汽车“缺芯”潮下，国产车规级MCU如何突围？

随着汽车电动化、智能化、网联化程度提高，车规级半导体的单车价值持续放大。据Omdia预计，到2025年，全球车规级半导体市场规模将达804亿美元，我国车规级半导体市场达216亿美元，行业复合增速为12%。因此，进军车规级半导体市场的原厂越来越多。

车规级半导体的性能指标、认证标准要求严苛，车企更愿使用已通过验证的产品，新进原厂打进整车厂供应链体系谈何容易？与此同时，伴随更多新进者的加入，汽车电子行业的竞争日益加剧。国产汽车MCU厂商如何才能突围？

缺芯警示：国产芯片需走自研之路

2021年，汽车行业的“缺芯”事件，彰显了供应链安全的重要性，当时机构预期芯片短缺到2022年有望缓解。进入到2022年，先是俄乌冲突爆发，尔后是上海“封城”事件，汽车供应链问题悬而未决——直到年中，汽车MCU仍存在交期长问题，且不同型号的产品交期不一。

复旦微电子电力电子事业部技术市场总监梁磊

“部分汽车MCU的交期在40周以上。国产芯片厂商面临资源紧缺的问题，除了原材料紧缺之外，还存在于芯片设计、制造、验证过程的各个环节，包括上游晶圆厂的工程资源、集成电路测试的高端ATE(集成电路自动测试机)设备、芯片考核测试的实验室等等，这些因素都会给芯片供应链带来影响。”复旦微电子电力电子事业部技术市场总监梁磊指出，“缺芯”事件警醒大家只有产业链共同努力，才能摆脱“卡脖子”窘境。对国产芯片设计公司来说，则要加强芯片设计、验证和测试的能力。

杰发科技产品及市场总监李清庐

“从去年开始，终端用户需求一直很强劲，芯片厂的产能利用率接近满载。”杰发科技产品及市场总监李清庐坦言，此前MCU厂商会备1-3个月的库存，不同型号的库存水位或更高，现在原厂只要一有货就被“秒光”。“上游原厂已经没有库存备货，交货周期也变得非常长。以杰发科技(AutoChips)为例，不同型号的MCU交期差别较大。从总体来看，今年的交期依然紧张且无缩短的迹象。”

赛腾微电子总经理黄继颇

“‘缺芯’突显了车规芯片供应链的脆弱性，当大家对供应链全球化津津乐道时，供应链断裂危机就悄然而至。”根据赛腾微电子总经理黄继颇的观点，虽然中国企业参与到了IC产业链各环节，但是在一些关键设备、核心技术上仍缺乏中国力量。IC产业链各环节如今的发展不平衡，在汽车电子芯片领域表现得尤为突出。黄继颇透露说，如今部分汽车MCU的交期为3-6个月，赛腾微会与车企或Tire1提前做沟通，预留3-6个月甚至更久的需求Forecast(预测)。一方面，调整有限的晶圆的封装产能，重点保证量产客户的需求。另一方面，通过各种渠道和资源来增加晶圆投片量，保证晶圆的供应满足用户需求。目前，赛腾微在前道生产各环节已有储备，公司车规级MCU交期可恢复至2-4周。

上海航芯市场总监孙龙凯

上海航芯市场总监孙龙凯认为，在全球“缺芯”背景下，整车厂对国产芯片的认可度提升。航芯得益于技术规格贴近国内用户、服务和供应链因地制宜，这次“缺芯”背景下航芯的优势体现得更明显。据了解，航芯自2018年进入汽车安全控制芯片领域，2020年车规级安全MCU ACL16通过AEC-Q100认证并量产，当前交期稳定在4-6周。

中微半导体(深圳)股份有限公司应用开发部部长夏雨

“上游车规类资源依旧短缺，短期内很难实现产能优化，预计‘缺芯’仍会持续较长时间。”中微半导体(深圳)股份有限公司应用开发部部长夏雨强调，芯片短缺既是车企的挑战，也是国产车规级MCU厂商的机遇。中微半导体的车规产品2021年开始推进市场，以满足汽车智能化、数字化发展需求、可靠性标准达到AEC-Q100 Grade 1级别为目标。

极海半导体汽车电子事业部高级产品经理邓涛

“市场对国产MCU的接受度，达到了前所未有的高度。短期内，车用MCU市场增量将持续，期间32位车规级MCU仍供不应求。”极海半导体汽车电子事业部高级产品经理邓涛说，安全性是汽车应用的核心问题，公司将持续优化设计与开发过程，建立车规级芯片实验室，提升芯片产品的可靠性，目前极海车规MUC交期维持在3-6个月不等。

