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　　2021年是缺芯常態(tài)，特別是造車企業(yè)的車規(guī)級MCU。AFS據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在2021年里“缺芯”所導(dǎo)致全球汽車企業(yè)減產(chǎn)1千多萬輛，2022年預(yù)測汽車還將減產(chǎn)。車規(guī)級MCU芯片在電動化和智能網(wǎng)聯(lián)化的強(qiáng)調(diào)需求下，顯得更為重要，特別是應(yīng)用在汽車動力、車身、座艙、底盤和安全等應(yīng)用領(lǐng)域的車規(guī)級MCU芯片。

　　圍繞車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)業(yè)概況、車規(guī)級MCU芯片市場、汽車缺芯分析、及重點(diǎn)企業(yè)芯片產(chǎn)品方案等方面，某研究院完成了《車規(guī)級芯片產(chǎn)業(yè)報告(2022版)》，對產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了解讀，供行業(yè)相關(guān)人士參考。

　　一、 車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)業(yè)概況

　　車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)業(yè)鏈比較復(fù)雜，可分為上游制造(芯片設(shè)計、晶圓代工、封裝檢測)，中游器件(集成電路、分立器件、傳感器、光電子)，下游產(chǎn)品(雷達(dá)、攝像頭、整車控制器、電控單元等)。上下游企業(yè)眾多，在上游材料、半導(dǎo)體制造設(shè)備、芯片設(shè)計制造等領(lǐng)域均由國際大廠占據(jù)核心地位，國內(nèi)在封測產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域正在迅速壯大。

　　車規(guī)級MCU芯片廠商根據(jù)各自的資源和技術(shù)優(yōu)勢，選擇采用IDM、Foundry代工廠、Fabless無晶圓、IP設(shè)計等不同運(yùn)營模式，分別涉及芯片產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)。目前，地平線推出了BPU IP 授權(quán)模式，向車企開放芯片IP，聯(lián)合主機(jī)廠共同打造開放創(chuàng)新生態(tài)，已經(jīng)吸引了不少車企。

　　車規(guī)級MCU芯片根據(jù)功能分為計算控制芯片(主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC)、存儲芯片、功率半導(dǎo)體(主要有IGBT和MOSFET)、通信芯片、傳感器芯片(主要有CIS、MEMS、陀螺儀等)五大類。從芯片工藝制程來看，不同汽車芯片對工藝要求存在較大差異。MCU主要是依靠成熟制程，全球70%MCU生產(chǎn)來自臺積電;座艙、自動駕駛及AI芯片等主控芯片持續(xù)追求先進(jìn)制程，高級別自動駕駛正在推動汽車算力平臺制程向7nm及以下延伸。

　　二、 車規(guī)級MCU芯片市場

　　2021年全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)436億美元，預(yù)計2026年為676億美元，復(fù)合增長率為9%。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，在2020年半導(dǎo)體產(chǎn)品的市場需求中，控制類芯片占比23%、功率半導(dǎo)體占比22%、傳感器芯片占比13%，存儲芯片占比9%，其他占比33%。

　　汽車是MCU最大的應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)燃油車單車平均需要70個MCU，智能汽車單車平均需要300個MCU，應(yīng)用領(lǐng)域包括ADAS、車身、底盤及安全、信息娛樂、動力系統(tǒng)等。車載MCU產(chǎn)品主要有8位、16位和32位三類，32位MCU目前是主流，未來隨著汽車對精細(xì)化控制需求的增加，其占比還會上升。

　　全球車規(guī)級MCU市場規(guī)模將持續(xù)增長，競爭格局穩(wěn)定，以歐美日傳統(tǒng)廠商為主，2021年CR5 約占90%，市場集中度較高。國內(nèi)車規(guī)級MCU廠商處于起步階段，憑借價格和服務(wù)優(yōu)勢，正逐步搶奪低端 MCU 市場。

　　智能網(wǎng)聯(lián)對算力提出更高要求，汽車芯片結(jié)構(gòu)形式由 MCU 進(jìn)化至 SoC。SoC是系統(tǒng)級別的芯片，相比MCU在架構(gòu)上增加了音頻處理DSP、圖像處理GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU等計算單元，常用于ADAS、座艙IVI、域控制等功能較復(fù)雜的領(lǐng)域。SoC市場上高通和英偉達(dá)處于霸主地位，傳統(tǒng)電子巨頭TI、NXP和瑞薩進(jìn)展緩慢，國內(nèi)科技企業(yè)嶄露頭角，如芯馳、地平線、黑芝麻等。

