驱动汽车MCU市场加速扩张的因素有哪些？

汽车智能化、网联化驱动汽车MCU市场加速扩张。

MCU 是执行 ECU 运算和处理的大脑。随着新能源汽车智能化程度及边界的不断拓展， 车规级 MCU 芯片在汽车电子中的应用场景也不断丰富，涵盖逆变器控制、发动机和电 池管理、变速箱控制、安全控制、ADAS、主动悬架、LED 照明、传感器融合等几十个 次系统中。ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）是汽车 EE 架构的基本单位， 每个 ECU 负责不同的功能，ECU 一般由 MCU、扩展内存、扩展 IO 口、CAN/LIN 总线 收发控制器等设备组成。当传感器输入信号，输入处理器对信号进行模数转换、放大等 处理后，传递给 MCU 进行运算处理，然后输出处理器对信号进行功率放大、数模转换 等，使其驱动如电池阀、电动机、开关等被控元件工作。

车规级电子设备的技术要求要远高于一般性电子产品，具有显著的工艺技术和客户认证 壁垒。车规级半导体对产品的可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性要求较高，产 品整体研发周期长、投资规模大，企业需要较长时间的技术积累和经验沉淀实现技术突破，形成了较高的行业壁垒；车规级半导体对汽车的安全性和功能性起到至关重要的作 用，认证周期和供货周期较长，因此车企与芯片厂商在形成稳定的合作关系后，就很难 在原有车型上再次更换供应商。

汽车 MCU市场欣欣向荣。根据 IC Insights 数据，汽车 MCU市场规模在经历了 2018~2020 年的低迷之后，在 2021 年迎来了 23%的爆发式上涨，销售额达到 76 亿美元，该机构预 计 2022 和 2023 年仍然会保持 16%的年复合增长率。 车用 MCU 以 32 位芯片为主。车载 MCU 位数越多对应结构越复杂, 处理能力越强，可 实现的功能越多。8 位 MCU 主要用于简单车身控制，如空调、雨刷、门窗、座椅、低 端仪表盘等；16 位 MCU 主要用于中端的底盘和低端发动机控制，如制动、转向、悬 架、刹车等；32 位 MCU 主要用于高端的发动机和车身控制，如高端仪表盘、高端发 动机、多媒体信息系统、安全系统等。在 76 亿美元的全球市场销售额中超过 3/4 是由 32 位 MCU 贡献的，达到了 58 亿美元，16 位 MCU 的收入为 13 亿美元，8 位 MCU 的收入 为 4.41 亿美元。未来预计 32 位 MCU 还会继续蚕食 16 位和 8 位 MCU 市场份额。

信息娱乐系统占汽车 MCU 销售额的 10%。根据 IC Insights 预测，汽车信息娱乐（娱乐 和信息系统，如检索数字地图、识别位置以及从互联网和卫星传输访问数据的系统）预 计将占 2021 年汽车 MCU 销售额的 10%，而用于车辆的其他部分（发动机控制、动力系 统、刹车、转向、电动车窗、电池管理、安全功能、ESD、ADAS 等）预计将占全年销 售额的 90%。

汽车 MCU 市场具备较高的市场集中度。从全球市场竞争格局来看，国际厂商在车规级 半导体领域中占据领先地位，根据英飞凌数据，2021 年全球 MCU 市场 TOP5 瑞萨电子、 恩智浦、英飞凌（包含赛普拉斯）、德州仪器、微芯科技市占率超过 90%。国内车规级 MCU 起步较晚，目前市场份额尚低，兆易创新、复旦微、芯海科技、中颖电子、国芯科 技、杰发科技、芯旺微、比亚迪半导体等厂商均在发力车规级 MCU 产品并已陆续通过 AEC-Q100 认证，领先厂商已量产或即将推出车规级 MCU 产品，国产厂商有望逐步取得 突破。

