国产化率认证:2024年中国嵌入式计算机行业运行现状分析及下游市场应用前景分析-中金企信发布
报告发布方:中金企信国际咨询《嵌入式计算机行业市场占有率证明报告(2024版)-中金企信发布》
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(1)嵌入式计算机技术运行现状分析:
1、全球市场现状:现代工业对控制系统的可扩展性、可管理性和易用性提出了越来越高的要求,促使常规控制系统逐渐被以嵌入式计算机为核心的计算控制系统所替代。嵌入式计算机正不断渗透各个行业,目前各种各样的新型嵌入式计算机在应用数量上已经远远超过通用计算机。同传统的通用计算机不同,嵌入式计算机通常面向特定应用领域,根据应用需求定制开发,并随着智能化产品的普遍需求渗透到各行各业。近年来,通讯、信息电器、医疗、重点领域等行业巨大的智能化装备需求拉动了嵌入式计算机的发展。根据统计数据:到2021年全球嵌入式系统市场容量预计将达2,331亿美元,并预计到2027年,嵌入式系统的全球市场将增长到3,383.4亿美元,继续保持稳定增长态势。全球范围内对符合要求和精确运作的先进设备,以及对多核技术处理器和嵌入式图形的需求日益增加,推动了嵌入式计算机行业整体市场的增长。
同时,全球范围内,重点领域行业巨大的智能化装备需求拉动了嵌入式计算机市场的增长,根据统计数据:全球重点领域使用嵌入式系统的市场规模预计将从2020年的1,019亿美元增至2027年的2,380亿美元,年均复合增长率为12.9%。
近十年来,嵌入式计算机相关技术得到了飞速的发展:微处理器从8位到16位、32位甚至64位,从支持单一品种的CPU芯片到支持多品种的,从单一内核到除了内核外还提供其他功能模块(如文件系统、TCP/IP网络系统、窗口图形系统等),并形成了包括嵌入式操作系统、中间件在内的嵌入式软件体系。硬件技术的进步也推动了嵌入式系统软件向运行速度更快、支持功能更强、应用开发更便捷的方向不断发展。而SOC技术的出现则进一步促进了嵌入式软件与硬件系统的融合嵌入。SOC被称为系统级芯片或单一芯片系统,是指将完整系统集成在一款电路芯片上,其中包含有嵌入式软件的全部内容。SOC技术改变了传统嵌入式系统的设计观念,是微电子技术发展的一个新的里程碑,并已成为当今超大规模IC的发展趋势,为IC产业提供前所未有的广阔市场和发展机遇。
随着嵌入式计算机应用的不断深入和产业化程度的不断提升,新的应用环境和产业化需求对嵌入式计算机提出了更加严格的要求。在新需求的推动下,嵌入式计算机操作系统内核不仅需要具有微型化、高实时性等基本特征,还将向高可靠性、自适应性、构件组件化方向发展,支撑开发环境也将更加集成化、自动化、人性化。
2、中国市场现状:中国的嵌入式计算机行业在政府的重视与扶植、信息产业与传统产业的融合机遇、中国制造业的良好基础等外部条件的影响下面临着良好的发展环境与机遇。在我国嵌入式行业发展过程中,政府已充分认识到它对社会各个应用领域的发展所起到的重要作用,并在政策、资金等方面给予了大力支持。近年来,国务院、国家发改委、科技部、商务部等多个部门陆续颁布实施的行业政策与规划,已将嵌入式计算机产业作为国家重点发展的产业之一。目前,嵌入式计算机的研制和应用已经成为我国信息化带动工业化、工业化促进信息化发展的新的国民经济增长点。
根据数据统计,2020年中国嵌入式系统行业市场规模为6,446亿元人民币,2021-2025年我国嵌入式系统市场规模年复合增长率将达21%。嵌入式技术作为智能终端产品核心已经渗透到了社会的各个领域和人们的生活,随着我国现代化建设进程的持续推进以及物联网的到来,嵌入式技术将在下游领域得到更广泛使用,其未来市场规模也将同步增加。
