合作。韋爾 股份是國內車載鏡頭 CIS 感測器龍頭供應商,且積極拓展海外市場持續提 升全球市佔率。
鐳射雷達在L2向L3跨越的視窗期加速上車,帶動光學零部件廠商騰飛。 鐳射雷達是目前精度最高的感測器,精度達到毫米波雷達的 10 倍,可 以精準地得到外界的環境資訊並進行 3D 建模,在對資訊精度具備苛刻 要求的高級別自動駕駛中具備不可替代的優勢。但由於成本高昂,目前 鐳射雷達在 L1/L2 級別車型中屬於選配,隨著 L2 向 L3、L4 躍遷,鐳射 雷達的優勢開始凸顯,L3/L4/L5 分別需要 1/2/4 臺鐳射雷達;加上鐳射 雷達的成本持續下行,鐳射雷達有望成為 L3 級別車型的標配,Yole 預 計 2032 年鐳射雷達的滲透率將達到 11%。鐳射雷達系統包括光發射模 塊、光接收模組、掃描模組和資訊處理模組,隨著 2022 年迎來 L2 向 L3 跨越視窗期,此前獲車企定點的鐳射雷達產品陸續上車,將帶動整個 鐳射雷達產業鏈興起。目前國內主要的鐳射雷達方案商包括禾賽科技、 速騰聚創和萬集科技,光學元器件廠商包括永新光學、騰景科技、藍特 光學、福晶科技等,以及鐳射雷達發射模組廠商炬光科技和發射端晶片 廠商長光華芯等。
鐳射雷達在所有感知層感測器中彈性最大,預計 2021-2030 年的市場規 模年均複合增速達到 90%。根據我們的測算,2021-2030 年鐳射雷達的 市場規模將從 5 億元增長至 1743 億元,CAGR 高達 90%;車載攝像頭 的市場規模將從 320 億元增長至 1698 億元,CAGR 達到 20%。此外, 超聲波雷達技術成熟,市場滲透率較高,價格已下探到較低水平,國內已有 奧迪威等廠商切入該市場,我們預計 2021-2030 年超聲波雷達的市場規模 年均複合增速約為 10%;毫米波雷達市場主要被博世、大陸、德爾福和 電裝等 Tier1 廠商佔據,國內企業在上游射頻前端 MMIC(單片微波集 成電路)套片、高頻 PCB 等環節已實現區域性突破,我們預計 2021-2030 年毫米波雷達的市場規模年均複合增速約為 14%。
從決策層來看,晶片算力提升和演算法迭代是主旋律。隨著自動駕駛級別 的提高,晶片需要處理的環境複雜度和操作多樣性抬高算力需求,L2 級 別 的 算 力 需 求 在 10TOPS 以 下 , 到 L3/L4/L5 級 別 則 提 升 至 30-60/100/1000TOPS。同時,決策規劃分為路徑規劃、行為決策和運 動規劃三個層次,每個環節功能的實現都建立在對應的演算法上,因此未 來自動駕駛決策層的核心競爭力將取決於決策演算法。
目前全球自動駕駛 晶片主要玩家為英偉達、高通和 Mobileye,合作車企數量和技術實力都 處於領先地位,國內主要玩家包括華為、地平線和黑芝麻等。1)華為推 出的 MDC600 平臺集成了 8 顆昇騰 310 AI 晶片,算力可達 352TOPS, 最高支援 L4 級別自動駕駛,除了在北汽極狐阿爾法華為 Hi 版和小康賽 力斯上應用外,與上汽、廣汽、長安、吉利、江淮、一汽紅旗、東風汽 車等車企也展開了深度合作;2)地平線 2021 年最新推出的征程五代芯 片,對標英偉達 Orin、Mobileye EyeQ5,最高可支援 L4 自動駕駛等級, 算力達到 128TOPS,征程系列晶片已搭載或即將搭載於長安 UNI-T、奇 瑞螞蟻、上汽智己、傳祺 GS4 Plus、嵐圖 FREE、思皓 QX、大通 MAXUSMIFA 等多款車型;3)黑芝麻 2021 年釋出新一代 A1000pro, 算力最高可達 196 TOPS。
從控制層來看,關鍵在於命令執行的及時性和有效性,E/E(電子電氣) 架構逐漸從分散式走向集中式,並最終走向中央計算架構。隨著汽車電 動智慧化的推進,分散式的 ECU(電子控制單元)逐漸向域集中,由 DCU(域控制器)整合多類 ECU 實現控制功能的集中,從而在減少整 車線束連線長度並降低成本的同時,減少電子電氣架構的空間、功耗和 複雜性。進一步地,隨著智慧化程度加深對算力需求的大幅提升,傳統 E/E 架構的網路頻寬將難以適應巨量資訊的傳輸,E/E 架構將朝著中央 計算架構演進,以實現更快速的資訊傳輸和處理。
考慮 E/E 架構改變減少 MCU 用量和智慧化提升 MCU 算力抬高 ASP, 車載 MCU 市場規模將保持穩定增長。汽車控制器的本質是 MCU,而車 規級 MCU 由於認證週期長、可靠性要求高,是國產替代最難突破的陣 地。經測算,2025 年全球/中國車載 MCU 市場規模將分別達到 88/31 億美元,2020-2025 年 CAGR 為 7%/9%。目前國內廠商已經切入雨刷、 車窗、遙控器、環境光控制、動態流水燈等與汽車安全效能相關性不大 的中低端車規 MCU,並有望在國產替代的趨勢推動下持續擴大市場份 額。
從智慧座艙來看,車載資訊娛樂系統(IVI)、中控屏和液晶儀表的搭載 率較高,HUD(抬頭顯示)為未來重點發展方向,逐漸從 W-HUD 向 AR-HUD 發展。1)IVI:預計 2025 年全球/中國 IVI 的市場規模分別為 2727/885 億元,2020-2025 年的 CAGR 達到 14%/14%。2)中控屏: 預計 2025 年全球/中國中控屏的市場規模分別為 1786/579 億元, 2020-2025 年 CAGR 達到 13%/13%。3)液晶儀表:預計 2025 年全球 /中國液晶儀表的市場規模分別為 1396/453 億元,2020-2025 年的 CAGR 達到 13%/13%。4)HUD:預計 2025 年全球/中國 HUD 的市場 規模分別為 385/125 億元,2020-2025 年的 CAGR 為 42%/42%。其中, 2025 年全球/中國 W-HUD 的市場規模分別為 197/64 億元,2020-2025 年的 CAGR 為 33%/33%;2025 年全球/中國 AR-HUD 的市場規模分別 為 188/61 億元,2021-2025 年的 CAGR 為 62%/63%。從國內已佈局廠 商來看,德賽西威是國內領先的車載資訊娛樂系統供應商,HUD 供應商 包括華陽集團、水晶光電等,汽車屏則包括長信科技、隆利科技、偉時 電子、萊寶高科、歐菲光等。
