中国车规芯片系列（7）：国产车规级MCU进击之路

  随着智能电动汽车的快速的提升，单车搭载的芯片数量一直增长，同时，对MCU的性能要求也在持续提升。据不完全统计，一辆传统燃油车的芯片需求量约为600颗，轻混汽车需求量约为1000颗，插混及纯电动汽车芯片需求量则高达约1500颗以上。

  从市场格局来看，传统车规级MCU供应商主要是恩智浦、瑞萨、意法半导体、英飞凌、德州仪器等国际厂商，市场集中度较高。随着近几年的“芯片荒”，以及供应链安全自主可控的需求，国产MCU厂商迎来了宝贵的上车窗口期，2025年将会是国产车规级MCU发展的分水岭。

  MCU (Microcontroller Unit），即微控制器，又称单片机，目前已经大范围的应用于包括汽车、工业、电信、医疗和消费电子在内的等各种电子设备，其中汽车市场约占30%的份额。车规级MCU芯片早已经是汽车电子不可或缺的核心元器件。

  在汽车领域，汽车电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)是汽车专用微机控制器，被称之为“车载电脑”。MCU芯片是ECU的核心运算器件，承担ECU的运算功能。汽车上每个ECU单元需要搭载一个MCU芯片。随着汽车智能化和电动化提升，单车MCU芯片用量需求可达数百颗甚至上千颗。

  与消费级和工业级芯片相比，车规级MCU对产品的环境要求、可靠性要求和供货周期要求都相比来说较高。针对车规芯片，汽车市场有专门的认证流程，只有通过严苛的AEC-Q100、IATF16949、ISO26262三大车规芯片认证之后，才是严格意义上的“车规芯片”。车规芯片要通过车规认证难度大，周期长，从流片至量产出货，往往需要3-5年时间。需要指出的是，AEC-Q100、ISO26262认证也有等级之分，即使同为车规芯片，不同应用场景中，对车规芯片的认证标准要求也不一样。

  基于产品性能的高低，应用于汽车领域的MCU规格种类一般可分为8位、16位、32位三种。MCU的位数是指每次 CPU 处理的二进制数的位数，是衡量MCU性能的重要指标。位数越多，数据有效数越多，精确度越高，运算误差越小。

  近年来，由于汽车智能化和电动化加快速度进行发展，汽车电子面临的应用场景越来越复杂，32位MCU的用量正慢慢地提高，目前32位MCU在汽车领域占比已接近80%。从产品趋势上看，32位MCU被认为是未来几年增量可观的市场，产品占比还将继续提升，加速替代过去中低端的8/16位产品。

  随着汽车智能网联化属性越来越强，汽车系统要更高效能、更多功能的控制单元。在汽车电子各个系统当中，大部分都需要MCU芯片作为运行控制的核心，负责各类信息的运算处理，包括汽车动力总成、辅助驾驶、网络互联、底盘安全、信息娱乐以及车身电子等与车辆相关的板块。

  从市场规模上来看，根据IC Insights数据，2021年全球车规级MCU市场规模为76亿美元，2022年市场规模超过86亿美元，同比增长14%；预计到2025年全球车规级MCU市场规模超过110亿美元。

  我国车用MCU市场占有率也十分可观。方正证券针对“十四五”时期中国车规MCU市场规模进行过预测：在基于新能源汽车渗透率超预期提升的背景之下，中国2022年-2025年车规级MCU市场规模分别约为33.63、37.53、41.66、45.93亿美元；2021-2025年复合年均增长率为11.22％。

  在这样广阔的未来市场发展的潜力之下，车规级MCU市场之间的竞争也很激烈。根据Strategy Analysis数据，车规级MCU大部分的市场占有率被恩智浦、瑞萨、英飞凌、意法半导体、德州仪器等国际大厂占据，合计市场占有率高达75.6%，本土车规MCU的国产化率极低。

  目前，在汽车MCU领域，以瑞萨电子、恩智浦和英飞凌为代表的国际厂商处于领头羊。瑞萨电子在发展过程中与丰田、本田形成密切合作，通过稳定供应和选代，持续提升了其汽车电子MCU产品竞争力。其中，瑞萨电子RH850系列32位汽车MCU采用瑞萨40nm工艺生产，支持汽车应用的高性能、低功耗和高可靠性要求。

  恩智浦在2015年收购飞思卡尔之后，持续强化了汽车领域的研发和产品应用，车用MCU实力大幅度的提高。恩智浦S32K MCU系列在安全性与效率方面优势显著，具有高级功能安全、信息安全和软件支持，ASIL B/D车身、区域控制和电气化应用有着明显的优势。

  英飞凌一直深耕汽车电子、工业控制、通信、医疗等领域，在收购赛普拉斯后，加强完善了汽车电子MCU产品线。其中，英飞凌Cypress Traveo II系列是专为汽车应用而设计的32位MCU，具有高级安全功能。

