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低空经济大火,哪些芯片可以入局?

作为新质生产力的代表,低空经济的发展需要依赖于先进的技术和设备,其中就包括芯片产品。
2024-05-30 16:58 · 微信公众号:半导体产业纵横  六千   
   

低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空经济是指依托于低空空域(3000米以内空域),以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。

低空经济蓬勃发展中

2021年2月,低空经济就已经被写入《国家综合立体交通网规划纲要》,这是低空经济概念首次被写入国家规划。2023年底举行的中央经济工作会议提出“打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业”。2024年全国两会,“低空经济作为新增长引擎之一”被写入政府工作报告。

作为战略性新兴产业,低空经济具备高度的科技含量和创新要素集中性,其产业链延伸广泛、应用场景纷繁复杂、使用主体多元且涉及多个部门和领域,展现出鲜明的新质生产力特质,具有极为广阔的发展前景。在市场需求和政策支持的双重驱动作用下,以传统通用航空和无人机产业为核心的低空经济正在加速发展。

截至2023年底,全国注册通航企业达690家,运营航空器达2900架,月均飞行11.4万小时,分别是2015年的2.5倍、1.5倍和1.8倍,传统通航业务稳定发展,并呈现积极增长态势。与此同时,无人机新业态也在蓬勃发展。截至2023年底,国内注册无人机126.7万架,同比增长32.2%,无人机飞行时长达2311万小时,同比增长11.8%;运营无人机的企业达1.9万家。

为了更好的服务低空飞行器,相应的保障能力也在不断提升。截至2023年底,全国通用机场有449个,是2015年的7.4倍。2023年,通航飞行量较2019年增长27.5%,事故万架次率较2019年下降42.1%。当前我国无人驾驶航空飞行活动已经呈现出良好的发展态势,民用无人机已在农林牧渔和娱乐航拍等多个领域实现了行业普及,同时在城市场景和物流应用方面的管理模式与技术标准也初步具备了推广的基础。国内相关企业数量也在不断增长,截至2023年底,中国共有无人机设计制造单位约2000家、运营企业近2万家。根据部分研究机构测算,2023年中国低空经济规模已超过5000亿元,2030年有望达到2万亿元。

低空经济能否带动芯片行业?

作为新质生产力的代表,低空经济的发展需要依赖于先进的技术和设备,其中就包括芯片产品。

eVTOL 航空器和飞行汽车等产品在设计和制造过程中,传感器可以用于监测飞行器的状态和环境条件;MCU用于控制系统和各种电子设备的管理;通信芯片可以用于飞行器与地面站、其他飞行器之间的数据传输;电源管理芯片用于飞行器的能源管理和分配;存储器用于存储飞行数据和系统软件。随着低空经济的快速发展,相关的商业化落地开始提速,这将带动对半导体零部件的需求。例如,需要集成多种集成电路产品,例如传感器、控制器、通信模块等以实现其飞行控制、导航、通信等功能。

eVToL电子电器架构,来源:广汽研究院

为了保障低空经济的通信需求,未来预计将有大量5G-A基站得到部署,其数量级有望达到百万级别,其中约70%的基站将由现有的5G基站进行改造升级。通信相关厂商在未来有望获得显著收益。随着5G/6G频段资源的持续扩充,为了应对未来频谱频点的逐步提高,5G-A基站需要引入更多的通道以确保其垂直或水平覆盖范围的足够宽广。当前,ELAA(超大规模天线阵列)技术被公认为5G技术演进的重要方向之一,特别是在低空应用领域中具有显著的重要性。

在5G-A基站的核心升级方面,AAU(有源天线单元)发挥着至关重要的作用。与5G基站相比,5G-A基站的平均通道数将是其3倍以上,这将促使相关设备中的天线振子、滤波器等组件的需求得到快速提升。

具体而言,在滤波器领域,灿勤科技、武汉凡谷等企业具备显著的技术优势和市场份额;而在天线振子方面,科创新源、硕贝德等厂商亦展现出强劲的发展势头。此外,随着5G-A网络覆盖范围的逐步扩大,飞行器端通信相关零部件有望迎来全面升级。通信模组领域具有竞争力的企业,如广和通、美格智能等,这些企业有望在未来市场中占据重要地位。

低空飞行器和汽车对于集成电路产品的需求有相似也有不同。据广汽研究院介绍,车规元器件的性能要求并不比低空航天器的低。

从上图对比中不难发现,芯片的工作温度、振动、冲击、湿度四个领域里,车规要求都不低于航空要求,高空飞行器需要-55°C的低温要求,但是eVTOL的运行海拔和新能源车相同,不需要满足该要求。EMC、雷击、高能电磁场能够从设备层级设计进行符合,不用直接对所有集成电路都提严苛要求。这也意味着车规芯片赛道上的公司,将有机会进入这一赛道。

芯片公司“飞”了吗?

