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　　2021年是缺芯常態(tài)，特別是造車企業(yè)的車規(guī)級(jí)MCU。AFS據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在2021年里“缺芯”所導(dǎo)致全球汽車企業(yè)減產(chǎn)1千多萬(wàn)輛，2022年預(yù)測(cè)汽車還將減產(chǎn)。車規(guī)級(jí)MCU芯片在電動(dòng)化和智能網(wǎng)聯(lián)化的強(qiáng)調(diào)需求下，顯得更為重要，特別是應(yīng)用在汽車動(dòng)力、車身、座艙、底盤和安全等應(yīng)用領(lǐng)域的車規(guī)級(jí)MCU芯片。

　　圍繞車規(guī)級(jí)MCU芯片產(chǎn)業(yè)概況、車規(guī)級(jí)MCU芯片市場(chǎng)、汽車缺芯分析、及重點(diǎn)企業(yè)芯片產(chǎn)品方案等方面，某研究院完成了《車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)報(bào)告(2022版)》，對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了解讀，供行業(yè)相關(guān)人士參考。

　　一、 車規(guī)級(jí)MCU芯片產(chǎn)業(yè)概況

　　車規(guī)級(jí)MCU芯片產(chǎn)業(yè)鏈比較復(fù)雜，可分為上游制造(芯片設(shè)計(jì)、晶圓代工、封裝檢測(cè))，中游器件(集成電路、分立器件、傳感器、光電子)，下游產(chǎn)品(雷達(dá)、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(dǎo)體制造設(shè)備、芯片設(shè)計(jì)制造等領(lǐng)域均由國(guó)際大廠占據(jù)核心地位，國(guó)內(nèi)在封測(cè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域正在迅速壯大。

　　車規(guī)級(jí)MCU芯片廠商根據(jù)各自的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，選擇采用IDM、Foundry代工廠、Fabless無(wú)晶圓、IP設(shè)計(jì)等不同運(yùn)營(yíng)模式，分別涉及芯片產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)。目前，地平線推出了BPU IP 授權(quán)模式，向車企開放芯片IP，聯(lián)合主機(jī)廠共同打造開放創(chuàng)新生態(tài)，已經(jīng)吸引了不少車企。

　　車規(guī)級(jí)MCU芯片根據(jù)功能分為計(jì)算控制芯片(主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC)、存儲(chǔ)芯片、功率半導(dǎo)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(lái)看，不同汽車芯片對(duì)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(chǎn)來(lái)自臺(tái)積電;座艙、自動(dòng)駕駛及AI芯片等主控芯片持續(xù)追求先進(jìn)制程，高級(jí)別自動(dòng)駕駛正在推動(dòng)汽車算力平臺(tái)制程向7nm及以下延伸。

　　二、 車規(guī)級(jí)MCU芯片市場(chǎng)

　　2021年全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)436億美元，預(yù)計(jì)2026年為676億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為9%。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，在2020年半導(dǎo)體產(chǎn)品的市場(chǎng)需求中，控制類芯片占比23%、功率半導(dǎo)體占比22%、傳感器芯片占比13%，存儲(chǔ)芯片占比9%，其他占比33%。

　　汽車是MCU最大的應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)燃油車單車平均需要70個(gè)MCU，智能汽車單車平均需要300個(gè)MCU，應(yīng)用領(lǐng)域包括ADAS、車身、底盤及安全、信息娛樂(lè)、動(dòng)力系統(tǒng)等。車載MCU產(chǎn)品主要有8位、16位和32位三類，32位MCU目前是主流，未來(lái)隨著汽車對(duì)精細(xì)化控制需求的增加，其占比還會(huì)上升。

　　全球車規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)格局穩(wěn)定，以歐美日傳統(tǒng)廠商為主，2021年CR5 約占90%，市場(chǎng)集中度較高。國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí)MCU廠商處于起步階段，憑借價(jià)格和服務(wù)優(yōu)勢(shì)，正逐步搶奪低端 MCU 市場(chǎng)。

　　智能網(wǎng)聯(lián)對(duì)算力提出更高要求，汽車芯片結(jié)構(gòu)形式由 MCU 進(jìn)化至 SoC。SoC是系統(tǒng)級(jí)別的芯片，相比MCU在架構(gòu)上增加了音頻處理DSP、圖像處理GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU等計(jì)算單元，常用于ADAS、座艙IVI、域控制等功能較復(fù)雜的領(lǐng)域。SoC市場(chǎng)上高通和英偉達(dá)處于霸主地位，傳統(tǒng)電子巨頭TI、NXP和瑞薩進(jìn)展緩慢，國(guó)內(nèi)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(jìn)一步集成車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、儀表、HUD等其它系統(tǒng)/功能，未來(lái)“一芯多屏” 式智能座艙方案將成為主流趨勢(shì)。

