車(chē)規(guī)級(jí)MCU大爆發(fā)！訂單爆滿(mǎn)，價(jià)格連漲，國(guó)產(chǎn)玩家正突圍【附下載】| 芯東西內(nèi)參

汽車(chē)“三化”進(jìn)程加速，車(chē)規(guī)級(jí)MCU大有可為。

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汽車(chē)“智能化”、“電動(dòng)化”、“網(wǎng)聯(lián)化”“三化”進(jìn)程不斷加速，各類(lèi)汽車(chē)半導(dǎo)體需求量均有不同程度地提高，車(chē)規(guī)級(jí)MCU是一類(lèi)具有廣泛運(yùn)用場(chǎng)景的車(chē)載芯片，車(chē)規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)前景廣闊。車(chē)規(guī)級(jí)MCU正是本輪“缺芯”事件的“主角”之一，多重因素促成了一次嚴(yán)重的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈“缺芯”危機(jī)，這導(dǎo)致了全球汽車(chē)生產(chǎn)遭遇巨大困難，現(xiàn)階段車(chē)規(guī)級(jí)MCU仍是眾多汽車(chē)芯片中最為緊缺的種類(lèi)之一。疫情終將過(guò)去，發(fā)展大勢(shì)不可阻擋。汽車(chē)電子電氣（E/E）架構(gòu)正在發(fā)生變化，車(chē)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(bào)告《車(chē)規(guī)MCU芯片市場(chǎng)高需求持續(xù)，國(guó)內(nèi)廠商蓄勢(shì)發(fā)展》，揭秘車(chē)規(guī)MCU芯片的短中期格局和國(guó)產(chǎn)替代機(jī)會(huì)。如果想收藏本文的報(bào)告，可以在芯東西公眾號(hào)回復(fù)關(guān)鍵詞“nc638”獲取。來(lái)源 方正證券原標(biāo)題：《車(chē)規(guī)MCU芯片市場(chǎng)高需求持續(xù)，國(guó)內(nèi)廠商蓄勢(shì)發(fā)展》作者：段迎晟
01.從汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈到車(chē)規(guī)MCU芯片

MCU（Microcontroller Unit）名為微控制單元或者單片機(jī)，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(jì)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(jí)的計(jì)算機(jī)。廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。▲MCU市場(chǎng)規(guī)模歷史及預(yù)測(cè)根據(jù)IC Insight數(shù)據(jù)，全球MCU市場(chǎng)在2020年新冠肺炎疫情沖擊下下降2%后，隨著2021年強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，MCU的銷(xiāo)售額攀升了23%，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的196億美元。IC Insights預(yù)測(cè)，2022年全球MCU銷(xiāo)售額將增長(zhǎng)10%，達(dá)到215億美元的歷史新高，其中汽車(chē)MCU的增長(zhǎng)將超過(guò)大多數(shù)其他終端市場(chǎng)。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(chē)MCU銷(xiāo)售額將預(yù)計(jì)達(dá)到76億美元的規(guī)模，相比2020年增長(zhǎng)23%，其中，超四分之三的汽車(chē)MCU銷(xiāo)售額來(lái)自32位，約為58億美元。預(yù)計(jì)全球汽車(chē)MCU銷(xiāo)售額在2022年和2023年分別有14%和16%的增長(zhǎng)率，到2023年將達(dá)到100億美元的規(guī)模。目前疫情沖擊下新能源汽車(chē)銷(xiāo)量逆勢(shì)提高，面對(duì)下游龐大市場(chǎng)需求整車(chē)廠進(jìn)入主動(dòng)加庫(kù)存階段，車(chē)規(guī)芯片需求量持續(xù)保持高位，預(yù)計(jì)車(chē)規(guī)MCU芯片高需求將會(huì)持續(xù)到22年底，擴(kuò)產(chǎn)能的投資有望在23年中實(shí)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(chē)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(chē)MCU訂單幾乎滿(mǎn)員，價(jià)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(xiàn)的價(jià)格。如今，對(duì)MCU的需求不僅是數(shù)量上的。隨著新興產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)，對(duì)低功耗、高算力、定制化、專(zhuān)用外設(shè)的新要求逐漸增加。2021年，由于芯片短缺，全球汽車(chē)市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量約為1020萬(wàn)輛。截至5月15日，由于芯片短缺，今年全球汽車(chē)市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量約為172萬(wàn)輛。其中，中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量增加至9.2萬(wàn)輛，占全球累計(jì)減產(chǎn)量的5.3%。除了芯片短缺，汽車(chē)“三化”也是MCU的重要推動(dòng)因素：智能化：當(dāng)前仍處于L0-L2自動(dòng)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(chē)電子系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算和處理的核心，MCU是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)智能化的關(guān)鍵。據(jù)iSuppli報(bào)告顯示，一輛汽車(chē)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(chē)至少需要使用70顆以上的MCU芯片。電動(dòng)化：2021年全球電動(dòng)化電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到67.5萬(wàn)輛，比2020年增長(zhǎng)108%，由于2020年的低基數(shù)，盡管2021年同比增長(zhǎng)率極端，但2021年的銷(xiāo)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(duì)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(shí)也需要兼顧成本和功耗，促使無(wú)線(xiàn)MCU解決方案快速進(jìn)入行業(yè)視野。