　　座艙SoC需求將隨著智能座艙滲透率上升而增加，隨著座艙智能化發(fā)展，座艙域控制器進(jìn)一步集成車載信息娛樂系統(tǒng)、儀表、HUD等其它系統(tǒng)/功能，未來“一芯多屏” 式智能座艙方案將成為主流趨勢。

　　自動駕駛SoC對安全的要求更高，同時隨著自動駕駛級別的增加，需要算力支持也更高，未來自動駕駛SoC會往集成“CPU+XPU”的異構(gòu)式(XPU包括GPU/FPGA/ASIC 等)方向發(fā)展，長期來看CPU+ASIC方案將是未來的主流架構(gòu)。

　　在車載計算由分布式向集中式演進(jìn)趨勢下，未來車載芯片將向多芯片融合、高計算能力和高安全性方向發(fā)展。座艙域SoC和自動駕駛SoC有望融合，同時具備座艙芯片和自動駕駛芯片全棧能力的芯片廠商在未來將更具競爭力。

　　功率半導(dǎo)體是新能源車使用最多的半導(dǎo)體器件之一。根據(jù)使用環(huán)境，車規(guī)級IGBT功率模塊性能向著高功率密度、低熱阻、高可靠性趨勢發(fā)展，半導(dǎo)體材料向第三代SiC和GaN發(fā)展。國內(nèi)車規(guī)級IGBT已經(jīng)突破技術(shù)壁壘，部分廠家已實現(xiàn)國產(chǎn)替代，如斯達(dá)半導(dǎo)體和比亞迪半導(dǎo)體等。

　　三、 車規(guī)級MCU缺芯分析

　　國內(nèi)汽車半導(dǎo)體在基礎(chǔ)環(huán)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)和驗證體系、車規(guī)產(chǎn)品驗證、產(chǎn)業(yè)配套等方面能力薄弱，同時在半導(dǎo)體各個產(chǎn)品自主率較低。目前汽車MCU最為短缺，未來SoC由于高性能產(chǎn)品集中度較高，也存在缺貨風(fēng)險。

　　“缺芯”背景下，車企開始重塑供應(yīng)鏈。越來越多OEM選擇與芯片廠直接合作，共同研發(fā)設(shè)計、制造和封裝芯片，或直接啟動芯片投資和研發(fā)計劃，提高對整個芯片產(chǎn)業(yè)鏈的掌控能力。這使得芯片廠在智能汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的角色逐步從Tier2躍升為Tier1或Tier0.5，在智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展中趨于核心地位。

　　國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)正在積極探索不同的發(fā)展路徑，或內(nèi)生發(fā)展、或外部收購整合，還有一部分新興領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)加入，如芯馳科技、地平線、黑芝麻等。相對而言，內(nèi)生發(fā)展和新興領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)對企業(yè)自身的研發(fā)能力要求更高。未來國內(nèi)汽車芯片廠有望在功率半導(dǎo)體、MCU、座艙和自動駕駛SoC等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。

　　四、 重點(diǎn)企業(yè)車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)品方案

　　高通在智能座艙平臺在技術(shù)和市場上處于領(lǐng)先地位，其第三和第四代驍龍座艙平臺，不斷增強(qiáng)圖形圖像、多媒體、計算機(jī)視覺和AI等功能，優(yōu)化座艙體驗.

　　英偉達(dá)在SoC芯片方面，從 Parker、Xavier、Orin 到最新發(fā)布的 Atlan，在算力、功耗、工藝先進(jìn)性上不斷提升，持續(xù)領(lǐng)先高階自動駕駛。

　　芯馳科技的車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)品已覆蓋智能座艙、自動駕駛、中央網(wǎng)關(guān)和高性能MCU，涵蓋了智能汽車電子電氣架構(gòu)最核心的芯片類別。芯馳車規(guī)級MCU E3于2022年4月發(fā)布，可全面應(yīng)用于線控底盤、制動控制、BMS、ADAS/自動駕駛運(yùn)動控制、液晶儀表、HUD、流媒體視覺系統(tǒng)CMS等，為國內(nèi)高端車規(guī)級MCU產(chǎn)品，預(yù)計三季度量產(chǎn)。與目前主流車規(guī)級MCU產(chǎn)品相比，芯馳科技采用ARM Cortex-R5F CPU架構(gòu)，最高主頻可達(dá)到800MHz，比主流100MHz MCU和部分500MHz高性能同類車規(guī)級MCU產(chǎn)品領(lǐng)先1-2代技術(shù)。