通过国产汽车MCU厂商的自述，可看出大家普遍认同“缺芯”是机遇的说法，他们也意识到IC产业链环节发展不平衡，这让他们更加坚定“自给自足”的决心。与此同时，国产汽车MCU企业开启了漫长的量产之路。

汽车MCU国产化：有企业出货超千万颗

据不完全统计，传统汽车需要至少40种芯片，单辆车的芯片使用量为500-600颗，其中MCU芯片用量超过70颗。Sievers的数据显示，新能源汽车的半导体占比是燃油车的两倍，一辆新能源汽车约需100-200颗MCU芯片。汽车MCU是一个相当大的市场，这刺激企业争先进入车规领域。车规级MCU芯片已经实现国产化，相关企业也推出了量产产品。对新进入汽车MCU领域的企业来说，出货量达到数千万颗是一个门槛，这意味着得到市场的初步验证。本次受访的杰发科技、芯旺微电子、航芯、赛腾微出货累计均达上千万颗。杰发科技通过与车厂间密切合作，其MCU出货量在近几年大幅上涨，781x和780x系列综合出货量累计达1000万颗。李清庐坚信，AutoChips 784x系列量产后，会得到老客户的青睐，“公司收到了很多车企的合作意向。”据悉，AutoChips研发设计的芯片满足AEC-Q100认证和ISO26262功能安全ASIL-B认证。自2017年进入汽车前装市场以来，赛腾微车规芯片累计出货超过1000万颗、整车装车量超300万台。黄继颇说，基于赛腾微“MCU＋Power”的芯片组合，打入了吉利、奇瑞、广汽、东风、五菱、通用、福特的供应链，在车身控制域和智能座舱领域有广泛应用。

芯旺微电子FAE总监卢恒洋

芯旺微电子汽车MCU已在国内/国际品牌的主流车型装车使用。据芯旺微电子FAE总监卢恒洋介绍，公司产品线涵盖8位/32位车规级MCU，年出货量达数千万颗，2022年出货量在持续提升。公司依托本土供应链优势，与客户共同制定量产计划，保障关键项目得到有力支持。孙龙凯告诉《国际电子商情》，航芯的车规级安全MCU ACL16的年出货量近千万颗，已经在潍柴、金溢等10余家车载Tier1和车企实现商用。其他受访者表示，公司的汽车MCU正推进批量量产。据梁磊透露，复旦微已有5款车规级MCU获得AEC Q-100认证，评估使用的车企达上百家、定点项目近100个，这些MCU将在今年下半年集中量产。“从今年下半年起，复旦微还将推出三个MCU产品系列，新品分别围绕车内交互、功能集中控制器、智能传感器应用场景。”

兆易创新MCU事业部产品市场总监金光一

兆易创新MCU事业部产品市场总监金光一说，公司40nm车规级MCU产品GD32A5正在积极推进量产中，将支持AEC-Q100车规级MCU认证和安全标准，它基于Arm Cortex-M33内核，采用嵌入式Flash设计，支持2路CAN FD。在目标市场方面，GD32A5系列适用于车身控制系统、BMS动力电池、智能架舱和汽车仪表等细分应用。“中微半导体已实现车规产品小批量供货。”夏雨解释说，车规产品导入量产周期相对较长，终端产品验证长达6个月以上，很难在短期内大规模出货。结合公司近期终端推进的情况，预计未来在交付方面会有较大突破。中微半导体在汽车领域形成了从MCU到模拟、驱动到互联的产品布局。随着导入AEC-Q100认证计划的产品越来越多，产品迭代也在加紧布局，更全面的车规系列将陆续面世。据介绍，极海的APM32F072RBT7(Cortex-M0+)和APM32F103RCT7(Cortex-M3)已通过AEC-Q100车规认证，目前处于产能爬坡期。“基于Cortex-M0+/M3/M4内核的5款产品也会在今年年底通过认证。”邓涛还说，明年极海将推出G32A系列车规级MCU，该产品满足ASIL功能安全设计条件，符合ISO26262汽车功能安全标准。

《国际电子商情》认为，国产汽车MCU企业发展尚处于初级阶段，部分企业出货量虽有突破数千万颗，但总体市占率仍不够大。中国汽车MCU市场主要被国际厂商占据，国内车规级MCU自给率不到5%，当务之急是“提升量产水平，争夺市场份额”。