1.3 網聯化:打造智慧服務,強化人車互動體驗
V2X 與單車智慧是實現自動駕駛的兩大路徑。V2X 與車載感測器(攝像 頭、鐳射雷達、毫米波雷達等)目標類似,是為了獲取其他車輛、行人 的運動狀態,且不容易收到天氣、障礙物以及距離等因素的影響。
V2X 通訊的主流技術包括 DSRC 和 C-V2X。V2X 現存有兩大標準體系: DSRC 和 C-V2X。1)DSRC 體系:通訊標準是 IEEE 802.11p 和 1609.x, 由 IEEE(美國電氣電子工程師學會)基於 WIFI 制定,標準化流程開始 於 2004 年。2)C-V2X 體系:基於蜂窩移動通訊系統的技術,包括 LTE-V2X 和 5G NR-V2X(即 4G\5G),其標準化時間較晚,但起技術優 勢更大,在可靠性、時延、傳輸速率等指標上均表現更優。此外,由於 DSRC 在組網時需要新建更大量的路側單元 RSU,部署成本較高;而 C-V2X 可以直接使用 4G/5G 網路,部署成本低。
中國推行 C-V2X,美國態度開始轉向 C-V2X。整體看,DSRC 起步較早, 得到了歐美、日韓,以及主機廠、Tire1 的支援。但是由於部署成本、技 術指標的優勢,C-V2X 得到了中國、晶片廠、模組廠的大力推行。1) 中國:大唐、華為等中國企業在 2015 年開始牽頭在全球主流通訊標準 化組織 3GPP 中積極推動 LTE-V2X 標準化工作。2018 年工信部正式發 布 5905~5925MHz(20MHz)車聯網直連通訊頻率規劃,表明中國政府 全力支援基於蜂窩網路的 LTE-V2X。2)美國:美國之前一直支援 DSRC, 但是近年態度開始有所轉變,在 2020 年 11 月美國聯邦通訊委員會 FCC 最近針對 5.9GHz 的重新分配進行了投票,劃定 20MHz 給 C-V2X 專用。 3)歐洲:其最近釋出的 C-ITS(合作智慧交通系統)傾向於 DSRC。
2025 年全球車聯網市場規模有望達 1.5 萬億,2020-25 年 CAGR 19%。 2020 年車聯網滲透率中國/全球分別為 49%/45%,對應市場規模分別為 2126 億元、6434 億元。預計到 2025 年,車聯網中國/全球滲透率分別 達到 76%/59%,對應市場規模為 1.0/1.5 萬億,2020-25 年 CAGR 分別 為 37%/19%。
C-V2X 擁躉包括高通、華為、美歐車企;DSCR 則受車規半導體廠商、 日本車企支援。V2X 核心部件的產業鏈包括晶片公司、模組廠商、Tier 1、 車企,其中 tier 1 基本兩種標準均會做,而產業鏈中其他三類廠商則在 路線上有傾向性。晶片環節,支援 DSRC 的多為以車規晶片為主營業務 的廠商,包括 NXP、Renesas、Cypress,而支援 C-V2X 的則為通訊基 帶廠商高通、華為。而車企中,支援 DSRC 的多為日企,而 C-V2X 則 是歐美企業以及中國企業。
V2X 晶片組的核心為基帶晶片,此外還需 MCU、儲存晶片、電源管理 等。我們這裡以 NXP 推出的 V2X 解決方案為例,其核心晶片包括基帶 晶片包括 DSRC 基帶(NXP 可提供 SAF5400 產品)和 C-V2X 基帶, 控制單元 MCU,儲存晶片(包括 NAND Flash 和 DRAM),電源管理芯 片,CAN 控制晶片等。
2.AR/VR:VR加速滲透,AR想象空間巨大
ARVR 有望成為新一代人機互動平臺,上游供應鏈將充分受益。20 年消 費級頭顯爆發帶來了 VR 行業 C 端市場拐點,預計未來五年快速放量, 滲透率持續提升;AR 技術日趨成熟,光波導+MicroLED 方案取得突破, 科技巨頭紛紛佈局,靜待行業開花。AR/VR 有望成為新一代的人機互動 介面,光學、顯示、感測器等 VR/AR 上游核心零部件將率先受益,具備 確定性增長機遇。
2.1 VR:遊戲機滲透率拐點已至,產業鏈軍備競賽開啟
VR 產業開啟新一輪景氣週期,出貨量快速爬升。2013 年 Oculus Rift 產品問世開啟了 VR 行業的民用元年,2016 年市場熱度達到高點,隨後 由於受限於商業模式的不清晰、軟硬體和生態的不成熟,VR 產業經歷 了 2017-2019 年行業的瓶頸期。2019 年,5G 商用元年開啟,VR 產業 迎來又一輪快速發展。從 VR 全球出貨量來看,2020 年疫情衝擊增加對 VR 產品的需求,Quest2 的硬體升級與高性價成催化劑帶動 VR 行業發 展,加快VR對傳統遊戲機的滲透程序。根據VR陀螺統計,受益於Oculus Quest 系列銷量的大幅提升,2020 年全球 VR 頭顯出貨量達到 670 萬臺, 較 2019 年的 390 萬臺增長 72%。另外根據 Statistics 預計,2021 年全 球 VR 裝置出貨量將達到 1700 萬臺,同比大增 154%,2025 年全球 VR 裝置出貨量將達到 5970 萬臺,2021-2025 年 CAGR 高達 37%。
滲透率迎來拐點,VR 成長確定性高。根據我們的測算,從遊戲機滲透 率來看,VR 已經達到 10%的滲透率拐點,21 年 VR 在遊戲機中滲透率 為 16%,成長確定性高,整個產業鏈快速發展已經具備一定的基礎。
從終端品牌來看:Oculus 全球第一,中國市場國產品牌潛力較大
1)全球市場 Oculus 穩居第一。2013 年 Oculus Rift 產品問世開啟了 VR 行業的民用元年,隨後微軟、索尼、HTC 等各大廠商紛紛入場佈局, 如今紛紛實現了放量。根據 Counterpoint 釋出的資料, Oculus 由 20 年前三季度約 30%的佔有率飆升至 21 年 Q1 的 75%,穩居第一,其爆 款產品 Oculus Quest 2 截至 2021 年第一季度累計銷量達 460 萬臺, 2020 年單產品市佔率達到 35%。
