驅動汽車MCU市場加速擴張的因素有哪些？

汽車智能化、網聯化驅動汽車MCU市場加速擴張。

MCU 是執行 ECU 運算和處理的大腦。隨著新能源汽車智能化程度及邊界的不斷拓展， 車規級 MCU 芯片在汽車電子中的應用場景也不斷豐富，涵蓋逆變器控制、發動機和電 池管理、變速箱控制、安全控制、ADAS、主動懸架、LED 照明、傳感器融合等幾十個 次系統中。ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）是汽車 EE 架構的基本單位， 每個 ECU 負責不同的功能，ECU 一般由 MCU、擴展內存、擴展 IO 口、CAN/LIN 總線 收發控制器等設備組成。當傳感器輸入信號，輸入處理器對信號進行模數轉換、放大等 處理后，傳遞給 MCU 進行運算處理，然后輸出處理器對信號進行功率放大、數模轉換 等，使其驅動如電池閥、電動機、開關等被控元件工作。

車規級電子設備的技術要求要遠高于一般性電子產品，具有顯著的工藝技術和客戶認證 壁壘。車規級半導體對產品的可靠性、一致性、安全性、穩定性和長效性要求較高，產 品整體研發周期長、投資規模大，企業需要較長時間的技術積累和經驗沉淀實現技術突破，形成了較高的行業壁壘；車規級半導體對汽車的安全性和功能性起到至關重要的作 用，認證周期和供貨周期較長，因此車企與芯片廠商在形成穩定的合作關系后，就很難 在原有車型上再次更換供應商。

汽車 MCU市場欣欣向榮。根據 IC Insights 數據，汽車 MCU市場規模在經歷了 2018~2020 年的低迷之后，在 2021 年迎來了 23%的爆發式上漲，銷售額達到 76 億美元，該機構預 計 2022 和 2023 年仍然會保持 16%的年復合增長率。 車用 MCU 以 32 位芯片為主。車載 MCU 位數越多對應結構越復雜, 處理能力越強，可 實現的功能越多。8 位 MCU 主要用于簡單車身控制，如空調、雨刷、門窗、座椅、低 端儀表盤等；16 位 MCU 主要用于中端的底盤和低端發動機控制，如制動、轉向、懸 架、剎車等；32 位 MCU 主要用于高端的發動機和車身控制，如高端儀表盤、高端發 動機、多媒體信息系統、安全系統等。在 76 億美元的全球市場銷售額中超過 3/4 是由 32 位 MCU 貢獻的，達到了 58 億美元，16 位 MCU 的收入為 13 億美元，8 位 MCU 的收入 為 4.41 億美元。未來預計 32 位 MCU 還會繼續蠶食 16 位和 8 位 MCU 市場份額。

信息娛樂系統占汽車 MCU 銷售額的 10%。根據 IC Insights 預測，汽車信息娛樂（娛樂 和信息系統，如檢索數字地圖、識別位置以及從互聯網和衛星傳輸訪問數據的系統）預 計將占 2021 年汽車 MCU 銷售額的 10%，而用于車輛的其他部分（發動機控制、動力系 統、剎車、轉向、電動車窗、電池管理、安全功能、ESD、ADAS 等）預計將占全年銷 售額的 90%。

汽車 MCU 市場具備較高的市場集中度。從全球市場競爭格局來看，國際廠商在車規級 半導體領域中占據領先地位，根據英飛凌數據，2021 年全球 MCU 市場 TOP5 瑞薩電子、 恩智浦、英飛凌（包含賽普拉斯）、德州儀器、微芯科技市占率超過 90%。國內車規級 MCU 起步較晚，目前市場份額尚低，兆易創新、復旦微、芯海科技、中穎電子、國芯科 技、杰發科技、芯旺微、比亞迪半導體等廠商均在發力車規級 MCU 產品并已陸續通過 AEC-Q100 認證，領先廠商已量產或即將推出車規級 MCU 產品，國產廠商有望逐步取得 突破。