MCU 是汽车从电动化向智能化深度发展的关键元器件之一。电动化、智能化、网联化 是汽车产业转型升级的重要方向。汽车电动化对执行层中动力、制动、转向、变速等系 统的影响更为直接，其对功率半导体、执行器的需求相比传统燃油车增长明显。汽车的智能化、网联化带来的新型器件需求主要在感知层和决策层，包括摄像头、雷达、IMU/GPS、 V2X、ECU 等，直接拉动各类传感器芯片和计算芯片的增长。电动化是汽车产业从燃油 车时代走向节能环保时代的基本的要求，可以视为产业转型升级的上半程，近年来已取 得不俗进展，而下半程智能化是提升用户体验的核心，随着汽车半导体行业技术演进和 需求升级，智能化将逐步成为相关厂商竞争的主战场，接力电动化成为重要驱动力，MCU 作为核心算力芯片有望深度受益。

单车 MCU 价值量提升核心逻辑：1）配置区域增加，应用领域由传统底盘延伸至整车， 随着汽车电子化发展，ECU 逐渐占领整个汽车，遍布车身控制、座舱、动力总成、底盘 安全、新能源三电、ADAS 智能驾驶等域；2）芯片算力和集成度提升，高性能 MCU 占 比提高，产品升级驱动 ASP 增长。

新能源汽车 MCU 用量更多。与燃油车相比，新能源汽车以电机替代了汽油发动机并增 加了动力电池，电池管理系统和整车控制器应用的增加将驱动 MCU 用量的增长。以 BMS 为例，动力电池是整车的核心部件之一，其充放电情况、温度状态、单体电池间的均衡 均需要进行控制，因此电动车需额外配备一个电池管理系统（BMS），每个 BMS 的主 控制器中需要增加一颗 MCU 芯片，BMS 中的 MCU 芯片起到处理模拟前端芯片 （BMS AFE 芯片）采集的信息并计算荷电状态（SOC）的作用。SOC 是电池管理系统 中较为重要的参数，其余参数均以 SOC 为基础计算得来，因此对 MCU 芯片的性能要 求较高。 根据 Gartner 和国际汽车制造商协会数据，平均单车配置约 25 颗 MCU。通过 IHS 拆解数 据，我们可以看到部分汽车整机厂对于车规级 MCU 的采购情况：本田雅阁 20 颗，雪佛 兰 Equinox 27 颗 MCU，奥迪 Q7 39 颗。比亚迪燃油车 F3 装有 12 颗 MCU，而其电动车 型唐的 MCU 数量增加到了 55 颗，用量大幅增加。

汽车电子电气架构（E/E）重构下 MCU ASP 有望稳步上行。传统汽车使用的分布式 ECU 架构大多基于成熟工艺的 MCU 芯片，靠增加 ECU 的数量或针对单个 ECU 进行 MCU 芯 片的替代来提升汽车性能，在全球晶圆厂资本开支向高阶制程和工艺倾斜的今天，供应 链安全难以得到有效保障。为了突破 ECU 的性能瓶颈，博世在 2015 年描绘出了全新的 汽车电子电气架构技术路线图，并率先提出 DCU（Domain Control Unit，域控制器）这 一概念，即将汽车电子部件功能由整车划分为动力总成，智能座舱和自动驾驶等几个区 域，利用处理能力更强的控制器芯片相对集中地控制每个域，以取代目前分布式电子电 气架构。DCU 的出现，标志着以 ECU 为主的分布式电气架构出现本质进化。

传统架构下，ECU 与所需 MCU 的数量基本上为 1：1，在域集中架构下，DCU 的算力需 求显著提升，一块 DCU 配置的计算芯片将超过 2 颗，其中高性能 MCU（兼具跨域功能） 和各式异构 SoC 将蚕食过去低端 MCU 的市场。而在核心计算模块以外的各细分车域执 行端，MCU 必不可少。可以预见到的趋势是单车 MCU 在用量保持基本稳定的同时，高 端品类占比将逐步提升，整体汽车 MCU ASP 稳步向上。奥迪 A8 使用的 zFAS 共搭载四 枚异构式 SoC 芯片，包括：Mobileye EyeQ3（ASIC），英伟达 Tegra K1（GPU+CPU）， 英特尔 Cyclone V（FPGA），英飞凌 Aurix TC297T 芯片（MCU）。英飞凌在其法说会文 件中披露，受益于分层软件、故障操作配电、电源管理优化、线束减少、智能执行器/传 感器增加、更高冗余度、电子设备可靠性提升等架构升级带来的积极变化，公司 MCU业务有望在未来 5 年保持 20%以上的复合增速。