本文來自微信公眾號(hào)“半導(dǎo)體行業(yè)觀察”。
當(dāng)前，在“新四化”浪潮推動(dòng)下，汽車產(chǎn)品形態(tài)不斷革新，技術(shù)演進(jìn)也在持續(xù)進(jìn)行，諸如電子電氣架構(gòu)從分布式向域控制、中央集成計(jì)算轉(zhuǎn)變，以及軟件定義汽車等，都在催生汽車電子行業(yè)更大的變革。
01
汽車“新四化”浪潮下，車規(guī)MCU需求旺盛
在汽車電子技術(shù)演進(jìn)和應(yīng)用升級(jí)的行業(yè)趨勢(shì)下，不斷催生汽車半導(dǎo)體新的需求，各類汽車電子零部件需求量均有不同程度地提高。其中，作為汽車從電動(dòng)化向智能化深度發(fā)展的關(guān)鍵元器件之一，車規(guī)級(jí)MCU正迎來量?jī)r(jià)齊升的快速發(fā)展期。
在汽車電子各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，基本都需要采用MCU作為運(yùn)作控制的核心，負(fù)責(zé)各種信息的運(yùn)算處理，用于汽車的動(dòng)力總成、輔助駕駛、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、底盤安全、信息娛樂以及車身電子等方向。
據(jù)行業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2026年全球汽車MCU銷售額將達(dá)到110億美元，占整個(gè)MCU市場(chǎng)出貨量的40%，市場(chǎng)前景廣闊。
與此同時(shí)，隨著汽車電子電氣架構(gòu)的變革，對(duì)MCU的性能、集成度、功能安全和信息安全等要求也越來越高。因此，高算力/高性能/高可靠的車規(guī)級(jí)MCU正在成為市場(chǎng)的主流。
雖然智能汽車的發(fā)展推動(dòng)了MCU市場(chǎng)的快速擴(kuò)容，但也有觀點(diǎn)指出，在域集中架構(gòu)、中央計(jì)算架構(gòu)下，越來越多功能走向集成，芯片整合度提高也會(huì)影響到每輛車上MCU的用量。
圖源：博世
國(guó)內(nèi)汽車芯片企業(yè)芯馳科技認(rèn)為，車規(guī)MCU市場(chǎng)需求是快速變化的，未來市場(chǎng)分布將不再是梯形/金字塔形，性能在中間級(jí)別的MCU需求會(huì)減少，隨著EE架構(gòu)的變化整車功能變得越來越集中，多個(gè)中低需求MCU會(huì)被高性能MCU替代；另外，智能電動(dòng)趨勢(shì)下，智能傳感器的需求增加，一些入門級(jí)但有豐富模擬集成的專用MCU需求也會(huì)增加。
依此來看，隨著整車智能化發(fā)展，性能指標(biāo)在高低兩端的MCU需求會(huì)增加。尤其是高性能、高安全、高可靠的32位MCU被認(rèn)為是未來幾年增量可觀的市場(chǎng)，正在加速替代過去中低端的8/16位產(chǎn)品。有數(shù)據(jù)顯示，2020年32位高端MCU的需求占比已達(dá)到62%，預(yù)計(jì)2025年將提升至70%。
可見，在汽車“新四化”浪潮席卷全球，智能汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展趨勢(shì)下，車規(guī)MCU領(lǐng)域迎來更廣闊的發(fā)展空間。
02
車規(guī)MCU芯片賽道，競(jìng)爭(zhēng)加劇
長(zhǎng)期以來，由于車規(guī)級(jí)MCU技術(shù)門檻高、認(rèn)證周期長(zhǎng)，對(duì)可靠性、安全性、一致性、壽命等要求很高，全球汽車MCU芯片市場(chǎng)主要由海外大廠把控。
據(jù)Strategy Analysis數(shù)據(jù)，車規(guī)級(jí)MCU大部分的市場(chǎng)份額被恩智浦、瑞薩、英飛凌、意法半導(dǎo)體、Microchip等國(guó)際大廠占據(jù)，本土車規(guī)MCU的國(guó)產(chǎn)化率不足5%。而在需求側(cè)，中國(guó)汽車市場(chǎng)約占全球份額的30%，是汽車芯片需求最大的市場(chǎng)。