2)中國市場 Pico、大朋 VR 佔據半壁江山。由於 Oculus 並未在中國發 售,Pico、大朋 VR 兩家國產廠商佔據中國市場的“半壁江山”,根據 IDC 資料,2020 年大朋 VR 連續兩季度中國區市場份額第一,在 PC 頭顯、 VR 一體機、VR 解決方案等各方面共同發力。2020 年 Q2、Q3,大朋 VR 分別以 31%、32%的市場份額連續兩季度蟬聯第一,Q1、Q4 則名 列第二。
3)一體機為主流,PCVR、分體式 VR 定位不同功能。目前以 Quest2 為代表的一體機是消費級 VR 的主流形態;PC VR 主打 B 端市場和高階 玩家,21 年上半年僅有惠普 Reverb G2 眼動追蹤版和 HTC Vive Pro 2 兩款 PC VR 頭顯釋出,售價 1000 美元起;分體式 VR 定位於手機周邊 附件,主打觀影、投屏和 3DOF 遊戲功能。
VR 硬體產業鏈主要由晶片、感測器、光學器件、其他結構件構成。前 三項是決定 VR 裝置效能、互動流暢性、沉浸體驗的關鍵佈局,其他結構件主要承接手機產業鏈相關業務優勢,多為對應手機產業鏈的供應商。 VR 市場的崛起,也將帶動光學鏡頭模組、電池、PCB、功能/結構件、 代工等供應鏈廠商的成長。
成本拆分:晶片佔比最高。目前主流的 VR 頭顯為例,其 BOM 成本約 為 350 美元(摺合人民幣 2370 元),其中晶片成本約 1050 元,佔比最 高達 44%;攝像模組約 400 元,佔比 17%;手柄約 400 元,佔比 17%; 包裝組裝件(外殼、頭帶等)300 元,佔比 13%;螢幕 220 元,佔比 9%。
零部件拆分來看:受益滲透率持續提升,具備確定性增長機遇
1)光學:主流使用菲涅爾透鏡方案,短焦方案正逐步興起。菲涅爾方案達到 100°的視場角,技術成熟穩定且成本較低,代表產品有消費級 VR 主力 Quest 2、Pico Neo 3 等,但該方案也存在體積較大、不支援屈 光度調節的問題;21 年上半年 arpara 釋出的兩款 VR,松下、和碩釋出 的機型採用了短焦方案,視場角均達到 90°水平,同時支援屈光度調節, 短焦方案的頭顯體積和重量較菲涅爾方案有明顯的減小,特別是 arpara 釋出了第一款 6 DOF 短焦 VR 一體機,預計下半年開始將會有越來越多 的一體機採用短焦方案。光學方面國內玩家包括舜宇光學、聯創電子、 水晶光電等。
2)顯示:Fast-LCD 為主流,未來方向為 Micro-OLED,4K 產能穩定, 5K 逐步裝機。2018 年京東方研發出 VR 專用屏 Fast-LCD,併成功應用 於華為 VR2,Oculus Go 等產品,並憑藉高響應速度,高畫質晰度,低成 本的優勢迅速成為當前 VR 顯示的主流。4K 解析度的 FAST-LDC 螢幕 目前產能穩定、成本較低,且重新整理率能達到 70Hz-90Hz,是當前 VR 頭 顯的首選;5K 解析度開始逐步裝機,21H1 HTC Vive 和 arpara 旗下發 布的各兩款頭顯均達到了 5K 水平。顯示器主要有京東方、深天馬、藍 思科技等國內行業龍頭。
3)晶片:國內產品有較大的的趕超空間。以高通驍龍 865 為基礎的 XR2 晶片是目前 VR 一體機的絕對主力晶片,統治了 2000-4000 元級消費級 VR 一體機;中低端機使用傳統手機 SOC,效能滿足要求,成本也比較 低;目前國產晶片與國外存在較大差距,2020 年電信天翼小 V 一體機 使用了全志 VR9 晶片,但僅主打低端觀影功能;Dream Glass 4K 則使 用了瑞芯微 Mali-T864 GPU,雖然在效能上與高通 XR2 尚有較大差距, 但國產晶片已在 VR/AR 領域突圍。雖然 XR2 晶片的效能較已有大幅提 升,但在一體機上執行大型遊戲,效果全開的話,仍然有些吃力,並且 隨著未來解析度的提高、重新整理率的提高,對渲染、運算、儲存等處理要 求還會不斷增加,預計 VR 晶片算力提升會是大勢所趨。而中長期來看, 隨著 5G 雲計算的引入,有望減輕終端裝置算力的要求,部分運算可在 雲端完成,這也為國產晶片提供了彎道超車的機會。
在 VR 晶片領域,國內有全志科技、瑞芯微成為一體機 SoC 的解決方案 供應商;韋爾股份、晶方科技憑藉多年在智慧手機、車載攝像等領域的 佈局積累,業務拓展至 VR CIS 模組。
4)感測器:VR 感測器涉及聲音、影象、動作捕捉等。在感測器環節: 國內主要標的為歌爾股份,歌爾股份從 2012 年開始佈局 VR 市場,有 深厚的感測器技術積累。
5)從組裝環節來看:歌爾一家獨大,行業具備高速增長潛力。
歌爾股份:深度繫結 VR 大客戶,充分享受 VR 行業成長紅利。歌爾已 與 VR 行業龍頭廠商達成長期深度合作,包括 Facebook、索尼、HTC、 Pico、華為、愛奇藝、三星等。目前,Facebook 的 Quest2 由歌爾獨家 代工,歌爾代工的中高階 VR 頭顯出貨量佔全球總量一半以上,已經成 為出貨量最大的 VR 代工廠商。市佔率前 3 的 Facebook、索尼、Pico 從第一代 VR 產品開始,一直與歌爾合作至今。多年的合作經驗積累, 使歌爾深入瞭解各廠商的 VR 設計理念、對子系統/功能的要求與發展方 向,提前研發、改進適配的零元件、演算法解決方案和系統整合方案。經過疫情催化、5G 網路支援共同推動 VR 進入快速發展階段,龍頭廠商出 貨量提升,歌爾充分享受 VR 行業成長紅利。
從未來增長驅動力來看:1)應用服務商紛紛入局推動硬體市場發展, 如 facebook 收購 Oculus,位元組收購 pico,豐富 VR 內容生態;2)消費 者習慣培養成功,終端出貨快速增長,拉動產業鏈投資熱情,逐步突破 各種關鍵技術,加速 VR 新品落地。
