車規(guī)級MCU大爆發(fā)！訂單爆滿，價格連漲，國產(chǎn)玩家正突圍【附下載】| 芯東西內(nèi)參

汽車“三化”進程加速，車規(guī)級MCU大有可為。

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汽車“智能化”、“電動化”、“網(wǎng)聯(lián)化”“三化”進程不斷加速，各類汽車半導(dǎo)體需求量均有不同程度地提高，車規(guī)級MCU是一類具有廣泛運用場景的車載芯片，車規(guī)級MCU市場前景廣闊。車規(guī)級MCU正是本輪“缺芯”事件的“主角”之一，多重因素促成了一次嚴重的汽車產(chǎn)業(yè)鏈“缺芯”危機，這導(dǎo)致了全球汽車生產(chǎn)遭遇巨大困難，現(xiàn)階段車規(guī)級MCU仍是眾多汽車芯片中最為緊缺的種類之一。疫情終將過去，發(fā)展大勢不可阻擋。汽車電子電氣（E/E）架構(gòu)正在發(fā)生變化，車規(guī)MCU需求量將隨之發(fā)生變化。本期的智能內(nèi)參，我們推薦方正證券的報告《車規(guī)MCU芯片市場高需求持續(xù)，國內(nèi)廠商蓄勢發(fā)展》，揭秘車規(guī)MCU芯片的短中期格局和國產(chǎn)替代機會。如果想收藏本文的報告，可以在芯東西公眾號回復(fù)關(guān)鍵詞“nc638”獲取。來源 方正證券原標題：《車規(guī)MCU芯片市場高需求持續(xù)，國內(nèi)廠商蓄勢發(fā)展》作者：段迎晟
01.從汽車產(chǎn)業(yè)鏈到車規(guī)MCU芯片

MCU（Microcontroller Unit）名為微控制單元或者單片機，是把中央處理器的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存、計數(shù)器、周邊接口等內(nèi)容都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機。廣泛應(yīng)用于消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。▲MCU市場規(guī)模歷史及預(yù)測根據(jù)IC Insight數(shù)據(jù)，全球MCU市場在2020年新冠肺炎疫情沖擊下下降2%后，隨著2021年強勁的經(jīng)濟復(fù)蘇，MCU的銷售額攀升了23%，達到創(chuàng)紀錄的196億美元。IC Insights預(yù)測，2022年全球MCU銷售額將增長10%，達到215億美元的歷史新高，其中汽車MCU的增長將超過大多數(shù)其他終端市場。根據(jù)IC Insights 2021年中數(shù)據(jù)顯示，盡管受芯片短缺和疫情的影響，2021年全球汽車MCU銷售額將預(yù)計達到76億美元的規(guī)模，相比2020年增長23%，其中，超四分之三的汽車MCU銷售額來自32位，約為58億美元。預(yù)計全球汽車MCU銷售額在2022年和2023年分別有14%和16%的增長率，到2023年將達到100億美元的規(guī)模。目前疫情沖擊下新能源汽車銷量逆勢提高，面對下游龐大市場需求整車廠進入主動加庫存階段，車規(guī)芯片需求量持續(xù)保持高位，預(yù)計車規(guī)MCU芯片高需求將會持續(xù)到22年底，擴產(chǎn)能的投資有望在23年中實現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模大體量提升。通常，MCU完成內(nèi)部生產(chǎn)需要12-16周。與22Q1相比，MCU的短缺更加明顯，大多數(shù)MCU都處于短缺狀態(tài)，尤其是意法半導(dǎo)體和恩智浦。車載MCU目前只有瑞薩和賽普拉斯提供，貨期為32-45周，其他品牌處于短缺狀態(tài)。2022年，汽車MCU訂單幾乎滿員，價格持續(xù)上漲。其中，意法半導(dǎo)體3月24日宣布，將在第二季度上調(diào)所有產(chǎn)品線的價格。如今，對MCU的需求不僅是數(shù)量上的。隨著新興產(chǎn)業(yè)的推動，對低功耗、高算力、定制化、專用外設(shè)的新要求逐漸增加。