(2)下游市场应用前景分析:目前,重点领域使用嵌入式计算机下游需求领域较广,包括机载、弹载等市场。随着国家经济和政治实力的增强,对国家安全的重视程度日益提高,对国防国家重点领域的投入不断加大,其中相当一部分都投入到战斗机、导弹、舰艇等高尖端重点领域装备的采购中,高尖端重点领域装备的采购量增加将相应带来了对嵌入式计算机的需求。下游行业对嵌入式系统的强劲需求对本行业的发展形成强大的拉动作用。同时,下游行业对嵌入式计算机的先进性、可靠性要求比较高,使得嵌入式行业厂商必须不断加大在新产品开发和技术创新方面的投入,以便更好地满足下游行业客户的需求。主要下游市场应用分析如下:
1、机载市场:航空工业是国家战略性高技术产业。进入21世纪以来,我国将空中队伍和海上队伍的现代化建设及装备升级列为国家重点领域重点发展方向,2015年“战略”定位首获官方确认标志着我国重点领域空中队伍发展即将进入崭新阶段。目前中国重点领域空中队伍已进入大力发展“战略”阶段。但目前我国重点领域空中队伍的远程奔袭、大区域巡逻、防区外攻击能力仍然有限,未来十年,我国国防建设对四代以上战斗机和大型运输机的需求将极为旺盛,且重点领域海上队伍对使用飞机也有大量需求。
重点领域使用嵌入式计算机广泛应用在飞机的雷达、通信、导航、识别、电子对抗、光电探测、飞行控制、干扰投放、供电管理、外挂管理等设备中,需要完成数据采集、信号处理、数据处理、通信交换、接口控制、高可靠性电源、大容量存储与图形图像处理等系统,我国重点领域使用飞机更新换代和新增列装需求将极大的促进机载嵌入式计算机产品的发展。
一方面,我国重点领域飞机数量与质量的提升,为重点领域使用嵌入式计算机行业的发展提供了市场基础。据中金企信统计数据显示,在数量方面我国拥有重点领域使用飞机远远低于某大国拥有量。同时,在质量方面,当前我国重点领域使用飞机中有部分为服役时间较长的机型,我国重点领域飞机正处于更新换代的关键时期,未来10年现有大部分老旧机型即将退役,新一代机型将逐步成为装备主力,并将形成一定规模的列装,运输机、轰炸机、预警机及无人机等重点领域飞机也将有较大幅度的数量增长及更新换代需要。
另一方面,针对战机的系统改造、升级为现役飞机升级核心计算机系统、提升飞机战斗力、延长重点领域装备平台服役期限,提供了一种现实而有效的手段。上世纪起,世界各国主流重点领域空中队伍开始对部分战斗机换装新的座舱和航空电子设备等,此后,由于战机核心计算系统及其他方面的改进,其作战能力大大提高,并延长了战机的服役期限。为了延长单一型号重点领域飞机不断适应新的战场需要,我国也针对主要机型进行了不断升级,通过不断升级生产了多款同一型号机型的后续升级重点领域使用飞机。因此我国现役主流重点领域飞机未来除了部分将逐步淘汰外,也有部分机型将会继续进行升级改造,为重点领域使用嵌入式计算机提供了市场基础。作为高科技重点领域飞机实现各种先进功能的保障,未来单架飞机所需的嵌入式计算机比传统飞机将大幅增加,机载嵌入式计算机市场将随着重点领域使用飞机信息化的不断提高而拥有较大的市场空间。
2、弹载市场:导弹以其优越的作战性能,在世界近年的局部战争中显示出了日趋重要的地位和作用。在今年的俄乌冲突中,高水平的C4ISR技术在该冲突中表现突出,但这不是第一次使用该技术,在之前的越南战争、阿富汗战争、海湾战争等均有使用,精确制导在现代战争中扮演着越来越重要的角色,而重点领域使用弹载嵌入式计算机主要用于导弹的导引头和飞行控制系统,其中导引头占导弹总成本50%左右,精确制导弹药比例更达到70%以上。因此,未来,随着一批先进精确制导主战装备进入加速放量期,重点领域使用弹载嵌入式计算机将进入加速放量阶段。
