自2010年以来，成熟的原始设备制造商（OEM）和初创企业已在自动驾驶能力方面投资了1060亿美元。其中大部分资金用于增强高级驾驶辅助系统（ADAS），该系统可处理制动、物体检测和其他关键车辆功能。许多原始设备制造商也在设想有一天，全自动驾驶汽车将从试点转向主流，尽管开发时间表不断变化，批准日期也不确定。

对自动驾驶汽车（AV）的强烈关注已经改变了汽车半导体的需求模式，特种硅（针对特定应用量身定制的芯片）的销售增长强劲。这些定制芯片只能从少数半导体公司获得，一些OEM现在正在内部设计它们，以缩短开发时间并获得更多控制权。随着对特种硅的需求持续增长，其他原始设备制造商可能会采取同样的方式。

为了应对未来的变化并成为市场领导者，汽车和半导体公司都必须了解新的和未来的AV技术对芯片需求的影响。一级供应商还必须重新评估他们的能力和产品，以确保他们的产品保持相关性。预计到2030年，自主芯片（用于启用AV功能的芯片）将产生290亿美元的收入，因此赌注很高。

一、不断变化的汽车半导体市场

尽管新冠肺炎疫情使消费者的购买量直线下降——2020年4月美国的汽车销量下降了47%，欧洲的汽车销量下降了80%——但一些国家的各个行业都在强劲反弹。随着从智能手机到家电再到新车的需求不断增长，半导体订单不断增加，晶圆厂也在努力提高产量。

在最近一些国家取得经济增长之后，汽车行业再次成为半导体公司的重要收入来源。该领域的大部分增长源于向ADAS的转变，因为这些系统必须在应对意外变化（例如交通突然停止）时立即处理数据。这种能力需要车辆内部的多重互连和高性能芯片。因此，与传统车辆相比，它们具有更集中的电气和电子（E/E）架构，以及更多的传感器和计算电子内容。

然而，并非所有的自动驾驶汽车都是一样的，所需半导体的数量和类型在很大程度上取决于它们的自动化水平。由汽车工程师协会（SAE）定义的一种常见的AV分类系统将AV分为六类，从0（无自动化）到5（具有自动驾驶功能的全自动化）（图1）。请注意，级别2分为两部分：入门级（具有某些自主功能的车辆，例如制动，但仍需要驾驶员始终将手放在方向盘上）和高级（具有更广泛的自主功能的车辆，允许驾驶员有时把手从方向盘上拿开）。

0级到2级（入门级）的车辆使用标准芯片可实现足够的性能，但2级（高级）到5级的车辆预计需要越来越多的特种芯片。此类芯片效率更高，可在车辆系统内实现快速性能提升，并允许执行复杂的软件功能和分析，例如实现相机、激光、激光雷达和其他设备的传感器融合。但是，许多原始设备制造商现在难以获得完全符合他们需求的芯片，这干扰了他们雄心勃勃的AV开发计划。此外，很少有适合OEM目标软件堆栈的解决方案。

面对这些限制，一些原始设备制造商已经开始内部设计芯片。这条路线有几个好处，包括优化特定算法的性能和缩短持续功能改进的开发时间。内部设计还允许OEM定义软件堆栈，并让他们更好地控制芯片设计，以便他们可以创建定制的解决方案，使他们的AV与众不同（例如，通过允许更早的上市时间或提供更大的功能可用性）。一些一级供应商还声称拥有某些车辆系统，例如软件堆栈。有了这样的划分，价值链变得越来越分散，专业知识的划分意味着公司越来越多地寻找能够补充其技能和产品的合作伙伴。

二、驾驭汽车半导体不断变化的格局

分析表明，在采购半导体时，大多数OEM将适合四种模式之一（图2）。在当今最常见的第一种模式中，原始设备制造商直接与一级供应商合作。除了定义芯片要求外，供应商还与集成设备制造商（IDM）签订合同，以设计或选择所需的芯片。芯片由IDM或代工厂生产后，供应商将它们构建到系统中。第二种模型是第一种模型的变体，一级供应商负责定义需求和设计芯片。由于第二种模式不需要IDM服务，因此一级供应商将直接联系代工厂进行生产。