行業空間:預計 2025 年 VR 裝置市場空間將達到 192 億美元,是 2020 年的 8.2 倍,CAGR 高達 34%,其中螢幕/晶片增速最快。目前主流 VR 裝置的單價在 300-400 美元,高配版和商用 VR 頭顯的單價更高,我們 假設取 350 美元作為 2021 年 VR 裝置的均價,根據產業鏈調研顯示, 晶片/螢幕/攝像頭模組/手柄/包裝組裝件(包含外殼、頭帶、電池等)的 asp 約為 154/31/60/60/45 美元,由於渲染、算力處理需求的提高,預 計 VR 晶片的 asp 維持不變,2025 年 VR 晶片的市場空間為 92 億美元, 2021-2025 年 CAGR 為 37%。
VR 螢幕方面,我們預計今明兩年出於性 價比的考慮 Fast-LCD 仍是主流,由於解析度的提升,asp 維持不變, 之後隨著高對比度、高色域、低時延的 OLED 屏佔比,每年 asp 約有 3%的提升,2025 年 VR 螢幕的市場空間為 20 億美元,2021-2025 年 CAGR 為 40%。而攝像模組/手柄/包裝組裝機由於技術進步、規模效應 asp 每年約有 5%的下降,2025 年 VR 攝像模組/手柄/包裝組裝機市場空 間分別為 29/29/22 億美元,CAGR 為 30%。總體來看,我們預計 2025 年 VR 裝置市場空間將達到 192 億美元,是 2020 年的 8.2 倍,CAGR 高達 34%。
2.2 AR:市場規模具備想象力
AR 目前主要有三種產品形態:頭戴式、手持式、空間展示;在物理形 態上,分為眼鏡/頭盔/手機,相比 VR,AR 擁有更廣泛的應用。
AR 產業因形態和價格尚未達到消費級的水平,仍在 B 端商業場景落地。 2021 年預計光波導鏡片和 MicroLED 微顯示螢幕良率和量產難題被突 破,AR 眼鏡在功耗、體積、重量、視場角會有答覆的改善和提升,AR 眼鏡將越來越接近普通眼鏡的形態,根據 Strategy Analytics 資料,2020 年 AR 81%的出貨量來自於 B 端。整體來看,AR 產業進入 C 端市場尚 待時日,需蘋果等科技巨頭的推動和業界共同努力。
AR 產業鏈:與 VR 產業鏈相似度較高,主要區別在於感知互動與顯示 模組。
1)終端:由於一體式對晶片和電池要求高,當前難以做到輕量級,目 前 AR 終端產品多為分體式。
2)晶片:高通晶片一家獨大,國產晶片存在趕超空間。主流 AR 產品多 使用高通 XR1 或 XR 晶片,影目科技 INMO X 首次使用紫光展銳 T770 晶片,T770 是全球首款 6nm 製程 5G 晶片,採用 8 核心架構,包括四 個 A76 核心、四個 A55 核心,同時整合四個 Mali-G7GPU 圖形核心, 770 具有四核 ISP,能實現 4K@60fps 編解碼能力、120Hz 高頻率重新整理, 支援 108MP 感測器。
3)顯示:Micro-LED 大勢所趨。目前 Micro-OLED 螢幕與自由曲面和 BirdBath 光學方案搭配較多,因自由曲面和 BirdBath 光損較低,1080P 解析度 Micro-OLED 成熟穩定,成為自由曲面和 BirdBath 黃金搭檔;而 光波導方案對亮度要求高,Micro-OLED 在亮度上很難滿足光波導方案 需求,現階段 L-COS、DLP 方案與光波導搭配較多。Micro-LED 被認為 是光波導顯示的終極方案。
4)光學:升級路徑明確,光波導為發展方向。與 VR 不同的是,AR 眼 鏡需要透視(see-through),既要看到真實的外部世界,也要看到虛擬信 息,所以成像系統不能擋在視線前方,這就需要多加一個或一組光學組 合器(optical combiner),透過“層疊”的形式, 將虛擬資訊和真實場景 融為一體,互相補充,互相“增強”。目前 BirdBath 和自由曲面方案成 熟,視場角較大可量產,成本具有優勢。光波導方案上半年有 4 款機型 曝光,靈犀微光釋出二位擴瞳的陣列光波導模組 2D-1,宣稱可量產。預 計未來隨著光波導量產技術的突破,滲透率也會逐步提升。
5)感知互動: 2021 年上半年釋出的兩款 AR 眼鏡中已有兩款具有被手 勢識別的功能,是未來的 AR 感知互動的重要方式,當前有 HoloLens 2、 Magic Leap one、Nreal light 等較主流的 AR 眼鏡具備,配臵深度攝像 頭模組是具備手勢識別的剛性需求。
未來發展驅動力:
1)Facebook、微軟、蘋果等科技龍頭積極佈局 AR。9 月 Facebook 釋出與雷朋合作生產的 AR 眼鏡; 3 月微軟釋出 Microsoft Mesh,一個 基於混合現實和微軟 Azure 雲的寫作平臺,不同物理位臵的使用者可以透過各種裝置體驗混合現實,包括遠端全息,功效是協作等。6 月蘋果 WWDC2021 釋出 Arkit5.0,Reality Kit 2.0,蘋果地圖將支援 AR 導航, 另外蘋果預計 22 年下半年將推出重磅 MR 頭顯產品。
2)遠端協作開拓應用場景,元宇宙爆發驅動 VR/AR 發展。新冠疫情隔 離催生了遠端寫作的需求,5G+雲 XR 技術逐步落地,10 月 AR 遠端協 作服務商 TechSee 獲 3000 萬美元 C 論融資,預計基於 AR 的遠端協作 將成為未來幾年 B 端重要應用落地場景;另外隨著元宇宙概念的爆火, 眾多大廠爭先佈局,VR/AR 作為元宇宙的關鍵入口具有巨大的想象空 間。
消費級頭顯有望引爆 AR 市場,ASP 或將下探。預計隨著時間的推移,消費型 AR 頭顯的價格還將 進一步降低,平均售價將從 2020 年的 800 多美元下降到 2026 年的 500 美元以下(38% 的降幅)。預計市場上將存在各個價位的 AR 頭顯 裝置,從超過 1,000 美元的旗艦級產品到低於 500 美元的入門級產 品。隨著 AR 頭顯向大眾市場普及,500 美元以下的產品預計將佔據市 場主導地位。
