SoC：產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)向上 市場(chǎng)規(guī)?？善?/h1>
2024-07-23 00:00:00
股市動(dòng)態(tài)分析 2024年14期
SoC（System-on-Chip）是一種集成電路，將一個(gè)系統(tǒng)所需的所有組件壓縮到一塊硅片上，具有體積小、功耗低、成本效益高等優(yōu)勢(shì)。SoC在經(jīng)歷了2021年產(chǎn)業(yè)缺貨的高景氣度背景下，2022年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)鏈整體進(jìn)入去庫(kù)存階段，但2024年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)景氣度持續(xù)回升，新一輪產(chǎn)業(yè)上行趨勢(shì)已確立。
SoC下游應(yīng)用領(lǐng)域眾多，主要集中在消費(fèi)電子和汽車(chē)電子。過(guò)去幾年消費(fèi)電子占最大市場(chǎng)份額，未來(lái)汽車(chē)電子將成為SoC大顯身手的方向。
解構(gòu)SoC：八大架構(gòu)五大優(yōu)勢(shì)
SoC的基本架構(gòu)包括處理器、DSP、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口卡等。
處理器：它是SoC的核心，通常SoC至少包含一個(gè)或多個(gè)協(xié)處理器。它可以是微控制器、微處理器或DSP。
DSP：DSP代表數(shù)字信號(hào)處理器。它包含在SoC中以執(zhí)行信號(hào)處理操作，如數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理等，它也用于圖像解碼。
內(nèi)存：內(nèi)存在SoC中用于存儲(chǔ)。它可以是易失性或非易失性?xún)?nèi)存。易失性?xún)?nèi)存包括RAM，RAM有兩種類(lèi)型：SRAM和DRAM。
編碼器/解碼器：用于解讀信息并將其轉(zhuǎn)換為代碼。
網(wǎng)絡(luò)接口卡：SoC具有內(nèi)部接口或總線(xiàn)或網(wǎng)絡(luò)以連接所有單獨(dú)的模塊。
GPU：GPU代表圖形處理單元，用于SoC中以可視化界面。GPU專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于加速與圖像計(jì)算相關(guān)的操作。
外圍設(shè)備：外部連接的設(shè)備/接口如USB、HDMI、Wi-Fi和藍(lán)牙被包含在外圍設(shè)備中。
UART：通用異步收發(fā)器包含在SoC中，用于傳輸或接收串行數(shù)據(jù)。電壓調(diào)節(jié)器、振蕩器、時(shí)鐘和ADC/DAC也是SoC的一部分。
SoC的優(yōu)點(diǎn)包括：體積小，包含許多功能和特性。SoC將多種功能集成在一個(gè)小型芯片上，使設(shè)備設(shè)計(jì)更加緊湊；功耗低。由于優(yōu)化了部件間的連接，SoC相較于傳統(tǒng)的多芯片系統(tǒng)具有更低的功耗，所有功能集成在一個(gè)芯片上，減少了不同芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸延遲和能耗；在尺寸和功率因子方面靈活。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需要定制SoC，以滿(mǎn)足不同設(shè)備的需求；成本效益高。大規(guī)模生產(chǎn)SoC能夠降低單位成本；可大量生產(chǎn)。SoC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制造。
消費(fèi)電子、汽車(chē)是主要應(yīng)用方向
SoC主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、IT、通信及汽車(chē)。在過(guò)去幾年，消費(fèi)電子占最大市場(chǎng)份額。未來(lái)，汽車(chē)電子將成為SoC大顯身手的方向?！坝布A(yù)埋+OTA升級(jí)”是驅(qū)動(dòng)自動(dòng)駕駛SoC增長(zhǎng)的核心因素，ADAS/AD、座艙智能化驅(qū)動(dòng)汽車(chē)SoC市場(chǎng)量?jī)r(jià)提升。
汽車(chē)E/E架構(gòu)將沿著“分布式”→“域集中式”→“中央計(jì)算式”的方向演進(jìn)。與汽車(chē)E/E架構(gòu)同步，座艙芯片方案也將相應(yīng)地經(jīng)歷“單芯單屏”→“單芯多屏”→“融合發(fā)展”三大階段的演進(jìn)：