基于上述行業(yè)現(xiàn)狀，以及缺芯事件和地緣政治關(guān)系的驅(qū)使，芯片自主可控成為未來發(fā)展的大趨勢(shì)。在市場(chǎng)端的積極情緒下，國(guó)產(chǎn)MCU企業(yè)開始加快市場(chǎng)進(jìn)程，紛紛入局車規(guī)級(jí)藍(lán)海市場(chǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅在2022年就有將近20家國(guó)內(nèi)企業(yè)推出了車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品，有些已經(jīng)通過認(rèn)證，有些還在認(rèn)證之中，另有少部分企業(yè)的車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)上車。
國(guó)內(nèi)幾款主流32位車規(guī)MCU對(duì)比
以國(guó)內(nèi)MCU龍頭兆易創(chuàng)新為例，2020年兆易創(chuàng)新開始車規(guī)產(chǎn)品布局，經(jīng)過兩年多的開發(fā)驗(yàn)證，GD32A503系列車規(guī)級(jí)MCU于2022年9月正式推出。該系列MCU基于Arm Cortex-M33內(nèi)核，采用40nm車規(guī)工藝制程和高速嵌入式閃存eFlash技術(shù)，廣泛適用于車窗、雨刷、空調(diào)、智能車鎖、電動(dòng)座椅等車身控制系統(tǒng)和電機(jī)電源系統(tǒng)，以及氛圍燈、動(dòng)態(tài)尾燈車用照明系統(tǒng)，儀表盤、車載影音、中控導(dǎo)航等智能座艙系統(tǒng)。
而比亞迪半導(dǎo)體作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的IDM企業(yè)，擁有雙核觸控MCU、EMC增強(qiáng)型觸控MCU、工業(yè)三合一MCU以及電池管理MCU等。自2018年成功推出第一代8位車規(guī)級(jí)MCU芯片后，2019年推出第一代32位車規(guī)級(jí)MCU芯片。目前，其研發(fā)的32位車規(guī)級(jí)MCU BF7006AMXX系列產(chǎn)品已經(jīng)大批量應(yīng)用于比亞迪漢、比亞迪唐等旗艦車型，并對(duì)外供貨。
此外，還包括中微半導(dǎo)、復(fù)旦微電子、國(guó)民技術(shù)、杰發(fā)科技、小華半導(dǎo)體、北京君正、國(guó)芯科技、極海半導(dǎo)體、中穎電子、靈動(dòng)微電子、航順科技、曦華科技等一眾國(guó)產(chǎn)廠商此前也一直重點(diǎn)關(guān)注家電消費(fèi)、工業(yè)等領(lǐng)域，近年來隨著汽車電子國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)，在工業(yè)級(jí)產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)基礎(chǔ)上紛紛正式入局汽車MCU行業(yè)，并將其視為公司未來重要發(fā)展方向之一。
當(dāng)然，也有一些企業(yè)從成立之初就瞄準(zhǔn)了車規(guī)級(jí)產(chǎn)品。
芯旺微電子2012年開始布局車規(guī)產(chǎn)品，其KungFu架構(gòu)的車規(guī)級(jí)MCU前期廣泛應(yīng)用于汽車后裝市場(chǎng)。在經(jīng)過幾年對(duì)AEC-Q100、ISO26262等標(biāo)準(zhǔn)的摸索后，于2019年設(shè)立A系列產(chǎn)品線，作為汽車級(jí)芯片推向汽車市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了汽車前裝產(chǎn)品的量產(chǎn)并發(fā)布32位汽車級(jí)MCU，進(jìn)軍汽車高端應(yīng)用市場(chǎng)。