  还有意法半导体，不仅拥有通用型MCU STM32产品系列，并且车规MCU领域也拥有强大的竞争力，其SPC5系列32位MCU可大范围的应用于网关、电动移动和ADAS到发动机和变速器控制、车身、底盘和安全的汽车应用。

  此外，德州仪器作为一家全球性的半导体公司，最新推出C2000实时MCU系列全新产品TMS320F28003x，并且支持使用氮化镓（GaN）及碳化硅（SiC）技术。

  可以看到，MCU产业链是一个极为复杂的全球ECO，涉及IP授权、芯片设计、制造、封装测试、分销等众多环节，高度全球分工，一系列的壁垒也让让市场高度集中，因其架构独特、开发难度大、更新迭代速度慢，技术被一众芯片大厂垄断。因此，最终的结果就是90%的市场掌握在国际芯片厂商手中，由他们在其中竞争。

  尽管面对竞争非常激烈，国内车规级MCU厂商也在潜心研发和跟进，随着汽车“缺芯问题的凸显，国产MCU产商开始逐渐活跃，并得到了更多的上车机会。 下面就和大家伙儿一起来分享几家头部的MCU国产厂家。

  兆易创新成立于2005 年，是国内利基存储领头企业，主要营业产品包括存储器、MCU和传感器。兆易创新2020年开始车规产品布局，经过两年多的开发验证，2022年9月正式推出GD32A503系列车规级MCU。GD32A503系列MCU基于Arm Cortex-M33内核，采用40nm车规工艺制程和高速嵌入式闪存eFlash技术，适用于车窗、智能车锁、电动座椅等控制管理系统和电机电源系统，以及智能座舱系统。

  在半导体领域，比亚迪堪称国产芯片“先行者”。2002年，比亚迪就成立IC（集成电路）设计部，与造车和电池计划几乎同时起步。作为芯片自研派代表的比亚迪，在车规级MCU领域也有所布局。2018年比亚迪半导体成功推出第一代8位车规级MCU芯片后，2019年推出第一代32位车规级MCU芯片。作为国内领先的IDM企业，比亚迪半导体拥有双核触控MCU、EMC增强型触控MCU、工业三合一MCU以及电池管理MCU等。其自主研发的32位车规级MCU BF7006AMXX系列新产品已经大批量应用于比亚迪汉、比亚迪唐等旗舰车型，并对外供货。

  芯驰科技成立于2018年，是一家专注于“全场景、平台化”的芯片产品与技术解决方案提供者。芯驰科学技术产品覆盖智能座舱、智能驾驶、中央网关和高性能MCU。2022年4月，芯驰科技发布了车规MCU E3“控之芯”系列新产品，基于ARM Cortex-R5F，CPU主频高达800MHz，应用于BMS、ADAS、VCU、线控底盘、仪表、HUD、智能后视镜等核心车控领域，并于2022年底实现量产。

  芯旺微电子成立于2012年，是一家专注于汽车级、工业级混合信号8位MCU、32位MCU&DSP芯片设计的企业。从成立之初，芯旺微电子就瞄准了车规级产品。信息数据显示，芯旺微电子2012年开始布局车规产品，其KungFu架构的车规级MCU前期大范围的应用于汽车后装市场。2019年，芯旺微电子设立A系列产品线，作为汽车级芯片推向汽车市场，实现了汽车前装产品的量产并发布32位汽车级MCU，进军汽车高端应用市场。

  盖世汽车根据公开资料统计，目前国内有23家芯片公司布局车规级MCU产品线：

  其中，国芯科技在2014年就发布了车规MCU产品，有2家企业于2018年首发了首款MCU产品；2019年有5家；2021年3家；2022年国内迎来MCU产线家企业发布首款MCU产品线家正式对外发布车规MCU产品。

  从整体进度上看，国内车规MCU芯片厂商大多还停留在针对门窗、照明、区域控制器网关等车身控制领域，以及液晶仪表、抬头显示控制器、电子后视镜等座舱应用，只有少数几家企业布局了对安全和性能要求更高的电机、BMS、智能驾驶等动力集成以及底盘类高阶应用。

  从市场需求的角度来看，国内新能源汽车品牌的蓬勃发展，以及半导体产业日渐成熟，为国产车规级MCU成长提供了较为优渥的培育环境，汽车MCU正迎来加快速度进行发展期。

  从供应链安全角度，国家政策对本土芯片供应链也给予一定引导，本土化替代以及向高端升级的空间也十分广阔。

  从产品特性来看，车规级MCU的技术门槛高、回报周期长，需要坚定持续地投入。不少国产MCU厂商正在积极转变发展方式与经济转型，研发高性能MCU芯片，向高端市场逐步迈进。

  目前国产MCU厂商与国外MCU厂商还存在巨大的差距。能否与国外车规级MCU厂商抗衡，涉及性能、质量、功能等产品因素，当然还包括政治、竞争等其他因素。国内MCU要想真正站稳脚跟，与国外MCU抗衡，还需要经过长时间的努力。