前言:
随著汽车行业向电动化及智能化推进,传统 MCU 面临无法有效应对的挑战,SoC凭借计算能力提升等多项优势,成为汽车芯片设计及应用主流趋势。在 ADAS 汽车销售市场不断增长的推动下,ADAS SoC市场快速扩展;ADS汽车目前则仍处于测试阶段,但在技术进步及良好的商业化进展的双重作用下,ADS SoC市场前景广阔。自动驾驶SoC芯片行业高技术、资金、客户壁垒使得市场较集中。目前国外供应商占据市场主导地位,但国内供应商不甘落后,近年来不断积极追赶,已占据一定市场份额。
一、汽车电动及智能化趋势下传统 MCU面临挑战,SoC渐成主流
汽车芯片是现代汽车处理数据及控制车辆的重要组成部分,支持在自动驾驶系统、驾驶舱、底盘、动力总成及车身等方面的广泛应用。汽车芯片可以分为计算芯片、存储芯片、传感器芯片、通信芯片及功率芯片。计算芯片(对各种传感器收集的讯号进行处理并将驱动讯号发送至相应控制模块的芯片)是目前汽车行业的焦点。MCU 及 SoC 是两种典型的计算芯片。MCU 是指一种只包含单个CPU(中央处理器)作为处理器的传统电路设计。SoC 指片上系统,即一种集成电路设计,将特定应用或功能所需的所有必要组件及子系统集成到单个微芯片,包括将CPU、GPU(图形处理器)、ASIC(专用集成电路)及其他组件集成到单个芯片,而并非像传统的电子设计般将单独组件安装在一个主板上。
根据观研报告网发布的《中国自动驾驶SoC芯片行业发展深度研究与投资前景分析报告(2025-2032年)》显示,随著汽车行业向电动化及智能化推进,传统 MCU 面临无法有效应对的挑战,如复杂的电子电气架构及海量数据处理。SoC 凭借计算能力提升、数据传输效率提高、芯片使用量减少、软件升级更灵活等多项优势,已成为汽车芯片设计及应用的主流趋势。
MCU 和 SoC对比
对比维度 | MCU(微控制单元,Microcontroller Unit) | SoC(系统级芯片,System on Chip) |
组成 | MCU(Microcontroller Unit),即微控制器,又叫单片机,是把 CPU 的主频与规格做适当缩减,并将存储器、定时器、A/D 转换、时钟、I/O 端口及串行通讯等多种功能模块和接口集成在单个芯片上,实现终端控制的功能,具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。MCU 主要由中央处理器 CPU、存储器(ROM 和 RAM)、输入输出 I/O 接口、串行口、计数器等构成。 | SoC 是一种集成了系统级功能的单芯片解决方案,除了包含CPU和存储器外,还集成了多个功能模块,如GPU、DSP、通信模块、加速器、接口控制器等。SoC 的设计目标是提供较高性能、较大功能集成度和更灵活的应用支持。它适用于需要复杂功能、较高性能、多样化应用的场景,如智能手机、平板电脑、智能汽车等。 |
特点 | 1)实时性强:适用于对实时性要求高的任务。2)功耗低:能耗较低,适合长期运行。3)成本较低:设计和制造成本相对较低。 | 1)高性能:具备强大的计算和数据处理能力。2)集成度高:集成多种功能模块,支持复杂的应用。3)功耗相对较高:由于性能强大,功耗也相对增加。 |
应用 | 主要用于执行特定的控制任务,如传感器数据读取、执行器控制、车身电子控制等。 | 用于处理复杂的计算任务,如图像识别、路径规划、人工智能算法等。 |
在自动驾驶中的应用场景与功能 | 1)实时控制:负责执行车辆的实时控制任务,如发动机控制、制动系统、转向系统等。2)安全关键任务:用于处理需要高可靠性的任务,确保车辆的基本功能安全运行。3)通信接口:管理车辆内部网络通信,如 CAN 总线通信。 | 1)数据处理:处理来自摄像头、雷达、激光雷达等传感器的大量数据。2)人工智能:运行深度学习算法,进行物体识别、环境感知、决策规划等。3)高性能计算:支持并行计算和复杂算法,满足自动驾驶对计算能力的高要求。 |
性能 | 1)处理能力有限:适合处理简单、特定的任务。2)内存和存储资源有限:通常只有几 KB 到几 MB 的内存。3)低功耗设计:适合需要长期稳定运行的系统。 | 1)高计算能力:多核 CPU、GPU 和专用加速器,支持复杂计算。2)大量内存和存储:支持 GB 级别的内存,满足大型算法的需求。3)功耗较高:需要考虑散热和能源管理。 |