第三种模式随着原始设备制造商越来越多地参与设计而出现，涉及可以称为浅垂直化的内容。在这种模式下，OEM定义芯片要求并直接接触IDM和设计服务。然后，他们委托代工厂进行生产。一些OEM喜欢这种模式，因为它需要有限的内部人才，并将确保质量的责任转移给IDM或制造商。不利的一面是，浅垂直化模式会增加材料成本，并使OEM几乎没有机会整合自己的规格并创建专用芯片。缺乏定制可能会使他们的产品难以与其他产品区分开来，特别是如果竞争对手使用可提供更高计算效率的专用芯片。

麦肯锡对100多位领先的汽车和半导体专家进行的一项调查显示，68%的受访者认为OEM更喜欢浅垂直化方法来导航价值链。这条路径对许多公司来说都是有意义的，因为OEM的用例要求是相似的，而且当产量较小时，芯片开发成本会更高。

最后一种模式是完全垂直化。这种模式为OEM提供了最大的独立性，因为他们在代工厂调试生产之前定义要求并监督芯片设计。完全垂直化有两种潜在的策略：一是独立的路线，原始设备制造商开发自己的芯片、架构和芯片设计，同时保持相对较低的材料成本。通过独立工作，原始设备制造商可以创建专用芯片，将其产品与竞争对手区分开来。当然，独立性会带来更大的风险，因为单个OEM承担所有成本，并完全负责满足时间表和确保质量。原始设备制造商也可能会遇到一些延误，因为许多公司缺乏在芯片设计和架构方面具有深厚专业知识的员工。二是跨OEM的联盟，即多家公司在芯片设计和架构上进行合作。虽然个别公司可能能够将他们自己的一些规格纳入芯片，但妥协是不可避免的，而且差异化的机会有限。在某些情况下，可能难以就联合要求和优先事项达成一致或在流程上保持一致。从好的方面来说，原始设备制造商分担开发成本和风险，减轻了个别公司的负担。联盟成员还可以汇集他们的员工，这可能会减少对顶尖人才的竞争。

三、半导体公司的机会仍然很多

原始设备制造商越来越多地参与芯片设计可能会削减半导体公司的利润。也就是说，自动驾驶汽车的增长可能会显着扩大汽车芯片市场，并有助于弥补大量流失的业务。分析表明，自动驾驶芯片的收入预计到2030年将增至每年约290亿美元，相当于每辆车约350美元（图表3），比2019年的110亿美元有所增加。

预计大部分需求来自自动驾驶级别为2或更高的车辆。2019年，这些汽车仅占汽车芯片收入的40%左右。到2030年，它们将占需求的85%。

1.不断变化的芯片需求

高性能中央计算芯片增长最快，如域控制单元（DCU）和传感器。从2025年到2030年，这些产品的收入预计将每年增长约12%，届时它们将占收入的近三分之一。预计从2019年到2030年，分散式电子控制单元（ECU）和传感器的芯片年增长率仅为6%。

深入研究高性能芯片，分析显示ECU和DCU在自主芯片收入中的占比可能高于传感器，预计其份额将从2019年的55%左右增加到2030年的70%左右，主要是由自动驾驶（AD）操作的中央计算不断增加的趋势驱动的。最显着的变化可能发生在2025年至2030年之间，届时ECU和DCU的价值可能会因为更快的技术采用和研发成本的降低而几乎翻倍。在同一时期，来自传感器的价值可能会保持相对平稳，因为价格下降将抵消销售的任何增长。

2.地区差异

对地区差异的考察表明，中国市场可能会迎来强劲增长。2019年，中国占全球自主半导体收入的不到30%，约30亿美元。预计年增长率约为12%，到2030年，中国半导体市场的份额预计将上升至近40%。这一强劲增长的主要驱动力是中国对ADAS和AD的高度采用，并得到了乐于接受的公众的支持、高需求和强大的监管推动。这一增长，加上整体市场的增长，可能使中国的年收入达到约110亿美元。预计到2030年，世界其他地区市场的收入增长将更为温和，每年约为8%。

四、半导体制造商的前景

半导体公司需要了解可能发生的变化如何影响其市场份额。然而，很难量化确切的影响，因为这在很大程度上取决于原始设备制造商开始设计自己的芯片的程度。中央DCU向内部设计的转变可能会产生最大的影响，一些主要OEM已经宣布了他们这样做的计划。

