半导体:新能源的二阶导

来源: 方正证券陈杭
现在是新一轮超级科技周期的起点,上半场是能源革命(电车光伏),下半场是计算革命(无人驾驶),他们的共同基础都是半导体。

回望全球科技30年,我们已经站在下一轮超级创新周期的起点,与上一轮主要靠智能手机和移动互联拉动不同,本轮的超级周期的主导因素是:新能源(电车+风光电新能源)和无人驾驶,不仅仅是信息革命,而且叠加了“双碳”推动的能源革命。

新能源对半导体的拉动分为两个层次:

1、以锂电和光伏为核心的能源革命(半导体控制电能)

2、基于电动车无人驾驶的计算革命(AI芯片唤醒电车)

第一个阶段(2020~2023)的能源革命,可以分为两个步骤:

1、能源获取:光伏(半导体能源、光伏逆变器)

2、能源释放:电能控制(IGBT、MOSFET、MCU、PMIC)

但无论哪一个步骤都是基于半导体的能源创新:

光伏的本质:半导体能源,基于半导体工艺硅片和光电转换效应将光能转换为电能,同样也符合”泛摩尔定律“的指数级成本降低,其供应链和发展规律也和半导体产业完全类似,而且光伏中最核心的部件逆变器就是功率半导体。

电能控制的本质:信息论,用弱电控制强电,属于模拟芯片,是电子设备的电能供应心脏,负责电子设备所需的电能变换、分配、检测等管控功能,分为AC/DC、DC/DC、驱动IC、保护芯片、LDO、负载开关、PMIC等。电车的发动机和变速箱换成电池和电控系统,而电控本质上是功率半导体。

此为新能源对半导体的第一层次的拉动,即为一阶导

同样归类为一阶导的是光伏产业链和锂电池产业链,他们同等程度的受到新能源的拉动。

第二阶段(2023~2030)基于电车无人驾驶的计算革命分为四个步骤:

1、信息获取:CMOS+雷达

2、信息传输:射频芯片、模拟芯片

3、信息存储:DRAM、NAND、NOR存储芯片

4、信息计算:CPU、GPU、FPGA、ASIC、XPU芯片

再具体为:电动车有两颗”大脑“:

一个处理数字信号:是控制论在无人驾驶的应用,其本质是多反应+少预测的特斯拉FSD,其L5 ADAS的算力将高于智能手机几个数量级,用CPU、GPU、FPGA、射频、存储芯片组成庞大异构算力实时运算将无意识的电车唤醒,车载含硅量也将是数量级的提升。

一个处理物理能源:是信息论在电池电控的应用,四两拨千斤的功率半导体,用少量信息处理控制巨量电流,极大的提高能效和控制精度,其背后需要一系列的半导体器件(IGBT、MOSFET)来实现半导体对电能的有效控制。

此为新能源必然导致的新能源第二层次的拉动,即为二阶导。

总之:如果我们用一个函数来模拟半导体和新能源的关系:

y = f(x),半导体 = f(新能源)

导数的几何意义就是函数曲线的切线斜率,一阶导是趋势,二阶导是趋势的趋势(斜率)。

结论:半导体是新能源的二阶导,新能源不仅拉动半导体的趋势(一阶导),还会直拉动半导体增长的斜率(二阶导)。

现在是新一轮超级科技周期的起点,上半场是能源革命(电车光伏),下半场是计算革命(无人驾驶),他们的共同基础都是半导体。

我们认为电车的本质即是对能量和信息的应用:

利用能源(信息论):功率半导体电控对锂电池的应用,实现电动化;

利用信息(控制论):数字、模拟芯片对信息的处理,实现无人驾驶。

本文作者:陈杭,来源:方正证券,内容略有删减

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iMars
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电动车是否会经历类似从功能手机向智能手机转型的时代?

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ALD资深专家
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CREE的转型是顺势而为,好日子在后头

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