2021年，由于芯片短缺，全球汽車市場累計減產(chǎn)量約為1020萬輛。截至5月15日，由于芯片短缺，今年全球汽車市場累計減產(chǎn)量約為172萬輛。其中，中國汽車市場累計減產(chǎn)量增加至9.2萬輛，占全球累計減產(chǎn)量的5.3%。除了芯片短缺，汽車“三化”也是MCU的重要推動因素：智能化：當(dāng)前仍處于L0-L2自動駕駛滲透率快速提升階段，智能駕駛需求將持續(xù)提高ECU和MCU用量：作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運算和處理的核心，MCU是實現(xiàn)汽車智能化的關(guān)鍵。據(jù)iSuppli報告顯示，一輛汽車中所使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU芯片約占30%。這意味著每輛車至少需要使用70顆以上的MCU芯片。電動化：2021年全球電動化電動汽車銷量達到67.5萬輛，比2020年增長108%，由于2020年的低基數(shù)，盡管2021年同比增長率極端，但2021年的銷量仍然是可觀的。網(wǎng)聯(lián)化：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的增多提升了對聯(lián)網(wǎng)能力需求，MCU作為聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵元件同時也需要兼顧成本和功耗，促使無線MCU解決方案快速進入行業(yè)視野。
02.半導(dǎo)體設(shè)備黃金發(fā)展期來臨

隨著汽車功能逐漸增加，特別是汽車“三化”后，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)通過增加ECU來增加汽車功能存在算力浪費，車內(nèi)線路繁雜、汽車空間使用效率低、系統(tǒng)升級困難、新增ECU邊際成本遞增等弊端，用域控制器合理集成ECU功能是大勢所趨。ECU（Electronic Control Unit）即電子控制單元，是控制汽車功能的“電腦”，其內(nèi)部包括MCU、存儲器，輸入/輸出接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）及其他集成電路。分布式下，單個ECU控制汽車的某一功能，增加汽車功能就要增加ECU，而ECU增加會帶來MCU的增加。DCU（Domain Control Unit）域控制單元，是指集中控制汽車某些功能的控制器，其芯片主要是SoC芯片，內(nèi)部包括高算力微處理器、存儲器，輸入/輸出接口等。域控制下，汽車某些功能被整合起來由DCU一并控制，ECU數(shù)量減少引致MCU的用量下降。汽車功能眾多，有些功能自汽車誕生之日就已經(jīng)存在，有些則是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展在某一時刻運用并保留在汽車上。智能化的趨勢下，各類新興功能加速增添運用并持續(xù)更新迭代。博世按汽車功能拆分整車為動力域，底盤域，車身域，座艙域，自動駕駛域?；诓┦赖臉?gòu)想，將集成了傳統(tǒng)功能的動力域，底盤域和車身域歸為一組，座艙域和自動駕駛域歸為新興功能組。▲汽車功能傳統(tǒng)燃油車的動力系統(tǒng)主要包括發(fā)動機和變速箱，這兩個部件中的控制芯片合計布局2塊：一塊發(fā)動機主控MCU和一塊變速器主控MCU。純電動汽車動力系統(tǒng)包括整車控制模塊，電機控制器模塊，電池管理模塊三個部分。域控構(gòu)造下，動力域控制器集中控制上述三個部分，和傳統(tǒng)燃油車不同的動力系統(tǒng)帶來了MCU的增量，預(yù)計用量將超過5塊。智能座艙實現(xiàn)的功能繁多，包括信息娛樂，人機交互，為了滿足實現(xiàn)這些先進功能的需要，更高性能車載芯片作用愈發(fā)凸顯，MCU地位有下降趨勢。我國標準將0-2級自動化稱為駕駛輔助，要實現(xiàn)駕駛輔助，必須為汽車添加輔助功能，而這些功能的添加在目前的車型中仍是分布式，這些功能仍有對應(yīng)ECU。