汽車芯片MCU領域：國際三巨頭牢牢把持 中國本土企業發力破局_ASI:SIL

MCU，又稱微控制單元，廣泛用于車內幾十種次系統中，如懸掛、氣囊、門控等，是汽車電子系統內部運算、處理的核心。MCU是汽車電子控制單元的重要組成部分。ECU又稱為汽車的“行車電腦”，主要通過車載傳感器信息、總線數據的采集和交互來判斷車輛狀態，并結合駕駛員的意圖，借助執行系統來操控汽車。

近年來，車規級MCU市場規模增長迅速，據ICInsights數據，2020年全球車用MCU銷售額近65億美元,預計未來3年漲幅可達24.6%。2021年車用MCU銷量已占MCU整體銷售額的超過40%。單車MCU用量不斷提升，來自中信證券數據，每輛傳統汽車平均用到70顆以上MCU，智能汽車則超300顆。

從技術角度來講，MCU目前主要有3種：8位、16位、32位。其中，8位工作頻率在16-50MHz之間，具有簡單耐用、低價的優勢；32位MCU工作頻率最高，處理能力、執行效能更好，應用也更廣泛，通過采用先進制程工藝，32位價格也在逐漸降低。而夾在中間的16位，因缺乏優勢，市場不斷被擠壓，目前出貨比例最低。

32位MCU是汽車MCU市場主流，并且隨著汽車架構集成度的提升，推動車用MCU向32位升級，成為當前主流。據電子工程專輯數據，2020年其占比已超過車用MCU的60%。臺積電在2021年三季度年與2020年三季度的產量相比，用于汽車MCU的晶圓廠產能增加60%，比疫情前水平還高出30%。其中，在具體產品類別上，有機構統計數據顯示，超過四分之三的汽車MCU銷售來自32位微控制器，去年營收預計將達到58億美元，16位和8位的營收預計分別為13億美元和4.41億美元。同時，由于市場供應緊張，32位汽車MCU出廠價格在2021年上升13%。前段時間英飛凌的TC397，代理商官方信息無庫存、交貨周期為43周，報價更是高達近千元人民幣。

現代汽車公司提交NFT相關商標申請:7月11日消息，據元宇宙商標律師Michael Kondoudis在社交媒體透露，現代汽車公司已向美國專利商標局（USPTO）提交NFT相關商標申請，涵蓋范圍包括：NFT及NFT支持的媒體、發行、交易及驗證NFT、虛擬服裝、頭像和汽車圖片等。[2022/7/11 2:05:23]

車廠、芯片廠商往往根據成本、空間、功耗、性能等因素，采用不同位數MCU的組合方案。在車身應用層面，3種MCU有各自主要應用領域，32位主要集中在車身控制、儀表盤、駕駛輔助系統等。

全球性缺“芯”

是中國本土廠商在MCU領域的新機遇

由于車載MCU具有較高的技術壁壘，而國外廠商技術積累深厚，前三大巨頭瑞薩、NXP、英飛凌的市占率高達90%，歐美第一梯隊在技術積累、供應關系上具有先發優勢。但市場過于集中的風險，在“缺芯”危機中也凸顯出來，MCU首當其沖，成為“缺芯”主角。整車廠普遍開始通過更多渠道采購芯片、增加供應商備選，來緩解芯片短缺的問題。“缺芯”危機從另一個角度理解也是國產MCU廠家的新機遇。

國內車規級MCU廠家，目前有十幾家，其中7家已有產品發布，如杰發科技、賽騰微電子、琪埔維等。這些廠家主要集中在車身域，包括汽車燈、車窗、雨刮器等。根據博世經典五域，整車主要分為自動駕駛域、底盤域、信息娛樂域、車身域、動力總成域等。相比其他4類，車身域在價值量上相對較低。

全球“缺芯潮”中，國內MCU廠家機會，主要有2大層面：

德國Auto1 FinTech推出歐洲區塊鏈汽車融資智能合約:10月7日消息，Auto1 FinTech正在取消其核心業務汽車融資中的所有手動輸入和紙質流程，其與融資汽車相關的所有文件、文件和流程都將基于智能合約，通過智能合約最大限度地提高數據安全性和效率，并將汽車融資所涉及的總支出和文件減少到最低限度，這些智能合約包含車輛所有相關信息和流程。

Auto1 Fintech為二手車市場提供快速簡便的數字融資解決方案。該公司宣布的目標是為移動的所有領域提供創新融資和支持。Auto1 FT成立于2017年底，目前在德國和法國開展業務，總部位于柏林和阿姆斯特丹。[2021/10/7 20:11:00]