国产汽车MCU厂商未来的机会

车规级MCU产业高度集中，超过95%的市场份额被国际原厂占据。在这种情况下，中国汽车MCU厂商的机会在哪里？大家普遍认同，受惠于“芯片荒”“国产化替代”“新能源汽车普及”，国产MCU厂商迎来了良好的发展机遇。不过，车规级芯片比消费/工控级芯片规格更高，这也对MCU厂商提出了更高的要求。梁磊表示，全球“芯片荒”给国产MCU提供了难得的窗口期。“但在短暂的窗口期内，原厂要拿出符合行业标准的产品、导入汽车应用、完成数十项甚至百项测试，还要经受供应链方面的新考验，这是一场综合能力的大比拼，需要国产MCU厂家沉下心来，踏踏实实把产品做好、把品质磨好。国产MCU企业的优势是更贴近客户，了解客户的真实需求，以此规划设计出更符合需求的产品。”李清庐认为，国产汽车MCU企业的机遇主要有三点：1.市场需求激增，出现井喷的局面；2.国产MCU有机会进入汽车供应链体系；3.人才和资金向行业聚拢，促进国内MCU厂商迅速发展。当然，只有苦修内功、打磨产品才是生存之道。“车厂会有自己的Tier1，Tier1也倾向于用它们惯有的选型。一个需求的提出，到产品设计、落实、发出标书、应达标，再经过测试验证上车，整个过程可能需要三年。Tier1和车厂要耗费很长时间来做验证，汽车电子厂家要提供数据报告，用以支撑客户内部的产品推广。AEC-Q100和ISO 26262功能安全认证是车规芯片的准入门槛。”李清庐补充说，“随着全球芯片荒的出现，国家鼓励车企做国产化替代，这给了国内汽车半导体厂商直接与客户沟通、了解客户需求的机会。以前车企很少参与芯片的产品规划，但现在车厂会定期组织workshop(研习会)或者技术交流日等活动，车企也愿意参与到汽车电子行业的产品规划。这也推动我们做出更符合车企要求的产品，便于我们去打磨、测试、验证产品。车规产品需要长久的沉淀，企业不单能设计出芯片，还要求芯片能被制造出来，后面还得保证产品的稳定性、10-15年的供应链维护管理，以及售后管理等。只有能应对这些挑战的厂商才能存活下来。AutoChips在这一整套链路上，有全面的经验、深厚的客户基础以及良好的内部管理通道。”“汽车电子电气架构(EEA)正从分布式架构(Distributed)-基于域的集中式架构(DCU based centralized)-基于域融合的带状架构(DCU fusion basedzonal)的发展历程，智能座舱、高精度导航、车身电子等应用对MCU需求量大增，未来车规级MCU的市场潜力持续提升。”金光一直言，本土汽车MCU厂商要把握汽车“新四化”所带来的机遇。面对智能汽车“新四化”的发展趋势，长期来看汽车芯片短缺将成为常态，通过国产替代可以部分缓解汽车芯片短缺局面。“国产化是必然的行业发展趋势，解决缺芯的重要途径之一是——加强车用芯片产业链布局，构筑中国自主的车规半导体标准体系。”不管是合资车企还是国内车企，都开始接受国产车规级MCU。黄继颇说，从产品来看，传统乘用车的车身电控部件，新能源车的智能座舱、主/辅电控等，都是国内车规级MCU企业的切入点。不过，由于汽车电子行业的特殊性，对产品性能、抗干扰和抗静电辐射等要求高，车企虽然打开了面向国产MCU的大门，但对MCU的品质要求却不会降低，AEC-Q100车规认证、ISO26262功能安全认证、IATF16949质量管理体系认证等，仍是芯片设计公司进入车规IC的严苛门槛。“在国产化芯片的需求推动下，95%的市场份额就是国产汽车MCU的机会，这要求我们要立足国产替代、及时跟进市场新需求，以寻求技术和应用上的弯道超车。”在卢恒洋看来，国产化是全方位的——从系统集成商到元器件供应商。MCU在芯片领域属于控制类，在系统应用中属于关键元器件，而关键芯片的国产化是整个市场行业的核心需求。孙龙凯说，汽车的电气化、智能化、网联化变革，推动整车厂、Tier1的新一轮洗牌。市场涌现更多国产Tier1和新兴国产整车厂，对于国产芯片厂商是利好。国产企业的优势在于，能紧密、灵活地响应国内客户需求，所提供的服务更及时、到位。