　　自動(dòng)駕駛SoC對(duì)安全的要求更高，同時(shí)隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別的增加，需要算力支持也更高，未來(lái)自動(dòng)駕駛SoC會(huì)往集成“CPU+XPU”的異構(gòu)式(XPU包括GPU/FPGA/ASIC 等)方向發(fā)展，長(zhǎng)期來(lái)看CPU+ASIC方案將是未來(lái)的主流架構(gòu)。

　　在車載計(jì)算由分布式向集中式演進(jìn)趨勢(shì)下，未來(lái)車載芯片將向多芯片融合、高計(jì)算能力和高安全性方向發(fā)展。座艙域SoC和自動(dòng)駕駛SoC有望融合，同時(shí)具備座艙芯片和自動(dòng)駕駛芯片全棧能力的芯片廠商在未來(lái)將更具競(jìng)爭(zhēng)力。

　　功率半導(dǎo)體是新能源車使用最多的半導(dǎo)體器件之一。根據(jù)使用環(huán)境，車規(guī)級(jí)IGBT功率模塊性能向著高功率密度、低熱阻、高可靠性趨勢(shì)發(fā)展，半導(dǎo)體材料向第三代SiC和GaN發(fā)展。國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí)IGBT已經(jīng)突破技術(shù)壁壘，部分廠家已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，如斯達(dá)半導(dǎo)體和比亞迪半導(dǎo)體等。

　　三、 車規(guī)級(jí)MCU缺芯分析

　　國(guó)內(nèi)汽車半導(dǎo)體在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)證體系、車規(guī)產(chǎn)品驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)配套等方面能力薄弱，同時(shí)在半導(dǎo)體各個(gè)產(chǎn)品自主率較低。目前汽車MCU最為短缺，未來(lái)SoC由于高性能產(chǎn)品集中度較高，也存在缺貨風(fēng)險(xiǎn)。

　　“缺芯”背景下，車企開始重塑供應(yīng)鏈。越來(lái)越多OEM選擇與芯片廠直接合作，共同研發(fā)設(shè)計(jì)、制造和封裝芯片，或直接啟動(dòng)芯片投資和研發(fā)計(jì)劃，提高對(duì)整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的掌控能力。這使得芯片廠在智能汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的角色逐步從Tier2躍升為Tier1或Tier0.5，在智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展中趨于核心地位。

　　國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)正在積極探索不同的發(fā)展路徑，或內(nèi)生發(fā)展、或外部收購(gòu)整合，還有一部分新興領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)加入，如芯馳科技、地平線、黑芝麻等。相對(duì)而言，內(nèi)生發(fā)展和新興領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)對(duì)企業(yè)自身的研發(fā)能力要求更高。未來(lái)國(guó)內(nèi)汽車芯片廠有望在功率半導(dǎo)體、MCU、座艙和自動(dòng)駕駛SoC等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

　　四、 重點(diǎn)企業(yè)車規(guī)級(jí)MCU芯片產(chǎn)品方案

　　高通在智能座艙平臺(tái)在技術(shù)和市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位，其第三和第四代驍龍座艙平臺(tái)，不斷增強(qiáng)圖形圖像、多媒體、計(jì)算機(jī)視覺和AI等功能，優(yōu)化座艙體驗(yàn).

　　英偉達(dá)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(jìn)性上不斷提升，持續(xù)領(lǐng)先高階自動(dòng)駕駛。

　　芯馳科技的車規(guī)級(jí)MCU芯片產(chǎn)品已覆蓋智能座艙、自動(dòng)駕駛、中央網(wǎng)關(guān)和高性能MCU，涵蓋了智能汽車電子電氣架構(gòu)最核心的芯片類別。芯馳車規(guī)級(jí)MCU E3于2022年4月發(fā)布，可全面應(yīng)用于線控底盤、制動(dòng)控制、BMS、ADAS/自動(dòng)駕駛運(yùn)動(dòng)控制、液晶儀表、HUD、流媒體視覺系統(tǒng)CMS等，為國(guó)內(nèi)高端車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品，預(yù)計(jì)三季度量產(chǎn)。與目前主流車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品相比，芯馳科技采用ARM Cortex-R5F CPU架構(gòu)，最高主頻可達(dá)到800MHz，比主流100MHz MCU和部分500MHz高性能同類車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品領(lǐng)先1-2代技術(shù)。