面对如此多的不确定性，考虑OEM转向内部设计的三种情景可能会有所帮助。在2030年中央DCU约60亿美元的市场中，原始设备制造商将占该市场价值的约三分之一，即约20亿美元。在中等情景下，这一数字将上升至约50%（30亿美元），在高级情景下将上升至80%（50亿美元）（图表4）。更好的是，如果半导体公司有适当的策略来评估变化并做出相应的反应，这些转变可能会导致半导体公司的收入大幅增加。这些数字都代表了半导体IDM或无晶圆厂公司的收入损失。

半导体公司可以从新战略中受益。在所有情况下，一些无悔的举动都会有所帮助：

1.采用整体方法进行芯片设计。半导体公司可以从他们的软件和半导体知识和人才的结合中受益。考虑一种使车辆能够感知走在街上的人的芯片。要构建具有正确功能的芯片，从一开始就让软件和分析专家参与可能会有所帮助，否则性能可能会不足。

2.芯片设计、E/E架构和软件方面的人才。半导体公司可以从积极寻找最佳人才中受益。为了吸引需求量很大的软件专家，他们可能需要通过采用软件开发常见的敏捷原则来适应他们的公司文化。半导体公司可能还需要评估现有员工的技能，主要围绕芯片设计和知识产权（IP）块集成，并确定是否存在任何差距。

3.确保彻底了解对专用硅的新要求。直接与半导体厂商合作进行芯片设计的OEM可以获得一级供应商无法提供的重要见解。对于半导体公司而言，这种密切合作可以更深入地了解客户需求并提供更好的最终产品。

4.定义单独的区域战略。由于特定国家/地区的法规、技术要求和客户偏好，E/E和软件架构以及对专用芯片的要求在某些地区可能与世界其他地区有所不同。例如，麦肯锡对汽车和半导体高管的一项调查显示，超过90%的受访者预计软件堆栈的地区差异将需要在中国使用不同的芯片。大多数受访者（约60%）还表示，为多个国家提供服务的最佳解决方案是构建一个可以定制以满足特定市场需求的联合架构。

5.建立强大的合作伙伴关系，以确保整个价值链的卓越表现。除了与原始设备制造商合作外，半导体公司还可以与价值链上的其他公司建立牢固的关系，包括专业软件厂商、集成设备制造商和一级供应商。与互补的硅产品或IP公司的这种合作可以进一步改进最终产品，因为每个参与者都可以贡献专业知识和不同的专业知识。

五、汽车原始设备制造商和一级供应商的战略要务

虽然即将到来的AD芯片市场的变化可能会首先冲击半导体公司，但其他行业的公司将明智地重新考虑他们的战略地位，并投资于必要的能力，以理解和导驾驭不断变化的环境。

由于满足自动驾驶、联网汽车、动力总成电气化和共享出行（ACES）要求所需的车载软件和电子架构日益复杂，汽车OEM面临着诸多挑战。虽然大多数原始设备制造商决定提升其内部软件开发和集成能力，但他们才刚刚开始制定半导体战略。一些无悔的举动可以帮助他们的努力：深入了解端到端架构，从软件应用程序到半导体，以优化系统；加大半导体人才的招聘和保留力度；无论他们的设计决策如何，他们都需要能够理解和判断概念的员工；确保他们在计划设计半导体时集中精力，这将有助于避免人才分散，并允许他们在真正重要的地方加倍努力（例如，只专注于ADAS中的一个应用领域）；确定战略合作伙伴以帮助实施他们的半导体战略并加快他们的努力。

随着原始设备制造商通过将更多软件开发部分外包和承担半导体设计来降低技术水平，一级供应商也面临着许多挑战。与此同时，半导体公司在将专有平台软件与芯片连接起来方面正变得越来越积极。为了保持实力，一级供应商可以受益于明确的半导体战略，特别是在ADAS和AD等研发密集型领域。首先，它们可以开发灵活的产品，以避免被市场拒之门外。例如，ADAS应用程序可以配置为在任何芯片上运行。一级供应商也可以考虑投资半导体能力，以补充他们的电子和系统集成知识。最后，一级供应商可以积极寻求与原始设备制造商、半导体公司和科技公司的合作关系，以避免成为孤立的一方。

随着ADAS系统、AD和车辆连接的进步，对汽车行业最佳半导体的追求可能会变得更加严峻。半导体公司可以深入了解不断变化的芯片需求，然后开发保持强大所需的能力和产品。同样，OEM和一级供应商将受益于仔细审视他们的能力和当前战略，尤其是与半导体相关的战略。在新形势下，半导体公司、汽车原始设备制造商和价值链上的一级供应商之间的合作可能是成功的关键。