在过去几十年中，特别是本世纪之交以来，微控制器（MCU）在车辆中的应用和提高率日积月累，如今简直控制了车辆运转的方方面面。如今MCU用于处置大多数电子驱动系统，如车窗、电动调理后视镜、信息文娱、音频系统、方向盘控制等，在整个汽车上传送输入、执行驱动和执行计算。这也使公众对汽车的认知转变为“车轮上的电脑”。

自动驾驶半导体增速最快

　　IDTechEx刚刚发布的“汽车半导体2023-2033”报告以为，汽车半导体市场的10年复合年增长率将到达9.4%，而用于ADAS和自动驾驶的半导体将以29%的10年复合年率增长。因而，自主将是汽车半导体行业的福音。相关应用包括汽车自动化、ADAS、衔接、信息文娱和电气化，不只需求更多的MCU，更需求先进和密集处置的尖端半导体技术。

　　不同车辆应用的半导体晶圆价值

　　随着电动汽车在市场上站稳脚跟以及自动驾驶功用的呈现，该行业正处于第二次汽车半导体应用热潮的开端。用于自主技术的传感器和高性能计算机需求由稀有资料制成的半导体，以及运用最先进处置技术的硅片；电气化也需求在功率电子和电池管理系统中耗费大量的半导体，前者将从硅过渡到性能更高的碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）技术。

　　一段时间以来，业界不断以为自动驾驶汽车行将到来，但在某些方面它曾经呈现。就在上个月，继2022年在德国取得认证后，梅赛德斯-飞驰S级在美国取得了SAE L3认证。其意义在于，S级常常是汽车行业的潮流引领者，在将来十年，L3技术的汽车价位将逐渐降落。即便是L4车辆如今也在一些城市树立了存在。在美国亚利桑那州凤凰城，任何人都能够运用Waymo的完整无人驾驶自动出租车，前提是道路和最终目的地在选定的天文围栏区域内。

自动驾驶汽车需求更多半导体

　　ADAS和自动驾驶汽车有望以其所能提供的超人平安性彻底改动运输业，其才能源于依托先进半导体技术提供最佳性能的传感器和计算机。因而，ADAS和自动驾驶汽车将成为汽车半导体市场增长的一大动力。三个要素将共同推进高增长率：L3和L4自动驾驶汽车的呈现和采用以及所需的传感器；汽车传感器向更先进的半导体过渡；将高性能计算应用于车辆。

　　IDTechEx的研讨标明，在ADAS采用方面，2021年全球售出的新车中，有39%在发货时装备了足够的ADAS功用，以契合L2规范。这些汽车至少装备了自顺应巡航控制和车道坚持辅助系统。2021发货的另外39%为L1，剩下的只要12%为L0或没有任何自动化技术。

　　L3车辆也已进入市场。2021年，本田传奇在日本被授予L3，出货100辆。2022年，梅赛德斯S级在德国取得了L3认证，年销量在10万辆左右。

　　在自动驾驶系统中，半导体的作用更是当仁不让，从L3开端需求比ADAS系统更多的传感器。L4 Robotaxi将具有更全面的传感器套件，以提供商用车辆所需的鲁棒性。L3及以上车辆极有可能至少运用一个激光雷达（LiDAR），这将推进高价值半导体的增长。由于计算负荷远高于ADAS车辆，L4乘用车和Robotaxi可能会运用反复的计算机系统完成冗余。此外，高度自动驾驶车辆的奢华特性将使整个车辆中MCU的运用量增加。

　　来看看ADAS系统中有哪些半导体。在更先进的车辆中，ADAS/AD处置器执行传感器交融、目的检测、途径规划和恳求车辆行动等功用。这些功用运用十分高端和先进的单元，通常是3-7nm FinFET。

　　摄像头MCU处置来自摄像头的数据，并执行一些ADAS功用，例如车道坚持辅助和自动紧急制动。通常采用40nm CMOS或90nm SiGe BiCMOS，更先进的可能运用28nm Si CMOS FD SOI。摄像头图像传感器基于CMOS，采用大多数成熟节点，如65nm、90nm和130nm。