（1）分布式架構(gòu)下不同座艙電子設(shè)備由不同控制器控制，表現(xiàn)為“單芯單屏”，但隨著座艙功能的提升，“單芯單屏”形態(tài)的弊端逐漸顯現(xiàn)：一是跨芯片信號(hào)傳輸存在延遲；二是成本壓力開(kāi)始上升。
（2）集中域式方案即用一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的主控芯片SoC來(lái)實(shí)現(xiàn)座艙內(nèi)所有部件的控制，不僅在軟件層面上實(shí)現(xiàn)了軟硬分離，也在硬件方面實(shí)現(xiàn)了集中化，座艙智能化由“被動(dòng)智能”邁向“主動(dòng)智能”。隨著座艙智能化提升，多屏人機(jī)交互，語(yǔ)音等AI功能需求多樣化個(gè)性化，以及OEM不斷更新的OTA需求，對(duì)底層硬件要求提升，在座艙內(nèi)“單芯多屏”的SoC方案開(kāi)始進(jìn)入大眾視野。
當(dāng)前中國(guó)汽車(chē)智能座艙普及度已經(jīng)過(guò)半，機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)未來(lái)中國(guó)智能座艙產(chǎn)品滲透率的增長(zhǎng)將領(lǐng)先全球市場(chǎng)。目前中國(guó)智能座艙主要裝備于中高端車(chē)型，低端車(chē)型裝備率較低。（見(jiàn)圖一）
圖一：中國(guó)智能座艙裝配率
數(shù)據(jù)來(lái)源：易觀分析、財(cái)通證券 圖二：中國(guó)智能座艙搭載異構(gòu)SOC市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算
數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)、蓋世汽車(chē)、羅蘭貝格、財(cái)通證券 智能座艙興起誕生新的硬件投資機(jī)會(huì)，催生大算力SoC芯片需求。與傳統(tǒng)多芯多屏方案相比，大算力單芯片解決方案極大降低系統(tǒng)成本，并能提供多屏互動(dòng)的智能互聯(lián)體驗(yàn)，“一芯多屏”成為發(fā)展趨勢(shì)，芯片本身也朝小型化、集成化、高性能方向發(fā)展。座艙SoC芯片技術(shù)壁壘高，市場(chǎng)集中度高，在國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下，國(guó)產(chǎn)座艙SoC廠商有望迎來(lái)發(fā)展機(jī)會(huì)。
根據(jù)財(cái)通證券測(cè)算，隨著汽車(chē)電動(dòng)化、智能化的推進(jìn)以及自動(dòng)駕駛滲透率的提升，自動(dòng)駕駛芯片行業(yè)將維持較高速的增長(zhǎng)，中國(guó)自動(dòng)駕駛芯片的市場(chǎng)規(guī)模將在2025年達(dá)到138億元，到2030年達(dá)到289億元，十年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)可達(dá)25.1%。另根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)座艙SoC市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到112億元，CAGR為24%。（見(jiàn)圖二）
汽車(chē)SoC的核心壁壘在于，大算力SoC芯片的設(shè)計(jì)和制造具有很高門(mén)檻，要綜合性能、功耗、成本、車(chē)規(guī)安全等多方面因素，“深刻理解AI算法+充足的資金儲(chǔ)備+拿到先進(jìn)制程產(chǎn)能+設(shè)計(jì)合適的編譯器+嚴(yán)苛的車(chē)規(guī)認(rèn)證”尤為關(guān)鍵。算法架構(gòu)方面需要在設(shè)計(jì)之初深入了解AI算法；硬件架構(gòu)方面需要有足夠的資金進(jìn)行先進(jìn)制程流片；軟件架構(gòu)方面后續(xù)可以通過(guò)編譯器不斷去優(yōu)化芯片性能；除此之外能否拿到芯片產(chǎn)能也是決定量產(chǎn)成敗的關(guān)鍵因素。
總體而言，當(dāng)前時(shí)點(diǎn)對(duì)國(guó)產(chǎn)汽車(chē)半導(dǎo)體企業(yè)來(lái)說(shuō)集齊“天時(shí)地利人和”。機(jī)構(gòu)認(rèn)為2025年前為國(guó)產(chǎn)汽車(chē)SoC上車(chē)的關(guān)鍵窗口期，一方面因?yàn)槎頌鯖_突、疫情、美國(guó)對(duì)華AI芯片禁令等因素導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈導(dǎo)入在這兩年加速替代；另外一方面，各大主流車(chē)企均將2025年作為旗艦車(chē)型自動(dòng)駕駛L2+/L3和智能座艙功能落地時(shí)間。