二、能源技術變革:“平價”上網時代,新舊能源加速切換
能源轉型方興未艾,光伏儲能加速裝機,電力電子整體受益。“碳中和” 背景下,光伏發電迎來平價時代,裝機成本持續下行,行業進入加速增 長拐點,帶動相關電子元器件需求擴張。華為等國產光伏逆變器企業市 佔率領先全球,有望推動光伏逆變器 IGBT/薄膜電容/電感等的國產化進 程。此外,能源轉型的關鍵在於發展儲能,儲能市場高成長確定性高, 將有效帶動鋰電池和相關電子元器件的強勁需求。
1.新能源發電:光伏平價上網加速裝機,電子元器件開啟新成長空間
政策支援推動光伏行業逐漸走向成熟。2013 年《關於促進光伏產業健康 發展的若干意見》釋出,從價格、財政補貼、稅收、專案管理和併網管 理等方面提出了各項舉措,光伏產業的政策扶持由此開始。之後“十三 五”規劃制定光伏發展目標,推動光伏產業快速發展。2018 年,“531” 光伏新政明確對光伏建設控規模、降補貼,光伏行業由“政策驅動”向 “市場驅動”過渡,倒逼產業積極降本,加速光伏平價時代的到來。
光伏平價上網,裝機成本持續下行,行業進入加速增長拐點。2021 年 政策規定新備案專案不再進行補貼,標誌著光伏發電進入平價時代。隨 著電池技術、生產工藝的創新最佳化,光伏度電成本持續下降。2020 年全 球光伏度電成本為 0.057USD/kW,2010-2020 年降幅達 85%。國內光 伏電價亦顯著下降,2020 年Ⅰ類地區光伏發電標杆上網電價降至 0.35 元/kWh,已低於火電。此外,裝機成本下降明顯,2020 年全球光伏總 裝機成本下滑至 883USD/kW,光伏裝機價效比凸顯,行業進入加速增 長拐點。
碳減排目標疊加光伏裝機成本下降,驅動光伏裝機規模快速增長。國內 方面,2021 年上半年光伏裝機量受原材料價格抑制,截至 9 月份國內裝 機規模僅 26GW,隨著矽料價格回落,全年裝機量預計可達 50GW。隨 著光伏裝機成本持續下行,“雙碳”目標下“十四五”期間將迎來市場化 建設高峰,預計國內年均光伏裝機新增容量為 70-90GW。2025 年累計 裝機量有望達 643GW,發電量佔比將達到 8.2%,較 2020 年提升 4pct。 海外方面,為實現碳減排任務,多國進行了光伏裝機規劃,市場增長確 定性高。據 GWEC 預測,2025 年全球光伏新增裝機量將達 370GW, 累計裝機量超 2000GW,五年 CAGR 達 23%。
光伏加速裝機帶動逆變器需求擴張,組串式逆變器市場快速發展。光伏 發電產生的是直流電壓,而輸電系統使用交流電壓,因此需要透過逆變 器實現 DC/DC 和 DC/AC 變換後才能併入電網或供負載使用。逆變器按 適用場合可分為集中式、組串式、集散式和微型逆變器,目前市場上主 要以集中式逆變器和組串式逆變器為主。集中式逆變器是將彙總後的直流電轉變為交流電,系統功率高、成本低,適用於大型光伏電站;組串 式逆變器是將元件產生的直流電轉變為交流電後再彙總,具有高發電量、 高可靠性、安全性高、易安裝維護等優點,是分散式光伏發電的首選方 案,同時也向集中地面電站場景擴充套件。資料顯示,2021H1 分散式裝機 佔比提升至 65%,2020 年組串式逆變器出貨量佔比達 66%,未來隨著 整縣分散式光伏專案的加速推進,分散式光伏裝機佔比預計將進一步提 升,組串式逆變器仍將佔據主導地位。
光伏逆變器由輸入濾波電路、DC/DC MPPT 電路、DC/AC 逆變電路、 輸出波電路、核心控制單元電路組成。拆分成本結構看,IGBT 等器件、 電容和電感佔比分別為 13%、10%和 16%,未來各零部件將充分受益於 光伏逆變器需求的加速擴張。
我國光伏逆變器企業市佔率領先全球,有望助力 IGBT 等核心器件的國 產化程序。2020 年全球光伏逆變器市場中,華為和陽光電源出貨量合計 佔比 42%,位居光伏逆變器龍頭地位。目前 IGBT、薄膜電容和電感等 光伏逆變器核心器件的國產化率仍然不高,全球 IGBT 市場基本由英飛 凌等海外頭部廠商主導,隨著華為等國內光伏逆變器企業積極推動國產 化,光伏逆變器核心器件的國產替代程序將加速推進。
1)IGBT:逆變器是實現 DC/AC 的核心器件。根據我們的測算,2025 年光伏逆變器 IGBT 市場空間將達 75 億元,5 年 CAGR 為 23%。集中 式逆變器多用 IGBT 模組方案,組串式逆變器則兼用 IGBT 單管方案。 隨著組串式逆變器成市場主流,疊加 IGBT 單管設計和製造工藝水平不 斷提高,預計 IGBT單管在光伏逆變器中的滲透率將持續提升。預計 2025 年全球光伏逆變器 IGBT 單管和 IGBT 模組市場分別為 33 億元和 42 億 元,CAGR 分別為 42%和 15%。此外,IGBT 單管在封裝難度上比 IGBT 模組更低,疊加需求快速擴張,預計成為國內功率半導體企業實現光伏 IGBT 國產替代的突破點。
2)薄膜電容:在光伏逆變器中起濾波作用,以其耐高壓、高頻效能好 等優點得到廣泛應用。我們預計 2025 年全球光伏薄膜電容市場規模將 達 62 億元,5 年 CAGR 為 23%。光伏系統的輸入濾波電路,直流升壓 電路,驅動和控制器,輸出濾波電路等都需要用到濾波電容,用於直流 濾波、AC/DC 轉換、保證輸出電能質量等。光伏逆變器輸出電壓通常需 達到上百伏,通常採用耐高壓、高頻特性好、能長期保持穩定的薄膜電 容器。
薄膜電容行業競爭格局分散,國內廠商加速突破。從全球範圍看,薄膜 電容市場競爭格局分散,CR5 僅為 40%,松下、基美和法拉電子佔據前 三名,市佔率分別為 9%、8%和 8%。隨著國內逆變器廠商對國內供應 鏈的支援,國產薄膜電容企業實力不斷提升,龍頭法拉電子市佔率全球 前三,已具備全球競爭實力,處於國際第一梯隊。