国产汽车MCU企业正充分利用市场机遇，尝试从各个方面切入整车供应链。根据切入方式的不同，也显示出不同的发展模式。

国内原厂切入方式：前/后装市场均有涉及

我们经常能在汽车领域看到“前装”和“后装”的说法，它们代表着两种不同的经营模式。前装模式主要由汽车制造商主导，供应商在汽车出厂以前,将产品销售给汽车制造商，由汽车制造商组装后推出市场。后装是指供应商生产的产品通过经销商来走量，以渠道销售为主。由于前装需打入车企的供应链，其进入门槛较之后装会更高。一些汽车MCU厂商会选择先进入后装市场，再从后装市场来切入前装市场。当然，也有厂商选择直接切入前装，或者前/后装同步发力，而具体选择怎样的模式，大家会结合自身的实际情况来考虑。杰发科技的MCU产品主要应用于前装市场，产品线包括AC781x、AC7801x、AC7840x、AC7802x等系列。其中，AC781x和AC7801x系列是通用型MCU，适用于车身ECU、新能源ECU、汽车热管理ECU、智驾ECU、动力底盘ECU。AC7840x应用于BCM(车身控制模块)、HVAC(供热通风与空气调节)、IVI(车载信息娱乐系统)、T-BOX(远程车载终端)、VCU(车载通信装置)、BMS(电池管理系统)等。李清庐介绍说，杰发科技接下来会规划集成型的MCU 787系列，面向动力域或在现有通用型MCU基础上做拓展。复旦微的车规级MCU面向前装市场应用，传统燃油车和新能源车均有涉及。梁磊表示，经过半年时间的推广，复旦微首款汽车MCU已经应用于车身的多类零部件中，包括空调面板、中控面板、开关、座椅控制器、空调控制器、内饰灯、脚踢传感器、胎压监测、数字钥匙、无线充电、腰托按摩、空气质量传感器等。兆易创新的策略是前/后装同步扩展：在汽前装市场，正推进面向BCM应用的MCU系列新品的量产；在汽车后装市场，已有智能座舱及其周边功能应用，例如汽车仪表、电子声浪模拟系统、汽车线束集线盒、IVI、EDR、车载自动诊断系统(OBD)、T-BOX等。金光一说，兆易创新将在现有资源基础上，持续加大对车规级产品生态的投入，包括提供典型的汽车应用解决方案、参考设计、代码、协助用户通过一系列车规认证测试。赛腾微车规级MCU应用于车身控制域终端节点，并正向智能座舱域、新能源车主/辅电控域部件切入。黄继颇说，公司量产MCU产品已在汽车前装市场的防夹车窗、前后车灯、日间行车灯、阅读灯、座椅控制、汽车空调、智能雨刷、智能方向盘、换档器、智能空气滤清器、氛围灯、车载无线充等汽车域控制部件节点中有应用。卢恒洋表示，芯旺微电子汽车MCU应用在汽车前装的汽车照明、智能座舱，车身控制和汽车电源与电机控制等关键ECU中，应用场景覆盖到几乎所有的汽车电子电气架构系统，还在不断的向底盘类的控制应用方向探索，产品也向更高的功能安全领域进行技术突破。航芯的车规级安全MCU和通用MCU在前后装市场都有使用。孙龙凯指出，安全MCU ACL16可应用在T-BOX、ETC、数字钥匙等需要安全加密的场景，安全MCU ACX200T可应用在V2X车联网场景，通用MCU可应用在车灯、升窗器、盲区检测、雨刷等车身控制类的应用。中微半导体夏雨的观点是：车规产品无论是产品性能、可靠性，还是制造流程、品质管控，车规类产品的标准更加严格。汽车芯片的技术及行业壁垒极高，加之中国汽车芯片市场对外依赖度也高，国产汽车MCU厂商就算立志突围，也需要较长一段时间才能切入整车供应链。中微半导体车规级MCU系列主要应用于智能驾舱、辅助驾驶等领域，前装为主后装为辅。他表示，中微半导体与整车厂及配件厂已经展开深度合作。“在有限的芯片紧缺的‘窗口期’难以实现‘量’‘质’齐升。海外巨头在技术积累、生产工艺、知识产权、应用方案上，积累了深厚的行业经验，国产品牌与之相比还存在一定差距。这要求国产汽车MCU厂商除了积极投入技术研发、紧跟车企需求、关注细分领域、开发与客户需求对口的产品之外，还需要意识到与国际巨头的综合差距，逐步搭建完整的生态体系、构筑稳定的供应链。”邓涛介绍说，国产汽车MCU厂商普遍从车身、车内环境相关控制做起，不断构建自身产品生态，再逐渐转入电池管理系统、汽车照明、ADAS等应用。邓涛告诉我们，极海半导体车规级MCU在前装、后装市场均有布局。在前装市场，产品主要应用于车载导航、新能源车中BMS电池管理、声浪模拟、燃油车中油箱防盗、EDR及智能座舱等；在后装市场，主要应用于升窗器、雨刮器、后备箱开启、并线辅助、后视镜控制等。大家都很重视汽车前装市场，为了更好地打入汽车供应链，不少企业选择了前后装同步发展的策略。总体来看，国产汽车MCU企业的发展正处于初级阶段，相信随着未来的进一步发展，我们将能在汽车各细分应用及各环节，都能看到中国企业的身影。