首先，是車身域增量的國產替代。以前只應用在高端車的功能，如車載無線充、氛圍燈控制、流水尾燈控制等，現在大量運用在中低端車。據賽騰微電子數據，目前約10萬輛左右的家用轎車有這樣的增量需求。

其次，動力域、底盤域的技術創新。本土MCU雖然進入了智能表計、高端智能家電等領域，但是中高端應用領域工控、高端家電、醫療、汽車依然被日系、歐美系廠商把持。

數據來源：電子發燒友

目前國內做MCU有兩種發展模式：一種是跟隨策略，通過購買內核和外設IP完成設計仿制國外廠家；這樣做有兩個缺陷，一個是買來的IP都是通用IP，做了很多冗余設計，造成了成本浪費；另外一個是不清楚買來的IP有哪些缺陷及在哪些應用場景下會失效，這樣會影響產品的可靠性，品質不可控。另外一種模式是自主創新，從內核到外設，所有的IP都是自主研發，能完全掌握產品的特性。可以設計出用在工控、強干擾工作環境的高可靠性MCU，有很好的可靠性和穩定性。

汽車制造商Mazzanti允許用戶進行比特幣付款:汽車制造商Mazzanti開始新服務，允許客戶使用比特幣購買其Evantra模型的所有版本。（CoinDesk）[2021/3/1 18:04:35]

圖源：NXP

國內MCU企業被資本市場看好

但未來競爭激烈

在中國集成電路產業迅猛發展的重大機遇以及全球車規芯片“缺芯漲價”的大背景下，從2020年至今，僅中國市場，汽車級MCU的投資金額就超過200億元。資本也開始涌入：

2021年底，蘇州旗芯微半導體有限公司宣布完成新一輪融資，投資方包括上汽旗下尚頎資本、小米產投、經緯恒潤、順為等。該公司基于ArmCortex-M4的32位車規級MCU芯片FC4系列已開始流片，預計2022年第一季度可以拿到工程樣品。

蘇州云途半導體的億元A輪融資，首款車規級32位MCU芯片YTM32B1L系列產品已經量產，主要應用于傳感器控制、EPS、T-Box、TPMS、座椅、電動尾門、車窗以及車燈控制等中低端應用。公司今年即將量產的第二款車規級MCU是ASIL-B等級YTM32B1M系列產品。后續公司將主要投入功能安全ASIL-D等級應用于汽車電驅電控和域控制器的多核產品。

芯旺微電子近日宣布完成數億元C1輪融資，基于自研KungFu內核的車規級32位MCU產品已實現大規模量產，同時進入了韓國現代、德國大眾等海外車廠供應鏈體系。本輪融資資金將用于投入車規級芯片的研發和市場推廣，包括ASIL-D等級應用于汽車發動機和域控制器的多核產品。此前，產品主要用于車身控制、汽車電源與電機、汽車照明和智能座艙等中低端應用場景。

英國100多家汽車經銷店將接受加密貨幣付款:在與倫敦數字貨幣平臺達成一系列合作之后，英國的100多家汽車經銷店將開始使用加密貨幣銷售汽車。現在，包括Redline Specialist，Cars，Saxton4x4和Benz Bavarian在內的經銷商將開始通過AutoCoinCars為客戶提供使用加密貨幣購買汽車的機會。（Bdaily）[2020/4/8]

CHIPWAYS同樣在去年底宣布完成A+輪3億元融資，將主要用于車規級傳感和控制類芯片的系列化業務。公司是國內唯一一家同時實現ASIL-B和ASIL-C級MCU量產的汽車半導體廠商。

除新銳企業外，一些下游傳統行業巨頭也在殺入這個賽道。2022年初，美的集團宣布開始投產MCU控制芯片，全年產量約1000萬顆，未來將繼續提高芯片產量，同時還將計劃布局汽車級芯片。包括芯馳科技、芯擎科技在內的幾家從汽車級SoC切入汽車市場的玩家，也正在布局車規級MCU的研發。

事實上，目前，外資車規級MCU廠商的產品線，從低端到高端應用的MCU芯片單價差異巨大。以32位MCU為例，從不到幾十元到近千元人民幣不等。而目前，國內大部分MCU初創公司都是以Arm核快速切入，價格普遍在幾元到幾十元不等。由于缺芯并非“常態”，同時因為汽車行業需求天花板明顯，目前國內數十家企業擠入汽車MCU賽道，可以預見，未來競爭將會非常激烈。

高性能集成式MCU將取代低端MCU

隨著整車電子架構的集中化趨勢加速，單車MCU的用量和種類也將出現“縮減”。MCU的性能將進一步提升，高端MCU將“吃掉”過去很多低端MCU的用量。比如，幾家頭部的汽車級MCU大廠已經在瞄準未來汽車跨域高性能MCU的研發，將多個應用集成到單個芯片，集成虛擬化功能，允許多個要求ISO26262ASILD功能安全級別的軟件系統獨立運行。