可靠性与安全性 | 1)高可靠性:设计用于在严苛的环境中长期稳定运行。2)功能安全:符合汽车电子的功能安全标准(如 ISO 26262)。 | 1)复杂性高:由于集成度高,设计和验证更为复杂。2)安全措施:需要额外的安全机制来确保系统的可靠运行。 |
资料来源:观研天下整理
数据显示,2023年我国自动驾驶SoC芯片行业市场规模为453.39亿元,预计到2028年我国自动驾驶SoC芯片行业市场规模将达到636.4亿元,年复合增长率为7%。
数据来源:观研天下数据中心整理
二、ADAS SoC市场快速扩展,ADS SoC具备较大增长空间
实现 L1 级至 L2 级(包括L2+)自动化的系统通常为高级驾驶辅助系统(ADAS),而支持 L3 级至 L5 级自动驾驶的系统为自动驾驶系统(ADS)。
在 ADAS 汽车销售市场不断增长的推动下,ADAS SoC市场快速扩展。2023 年,全球及中国 ADAS SoC 市场规模分别达275 亿元及141 亿元。在 ADAS 功能进一步普及的推动下,预计到2028年全球及中国ADAS SoC 市场规模将达925 亿元、496 亿元,2023 年至 2028 年的复合年增长率为27.5%、28.6%。
数据来源:观研天下数据中心整理
ADS汽车目前仍处于测试阶段,并在世界各地进行试点项目。凭借更先进的自动驾驶能力及复杂的功能,ADS 应用的 SoC 通常比 ADAS 应用的SoC 更有价值。在技术进步及良好的商业化进展的双重作用下,预计到2026年全球及中国 ADS SoC 市场规模将达81 亿元、39 亿元,到 2030 年全球及中国 ADS SoC 市场规模将达454 亿元、257 亿元。
数据来源:观研天下数据中心整理
三、自动驾驶SoC芯片存在技术、资金和客户壁垒,行业进入门槛较高
自动驾驶 SoC芯片行业进入门槛高,主要体现在技术、资金和客户三方面:
1.技术壁垒
自动驾驶 SoC 的开发是一个充满挑战的跨学科工程项目,具有强大研发能力的公司在该领域更具竞争力,所需的主要技术能力包括半导体及汽车工程专业知识,经验丰富的研发团队及自主开发的 IP 核;
2.资金壁垒
自动驾驶SoC 的开发需要专业技能、持续改进及大量的财务投资。因此,自动驾驶SoC的成功开发需要在很长一段时间内进行大量的资本投入;
3.客户壁垒
自动驾驶SoC须高度可靠及稳定,只能通过与汽车 OEM 的技术合作及一系列长期的产品验证来实现。因此,自动驾驶 SoC 供应商与汽车 OEM 建立密切的合作关系至关重要。
自动驾驶 SoC 主要生产厂商及配套车企
方案 |
公司 |
SoC |
量产时间 |
SAE 级别 |
制程(nm) |
SoC 算力(TOPS) |
功耗(W) |
能效比(TOPS/W) |
搭载车企/Tier1 |
“CPU+GPU+ASIC ”方案 |
英伟达 |
Parker |
2018 |
L2-L3 |
16 |
1 |
15 |
0.1 |
特斯拉、沃尔沃等 |
Xavier |
2020 |
L2-L3 |
12.0 |
30 |
30 |
1 |
小鹏、上汽等 |
||
Orin N |
2022 |
L2+-L5 |
7.0 |
84 |
- |
- |
腾势、小米 |
||
Orin X |
2022 |
L2-L5 |
7.0 |
254 |
45 |
3.9 |
小鹏、威马、蔚来、上汽智己、理想、小米 |
||
Thor |
2025(E) |
L4-L5 |
5.0 |
2000 |
- |
- |
比亚迪、小鹏和广汽埃安Hyper |
||
特斯拉 |
HW 3.0 |
2019 |
L3 |
14.0 |
72/颗,全车144/2颗 |
250 |
0.6 |
特斯拉 |
|
HW 4.0 |
2023E |
L4-L5 |
7.0 |
432 |
- |
- |
特斯拉 |
||
高通 |
Ride SA8620 |
- |
L1-L4 |
4.0 |
36 |
- |
- |
毫末智行、卓驭科技 |
|
Ride SA8650 |