预计未来2-3年国产化进程加速

根据新国标(GB 39732-2020)的规定，自2022年1月1日起，中国所有新生产的乘用车都将强制要求配备汽车事件数据记录系统(EDR)，或者符合规定的DVR(车载视频行驶记录系统)。EDR设备需求增量有望迎来爆发，中国市场打开的新窗口，将推动车规类产品的需求。针对EDR，我们收集到了一些信息：

• 兆易创新MCU已使用在乘用车EDR设备中，其中GD32F3和GD32F1等MCU系列出货量较大，主要客户为国内自主品牌企业；
• 赛腾微有布局车规类的高端域控制器芯片，前期的预研工作已经开展；
• 芯旺微电子成功推动了EDR应用方案的落地，KF32A141和KF32A146可实现EDR控制器的功能；
• 航芯的MCU已导入到多家EDR公司并实现量产；
• 中微半导体正积极配合终端用户群推进EDR产品快速导入市场；
• 极海半导体APM32F072系列车规级MCU已使用在多款畅销车型的EDR应用方案。

此外，大家也针对未来2-3年内汽车MCU的供应趋势做了预测。“通过多项手段来稳定供应链紧缺问题，包括扩充产能、转移车规生产线、提前规划未来产能，同时更多国产代工厂加入到车规级芯片生产队伍中。未来汽车MCU供应链会越来越稳定，伴随新能源智能网联汽车的大力普及，与之相应的汽车MCU稳定增长的趋势值得期待。”杰发科技李清庐预期。黄继颇认为，晶圆代工厂新增产线开始量产或即将量产，必然会带来产能的提升。全球整车需求量不会无限制地增长，因此在未来2-3年内，随着国产车规级MCU的快速成长，汽车MCU的需求会逐步达到新的平衡，国产车规级MCU市场占有率也将达到新的水平。芯旺微电子卢恒洋坚信，汽车MCU的供应趋势是国产化逐渐走向成熟的过程。极海半导体邓涛表示，芯片短缺会随着产能的恢复而缓解。同时，越来越多国产芯片厂商在汽车芯片市场发力，整车厂商也在积极与芯片公司联合布局汽车芯片供应链。相信在国内本土芯片企业的入场，以及国家政策与产业资本的大力支持下，未来2-3年内芯片国产化进程将大力推进。中微半导体夏雨称，国际形势变幻莫测，各种环境因素错综复杂，核心汽车部件的供应面临很大压力。国产车规类产品也面临着巨大的挑战，这要求厂商不断提升产品性能及品质，才能突破头部国际原厂的重重包围，在市场上占据一席之地。*本文为国际电子商情原创文章，未经授权禁止转载。2022年6月17日，由ASPENCORE主办的“全球MCU生态发展大会”将在深圳南山科兴科学园国际会议中心开幕。这是一场MCU生态破圈大会, 一场电机技术创新论坛。届时，国民技术、灵动微电子、英飞凌科技、极海半导体、赛腾微电子、雅特力科技、沁恒微电子、爱普特微电子、赛元微电子、芯海科技、上海航芯、安谋科技等企业的演讲嘉宾将围绕MCU及其生态分享观点。同时，ASPENCORE资深产业分析师顾正书还将分享《2022 Top50 国产MCU厂商综合实力排名》。

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