2021年是缺芯常態(tài)，特別是造車企業(yè)的車規(guī)級MCU。AFS據數據顯示，在2021年里“缺芯”所導致全球汽車企業(yè)減產1千多萬輛，2022年預測汽車還將減產。車規(guī)級MCU芯片在電動化和智能網聯化的強調需求下，顯得更為重要，特別是應用在汽車動力、車身、座艙、底盤和安全等應用領域的車規(guī)級MCU芯片。

　　圍繞車規(guī)級MCU芯片產業(yè)概況、車規(guī)級MCU芯片市場、汽車缺芯分析、及重點企業(yè)芯片產品方案等方面，某研究院完成了《車規(guī)級芯片產業(yè)報告(2022版)》，對產業(yè)進行了解讀，供行業(yè)相關人士參考。

　　一、 車規(guī)級MCU芯片產業(yè)概況

　　車規(guī)級MCU芯片產業(yè)鏈比較復雜，可分為上游制造(芯片設計、晶圓代工、封裝檢測)，中游器件(集成電路、分立器件、傳感器、光電子)，下游產品(雷達、攝像頭、整車控制器、電控單元等)。上下游企業(yè)眾多，在上游材料、半導體制造設備、芯片設計制造等領域均由國際大廠占據核心地位，國內在封測產業(yè)領域正在迅速壯大。

　　車規(guī)級MCU芯片廠商根據各自的資源和技術優(yōu)勢，選擇采用IDM、Foundry代工廠、Fabless無晶圓、IP設計等不同運營模式，分別涉及芯片產業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)。目前，地平線推出了BPU IP 授權模式，向車企開放芯片IP，聯合主機廠共同打造開放創(chuàng)新生態(tài)，已經吸引了不少車企。

　　車規(guī)級MCU芯片根據功能分為計算控制芯片(主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC)、存儲芯片、功率半導體(主要有IGBT和MOSFET)、通信芯片、傳感器芯片(主要有CIS、MEMS、陀螺儀等)五大類。從芯片工藝制程來看，不同汽車芯片對工藝要求存在較大差異。MCU主要是依靠成熟制程，全球70%MCU生產來自臺積電;座艙、自動駕駛及AI芯片等主控芯片持續(xù)追求先進制程，高級別自動駕駛正在推動汽車算力平臺制程向7nm及以下延伸。

　　二、 車規(guī)級MCU芯片市場

　　2021年全球汽車半導體市場規(guī)模達436億美元，預計2026年為676億美元，復合增長率為9%。產品結構上，在2020年半導體產品的市場需求中，控制類芯片占比23%、功率半導體占比22%、傳感器芯片占比13%，存儲芯片占比9%，其他占比33%。

　　汽車是MCU最大的應用領域，傳統(tǒng)燃油車單車平均需要70個MCU，智能汽車單車平均需要300個MCU，應用領域包括ADAS、車身、底盤及安全、信息娛樂、動力系統(tǒng)等。車載MCU產品主要有8位、16位和32位三類，32位MCU目前是主流，未來隨著汽車對精細化控制需求的增加，其占比還會上升。

　　全球車規(guī)級MCU市場規(guī)模將持續(xù)增長，競爭格局穩(wěn)定，以歐美日傳統(tǒng)廠商為主，2021年CR5 約占90%，市場集中度較高。國內車規(guī)級MCU廠商處于起步階段，憑借價格和服務優(yōu)勢，正逐步搶奪低端 MCU 市場。

　　智能網聯對算力提出更高要求，汽車芯片結構形式由 MCU 進化至 SoC。SoC是系統(tǒng)級別的芯片，相比MCU在架構上增加了音頻處理DSP、圖像處理GPU、神經網絡處理器NPU等計算單元，常用于ADAS、座艙IVI、域控制等功能較復雜的領域。SoC市場上高通和英偉達處于霸主地位，傳統(tǒng)電子巨頭TI、NXP和瑞薩進展緩慢，國內科技企業(yè)嶄露頭角，如芯馳、地平線、黑芝麻等。