在低空经济的产业链上,一部分公司已经行动起来了。不久前,中电互联与飞腾公司共同发布了基于飞腾芯片的自主可控工业级无人飞行控制器核心控制及低空数据链安全可信系统。

该系统由中电互联下属企业中电星原科技有限公司联合飞腾公司共同打造,以 飞腾腾珑 E2000D 为主控芯片,对飞控系统软件底层架构进行重构,基于 RT-Thread 的核心算法进行应用优化,对控制机元器件进行国产化创新升级。飞腾腾珑 E2000D 产品是飞腾面向新一代工业互联网及物联网应用场景下,开发的一款低功耗、高算力、高性能 CPU 芯片,广泛应用于数据采集、数据通讯、数据计算以及存储等场景。

基于飞腾芯片的自主安全飞控系统,与地面工作站和大数据平台相结合,有助于形成统一的通信标准,推动构建基于国产化的完整的数据安全应用产业链。该系统已经在陕西省龙草坪林业局林业预警监测、延安市黄陵数字应急等项目中实现应用。

也有一部分公司的产品从技术上讲有希望成为低空经济市场的参与者。紫光国微在业绩说明会上表示,公司在特种领域是应用量*、门类最多的芯片供应商之一,在C919飞机上有一颗经过试航认证的总线交换芯片产品。低空经济仍处于起步阶段,公司具备很大的先决条件。芯讯通表示高算力模组SIM9650L助力飞行器处理计算任务,满足低空经济算力需求。成都华微表示,目前公司的产品广泛应用于特种领域,涉及电子、通信、控制、测量等技术范畴。公司芯片主要为通用性芯片,从技术角度看,可以覆盖低空经济领域的应用需求。

当然,低空飞行器产业仍处在发展初期,相关集成电路产品的标准制定也仍在初期。上文提到的车规级集成电路在eVTOL产业的应用,需要按照适航的要求开展适应性的工作。不过低空经济是我国的集成电路产业新应用场景已经毋庸置疑。

低空经济中的挑战与机遇

近年来,低空经济所涵盖的农林植保、电力巡检等传统通航作业均维持了稳定的增长态势。同时,空中游览、航空运动、医疗救护等新兴业态也在迅速发展壮大。以无人机为例,作为低空经济的重要载体,无人机在个人消费、地理测绘、影视航拍等领域的应用已日趋成熟,并在此基础上不断拓宽其应用范围,如应急救援、通信中继、气象探测等场景的应用正不断得到开发与深化。在物流领域无人机也已实现了规模化应用,为低空经济的发展注入了新的活力。

低空经济的发展似乎已迈入崭新的春天,飞行器公司们已经感受到了水暖。沃兰特公司每周每周接待超过百人次的一二级市场调研;沃飞公司每日也需应对四五场类似的接待任务。此外,亿航智能、峰飞航空、小鹏汇天等企业也都忙于接待。低空经济领域的蓬勃发展态势尽显。

国内的飞行器企业们的征途不仅仅是国内市场。有这样的壮志主要原因是相较于传统直升机,eVTOL航空器具备诸多显著优势。其构造更为简洁,零部件数量减少,从而降低了制造和运维成本。此外,eVTOL全机采用电能驱动,确保了更高的安全性和静音性能,使其更加适宜在城市环境中运行。未来eVTOL将能够实现长距离快速飞行,同时在短途旅行中灵活应对路面与水域环境,甚至实现飞潜转换。这种三栖能力将为eVTOL带来更广阔的应用前景。

当然低空经济产业前面的路依旧很长,也有声音指出,尽管当前“低空经济”受到市场的热烈追捧,但部分投资机构已发出警示,指出该领域的政策推进和订单获取情况可能并不如预期乐观。

当前,国家已放开低空空域,但航路建设尚需地方政府加大投资力度。截至目前,已有26个省份的政府工作报告明确提出了发展低空经济的战略部署。在下游应用场景中,对时效性要求较高的需求(如生鲜、商务物流)以及地面运输条件复杂的区域预计将率先实现低空飞行的应用。

2024年4月初,全球首架民用吨级eVTOL航空器“盛世龙”成功完成首次交付,其客户为日本*的先进空中交通运营商,这款航空器的研制厂商则是上海峰飞航空科技公司。这款航天器每次飞行可搭载5人,设定为“空中出租车”。

根据摩根斯坦利报告,预期2035年城市空中出行将达1.05万亿美元以上的市场规模,目前全球已经超过600家企业参与研发,按照汽车集成电路占整车成本10%的比例这又将是集成电路行业约400亿美元的市场规模。

无论需要乘风,还是破浪,低空经济已经起飞。接下来我们要看它能飞多久?能飞多远?能飞多高?

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