　　雷达MCU用于预处置来自收发器的数据，采用40nm以上工艺，将来趋向是集成到收发器中，需求40nm及以下工艺。雷达收发机（Si和SiGe）生成雷达信号并将回波转换回电子数据，通常运用90nm节点的SiGe BiCMOS制成。一些tier 2正在过渡到40-45nm Si CMOS，趋向于集成MCU的雷达SoC。将来的技术将运用28nm CMOS、22nm FD-SOI及更小的器件。

　　激光雷达MCU预处置数据并将数据中继到ADAS/AD域控制器。激光雷达的激光发作器、激光探测器和激光驱动器中运用多种半导体，包括Si、GaN、InP、GaAs、InGaAs、Ge等。

传感器的三个趋向

　　关于传感器，不只是更多，而且还需求运用更昂贵、更先进的半导体技术来完成性能更高的传感器。例如，之前雷达曾经运用了相当成熟的90nm SiGe BiCMOS技术，但对更好性能的需求意味着下一代4D成像雷达将采用40nm及以下节点的SiCMOS技术。随着节点尺寸的减小，这些雷达将取得性能，但也将增加本钱。

　　最近，激光雷达价钱不断在降落，其采用率也在不时进步。它是L3及以上级别车辆的关键传感器，但由于其带来的平安优势，它也将开端穿透L2及以下级别。近红外激光雷达目前部署最多，其探测器能够建在硅上，因而十分廉价。但激光雷达的趋向是短波红外，在提供性能优势的同时需求更昂贵的InGaAs探测器。因而，激光雷达将越来越多地采用并向更高价值的半导体类型过渡。

　　令人感兴味的是激光雷达驱动的非硅基半导体需求的增长。往常，大多数激光雷达在近红外（NIR）区域工作，典型波长为905nm，这能够经过硅光电探测器完成。但是，将来的激光雷达很可能运用典型波长为1550nm的短波红外（SWIR）区域。1550nm激光雷达发布的压倒性优势显现了这一趋向。

　　固然特斯拉不断在公开反对激光雷达，但自主范畴的其他主要参与者Waymo、Cruise、戴姆勒和本田等都在其高度自动化的车辆上运用激光雷达。事实上，截至2022年底，道路上只要两辆经过SAE L3认证的车辆（在某些状况下不需求驾驶员监控）：梅赛德斯S级和本田传奇。IDTechEx估计，在将来10年内，将有更多高端车辆效仿S级，普遍采用L3技术。当然，这将推进这些高度先进车辆所需的一切传感器类型和计算机的半导体需求。

　　传感器的趋向有三：一是随着自动化水平的进步，车辆四周的摄像头将变得越来越多，红外摄像头很可能参加其中；二是L3及以上车辆四周的激光雷达将增加；三是L3及以上车辆典型装置五个雷达，雷达自身将运用更先进的收发器芯片提供更高的性能。

最后

　　汽车行业面临着越来越大的经过电气化完成脱碳的压力，2022年电动汽车销量已增长至一切新车销量的10%左右，正走出早期采用阶段，走向更普遍的采用。电动汽车的功率电子产品和电池组带来了额外的需求，推进了半导体行业的增长。

　　主机厂不断在寻觅经过进步车辆效率来扩展续航里程的办法，一个越来越受欢送的途径是从硅逆变器转向碳化硅逆变器。有两个要素促使特斯拉、梅赛德斯、奥迪和福特、比亚迪、小鹏等电动汽车主机厂转向碳化硅。首先，一些主机厂正方案从400V架构过渡到800V架构。较高的电压降低了完成相同功率所需的电流量，减少了动力传动系统中的欧姆损耗，进步了效率。碳化硅更合适更高的电压，因而是比硅更明智的选择。采用碳化硅的第二个缘由是，在400V时，碳化硅也比硅更高效，这就是为什么像特斯拉这样的玩家会感兴味，虽然其现有的400V增压器网络很难过渡到800V。

　　总之，未来的汽车将更加先进，并要求半导体行业取得更多进步；自主性不仅仅是驱动一个产业，而是将带动整个汽车半导体行业的发展。