交期延長最多245天，一圖了解車用MCU為何如此緊缺？

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2022-03-17 08:15:14 4

汽車半導(dǎo)體按種類可簡單分為功能芯片MCU（Microcontroller Unit）、功率半導(dǎo)體（IGBT、MOSFET 等）、傳感器三類。MCU主要作用于最核心的安全與駕駛方面，自動駕駛（輔助）系統(tǒng)的控制，中控系統(tǒng)的顯示與運(yùn)算、發(fā)動機(jī)、底盤和車身控制等。

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在一輛汽車所裝備的所有半導(dǎo)體器件中，MCU大概占三成，平均下來每輛車要用到70顆以上的MCU芯片。再加上汽車從“功能機(jī)”進(jìn)化為“智能機(jī)”，從“汽車電子”到“無人駕駛”，也進(jìn)一步提升了車用MCU的市場規(guī)模。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner的數(shù)據(jù)了解，在汽車電子芯片需求中，計算、控制類芯片和功率半導(dǎo)體芯片是目前市場需求規(guī)模最大的兩類，各占汽車芯片總體需求的26.2%和是29.7%，二者合計規(guī)模達(dá)到229億美元，占到了全部汽車半導(dǎo)體市場的55%以上。

圖注：汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及市場份額

例如谷歌 Waymo采用英特爾CPU+Altera FPGA方案，英飛凌MCU作為通信接口；百度 Apollo采用恩智浦/英飛凌/瑞薩MCU+賽靈思 FPGA/英偉達(dá)GPU的方案；奧迪采用Mobileye ASIC英偉達(dá)GPU+Altera FPGA+英飛凌MCU的多芯片集成方案等。自動駕駛汽車、車載智能通訊、車艙娛樂等車應(yīng)用需要大量32-bit MCU的信息處理能力，未來趨勢將朝向多功能整合與低耗能表現(xiàn)發(fā)展，使用數(shù)量或?qū)⒊掷m(xù)增加。

再加上從主要的車用MCU大廠，例如Renesas、NXP、Texas Instruments、Infineon、Microchip、Cypress、STMicroelectronics及Toshiba等提供的32-bit車用MCU產(chǎn)品線可看到，幾乎大部分廠商都有以ARM Cortex-M或ARM Cortex-R為CPU核心的MCU設(shè)計，并極力將MCU產(chǎn)品線拓展至更多車應(yīng)用。

可預(yù)見的是，采用IP大廠的CPU核心后，讓車用MCU發(fā)展愈加快速。

據(jù)ICVTanK的數(shù)據(jù)資料了解到，全球汽車功能芯片預(yù)計市場規(guī)模有望從2019年70億美元穩(wěn)步提升至2021年75億美元。

但是目前全球汽車半導(dǎo)體市場由歐美日等國的巨頭企業(yè)占據(jù)壟斷地位。

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車用MCU的主要玩家有哪些？

據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，歐洲汽車半導(dǎo)體2019年產(chǎn)值以150.88億美元占全球汽車半導(dǎo)體總產(chǎn)值的36.79%，市場份額全球*；美國以全球市占率32.64%位居第二；其次日本占全球26.03%的市場份額。中國大陸2019年汽車半導(dǎo)體實現(xiàn)銷售收入僅為10億美元左右，占比不到3%，和歐美日相比，差距很大。

圖注：數(shù)據(jù)來源Gartner，由芯聞路1號制圖

在全球前20大汽車半導(dǎo)體廠商中，美國企業(yè)數(shù)量達(dá)到9家，歐洲日本企業(yè)數(shù)量各為5家，但歐洲汽車半導(dǎo)體企業(yè)綜合競爭力更強(qiáng)，5家企業(yè)中有3家進(jìn)入全球ToP5。中國大陸的安世半導(dǎo)體，是由中國大陸企業(yè)收購原恩智浦標(biāo)準(zhǔn)件業(yè)務(wù)而設(shè)立的汽車半導(dǎo)體企業(yè)，也是目前中國規(guī)模最大、水平最高的車規(guī)級半導(dǎo)體廠商。

車用MCU的主要代表企業(yè)有瑞薩、NXP、恩智浦、英飛凌、德州儀器、英偉達(dá)等。近幾年，國內(nèi)也在積極布局汽車電子領(lǐng)域。比如，賽騰微等國內(nèi)MCU企業(yè)已初步進(jìn)入汽車領(lǐng)域，截止2020年5月，賽騰微車規(guī)MCU已累計出貨數(shù)百萬顆。

比亞迪半導(dǎo)體從2007年進(jìn)入MCU領(lǐng)域，最早開始研發(fā)的是工業(yè)級MCU。13年的發(fā)展，比亞迪有工業(yè)級通用MCU芯片、工業(yè)級三合一MCU芯片、車規(guī)級觸控MCU芯片、車規(guī)級通用MCU芯片以及電池管理MCU芯片。這是比亞迪除功率器件之外的又一突圍。