3)電感:2025年光伏逆變器電感市場空間預計將達100億元,5年CAGR 達 23%。從競爭格局看,全球電感市場主要由日系廠商主導,2019 年 市佔率前四的廠商分別為 TDK、村田、太陽誘電、奇力新,市佔率合計 佔比 61%,大陸廠商順絡電子市佔率 7%,排名第五。在國內光伏逆變 器供應鏈國產化推動下,國產化國產廠商有望憑藉技術突破和成本優勢 實現份額提升。(報告來源:未來智庫)
2.儲能:儲能迎來加速發展,電力電子整體受益
能源轉型方興未艾,發展儲能是關鍵。受自然環境影響,光伏、風電等 新能源出力特徵呈現間歇性、隨機性和波動性,增大了電網調峰難度, 給電網穩定性帶來衝擊。因此,需要儲能系統來平抑、消納、平滑新能 源的發電輸出。根據相關政府檔案,目前已有 20 餘省對新能源配儲提 出要求,配儲比例基本不低於 10%。
儲能方式以抽水蓄能為主,電化學儲能是新趨勢。2020 年,全球及國內 儲能累計裝機中,抽水蓄能佔比分別達到 90.3%和 89.3%,均佔據絕對 主導地位。然而,受制於選址條件高及建設週期長等缺點,抽水蓄能開 發潛力遠不及電化學儲能。電化學儲能以鋰電池為主,轉換效率可超 90%,產業鏈配套成熟,且光伏企業往往配備電化學儲能,由此驅動鋰 電池儲能滲透率加速提升。2020 年全球和國內儲能新增裝機中,鋰電池 儲能佔比分別高達 71.5%和 47.6%,儲能方式正在由抽水蓄能向電化學 儲能轉變。
儲能應用場景主要分為發電側、電網側及使用者側三類。1)發電側:儲 能可應用於電力調峰、輔助動態執行、平滑出力波動等場景,解決棄風 棄光問題;2)電網側:儲能可以參與電網調峰調頻、緩解輸電裝置擁堵、 最佳化電網潮流分佈、改善電能質量等,核心作用是保障電網穩定執行;3) 使用者側:峰谷價差套利是常見的使用者側應用場景,此外還包括設立備用 電源、開發智慧交通等。
政策引導下,儲能應用場景向發電側、電網側轉變。儲能大規模應用前, 應用場景以使用者側峰谷價差套利為主,2019 年國內電化學儲能中使用者側 佔比達 50.7%,發電側可再生能源併網僅佔 3.4%。2020 年起政策重點 支援發電側和電網側儲能發展,2020 年新增化學儲能中發電側和電網側 佔比分別為 58.7%及 37.7%,遠高於使用者側新增佔比 2.0%。
儲能裝機高景氣,儲能電池、儲能變流器開啟成長空間。2020 年國內 和全球電化學儲能新增裝機規模分別為2.3GWh和9.3GWh,同增 153% 和 75%。電化學儲能的快速發展預計將有效推動儲能電池、儲能變流器 (PCS)需求擴張。電化學儲能系統主要由電池組、PCS、EMS、BMS 及其他電氣裝置構成,其中,電池組和 PCS 為主要成本項,佔比分別為 60%和 20%。PCS 在儲能系統中的成本佔比明顯高於光伏逆變器在光伏 系統中的佔比 11%,主因 PCS 存在充電和放電兩個方向的能量控制,因此對電子元器件和結構件的整體需求更大。
1)鋰電池:電化學儲能裝機趨勢下,催化鋰電池市場進一步擴容。根 據我們的測算,2025 年全球儲能鋰電池市場空間為 1518.8 億元,5 年 CAGR 達 68%。在電化學儲能中,鋰電池儲能應用最為廣泛,2020 年 全球累計投運電化學儲能中,鋰電池儲能佔比約 90%。電化學儲能的快 速發展預計將帶動鋰電池市場進一步擴容。目前,磷酸鐵鋰電池由於具 有穩定性高、迴圈壽命長等特點,是國內電力儲能系統中應用最多的鋰 離子電池技術。從格局來看,國內儲能電池供應商中有多家動力鋰電企 業,寧德時代市佔率第一。同時欣旺達也在積極發展儲能業務,為客戶 提供“一站式”儲能系統解決方案,截至目前公司全球累計參與儲能項 目近百個,且逐漸從從 Pack 過渡到電芯自供,伴隨行業的快速擴張和 大客戶旺盛的配套需求,欣旺達的儲能業務預計將迎來快速發展。
2)儲能變流器(PCS):PCS 可實現太陽能、電網電能與儲能電池電能 之間能量的雙向傳遞,是儲能系統的核心。PCS 與光伏逆變器具有類似 的成本結構,IGBT/電感/電容佔 PCS 成本比重分別在 12%/13%/10%左 右。由於與光伏逆變器技術同源,儲能變流器大多由光伏逆變器廠商供 應,2020 年國內 PCS 市場排名前列大多為光伏逆變器企業。
IGBT:與光伏逆變器同理,IGBT 是 PCS 的核心器件。我們預計 2025 年全球儲能變流器帶來的 IGBT 市場規模將達到 67.5 億元,CAGR 達 68%。與光伏逆變器相比,PCS 對續流二極體的載流能力要求更高。目 前,國內儲能變流器 IGBT 等器件主要由英飛凌等海外頭部廠商供應。
薄膜電容/電感:電容和電感在 PCS 中的佔比為 10%和 16%,其中,PCS 電容以薄膜電容為主。因此我們預計 2025 年全球 PCS 帶來的薄膜電容 和電感市場規模分別達56.3 億元和 90.0 億元,CAGR分別達 68%/68%。
三、大陸產業鏈已做好準備,全面迎接科技新浪潮
當下我們正佔在新一次科技浪潮的起點,汽車、VR/AR、風光等新能源 三大新技術將引領未來十年科技浪潮,其體量遠超消費電子。我們認為, 大陸在產業鏈上已做好準備,未來將全面迎接科技新浪潮。1)過去十年, 蘋果供應鏈向大陸轉移+大陸終端手機品牌的崛起,為一批大陸精密制 造、PCB、電子元器件等企業提供了成長的沃土,該類企業將快速從消 費電子切換至新一代技術;2)大陸半導體在各環節已有初步的技術積累並在 2021 年缺貨潮中得到驗證,未來在“國產替代+政策助力”的底層 邏輯下,未來十年大陸半導體產業將配合新一代技術革命循序從中低端 向高階切入。
1. 大陸精密製造等產業已做好產業鏈遷移準備
1.1 過去十年,中國精密製造等乘銷售電子浪潮而起
中國內地憑藉電子資訊產業發展與教育人口紅利,抓住智慧手機發展浪 潮,承接蘋果供應鏈,同時本土手機品牌崛起,中國精密製造業獲得快 速發展,消費電子產業鏈條逐漸完備。