SoC（System-on-Chip）是一種集成電路，將一個(gè)系統(tǒng)所需的所有組件壓縮到一塊硅片上，具有體積小、功耗低、成本效益高等優(yōu)勢(shì)。SoC在經(jīng)歷了2021年產(chǎn)業(yè)缺貨的高景氣度背景下，2022年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)鏈整體進(jìn)入去庫(kù)存階段，但2024年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)景氣度持續(xù)回升，新一輪產(chǎn)業(yè)上行趨勢(shì)已確立。
SoC下游應(yīng)用領(lǐng)域眾多，主要集中在消費(fèi)電子和汽車(chē)電子。過(guò)去幾年消費(fèi)電子占最大市場(chǎng)份額，未來(lái)汽車(chē)電子將成為SoC大顯身手的方向。
解構(gòu)SoC：八大架構(gòu)五大優(yōu)勢(shì)
SoC的基本架構(gòu)包括處理器、DSP、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口卡等。
處理器：它是SoC的核心，通常SoC至少包含一個(gè)或多個(gè)協(xié)處理器。它可以是微控制器、微處理器或DSP。
DSP：DSP代表數(shù)字信號(hào)處理器。它包含在SoC中以執(zhí)行信號(hào)處理操作，如數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理等，它也用于圖像解碼。
內(nèi)存：內(nèi)存在SoC中用于存儲(chǔ)。它可以是易失性或非易失性?xún)?nèi)存。易失性?xún)?nèi)存包括RAM，RAM有兩種類(lèi)型：SRAM和DRAM。
編碼器/解碼器：用于解讀信息并將其轉(zhuǎn)換為代碼。
網(wǎng)絡(luò)接口卡：SoC具有內(nèi)部接口或總線(xiàn)或網(wǎng)絡(luò)以連接所有單獨(dú)的模塊。
GPU：GPU代表圖形處理單元，用于SoC中以可視化界面。GPU專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于加速與圖像計(jì)算相關(guān)的操作。
外圍設(shè)備：外部連接的設(shè)備/接口如USB、HDMI、Wi-Fi和藍(lán)牙被包含在外圍設(shè)備中。
UART：通用異步收發(fā)器包含在SoC中，用于傳輸或接收串行數(shù)據(jù)。電壓調(diào)節(jié)器、振蕩器、時(shí)鐘和ADC/DAC也是SoC的一部分。
SoC的優(yōu)點(diǎn)包括：體積小，包含許多功能和特性。SoC將多種功能集成在一個(gè)小型芯片上，使設(shè)備設(shè)計(jì)更加緊湊；功耗低。由于優(yōu)化了部件間的連接，SoC相較于傳統(tǒng)的多芯片系統(tǒng)具有更低的功耗，所有功能集成在一個(gè)芯片上，減少了不同芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸延遲和能耗；在尺寸和功率因子方面靈活。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需要定制SoC，以滿(mǎn)足不同設(shè)備的需求；成本效益高。大規(guī)模生產(chǎn)SoC能夠降低單位成本；可大量生產(chǎn)。SoC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制造。
消費(fèi)電子、汽車(chē)是主要應(yīng)用方向
SoC主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、IT、通信及汽車(chē)。在過(guò)去幾年，消費(fèi)電子占最大市場(chǎng)份額。未來(lái)，汽車(chē)電子將成為SoC大顯身手的方向?！坝布A(yù)埋+OTA升級(jí)”是驅(qū)動(dòng)自動(dòng)駕駛SoC增長(zhǎng)的核心因素，ADAS/AD、座艙智能化驅(qū)動(dòng)汽車(chē)SoC市場(chǎng)量?jī)r(jià)提升。
汽車(chē)E/E架構(gòu)將沿著“分布式”→“域集中式”→“中央計(jì)算式”的方向演進(jìn)。與汽車(chē)E/E架構(gòu)同步，座艙芯片方案也將相應(yīng)地經(jīng)歷“單芯單屏”→“單芯多屏”→“融合發(fā)展”三大階段的演進(jìn)：