02.半導(dǎo)體設(shè)備黃金發(fā)展期來(lái)臨

隨著汽車(chē)功能逐漸增加，特別是汽車(chē)“三化”后，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)通過(guò)增加ECU來(lái)增加汽車(chē)功能存在算力浪費(fèi)，車(chē)內(nèi)線(xiàn)路繁雜、汽車(chē)空間使用效率低、系統(tǒng)升級(jí)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(shì)所趨。ECU（Electronic Control Unit）即電子控制單元，是控制汽車(chē)功能的“電腦”，其內(nèi)部包括MCU、存儲(chǔ)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(gè)ECU控制汽車(chē)的某一功能，增加汽車(chē)功能就要增加ECU，而ECU增加會(huì)帶來(lái)MCU的增加。DCU（Domain Control Unit）域控制單元，是指集中控制汽車(chē)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(chǔ)器，輸入/輸出接口等。域控制下，汽車(chē)某些功能被整合起來(lái)由DCU一并控制，ECU數(shù)量減少引致MCU的用量下降。汽車(chē)功能眾多，有些功能自汽車(chē)誕生之日就已經(jīng)存在，有些則是隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展在某一時(shí)刻運(yùn)用并保留在汽車(chē)上。智能化的趨勢(shì)下，各類(lèi)新興功能加速增添運(yùn)用并持續(xù)更新迭代。博世按汽車(chē)功能拆分整車(chē)為動(dòng)力域，底盤(pán)域，車(chē)身域，座艙域，自動(dòng)駕駛域?；诓┦赖臉?gòu)想，將集成了傳統(tǒng)功能的動(dòng)力域，底盤(pán)域和車(chē)身域歸為一組，座艙域和自動(dòng)駕駛域歸為新興功能組。▲汽車(chē)功能傳統(tǒng)燃油車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，這兩個(gè)部件中的控制芯片合計(jì)布局2塊：一塊發(fā)動(dòng)機(jī)主控MCU和一塊變速器主控MCU。純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)包括整車(chē)控制模塊，電機(jī)控制器模塊，電池管理模塊三個(gè)部分。域控構(gòu)造下，動(dòng)力域控制器集中控制上述三個(gè)部分，和傳統(tǒng)燃油車(chē)不同的動(dòng)力系統(tǒng)帶來(lái)了MCU的增量，預(yù)計(jì)用量將超過(guò)5塊。智能座艙實(shí)現(xiàn)的功能繁多，包括信息娛樂(lè)，人機(jī)交互，為了滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)這些先進(jìn)功能的需要，更高性能車(chē)載芯片作用愈發(fā)凸顯，MCU地位有下降趨勢(shì)。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將0-2級(jí)自動(dòng)化稱(chēng)為駕駛輔助，要實(shí)現(xiàn)駕駛輔助，必須為汽車(chē)添加輔助功能，而這些功能的添加在目前的車(chē)型中仍是分布式，這些功能仍有對(duì)應(yīng)ECU。3-5級(jí)是自動(dòng)駕駛，域控制下ADAS功能整合，這需要高性能，專(zhuān)業(yè)化的SoC主控芯片解決方案，到了這個(gè)階段MCU主要起一些“輔助”功能。高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS（Advanced Driving AssistanceSystem）是指通過(guò)車(chē)載傳感器獲取車(chē)身、環(huán)境、人體等信息實(shí)現(xiàn)駕駛輔助，并將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的汽車(chē)功能系統(tǒng)。ADAS主要包括主動(dòng)安全，駕駛舒適性，泊車(chē)輔助等功能。目前中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)還處于L2等級(jí)高速滲透的階段，整車(chē)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(dòng)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(shí)有安全備份處理方案。前文所述車(chē)規(guī)ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)，是汽車(chē)行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)，合格的車(chē)規(guī)SoC的設(shè)計(jì)都必須遵循該標(biāo)準(zhǔn)。▲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(gè)自動(dòng)駕駛傳感器?？刂浦T多傳感器不再需要多個(gè)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(dòng)有關(guān)。
03.全球市場(chǎng)集中度高，國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)延續(xù)?