教育人口紅利釋放,中國內地電子資訊產業近十年高速發展。(1)受益 高等教育普及率的提升,2001-2010 十年共培育 3500 萬本科/專科/研究 生畢業生。根據國家統計局資料,2001-2008 本專科/研究生畢業人數年 增速達 10%+,2001-2010 這 10 年,我國共培育了 3347 萬本專科畢業 生,227 萬研究生,為接下來的十年發展儲備了充足的人才;而在 2008 年後,本專科/研究生畢業人數的年增速穩定,2020 年本專科/研究生畢 業生 797/72.9 萬人,持續為業界輸送優秀人才。(2)過去 12 年,電子 資訊製造業主營業務 CAGR 為 7%。
蘋果產業鏈向大陸遷移,國產手機品牌崛起,為中國精密製造業提供成 長沃土。(1)目前中國大陸+中國香港的蘋果供應商 52 家,佔比 26%。 憑藉穩定的政治環境和人力成本優勢,蘋果產業鏈逐漸向中國大陸轉移, 蘋果的中國供應商數量逐漸上升,2013 年中國大陸+中國香港的蘋果供 應商只有 12 家、佔比 6%, 而 2020 年大陸+中國香港有 52 家蘋果供 應商、佔比 26%。(2)中國本土智慧機佔據全球市場的半壁江山,拉動 上游成長。2001-2020 年,華為、小米、OPPO、VIVO 的合計市佔率穩 步提升,2020 年合計市佔率達 42.9%,本土需求拉動上游零部件、組裝 等製造環節。
消費電子產業鏈從中國臺灣向大陸遷移,中國內地精密製造業獲益。中國臺灣的廣達、和碩等四個 PC 製造大廠在過去十年逐漸沒落,營收甚 至出現負增長(鴻海精密透過及時佈局大陸工廠營收增速高),對比之下, 立訊精密、歌爾股份、領益智造等中國大陸精密製造企業的營收顯著提 升,2016 年領益智造的 3 年 CAGR 超過 100%,中國大陸製造力量凸 顯。
1.2 精密製造等可從消費電子快速遷移至汽車、VR/AR 領域
精密製造中國消費電子產業經過十年發展,在結構件、電池模組、音訊 感測器、攝像頭等領域的研發製造能力儲備充足,這些能力或可遷移到 汽車、ARVR 的部分產業鏈條。比如精密製造領域的藍思科技、立訊精 密等龍頭公司,已將精密結構件等能力遷移入特斯拉等主機廠以及博世 等 Tier 1 廠商;而聯創電子、舜宇光學等在消費電子領域第二梯隊的廠 商,則在汽車電子時代實現了彎道超車。
2.未來十年,大陸半導體將配合科技新浪潮,循序向中高階切入
我們認為,當前大陸半導體仍處於黃金十年的起點。大陸廠商已在中低 端市場有了初步的技術積累,並已藉由此輪“視窗期”在客戶端證明了 其技術能力。而新一代技術革命則是一陣“東風”,在“國產替代+政策 助力”的底層邏輯下,未來十年大陸半導體產業將配合新一代技術革命 向中高階市場循序切入,於萬億市場裡開疆擴土。
2.1 半導體各環節已有初步技術積累
截至 2020 年,大陸半導體市佔率約 5%。2006 年啟動“02 專項”,以 建立 90/65/45/28/14nm 等節點完整的供應鏈為目標,我國半導體進入 快速發展階段,此後產業鏈各環節湧現大量玩家。2014 年“國家整合電 路產業投資基金”成立,進一步加快自主發展過程。截至 2020 年,大 陸半導體總體市佔率約 5%。而 2021 年在“國產替代+缺貨潮”的雙重 “視窗期”下,驗證週期極大縮短,大量玩家加速切入海內外客戶的供 應鏈。
雖整體競爭力仍較弱,但產業鏈各環節已均有佈局。從整體市佔率看, 中國大陸弱於美國、日韓、中國臺灣地區,但從產業鏈各環節已均有玩 家參與。目前封測環節市佔率已超過 20%,其他環節低於 10%,而製造 環節的裝置、核心 IP、EDA 最為薄弱(市佔率<5%)。
設計/IDMs:各細分品類均有玩家參與,少數產品建立優勢,部分產品 在中低端已可比肩海外大廠。整體看,大陸在設計環節市佔率約 6%;其 中指紋感測器已建立優勢,市佔率在 1/3 以上;CIS、分立器件、MCU 已 初步具備競爭力,在中低端產品上可比肩海外大廠;模擬廠商大陸已有 較多玩家,但由於模擬產品的“常青樹+廣料號”屬性,上量慢於 MCU、 CIS 等,目前大陸廠商市場份額我們預估未超過 5%;儲存由長鑫、長存 引領,預計產能擴張後市佔率能有較大提升。而在高效能 CPU、FPGA 等 高階晶片上,中國大陸整體實力仍較弱。
製造:成熟製程已具備基礎製造能力,先進製程追趕中。以中芯國際、 華虹半導體為代表的代工廠已能為設計廠商提供部分成熟製程製造工 藝,而先進製程目前主要受制於裝置進口限制,仍有待觀望。總體看,製造環節大陸廠商市佔率約 6%。
裝置:已有初步覆蓋,自給率逐步提升。現階段,國產裝置普遍仍發展 初期,但佈局已較全面。1)蝕刻裝置(價值量佔 23%,國產化率<20%): 北方華創(矽蝕刻和金屬蝕刻)、中微半導體(等離子體刻蝕)、屹唐半 導體(離子體蝕刻)。2)光刻裝置(價值量佔 20%,國產化率<10%): 上海微電子、芯碁微裝。3)PVD/CVD 裝置(價值量佔 20%,國產化率 <10%):北方華創(PVD、CVD),瀋陽拓荊(CVD)。4)量測裝置(價 值量佔 12%,國產化率<10%):精測電子、華峰測控、長川科技、上海 睿勵。5)清洗裝置(價值量佔 6%,國產化率<10%):盛美半導體(清 洗裝置)、純科技(清洗裝置)。6)熱處理裝置(價值量佔 4%,國產化 率<20%):北方華創(氧化、擴散以及退火三環節均有裝置)。7)離子 注入裝置(價值量佔 3%,國產化率<10%):萬業企業、中電科電子裝 備。8)CMP 裝置(價值量佔 3%,國產化率<10%):華海清科。
材料:細分領域國產化率仍較低,但已實現全品類佈局。半導體制造環 節中,矽片、電子特種氣體、光掩模為價值佔比最高的 3 種材料,價值 比例分別為 33%、14%和 13%。以價值構成最大的矽片為例,當前我國的 國產化率非常低。根據 SEMI 的資料,2020 全球市佔率前 3 的矽片廠商 分別為日本的信越化學、SUMCO 和中國臺灣的環球晶圓,CR3 高達 64%, 中國大陸規模最大的滬矽產業市佔率僅為 2.2%。但是國內廠商正在奮力 追趕,從材料種類來看,目前內資廠商已經實現整個半導體材料的全品 類佈局,併產生各自領域的規模上市企業。(報告來源:未來智庫)