　　座艙SoC需求將隨著智能座艙滲透率上升而增加，隨著座艙智能化發(fā)展，座艙域控制器進一步集成車載信息娛樂系統(tǒng)、儀表、HUD等其它系統(tǒng)/功能，未來“一芯多屏” 式智能座艙方案將成為主流趨勢。

　　自動駕駛SoC對安全的要求更高，同時隨著自動駕駛級別的增加，需要算力支持也更高，未來自動駕駛SoC會往集成“CPU+XPU”的異構式(XPU包括GPU/FPGA/ASIC 等)方向發(fā)展，長期來看CPU+ASIC方案將是未來的主流架構。

　　在車載計算由分布式向集中式演進趨勢下，未來車載芯片將向多芯片融合、高計算能力和高安全性方向發(fā)展。座艙域SoC和自動駕駛SoC有望融合，同時具備座艙芯片和自動駕駛芯片全棧能力的芯片廠商在未來將更具競爭力。

　　功率半導體是新能源車使用最多的半導體器件之一。根據使用環(huán)境，車規(guī)級IGBT功率模塊性能向著高功率密度、低熱阻、高可靠性趨勢發(fā)展，半導體材料向第三代SiC和GaN發(fā)展。國內車規(guī)級IGBT已經突破技術壁壘，部分廠家已實現國產替代，如斯達半導體和比亞迪半導體等。

　　三、 車規(guī)級MCU缺芯分析

　　國內汽車半導體在基礎環(huán)節(jié)、標準和驗證體系、車規(guī)產品驗證、產業(yè)配套等方面能力薄弱，同時在半導體各個產品自主率較低。目前汽車MCU最為短缺，未來SoC由于高性能產品集中度較高，也存在缺貨風險。

　　“缺芯”背景下，車企開始重塑供應鏈。越來越多OEM選擇與芯片廠直接合作，共同研發(fā)設計、制造和封裝芯片，或直接啟動芯片投資和研發(fā)計劃，提高對整個芯片產業(yè)鏈的掌控能力。這使得芯片廠在智能汽車產業(yè)鏈中的角色逐步從Tier2躍升為Tier1或Tier0.5，在智能網聯發(fā)展中趨于核心地位。

　　國內半導體企業(yè)正在積極探索不同的發(fā)展路徑，或內生發(fā)展、或外部收購整合，還有一部分新興領域的初創(chuàng)企業(yè)加入，如芯馳科技、地平線、黑芝麻等。相對而言，內生發(fā)展和新興領域創(chuàng)業(yè)對企業(yè)自身的研發(fā)能力要求更高。未來國內汽車芯片廠有望在功率半導體、MCU、座艙和自動駕駛SoC等領域實現突破。

　　四、 重點企業(yè)車規(guī)級MCU芯片產品方案

　　高通在智能座艙平臺在技術和市場上處于領先地位，其第三和第四代驍龍座艙平臺，不斷增強圖形圖像、多媒體、計算機視覺和AI等功能，優(yōu)化座艙體驗.

　　英偉達在SoC芯片方面，從 Parker、Xavier、Orin 到最新發(fā)布的 Atlan，在算力、功耗、工藝先進性上不斷提升，持續(xù)領先高階自動駕駛。

　　芯馳科技的車規(guī)級MCU芯片產品已覆蓋智能座艙、自動駕駛、中央網關和高性能MCU，涵蓋了智能汽車電子電氣架構最核心的芯片類別。芯馳車規(guī)級MCU E3于2022年4月發(fā)布，可全面應用于線控底盤、制動控制、BMS、ADAS/自動駕駛運動控制、液晶儀表、HUD、流媒體視覺系統(tǒng)CMS等，為國內高端車規(guī)級MCU產品，預計三季度量產。與目前主流車規(guī)級MCU產品相比，芯馳科技采用ARM Cortex-R5F CPU架構，最高主頻可達到800MHz，比主流100MHz MCU和部分500MHz高性能同類車規(guī)級MCU產品領先1-2代技術。