動態 | MOBI和TIoTA啟動在汽車上應用區塊鏈的比賽:據cointelegraph消息，移動開放平臺區塊鏈倡議組織(MOBI)和可信物聯網聯盟(TIoTA)已經啟動了一項在汽車上應用區塊鏈的比賽。該賽事計劃開發一款可行的區塊鏈動力車輛網絡和系統，以協調機器、提供數據共享，并提高城市條件下的機動性水平。MOBI社區成員寶馬集團(BMW Group)將在2019年2月德國慕尼黑舉辦活動，以展示挑戰賽中精選的技術。[2018/10/11]

如，現代汽車和三星電子合作，兩家公司未來將計劃聯合開發10nm汽車級AP處理器，這種集成芯片將可能取代目前剎車、安全氣囊、車身控制等多個部件所需的MCU。在一些半導體廠商看來，在CPU和MCU之間傳統界限正在被打破。

接下來市場競爭的門檻將不僅僅要符合AEC-Q100，還要達到相應的功能安全和信息安全等標準。對于國產MCU廠商來說，市場門檻也在不斷上升。

在過去幾年時間，全球圍繞半導體產業的整合還在繼續，且有不斷深化和加速集中的趨勢。這其中，汽車行業是傳統半導體巨頭的重點賽道。而高性能MCU是智能汽車賽道的未來主角。近日，英飛凌宣布推出最新Aurix處理器，通過幾個額外的硬件加速器顯著提高性能，基于28nm工藝，計劃于2024年下半年量產。最重要的是，新版本現在還支持虛擬化概念，滿足更多應用領域。

圖源：英飛凌

Aurix基于英飛凌TriCore架構，到目前為止這款MCU已經在汽車市場出貨大約3.2億顆，并且在對功能安全性要求更高的應用領域占據頭部市場份額。

作為新一代TC4x，在原有TriCore架構基礎上，增加了一個并行處理單元(PPU)和一個可擴展的SIMD矢量處理器，旨在覆蓋不同的AI拓撲的要求，目的是滿足新的汽車電子架構的升級，適應從分布式向集中式的需求變化。

除了更高的時鐘頻率外，PPU將上一代Aurix計算能力提高78%；信號處理單元(SPU)接管了多傳感器融合信號處理的計算，與上一代相比，性能提高了4倍。總體性能來看，英飛凌會給出的數據在ASIL-D條件下提供了60%的性能增長，同時考慮到了ISO21434網絡安全標準。

圖源：英飛凌

另一個亮點，就是支持Hypervisor，第一代TC4x最多支持8個虛擬機。目前，英飛凌正在與Synopsys合作，提供為PPU開發軟件所需的優化編譯器、調試器、模擬器和庫。此外，為了加快客戶的開發速度，還將增加Matlab對自動代碼生成的支持。

此外，TC4x支持全新的SOTA功能，滿足遠程分析和診斷功能。同時，配備了5Gbit汽車以太網、PCI-E等高速通訊接口，以及CAN-XL和10BASET1S汽車以太網。

而在英飛凌之前，瑞薩在兩年前推出的RH850/U2A，就是一款集成了基于硬件的虛擬化輔助功能，同時保持傳統RH850產品的快速、實時性能的跨域MCU特點。

在去年底，瑞薩再次發布一組功能更強大的MCU——RH850/U2B，將多個應用集成至單個芯片，完成從用于車身和底盤控制系統的RH850/U2A到高性能RH850/U2B的全場景應用覆蓋。同時，通過與瑞薩用于智能汽車中央網關系統的R-CarS4SoC相結合，RH850/U2B可以用于全新區和域控制應用，同時滿足成本、安全和加密等車輛系統所需的嚴苛要求。全新計算加速器IP、硬件虛擬化機制的Hypervisor、支持安全、快速的零等待OTA軟件更新、雙區嵌入式閃存以及多個AES128鎖步模塊實例，用于無沖突、確定安全性和安全通信是這款高性能MCU的突出亮點。

因此，總體看，在MCU領域，除了中低端產品的市場替代，高起點研發投入的門檻還在不斷提高。同時，中低端產品可能被高性能MCU替代的趨勢也愈發明確。國內本土企業想迎頭趕上并實現超越，我們不得不說，要有很長的路要走。

就技術發展趨勢而言，未來MCU的方向，除了不斷擴展算力、支持虛擬化，同時考慮到未來智能汽車各個核心模塊的應用，一種可擴展的統一架構的MCU以及集成的軟件開發環境，最大限度地減少各種應用程序的開發負載和提升重用率，成為下游客戶的最優選擇。

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