2024 |
L1-L4 |
4.0 |
50/100 |
- |
- |
通用、宝马、大众 |
||
Ride SA8775 |
2024 |
L1-L4 |
- |
72 |
- |
- |
卓驭科技、哪吒汽车、车联天下、华阳 |
||
TI |
TDA4VL |
- |
L2+ |
16 |
8 |
- |
0.4-1.6 |
- |
|
TDA4VM |
2021 |
L2+ |
16 |
8 |
- |
0.4-1.6 |
奇瑞、吉利、领克 |
||
TDA4VH |
2023 |
L2+ |
16 |
32 |
- |
- |
宝骏、奇瑞 |
||
瑞萨 |
R-CAR V3U |
2023 |
L2 |
12 |
60 |
- |
6-7.5 |
- |
|
R-CAR V4H |
2024Q2 |
L2+/L3 |
- |
34 |
- |
- |
- |
||
“CPU+ASIC”方案 |
Mobileye |
EyeQ3 |
2014 |
L1/L2 |
40 |
0.26 |
2 |
0.13 |
宝马、通用、上汽荣威、上汽大通等 |
EyeQ4 |
2018 |
L2/L2+ |
28 |
2.5 |
6 |
0.4 |
宝马、大众、日产、福特、通用、本田等 |
||
EyeQ5 |
2021 |
L2+/L3 |
7 |
24 |
10 |
2.4 |
吉利极氪、宝马、FCA |
||
EyeQ6 Light |
2023 |
L1/L2 |
7 |
5 |
3 |
1.7 |
- |
||
EyeQ6 High |
2024 |
L2+/L3 |
7 |
34 |
12.5 |
- |
吉利极氪 |
||
EyeQ6 Ultra |
2025E |
L4 |
5 |
176 |
<100 |
- |
北汽极狐、赛力斯、阿维塔11、长城沙龙机甲龙、合众哪吒S、比亚迪高端品牌车型、奇瑞高端品牌车型、广汽 Aion LX Plus、广汽AH8 等 |
||
华为 |
MDC300F |
2019 |
商用车、作业车等封闭场景自动驾驶 |
- |
64 |
- |
- |
||
MDC210 |
2020 |
L2+ |
- |
48 |
- |
- |
|||
MDC610 |
2020 |
L3/L4 |
- |
200+ |
- |
- |
|||
MDC810 |
2021 |
RobotaxiL4/L5+ |
- |
400+ |
- |
- |
|||
地平线 |
征程 2 |
2020 |
L2 |
28 |
4 |
2 |
2 |
奇瑞蚂蚁 |
|
征程3 |
2021 |
L2-L3 |
16 |
6 |
2.5 |
2 |
上汽荣威RX5 |
||
征程 5 |
2022 |
L4 |
16 |
128 |
30 |
4.3 |
理想、比亚迪、上汽集团、一汽红旗 |
||
征程 6B/6L |
2024 |
L2 |
7 |
10+ |
- |
- |
上汽集团、大众汽车集团、比亚迪、理想汽车、广汽集团、深蓝汽车、北汽集团、奇瑞汽车、星途汽车、岚图汽车 |
||
征程 6E/6M |
2024 |
中阶 |
7 |
80 |
- |
- |
|||
征程 6H/6P |
2024 |
高阶 |
7 |
560 |
- |
- |
|||
黑芝麻 |
华山 A1000 |
2022 |
L2+/L3 |
16 |
58(INT8)-116(INT4) |
18 |
>5(INT8) |
一汽集团、东风集团、吉利集团、江汽集团等,量产车型包括领克08、合创 V09、eπ007、江汽思皓等 |
|
华山 A1000L |
2022 |
L2/L2+ |
16 |
16(INT8) -28(INT4) |
15 |
>5(INT8) |
|||
华山A1000Pro |
2023 |
L3/L4 |
16 |
106(INT8)-196(INT4) |
25 |
- |
|||
A2000 |
- |
L3+ |
7 |
250+ |
- |
- |
- |
||
武当 C1296 |
2024 |
L2+ |
7 |
- |
- |
- |
