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MCU,又称微控制单元,广泛用于车内几十种次系统中,如悬挂、气囊、门控等,是汽车电子系统内部运算、处理的核心。MCU是汽车电子控制单元(ECU)的重要组成部分。ECU又称为汽车的“行车电脑”,主要通过车载传感器信息、总线数据的采集和交互来判断车辆状态,并结合驾驶员的意图,借助执行系统来操控汽车。
近年来,车规级MCU市场规模增长迅速,据IC Insights数据,2020年全球车用MCU销售额近65亿美元,预计未来3年涨幅可达24.6%。2021年车用MCU销量已占MCU整体销售额的超过40%。单车MCU用量不断提升,来自中信证券数据,每辆传统汽车平均用到70颗以上MCU,智能汽车则超300颗。
从技术角度来讲,MCU目前主要有3种:8位、16位、32位。其中,8位工作频率在16-50MHz之间,具有简单耐用、低价的优势;32位MCU工作频率最高,处理能力、执行效能更好,应用也更广泛,通过采用先进制程工艺,32位价格也在逐渐降低。而夹在中间的16位,因缺乏优势,市场不断被挤压,目前出货比例最低。
32位MCU是汽车MCU市场主流,并且随着汽车架构集成度的提升,推动车用MCU向32位升级,成为当前主流。据电子工程专辑数据,2020年其占比已超过车用MCU的60%。台积电在2021年三季度年与2020年三季度的产量相比,用于汽车MCU的晶圆厂产能增加60%,比疫情前水平还高出30%。其中,在具体产品类别上,有机构统计数据显示,超过四分之三的汽车MCU销售来自32位微控制器,去年营收预计将达到58亿美元,16位和8位的营收预计分别为13亿美元和4.41亿美元。同时,由于市场供应紧张,32位汽车MCU出厂价格在2021年上升13%。前段时间英飞凌的TC397,代理商官方信息无库存、交货周期为43周,报价更是高达近千元人民币。
车厂、芯片厂商往往根据成本、空间、功耗、性能等因素,采用不同位数MCU的组合方案。在车身应用层面,3种MCU有各自主要应用领域,32位主要集中在车身控制、仪表盘、驾驶辅助系统等。
全球性缺“芯”
是中国本土厂商在MCU领域的新机遇
由于车载MCU具有较高的技术壁垒,而国外厂商技术积累深厚,前三大巨头瑞萨、NXP、英飞凌的市占率高达90%,欧美第一梯队在技术积累、供应关系上具有先发优势。但市场过于集中的风险,在“缺芯”危机中也凸显出来,MCU首当其冲,成为“缺芯”主角。整车厂普遍开始通过更多渠道采购芯片、增加供应商备选,来缓解芯片短缺的问题。“缺芯”危机从另一个角度理解也是国产MCU厂家的新机遇。
国内车规级MCU厂家,目前有十几家,其中7家已有产品发布,如杰发科技、赛腾微电子、琪埔维等。这些厂家主要集中在车身域,包括汽车灯、车窗、雨刮器等。根据博世经典五域,整车主要分为自动驾驶域、底盘域、信息娱乐域、车身域、动力总成域等。相比其他4类,车身域在价值量上相对较低。
全球“缺芯潮”中,国内MCU厂家机会,主要有2大层面:
- 首先,是车身域增量的国产替代。以前只应用在高端车的功能,如车载无线充、氛围灯控制、流水尾灯控制等,现在大量运用在中低端车。据赛腾微电子数据,目前约10万辆左右的家用轿车有这样的增量需求。
- 其次,动力域、底盘域的技术创新。本土MCU虽然进入了智能表计、高端智能家电等领域,但是中高端应用领域工控、高端家电、医疗、汽车依然被日系、欧美系厂商把持。
数据来源:电子发烧友
目前国内做MCU有两种发展模式:一种是跟随策略,通过购买内核和外设IP完成设计仿制国外厂家;这样做有两个缺陷,一个是买来的IP都是通用IP ,做了很多冗余设计,造成了成本浪费;另外一个是不清楚买来的IP有哪些缺陷及在哪些应用场景下会失效,这样会影响产品的可靠性,品质不可控。另外一种模式是自主创新,从内核到外设,所有的IP都是自主研发,能完全掌握产品的特性。可以设计出用在工控、强干扰工作环境的高可靠性MCU,有很好的可靠性和稳定性。