MCU 是汽車從電動化向智能化深度發展的關鍵元器件之一。電動化、智能化、網聯化 是汽車產業轉型升級的重要方向。汽車電動化對執行層中動力、制動、轉向、變速等系 統的影響更為直接，其對功率半導體、執行器的需求相比傳統燃油車增長明顯。汽車的智能化、網聯化帶來的新型器件需求主要在感知層和決策層，包括攝像頭、雷達、IMU/GPS、 V2X、ECU 等，直接拉動各類傳感器芯片和計算芯片的增長。電動化是汽車產業從燃油 車時代走向節能環保時代的基本的要求，可以視為產業轉型升級的上半程，近年來已取 得不俗進展，而下半程智能化是提升用戶體驗的核心，隨著汽車半導體行業技術演進和 需求升級，智能化將逐步成為相關廠商競爭的主戰場，接力電動化成為重要驅動力，MCU 作為核心算力芯片有望深度受益。

單車 MCU 價值量提升核心邏輯：1）配置區域增加，應用領域由傳統底盤延伸至整車， 隨著汽車電子化發展，ECU 逐漸占領整個汽車，遍布車身控制、座艙、動力總成、底盤 安全、新能源三電、ADAS 智能駕駛等域；2）芯片算力和集成度提升，高性能 MCU 占 比提高，產品升級驅動 ASP 增長。

新能源汽車 MCU 用量更多。與燃油車相比，新能源汽車以電機替代了汽油發動機并增 加了動力電池，電池管理系統和整車控制器應用的增加將驅動 MCU 用量的增長。以 BMS 為例，動力電池是整車的核心部件之一，其充放電情況、溫度狀態、單體電池間的均衡 均需要進行控制，因此電動車需額外配備一個電池管理系統（BMS），每個 BMS 的主 控制器中需要增加一顆 MCU 芯片，BMS 中的 MCU 芯片起到處理模擬前端芯片 （BMS AFE 芯片）采集的信息并計算荷電狀態（SOC）的作用。SOC 是電池管理系統 中較為重要的參數，其余參數均以 SOC 為基礎計算得來，因此對 MCU 芯片的性能要 求較高。 根據 Gartner 和國際汽車制造商協會數據，平均單車配置約 25 顆 MCU。通過 IHS 拆解數 據，我們可以看到部分汽車整機廠對于車規級 MCU 的采購情況：本田雅閣 20 顆，雪佛 蘭 Equinox 27 顆 MCU，奧迪 Q7 39 顆。比亞迪燃油車 F3 裝有 12 顆 MCU，而其電動車 型唐的 MCU 數量增加到了 55 顆，用量大幅增加。

汽車電子電氣架構（E/E）重構下 MCU ASP 有望穩步上行。傳統汽車使用的分布式 ECU 架構大多基于成熟工藝的 MCU 芯片，靠增加 ECU 的數量或針對單個 ECU 進行 MCU 芯 片的替代來提升汽車性能，在全球晶圓廠資本開支向高階制程和工藝傾斜的今天，供應 鏈安全難以得到有效保障。為了突破 ECU 的性能瓶頸，博世在 2015 年描繪出了全新的 汽車電子電氣架構技術路線圖，并率先提出 DCU（Domain Control Unit，域控制器）這 一概念，即將汽車電子部件功能由整車劃分為動力總成，智能座艙和自動駕駛等幾個區 域，利用處理能力更強的控制器芯片相對集中地控制每個域，以取代目前分布式電子電 氣架構。DCU 的出現，標志著以 ECU 為主的分布式電氣架構出現本質進化。

傳統架構下，ECU 與所需 MCU 的數量基本上為 1：1，在域集中架構下，DCU 的算力需 求顯著提升，一塊 DCU 配置的計算芯片將超過 2 顆，其中高性能 MCU（兼具跨域功能） 和各式異構 SoC 將蠶食過去低端 MCU 的市場。而在核心計算模塊以外的各細分車域執 行端，MCU 必不可少。可以預見到的趨勢是單車 MCU 在用量保持基本穩定的同時，高 端品類占比將逐步提升，整體汽車 MCU ASP 穩步向上。奧迪 A8 使用的 zFAS 共搭載四 枚異構式 SoC 芯片，包括：Mobileye EyeQ3（ASIC），英偉達 Tegra K1（GPU+CPU）， 英特爾 Cyclone V（FPGA），英飛凌 Aurix TC297T 芯片（MCU）。英飛凌在其法說會文 件中披露，受益于分層軟件、故障操作配電、電源管理優化、線束減少、智能執行器/傳 感器增加、更高冗余度、電子設備可靠性提升等架構升級帶來的積極變化，公司 MCU業務有望在未來 5 年保持 20%以上的復合增速。