3-5級是自動駕駛，域控制下ADAS功能整合，這需要高性能，專業(yè)化的SoC主控芯片解決方案，到了這個階段MCU主要起一些“輔助”功能。高級駕駛輔助系統(tǒng)ADAS（Advanced Driving AssistanceSystem）是指通過車載傳感器獲取車身、環(huán)境、人體等信息實現(xiàn)駕駛輔助，并將進一步實現(xiàn)自動駕駛的汽車功能系統(tǒng)。ADAS主要包括主動安全，駕駛舒適性，泊車輔助等功能。目前中國汽車市場還處于L2等級高速滲透的階段，整車廠商綜合考慮成本和性能，新增ADAS功能仍沿用分布式的構(gòu)架。自動駕駛域控制器中MCU的一大作用是作為安全芯片（safety core），添加安全芯片是為了預(yù)防硬件的意外失靈，診斷異常狀態(tài)或者發(fā)生單處故障時有安全備份處理方案。前文所述車規(guī)ISO 26262功能安全標準，是汽車行業(yè)的安全標準，合格的車規(guī)SoC的設(shè)計都必須遵循該標準。▲ADAS功能域集中后SoC起主控地位以NVIDIA DRIVE Orin? SoC 產(chǎn)品為例：其內(nèi)部集成新一代GPU架構(gòu)和Arm Cortex-A78AE CPU內(nèi)核，這些都是高算力處理器，SoC芯片控制多個自動駕駛傳感器?？刂浦T多傳感器不再需要多個MCU，而是由域主控芯片統(tǒng)一控制。該方案中MCU的功能主要和周邊驅(qū)動有關(guān)。
03.全球市場集中度高，國產(chǎn)替代趨勢延續(xù)?

▲全球主要地區(qū)汽車芯片自主產(chǎn)業(yè)規(guī)模情況（2019）根據(jù)Gartner公司的最終統(tǒng)計結(jié)果，2021年全球半導(dǎo)體收入同比增長26.3%，總計5950億美元。汽車市場在2021年增長了34.9%，表現(xiàn)優(yōu)于所有其他終端市場。目前我國汽車芯片自給率不足10%、國產(chǎn)化率僅為5%，供應(yīng)高度依賴國外。需求側(cè)：中國汽車約占全球30%，是車規(guī)級芯片需求最大的市場供給側(cè)：國內(nèi)汽車芯片進口率高達95%，像用于動力系統(tǒng)、底盤控制和ADAS等功能的關(guān)鍵芯片均被國外巨頭壟斷。▲2020年全球車規(guī)級MCU供應(yīng)商市占率全球車規(guī)MCU市場集中度高，且有著輕晶圓廠戰(zhàn)略，依靠晶圓代工廠將技術(shù)轉(zhuǎn)化為芯片產(chǎn)品。從供給端來看，臺積電占所有外包車規(guī)MCU出貨量約60%-70%，但汽車芯片業(yè)務(wù)僅占其總收入3%。頭部廠商對臺積電的強依賴性，放大了供需錯配的矛盾：臺積電因疫情降低車規(guī)MCU產(chǎn)能分配，在終端需求攀升后車規(guī)芯片供不應(yīng)求。▲2020年全球及中國MCU芯片應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)國產(chǎn)車規(guī)MCU目前正處于發(fā)展窗口期：本土廠商在車規(guī)MCU的市場份額占比小，可發(fā)展空間大；宏觀市場影響加劇本土化替代的緊迫性，MCU持續(xù)缺貨，而海外大廠新增產(chǎn)能有限，國產(chǎn)替代的趨勢延續(xù)；政策加持，推動MCU研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，維護汽車工業(yè)的穩(wěn)定運行。“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案目標是到2025年我國新能源汽車滲透率達到20%左右，另基于月度新能源汽車市場快速放量的現(xiàn)狀，2022年以來新能源汽車滲透率分別為17%、19%、22%、25%和24%，考慮到汽車整體銷量處于近年來低點，而滲透率是新能源汽車銷量占汽車總銷量的比重，滲透率的快速提升并不意味著新能源汽車的高度普及，因此我們給予2025年新能源汽車滲透率25%的審慎預(yù)期，30%的樂觀預(yù)期。