（1）分布式架構(gòu)下不同座艙電子設(shè)備由不同控制器控制，表現(xiàn)為“單芯單屏”，但隨著座艙功能的提升，“單芯單屏”形態(tài)的弊端逐漸顯現(xiàn)：一是跨芯片信號(hào)傳輸存在延遲；二是成本壓力開(kāi)始上升。
（2）集中域式方案即用一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的主控芯片SoC來(lái)實(shí)現(xiàn)座艙內(nèi)所有部件的控制，不僅在軟件層面上實(shí)現(xiàn)了軟硬分離，也在硬件方面實(shí)現(xiàn)了集中化，座艙智能化由“被動(dòng)智能”邁向“主動(dòng)智能”。隨著座艙智能化提升，多屏人機(jī)交互，語(yǔ)音等AI功能需求多樣化個(gè)性化，以及OEM不斷更新的OTA需求，對(duì)底層硬件要求提升，在座艙內(nèi)“單芯多屏”的SoC方案開(kāi)始進(jìn)入大眾視野。
當(dāng)前中國(guó)汽車(chē)智能座艙普及度已經(jīng)過(guò)半，機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)未來(lái)中國(guó)智能座艙產(chǎn)品滲透率的增長(zhǎng)將領(lǐng)先全球市場(chǎng)。目前中國(guó)智能座艙主要裝備于中高端車(chē)型，低端車(chē)型裝備率較低。（見(jiàn)圖一）
圖一：中國(guó)智能座艙裝配率
圖二：中國(guó)智能座艙搭載異構(gòu)SOC市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算
智能座艙興起誕生新的硬件投資機(jī)會(huì)，催生大算力SoC芯片需求。與傳統(tǒng)多芯多屏方案相比，大算力單芯片解決方案極大降低系統(tǒng)成本，并能提供多屏互動(dòng)的智能互聯(lián)體驗(yàn)，“一芯多屏”成為發(fā)展趨勢(shì)，芯片本身也朝小型化、集成化、高性能方向發(fā)展。座艙SoC芯片技術(shù)壁壘高，市場(chǎng)集中度高，在國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下，國(guó)產(chǎn)座艙SoC廠商有望迎來(lái)發(fā)展機(jī)會(huì)。
根據(jù)財(cái)通證券測(cè)算，隨著汽車(chē)電動(dòng)化、智能化的推進(jìn)以及自動(dòng)駕駛滲透率的提升，自動(dòng)駕駛芯片行業(yè)將維持較高速的增長(zhǎng)，中國(guó)自動(dòng)駕駛芯片的市場(chǎng)規(guī)模將在2025年達(dá)到138億元，到2030年達(dá)到289億元，十年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)可達(dá)25.1%。另根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年國(guó)內(nèi)座艙SoC市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到112億元，CAGR為24%。（見(jiàn)圖二）
汽車(chē)SoC的核心壁壘在于，大算力SoC芯片的設(shè)計(jì)和制造具有很高門(mén)檻，要綜合性能、功耗、成本、車(chē)規(guī)安全等多方面因素，“深刻理解AI算法+充足的資金儲(chǔ)備+拿到先進(jìn)制程產(chǎn)能+設(shè)計(jì)合適的編譯器+嚴(yán)苛的車(chē)規(guī)認(rèn)證”尤為關(guān)鍵。算法架構(gòu)方面需要在設(shè)計(jì)之初深入了解AI算法；硬件架構(gòu)方面需要有足夠的資金進(jìn)行先進(jìn)制程流片；軟件架構(gòu)方面后續(xù)可以通過(guò)編譯器不斷去優(yōu)化芯片性能；除此之外能否拿到芯片產(chǎn)能也是決定量產(chǎn)成敗的關(guān)鍵因素。
總體而言，當(dāng)前時(shí)點(diǎn)對(duì)國(guó)產(chǎn)汽車(chē)半導(dǎo)體企業(yè)來(lái)說(shuō)集齊“天時(shí)地利人和”。機(jī)構(gòu)認(rèn)為2025年前為國(guó)產(chǎn)汽車(chē)SoC上車(chē)的關(guān)鍵窗口期，一方面因?yàn)槎頌鯖_突、疫情、美國(guó)對(duì)華AI芯片禁令等因素導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈導(dǎo)入在這兩年加速替代；另外一方面，各大主流車(chē)企均將2025年作為旗艦車(chē)型自動(dòng)駕駛L2+/L3和智能座艙功能落地時(shí)間。