此外,我国现役导弹与部分发达国家还存在一定差距,但随着我国对国防建设的不断加大投入,我国的导弹也在近些年得到了快速的发展。近年来,我国针对性地在海、陆、空之外,成立了特殊领域火箭队伍,其主要由以弹道导弹为核心的攻击和防御体系构成,成为我国国防事业的重要里程碑,也体现了导弹工业在我国国家重点领域产业的地位正在稳固提高。
随着我国国防政策逐步转为积极防御政策,在未来的重点领域竞争中对于导弹新增列装和各项性能要求都会进一步提高,现役导弹也会根据新的性能要求逐步更替。除此之外,随着我国国产导弹技术近年来的稳步提升,导弹市场需求的逐渐打开,我国导弹制造总量将会进一步提高。
例如,导弹中的主动式寻的制导具有“发射后不管”的能力,需要具备无线电控制、自动雷达、红外或激光导引、无线电引信等设备,而嵌入式计算机是该类设备的主要部件,因此随着导弹数量扩大及其更新升级,弹载嵌入式计算机市场将同步增长。
3、星载领域:卫星作为我国的战略性资源,目前已在多领域得到了广泛建设及运用。嵌入式计算机主要应用于卫星需要的,如:应答机、传感器、遥测发射机等部件。根据UCS卫星数据库2022年5月1日的更新数据显示,全球在轨卫星数量达5,465颗,其中某大国拥有的在轨卫星数量最多,达到3,433颗,远超中国(541颗)和俄罗斯(172颗)。由上述可知,中国与某大国的卫星数量差距较大,未来还具有一定的发展空间。
4、无人装备:根据《新时代的中国国防》,在新一轮科技革命和产业变革推动下,前沿科技加速应用于重点领域,重点领域装备远程精确化、智能化、隐身化、无人化趋势更加明显,战争形态加速向信息化战争演变,智能化战争初现端倪。2020年7月,习近平总书记在视察某大学时深刻指出“无人机系统大量出现,无人作战正在深刻改变战争面貌。要加强无人作战研究,加强无人机专业建设,加强实战化教育训练,加快培养无人机运用和指挥人才。”无人机产业已成为国家重点发展的战略领域。
我国无人机系统,特别是各类无人装备,我国发展起步晚于某大国、以色列、英国等重点领域科技强国。近十几年来,我国无人机系统的发展呈厚积薄发趋势。各航空企事业单位以其技术和产业优势推动了产品技术和产业体系向高端发展,重点领域使用无人机系统核心技术和主流产品紧跟国际发展前沿,我国无人机系统发展势头迅猛,正进入创新跨越发展的新时期。在国家重点领域,随着无人机等无人化系统的持续发展,构建了无人化重点领域装备发展的新的竞争领域和产业竞争方向。近年来,我国陆续出台了多项与无人机等航空装备制造业有关的战略规划及政策法规,明确了飞机制造为国家战略性高科技产业以及在国民经济和国防力量中具有重要的战略地位,并从发展战略、行业立法、产业政策、财政投入等方面全面支持无人机等无人装备产业的发展。
5、其他市场:重点领域使用嵌入式计算机除被用于机载、弹载等多种重点领域装备平台外,还被应用于其他领域,如舰载、车载、星载、无人装备、单兵作战设备及其他雷达应用领域。
①舰载市场:随着我国国家实力的提升和经济的发展,海洋的重要性日益凸显,我国重点领域海事队伍将按照近海防御、远海护卫的战略要求,逐步实现近海防御型向近海防御与远海护卫型结合转变,构建合成、多能、高效的海上作战力量体系,提高战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力。21世纪以来,重点领域空中和海事队伍的现代化建设及装备升级被列为国家重点领域的重点发展方向,国防经费支出也开始向重点领域空中和海事队伍倾斜。