新能源汽車滲透率提高背后的意義兼具電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化進程，科技屬性不斷增多是趨勢。在界定時間內(nèi)即新能源汽車高速普及階段，單車芯片價值量與新能源汽車滲透率呈一定程度的同向相關(guān)性。在傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車中單車MCU價值量在汽車芯片價值總量中占比穩(wěn)定。傳統(tǒng)燃油車中MCU價值量占比為23%，純電動汽車MCU價值量占比為11%。▲中國及全球汽車MCU市場規(guī)模預(yù)測預(yù)計中國2022年-2025年汽車MCU市場規(guī)模分別為32.92，36.02，39.30，42.74億美元；2022-2025年全球汽車MCU市場規(guī)模為85.59，93.66，102.19，111.12億美元。預(yù)計中國2022年-2025年汽車MCU市場規(guī)模分別為33.63，37.53，41.66，45.93億美元；2022-2025年全球汽車MCU市場規(guī)模為87.45，97.59，108.32，119.41億美元。中國汽車MCU市場在2021-2025年CAGR分別為9.24%和11.22%，車規(guī)級MCU市場規(guī)模在汽車三化的背景下具有較大增長空間。▲已實現(xiàn)車規(guī)級MCU批量生產(chǎn)的廠商已實現(xiàn)車規(guī)級MCU批量生產(chǎn)的廠商目前，國內(nèi)廠商與國際巨頭還有相當(dāng)大的差距。要想在高端MCU市場占據(jù)一定份額，ICWISE高級分析師指出，除了需要技術(shù)水平、設(shè)計能力、代工工藝、產(chǎn)品性能等達到同等水平外，還需要把握高端MCU市場的需求變化，可以在特定環(huán)境下直接與需求終端(如車企)合作，開發(fā)產(chǎn)業(yè)變革帶來的新需求，從追趕者變成市場引領(lǐng)者。許多國產(chǎn)企業(yè)都是從消費級和工業(yè)級做起，逐漸步入汽車級MCU目前產(chǎn)品能量產(chǎn)上車的國內(nèi)芯片廠商屈指可數(shù)，部分國MCU產(chǎn)品在2022年才通過產(chǎn)品測試，距離批量商業(yè)化落地還有一定的距離。在Aspencore發(fā)起的國產(chǎn)MCU廠商調(diào)研統(tǒng)計分析中，車規(guī)MCU是最多被提及的新興技術(shù)，40個廠商中有24家計劃或正在研發(fā)車規(guī)級MCU。國內(nèi)廠商需加快芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，積極占據(jù)車規(guī)MCU領(lǐng)域市場份額，用安全可靠的產(chǎn)品建立客戶粘性，一旦汽車芯片供應(yīng)鏈恢復(fù)正常，“窗口期”不在，市場對于新進入者的替代需求會大大降低。我國車規(guī)級MCU行業(yè)正處于導(dǎo)入期末期，將進入高速成長期，在相對領(lǐng)先的消費級和工業(yè)級技術(shù)基礎(chǔ)下，直至整車技術(shù)發(fā)展中期階段的車規(guī)MCU市場高需求會刺激國內(nèi)廠商對車規(guī)領(lǐng)域的發(fā)展。供應(yīng)鏈本土化、國產(chǎn)替代化趨勢強，優(yōu)先滿足技術(shù)要求并獲取客戶訂單的廠商將快速占據(jù)市場份額，國產(chǎn)替代潛力巨大。芯東西認為，車用MCU市場，其門檻高、周期長、安全性強、中國芯片廠商入局晚等特點，導(dǎo)致國外半導(dǎo)體廠商一直占據(jù)較大的市場份額。不過隨著市場的發(fā)展和中國MCU廠商的入局和崛起，汽車電子行業(yè)將朝多元化的生態(tài)發(fā)展，新的應(yīng)用場景會不斷出現(xiàn)，進而演化出更多細分賽道，這將意味著會有更多的機遇留給國內(nèi)興起的車載MCU廠商。

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