2020年3月，四維圖新旗下全資子公司AutoChips杰發(fā)科技對外宣布，其車規(guī)級MCU產(chǎn)品線AC7801X，國產(chǎn)*顆32位Cortex-M0+車規(guī)級MCU芯片。AC7801X主要面向汽車車身電子，可廣泛應(yīng)用于天窗、車窗、座椅、LED車燈、ETC、倒車?yán)走_(dá)、雨量傳感器等產(chǎn)品領(lǐng)域。杰發(fā)科技憑借后裝市場占據(jù)優(yōu)勢，與在前裝市場行業(yè)地位*的四維圖新互補(bǔ)，互相提升對方在前裝、后裝市場的競爭力。

2020年9月，上海芯*微電子技術(shù)有限公司獲得億元A輪融資，由硅港資本領(lǐng)投、上汽恒旭、中芯聚源、超越摩爾、聯(lián)儲證券、炬成投資跟投。據(jù)了解，芯*微基于自主IP KungFu內(nèi)核架構(gòu)，已開發(fā)出高可靠、高品質(zhì)8位MCU、32位MCU&DSP。除了擁有獨立自主的MCU內(nèi)核及架構(gòu)，芯*微還開發(fā)了一系列能提供自主研發(fā)的開發(fā)工具，包括集成開發(fā)環(huán)境、C編譯器和仿真器，實現(xiàn)了從芯片到工具鏈的全自主。

中國制造仍然處于奮力追趕的階段，主要是因為車規(guī)級MCU芯片研發(fā)周期長，設(shè)計門檻高，資金投入大。目前國內(nèi)MCU主要還是應(yīng)用于汽車各類大燈、尾燈控制系統(tǒng)、外圍的舒適性控制，包括車窗玻璃升降、無線充電等等。

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從上游產(chǎn)能到終端采購，2021車用MCU缺貨原因

此次汽車芯片嚴(yán)重缺貨的是應(yīng)用在ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）和ECU（電子控制單元）系統(tǒng)中的MCU。

從上游產(chǎn)能到終端采購分析下汽車芯片缺貨的原因，以供學(xué)習(xí)和參考：

在供給端上，2020年上半年悲觀的預(yù)測，一定程度上抑制了下半年對于汽車芯片產(chǎn)能的排產(chǎn)計劃，零庫存甚至負(fù)庫存也是這次缺貨的很大因素。之前不會對芯片備貨的現(xiàn)在都高度重視。

另一方面，全球疫情蔓延也給芯片以及芯片上游帶來沖擊，MCU芯片的上游8寸晶圓產(chǎn)能吃緊，東南亞芯片組裝工廠停產(chǎn)，意大利芯片巨頭ST（意法半導(dǎo)體）出現(xiàn)大規(guī)模罷工，進(jìn)一步加劇了MCU芯片的供給不足。據(jù)SUMCO公布的數(shù)據(jù)顯示，2020年應(yīng)于汽車領(lǐng)域的8英寸晶圓產(chǎn)能約占33%，12英寸晶圓產(chǎn)能約占5%。在整體半導(dǎo)體業(yè)產(chǎn)能緊張的情形下，消費電子進(jìn)一步*占芯片產(chǎn)能。

圖注：2020年8英寸晶圓產(chǎn)能應(yīng)用占比制圖：國際電子商情數(shù)據(jù)來源：SUMCO

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圖注：2020年12英寸晶圓產(chǎn)能應(yīng)用占比制圖：國際電子商情數(shù)據(jù)來源：SUMCO

在需求端上，中國汽車行業(yè)持續(xù)復(fù)蘇，市場表現(xiàn)超預(yù)期。汽車電子化、智能化的發(fā)展也進(jìn)一步提升了汽車芯片的單車需求量。隨著汽車芯片緊缺，零部件廠商的交期開始拉長。現(xiàn)在英飛凌32位MCU的貨期為15-24周，ST的MCU交期延長到24-35周。

這輪汽車電子主要缺的是國際大廠的芯片，如NXP、英飛凌、ST和博世等老牌汽車芯片公司，部分廠商的車規(guī)MCU產(chǎn)品的價格上調(diào)了20%-30%。國內(nèi)汽車芯片自給率不足10%，基本就是這次車用芯片缺貨的看客。畢竟車規(guī)級認(rèn)證、可靠性等嚴(yán)格要求、長期認(rèn)證都是中國芯片公司進(jìn)軍汽車供應(yīng)鏈的攔路虎。

汽車芯片短缺或?qū)⒊掷m(xù)半年，預(yù)計2021年上半年車用芯片供應(yīng)依然存在一定壓力。汽車芯片緊缺事件，進(jìn)一步給國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)鏈敲響了警鐘。國產(chǎn)MCU進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈?zhǔn)谴髣菟?，如近日長城汽車完成了對北京地平線機(jī)器人技術(shù)研發(fā)有限公司的戰(zhàn)略投資，意味著長城汽車正式進(jìn)軍芯片產(chǎn)業(yè)，還有吉利投資了芯擎科技和芯聚能等。國產(chǎn)新能源汽車的崛起將帶動國產(chǎn)供應(yīng)鏈的崛起，這個過程跟國產(chǎn)手機(jī)品牌的崛起帶動手機(jī)供應(yīng)鏈崛起是一樣的。

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