▲全球主要地區(qū)汽車(chē)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(jì)結(jié)果，2021年全球半導(dǎo)體收入同比增長(zhǎng)26.3%，總計(jì)5950億美元。汽車(chē)市場(chǎng)在2021年增長(zhǎng)了34.9%，表現(xiàn)優(yōu)于所有其他終端市場(chǎng)。目前我國(guó)汽車(chē)芯片自給率不足10%、國(guó)產(chǎn)化率僅為5%，供應(yīng)高度依賴(lài)國(guó)外。需求側(cè)：中國(guó)汽車(chē)約占全球30%，是車(chē)規(guī)級(jí)芯片需求最大的市場(chǎng)供給側(cè)：國(guó)內(nèi)汽車(chē)芯片進(jìn)口率高達(dá)95%，像用于動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)控制和ADAS等功能的關(guān)鍵芯片均被國(guó)外巨頭壟斷。▲2020年全球車(chē)規(guī)級(jí)MCU供應(yīng)商市占率全球車(chē)規(guī)MCU市場(chǎng)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(lái)看，臺(tái)積電占所有外包車(chē)規(guī)MCU出貨量約60%-70%，但汽車(chē)芯片業(yè)務(wù)僅占其總收入3%。頭部廠商對(duì)臺(tái)積電的強(qiáng)依賴(lài)性，放大了供需錯(cuò)配的矛盾：臺(tái)積電因疫情降低車(chē)規(guī)MCU產(chǎn)能分配，在終端需求攀升后車(chē)規(guī)芯片供不應(yīng)求。▲2020年全球及中國(guó)MCU芯片應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)MCU目前正處于發(fā)展窗口期：本土廠商在車(chē)規(guī)MCU的市場(chǎng)份額占比小，可發(fā)展空間大；宏觀市場(chǎng)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(guó)產(chǎn)替代的趨勢(shì)延續(xù)；政策加持，推動(dòng)MCU研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，維護(hù)汽車(chē)工業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行。“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案目標(biāo)是到2025年我國(guó)新能源汽車(chē)滲透率達(dá)到20%左右，另基于月度新能源汽車(chē)市場(chǎng)快速放量的現(xiàn)狀，2022年以來(lái)新能源汽車(chē)滲透率分別為17%、19%、22%、25%和24%，考慮到汽車(chē)整體銷(xiāo)量處于近年來(lái)低點(diǎn)，而滲透率是新能源汽車(chē)銷(xiāo)量占汽車(chē)總銷(xiāo)量的比重，滲透率的快速提升并不意味著新能源汽車(chē)的高度普及，因此我們給予2025年新能源汽車(chē)滲透率25%的審慎預(yù)期，30%的樂(lè)觀預(yù)期。新能源汽車(chē)滲透率提高背后的意義兼具電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化進(jìn)程，科技屬性不斷增多是趨勢(shì)。在界定時(shí)間內(nèi)即新能源汽車(chē)高速普及階段，單車(chē)芯片價(jià)值量與新能源汽車(chē)滲透率呈一定程度的同向相關(guān)性。在傳統(tǒng)燃油車(chē)和新能源汽車(chē)中單車(chē)MCU價(jià)值量在汽車(chē)芯片價(jià)值總量中占比穩(wěn)定。傳統(tǒng)燃油車(chē)中MCU價(jià)值量占比為23%，純電動(dòng)汽車(chē)MCU價(jià)值量占比為11%。▲中國(guó)及全球汽車(chē)MCU市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)預(yù)計(jì)中國(guó)2022年-2025年汽車(chē)MCU市場(chǎng)規(guī)模分別為32.92，36.02，39.30，42.74億美元；2022-2025年全球汽車(chē)MCU市場(chǎng)規(guī)模為85.59，93.66，102.19，111.12億美元。