什么是车规级MCU芯片?
MCU(Microcontroller Unit)即微控制器,也称单片机,将计算机所包含的CPU、存储器、I/O 端口等集成在一颗芯片上,实现对产品的运算和控制。车载MCU是汽车电子控制单元(ECU)的核心部件,用于车身控制和驾驶辅助等领域。车载MCU位数越多对应结构越复杂, 处理能力越强,单价越高。
8位MCU,用于简单车身控制,如空调、雨刷、座椅等;
16位:中端底盘和低端发动机,如制动、剎车等;
32位:高端发动机等,如仪表盘、发动机等。
车规级MCU壁垒
车用MCU,不仅认证时间长,还具有比较高的行业壁垒,全球市场由海外厂商垄断。工作温度、寿命和良率等指标要求严格,认证流程复杂且标准高,种种因素结合在一起,车规级MCU的导入时间至少3到5年时间,但车厂要求的供货时间又最高长达30年。
主流车规级MCU多以自有架构为主要路线,海外厂商均已实现32位产品量产,核心厂商料号可达上千颗,且以IDM为主,在产研调动上更有优势。国产MCU仍然以Fabless为主,无法单独进行IATF16949这类流片和封装阶段的标准认证。
车规级MCU芯片的三种模式
IDM的英文全称为Integrated Device Manufacture,它是一种集芯片设计、制造、封装、测试和销售等多产业链环节于一体的一条龙产业运作模式。这种产业模式可以很好地协同设计、制造等环节以实现技术闭环,有助于快速发掘技术潜力,缺点是运作费用较高,通常回报偏低。世界上拥有这种能力的企业并不多,较为代表的类型为:三星、英特尔(Intel)、意法半导体(ST)、德州仪器(TI)等。
Fabless俗称“无工厂芯片供应商”或“无晶圆厂”,它是一种只从事芯片设计与销售,而不涉及制造、封装和测试等环节的一种产业运作模式。这种产业模式运行费用较低,投资规模较小,转型灵活,缺点是无法做到IDM的技术协同设计,很难完成严苛的指标,而且由于涉及销售,同时还需承受来自市场的各种风险。这种模式企业的典型代表有:高通(Qualcomm)、海思、联发科(MTK)、博通(Broadcom)等。
Foundry即我们常说的“代工厂”,它是一种只负责芯片制造、封装或测试的其中一个环节,不负责芯片设计环节的一种产业运作模式。这种产业模式不用承担市场或产品设计缺陷等决策风险,缺点是投资规模较大,维持产线稳定运行的费用较高,而且需要持续投入以提高工艺水平,以保证不被市场淘汰。这类企业典型代表为:台积电(TSMC)、联电(UMC)、格罗方德(Global Foundry)等。
目前国内主要就是Fabless,只拥有设计和销售并不参与制造,所以比较容易被被人卡脖子,这也更加能够加快国产替代的进程,尤其是要关注在这个行业深耕的公司。
国产替代
国内车载MCU仅少数厂商量产出货,应用在汽车雨刷、车灯、车窗等低端应用场景。对电子转向系统、刹车系统、电池管理系统等高端应用场景,仅极少数厂商具备出货能力。大部分车规级MCU产品使用8英寸晶圆产线,少部分高端车用12英寸。全球8英寸晶圆产能扩产缓慢,而国内晶圆厂8英寸产能充足,且国产自组率约2%,国产替代空间大。
MCU芯片市场
每辆新能源汽车用MCU芯片至少35片,较传统汽车约增加30%的需求量。纯电动汽车中其价值量占比仅次于功率半导体,为11%。受益于新能源汽车带动,车规MCU需求高增。2021年,车载MCU售额同比飙升23%,创76亿美元新记录。预计到2025年达112.57亿美元,CAGR为11.34%。其中,2025年,中国车用MCU市场规模达44亿美元,20-25年CAGR为15.46%。
综上所述,虽然有些数据显示短期库存足够,但由于主要货源仍来自进口,未来芯片法案的推出肯定会供不应求,可能暂时影响不大。如果未来没有缓解的迹象,肯定会对市场做出反应。这对于需求量大的电车来说压力还是比较大的,所以未来一定要多关注这一块的影响,而国内这些芯片公司的国内替代预期只会越来越强,尤其是那些在这个领域扎根已久的公司。