我国一线战舰总吨位已超过240万吨,包括航空母舰、驱逐舰、护卫舰、轻型巡洋舰等各类型舰艇。虽然近年来我国驱逐舰、护卫舰和潜艇等舰艇的数量和质量都在快速提升,航母也已开始列装我国重点领域海事队伍,但我国目前重点领域海事队伍力量与世界传统重点领域强国还存在一定差距,因此在未来较长一段时间内中国重点领域海事队伍仍有大量更新换代驱逐舰、护卫舰、潜艇以及建造大型舰船的需求。随着我国加强对海洋权益的维护,未来国家重点领域海事队伍将需要信息化程度更高的舰艇。
现代重点领域使用舰艇及行政执法船舶体积庞大、设备复杂,操作员全面了解舰艇及外部情况难度较大,嵌入式计算机产品可用于舰艇中的电子战系统,通信系统,光电系统,定位导航系统,敌我识别系统等方面,并将各种系统关键信息传递至操作员,方便其做出决策。此外,舰艇的核心计算系统结构复杂,单个舰艇对嵌入式计算机的需求量较大,新型舰艇及舰艇的升级改造对先进的嵌入式计算机产品均有较大的需求,我国现代化重点领域海事队伍的建设为舰载嵌入式计算机提供了广阔的市场空间。
②车载市场:重点领域陆地队伍是我国传统国防的主体,地面市场嵌入式计算机主要应用于坦克、装甲车等车载装备。
以坦克和装甲车为代表的重点领域使用车辆为陆地队伍的核心力量。20世纪90年代,我国的坦克和装甲车仍然相对传统,21世纪以来,我国加大了对坦克和装甲车的投入,将我国重点领域陆地队伍打造成为高度机械化和信息化的现代化国防力量。近10年来中国重点领域陆地队伍积极更新重点领域装备,同时大幅减少装备品种,保留功能多、具有升级潜力的装备。作为重点领域陆地队伍的核心战斗力量,现有坦克和装甲战车进行核心计算系统升级,对其攻击能力和战场生存能力将发挥重要作用。以火力瞄准为例,在敌我双方移动过程中如何实现精确瞄准一直是难题,在火控系统中加装嵌入式计算机模块可有效解决该问题,实现精确打击。除此之外,嵌入式计算机在重点领域装备系统中的炮控系统、车辆辅助防御系统、通信系统、定位导航系统等方面也有大量应用。因此,先进的嵌入式计算机在坦克和装甲战车的更新换代及新增列装市场拥有良好的市场需求。
③单兵作战设备:现代战争中,单兵就是一个信息处理单位和一个火力点。在我国大幅减少重点领域队伍的背景下,重点领域队伍未来势必朝着单兵战斗力提高的趋势发展。相比之下,某大国在人少的情况下尚能完成全球重点领域战略的布局,可见其在单兵素质和单兵精良装备方面的具有较好的优势。
某大国单兵的标准配置包括个人防护、生存保障、重点领域装备、夜视装备等四大方面。以某大国重点领域陆地队伍步枪手负荷为例,除了单兵重点领域装备外,士兵一般标配夜视仪、北斗、掌上电脑、侦察设备、生化重点领域检测仪等。其中,夜视装备是利用光电转换技术的重点领域使用夜视仪器,单兵携带的传感器提高了战士在全天候各种能见度下的杀伤力和生存度,而嵌入式计算机能实现对夜视仪的变倍、聚焦、视频切换、云台俯仰/旋转高稳定性控制等功能。除此之外嵌入式计算机还广泛应用于单兵北斗、掌上电脑、侦察等设备中。由此可见某大国单兵装备信息化程度较高,而我国重点领域队伍在第11次裁减的大背景下,也将通过提升单兵信息化装备水平来提高单兵作战素质,以满足未来信息化战争的需要。
④其他雷达应用:雷达在战场上发挥着探测与发现敌情及指导作战的巨大作用。随着探测目标的不断进步发展,雷达装备技术也随之同步发展,雷达典型技术大致经过了电子管与非相参、半导体与全相参、集成电路与全固态及相控阵、多功能与自适应及目标识别的四个阶段。我国目前有源相控阵雷达已位于世界雷达技术发展前列,据市场披露信息,预计2025年我国重点领域使用雷达市场规模为573亿元,而嵌入式计算机作为实现雷达技术升级换代的主要技术之一,其市场规模也将跟随同步增长。