2.2 大基金、稅收優惠、科創板融資等政策,助力半導體自主可控
為推動半導體的國產自主可控,中央政府主要從 1)大基金投資、2)稅 收優惠和 3)科創板上市三個方面,切實為半導體企業提供直接的資金 支援和融資助力,同時地方政府透過推動 4)半導體產業叢集、設立投 資基金等方式支援半導體產業發展。
大基金:一期光榮完成使命,二期接棒持續助力。(1)一期重點發力制 造環節,目前進入退出期。一期成立於 2014 年,註冊資本為 987 億元, 而據我們統計,大基金一期以增資、認購等靈活的出資方式共計投資了26 家上市半導體公司,實際投資金額達 1387 億元,投資分佈(上市+ 非上市)為製造 67%、設計 17%、封測 10%和裝備材料 6%。大基金的 退出期為 2019-2024 年,目前大基金在有序減持。(2)二期資金更雄厚, 將聚焦材料、裝置等短板領域。二期成立於 2019 年,註冊資本 2041.5 億元,是一期的兩倍。目前二期投資已有序開展,截至 2022/1/11,已 直接投資半導體相關的 8 家上市公司與 13 家非上市公司。
稅收優惠:持續推出針對半導體企業的稅收優惠。自 2011 年起,政府 更新推出針對半導體企業的稅收優惠政策,優惠力度不斷加碼,符合條 件的半導體企業可享受“兩免三減半”、“五免五減半”、甚至“十免”的 稅收優惠。
科創板極大促進了半導體企業上市,解決融資問題。在科創板開板前, 在主機板、創業板上市的半導體企業只有 42 家,2019/6/13 創業板開板後, 推動 51 家半導體公司上市,設計 24 家、材料 11 家、裝置 11 家、封測 /功率/製造均為 2 家。截至 2022/1/10,半導體板塊市值達 2.9 萬億元, 較 2018/12/31 增長 567%。
打造半導體四大產業叢集,各地側重不同。各地方政府積極引導半導體 企業設立,根據我們的統計,與半導體相關的投資基金有 34 個,其中 專門針對的半導體投資基金總規模超 5000 億元。根據各城市十四五規 劃期間積體電路產業規劃情況,到 2025 年半導體產業規模超過千億級 的城市有 17 個,百億級城市有 15 個。而目前,已形成四大半導體叢集: 1)北京為首的京津冀以設計、裝置為主;2)以深圳為首的大灣區以設 計、製造、封裝為主;3)以上海為首的長三角,其中上海張江重點發展 設計、臨港發展製造、裝置和材料,合肥發展 DRAM;4)中西部的武 漢重點發展 NAND Flash。
2.3 中美貿易摩擦不斷升級,催化產業鏈各環節替代意願
美國對大陸半導體的打壓至下而上:晶片購買→設計→代工→裝置。中 美貿易摩擦以 2016 年的中興通訊事件為開端,之後摩擦不斷加劇。從 打壓路徑看,美國對大陸半導體的打壓從下游逐漸向上遊蔓延:
(1)限制主機廠晶片購買:2019/5/15 華為被列入實體清單後,微軟、 高通等供應商隨後停止供貨(後宣佈可申請延期許可證),2020/9/15 禁 令生效。此後被加入實體清單的主機廠還包括海康、大華、科大訊飛等。
(2)限制半導體設計公司使用 EDA 等設計軟體&代工服務:2020/5/15 頒佈新禁令,將限制臺積電給海思設計的晶片提供代工服務、禁止海思 使用 EDA 等設計軟體。此後被加入實體清單的半導體設計公司還包括國 科微、景嘉微等。
(3)限制晶圓代工廠進口裝置:2020/12/18,中芯國際被列入實體清單, 主要限制使用 10nm 及以下製程的相關裝置,此後則在放鬆 or 加強制裁 力度中反覆徘徊(2021 年 3 月 14nm 以上解禁;2021 年 12 月美國國 防部再次提議限制中芯國際使用 14nm 及以下製程的裝置。)
國產替代底層邏輯下,科技新浪潮既對半導體提出了要求也提供了機 遇。我們認為,半導體自主可控已成為產業鏈共識,產業鏈基本已對美 方態度“脫敏”。在非正常市場環境下,中國大陸從下游主機廠、到上游 半導體設計公司、晶圓代工廠國產替代意願都極為強烈,因此在國產替 代的底層邏輯下,未來十年,新一代技術浪潮既對半導體產業提出了要 求也提供了機遇。
四、投資分析
適逢資訊與能源兩大技術變革,引領電子行業新十年機遇。參考智慧手 機的發展歷史,終端裝置的滲透率在 10%~50%時,行業進入高速發展 的“甜蜜期”,我們認為,當下時點資訊與能源兩大技術變革已處於拐點, 將引領電子行業未來十年發展。
1)資訊科技變革:滲透率視角下資訊科技變革驅動的終端需求邁入增 長拐點,汽車、VR/AR 作為新的人機互動平臺雛形初現。a)汽車:汽車電動化跨越 10%滲透率拐點進入加速發展階段,智慧化在 L2 向 L3/L4 跨越帶動下迎來風口。b)VR/AR:根據我們的測算,VR 在遊戲機中的 滲透率已經達到 16%,產業鏈成長確定性高;AR 替代手機的滲透率僅 有 0.07%,長期具備更大想象空間。
2)能源技術變革:平價時代能源技術變革加速推進,光伏發電配合儲 能助力新舊能源切換。a)光伏:2020 年Ⅰ類地區光伏發電標杆上網電 價降至 0.35 元/kWh,已低於火電,新能源發電替代傳統能源發電已經 具備基礎,行業進入加速增長階段。b)儲能:發展儲能是實現新能源 發電有效利用的關鍵,行業高成長確定性高,儲能方式正在由抽水蓄能 向電化學儲能轉變。
大陸產業鏈已做好準備,全面迎接科技浪潮。1)過去十年,蘋果供應 鏈向大陸轉移+大陸終端手機品牌的崛起,為一批大陸精密製造、PCB、 光學、被動元器件等企業提供了成長的沃土,該類企業將快速從消費電 子切換至新一代技術;2)大陸半導體在各環節已有初步的技術積累並在 2021 年缺貨潮中得到驗證,未來在“國產替代+政策助力”的底層邏輯 下,未來十年大陸半導體產業將配合新一代技術革命循序從中低端向高 端切入。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)
精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站