一汽集团、东风集团、吉利集团、江汽集团等,量产车型包括领克08、合创 V09、eπ007、江汽思皓等 |
||
武当 C1236 |
2024 |
L2+ |
7 |
- |
- |
- |
|||
“CPU+FPGA”方案 |
Waymo |
Arria FPGA |
2018 |
L4 |
- |
>250 |
- |
- |
Waymo |
资料来源:观研天下整理
四、国外供应商占据自动驾驶SoC芯片市场主导,中国企业正积极追赶
自动驾驶SoC芯片行业高壁垒使得市场较集中,供应商主要分为自动驾驶SoC 供应商、通用芯片供应商及汽车 OEM 自研商三类:
自动驾驶 SoC芯片供应商分类
类别 | 简介 |
特定自动驾驶 SoC 供应商 | 特定自动驾驶 SoC 供应商专注于自动驾驶的研究,并拥有全面的软硬件开发能力,可为不同的汽车 OEM 提供量身定制的自动驾驶基于SoC 的解决方案,该类供应商主要为汽车行业内多元化的客户服务,其优势在高度专门化及经济规模。具体的自动驾驶 SoC 提供商根据其产品战略及定位可分为两大类:第一类包括最初开发算力相对较低的自动驾驶 SoC,以满足较低级自动驾驶功能(L0-L2)的需要,在取得若干程度的商业成功后,这些公司便会进而开发高算力自动驾驶SoC;第二类包括从一开始便专注于先进自动驾驶功能(L2/L2+以上)者,其专门开发高算力 SoC,由于高算力 SoC 技术壁垒高,开发周期长及资金要求高,这类公司通常会于早期阶段提供其他类型的产品及服务,以维持稳定的收入来源,从而实现于开发高算力 SoC 方面的持续投资。 |
通用芯片供应商 | 通用芯片供应商开发及交付较特定自动驾驶 SoC 供应商范围更广的芯片,提供的产品包括各式各样的汽车芯片或不同应用的其他芯片,如机器人、电脑、数据中心、手提电话及製造,因此,该类供应商不仅专注于自动驾驶,而且拥有横跨多个行业的广大客户群。一般芯片供应商通常是历史悠久及大规模公司。其中一些公司专注于消费电子及服务器领域使用的消费及工业级芯片,透过修改及增强非车规级芯片来涉足汽车行业,以创建早期自动驾驶SoC。随后,这些公司持续投资于开发专用车规级 SoC。 |
部分汽车 OEM 开发自有自动驾驶 SoC | 部分汽车 OEM 开发自有自动驾驶 SoC,此方法使OEM 可完全根据其特定需要定制 SoC。然而,由于高度定制及与其他 OEM 的竞争形态,该类自有开发SoC通常仅用于其自身品牌车辆。自动驾驶 SoC 的开发有巨大的技术壁垒,需要在研发方面大量投资,开发周期较长。自动驾驶 Soc 需要高标准的半导体制造技术,目前全球主要由台积电制造。 |
资料来源:观研天下整理
目前中国主要自动驾驶 SoC 市场参与者包括地平线、海思、黑芝麻智能;其他国家主要自动驾驶 SoC 市场参与者包括英伟达、Mobileye、高通、Texas Instruments(TI)及瑞萨。由于具备技术及先发优势,国外供应商占据市场主导地位。
根据数据,2023年,按照收入计算口径,中国市场自动驾驶芯片及解决方案供应商前五大分别为Mobileye(27.5%)、英伟达(23.7%)、德州仪器(4.8%)、地平线(3.6%)、黑芝麻智能(2.2%);2023 年,按照出货量口径,中国高算力(50+ TOPS)自动驾驶 SoC 供应商主要为英伟达(72.5%)、地平线(14.0%)、黑芝麻智能(7.2%)、瑞萨(5.6%)、高通(0.4%)。
数据来源:观研天下数据中心整理
数据来源:观研天下数据中心整理
尽管国外供应商在市场竞争中处于优势地位,但国内供应商不甘落后,近年来不断积极追赶,已占据一定市场份额。根据数据,2024 年H1,中国市场自主品牌乘用车智能驾驶计算方案(覆盖从 L0 到 L2++的低中高阶智能驾驶)中,地平线凭借征程2/3/5三款计算方案(覆盖低、中、高阶全场景智驾量产需求),以28.65%的占比位居市场第一,其后为 mobileye(23.3%)、瑞萨(13.7%)、英伟达(12.3%)、海思(7.2%)、赛灵思(4.3%)。
数据来源:观研天下数据中心整理(zlj)
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