預(yù)計(jì)中國(guó)2022年-2025年汽車(chē)MCU市場(chǎng)規(guī)模分別為33.63，37.53，41.66，45.93億美元；2022-2025年全球汽車(chē)MCU市場(chǎng)規(guī)模為87.45，97.59，108.32，119.41億美元。中國(guó)汽車(chē)MCU市場(chǎng)在2021-2025年CAGR分別為9.24%和11.22%，車(chē)規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)規(guī)模在汽車(chē)三化的背景下具有較大增長(zhǎng)空間。▲已實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)MCU批量生產(chǎn)的廠商已實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)MCU批量生產(chǎn)的廠商目前，國(guó)內(nèi)廠商與國(guó)際巨頭還有相當(dāng)大的差距。要想在高端MCU市場(chǎng)占據(jù)一定份額，ICWISE高級(jí)分析師指出，除了需要技術(shù)水平、設(shè)計(jì)能力、代工工藝、產(chǎn)品性能等達(dá)到同等水平外，還需要把握高端MCU市場(chǎng)的需求變化，可以在特定環(huán)境下直接與需求終端(如車(chē)企)合作，開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)變革帶來(lái)的新需求，從追趕者變成市場(chǎng)引領(lǐng)者。許多國(guó)產(chǎn)企業(yè)都是從消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)做起，逐漸步入汽車(chē)級(jí)MCU目前產(chǎn)品能量產(chǎn)上車(chē)的國(guó)內(nèi)芯片廠商屈指可數(shù)，部分國(guó)MCU產(chǎn)品在2022年才通過(guò)產(chǎn)品測(cè)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(guó)產(chǎn)MCU廠商調(diào)研統(tǒng)計(jì)分析中，車(chē)規(guī)MCU是最多被提及的新興技術(shù)，40個(gè)廠商中有24家計(jì)劃或正在研發(fā)車(chē)規(guī)級(jí)MCU。國(guó)內(nèi)廠商需加快芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，積極占據(jù)車(chē)規(guī)MCU領(lǐng)域市場(chǎng)份額，用安全可靠的產(chǎn)品建立客戶(hù)粘性，一旦汽車(chē)芯片供應(yīng)鏈恢復(fù)正常，“窗口期”不在，市場(chǎng)對(duì)于新進(jìn)入者的替代需求會(huì)大大降低。我國(guó)車(chē)規(guī)級(jí)MCU行業(yè)正處于導(dǎo)入期末期，將進(jìn)入高速成長(zhǎng)期，在相對(duì)領(lǐng)先的消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)技術(shù)基礎(chǔ)下，直至整車(chē)技術(shù)發(fā)展中期階段的車(chē)規(guī)MCU市場(chǎng)高需求會(huì)刺激國(guó)內(nèi)廠商對(duì)車(chē)規(guī)領(lǐng)域的發(fā)展。供應(yīng)鏈本土化、國(guó)產(chǎn)替代化趨勢(shì)強(qiáng)，優(yōu)先滿(mǎn)足技術(shù)要求并獲取客戶(hù)訂單的廠商將快速占據(jù)市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)替代潛力巨大。芯東西認(rèn)為，車(chē)用MCU市場(chǎng)，其門(mén)檻高、周期長(zhǎng)、安全性強(qiáng)、中國(guó)芯片廠商入局晚等特點(diǎn)，導(dǎo)致國(guó)外半導(dǎo)體廠商一直占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。不過(guò)隨著市場(chǎng)的發(fā)展和中國(guó)MCU廠商的入局和崛起，汽車(chē)電子行業(yè)將朝多元化的生態(tài)發(fā)展，新的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)不斷出現(xiàn)，進(jìn)而演化出更多細(xì)分賽道，這將意味著會(huì)有更多的機(jī)遇留給國(guó)內(nèi)興起的車(chē)載MCU廠商。

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