值得關(guān)注的是，芯馳科技在2022年4月發(fā)布了高性能高可靠車規(guī)MCU E3“控之芯”系列產(chǎn)品，基于ARM Cortex-R5F，CPU主頻高達(dá)800MHz。E3具有高達(dá)6個(gè)CPU內(nèi)核，其中4個(gè)內(nèi)核可配置成雙核鎖步或獨(dú)立運(yùn)行，滿足AEC-Q100 Grade 1可靠性認(rèn)證，是國(guó)內(nèi)首個(gè)獲得德國(guó)萊茵TÜV ISO 26262 ASIL D及IEC 61508 SIL 3功能安全產(chǎn)品認(rèn)證、也是國(guó)內(nèi)首個(gè)獲得國(guó)密二級(jí)認(rèn)證的MCU產(chǎn)品，在產(chǎn)品性能和安全可靠性上，均做到了引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2018年成立的芯馳科技也是一家有車規(guī)基因的公司，作為全場(chǎng)景布局的汽車芯片企業(yè)，芯馳的智能座艙、智能駕駛和中央網(wǎng)關(guān)等SoC產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，客戶覆蓋了中國(guó)90%以上車廠。而芯馳E3系列的推出，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端高安全級(jí)別車規(guī)MCU市場(chǎng)的空白，憑借高性能和高可靠性，應(yīng)用于BMS、ADAS、VCU、線控底盤、儀表、HUD、智能后視鏡等核心車控領(lǐng)域，在2022年底也率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)悉，截至2023年底，芯馳在智艙、智駕和智控三個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品總出貨量將突破300萬片。
此外，還有不少國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)正在加速車規(guī)MCU的研發(fā)和認(rèn)證工作。
總的來說，國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)競(jìng)相涌入汽車MCU市場(chǎng)，對(duì)國(guó)內(nèi)整個(gè)汽車生態(tài)圈來說是好事。
一方面，更多玩家的加入為汽車MCU領(lǐng)域帶來了更多人才，助力本土車規(guī)級(jí)MCU取得技術(shù)突破，國(guó)內(nèi)企業(yè)正在跳出8位MCU、低端產(chǎn)品和解決方案的困境，積極研發(fā)32位MCU，進(jìn)軍中高端產(chǎn)品及其解決方案；另一方面，憑借國(guó)產(chǎn)MCU技術(shù)能力和產(chǎn)品矩陣的提升和完善，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)良性競(jìng)爭(zhēng)。在當(dāng)前國(guó)際貿(mào)易趨勢(shì)的影響下，本土企業(yè)得以逐步搶奪國(guó)內(nèi)汽車電子車規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)。
但從進(jìn)度上看，國(guó)內(nèi)汽車MCU的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展還需要進(jìn)一步加速和拓展。當(dāng)前國(guó)內(nèi)車規(guī)MCU芯片廠商大多還停留在針對(duì)門窗、照明、區(qū)域控制器網(wǎng)關(guān)等車身控制領(lǐng)域，或液晶儀表、抬頭顯示控制器、電子后視鏡等座艙應(yīng)用，只有少數(shù)幾家有將產(chǎn)品布局邁向了對(duì)安全和性能要求更高的電機(jī)、BMS、智能駕駛等動(dòng)力集成以及底盤類高階應(yīng)用，具備國(guó)產(chǎn)替代的能力。
國(guó)產(chǎn)芯片在逐步實(shí)現(xiàn)替代的過程中，先從中低端開始逐步積累經(jīng)驗(yàn)，再過度到高端，這是一個(gè)合理且?guī)缀醪豢杀苊獾牧鞒?。如今?guó)產(chǎn)車規(guī)MCU已經(jīng)殺入大部分門檻較低的細(xì)分市場(chǎng)，而以芯馳科技為代表的本土企業(yè)正向自動(dòng)駕駛、底盤和動(dòng)力域等更高端的應(yīng)用領(lǐng)域沖擊。
03
國(guó)產(chǎn)車規(guī)MCU芯片，再獲新突破
日前，搭載芯馳高性能MCU的明然科技懸架控制器（CDC）批量下線，在奇瑞瑞虎9、星途瑤光等車型上正式量產(chǎn)。芯馳MCU成為國(guó)內(nèi)首個(gè)應(yīng)用于主動(dòng)懸架的車規(guī)控制芯片，率先實(shí)現(xiàn)了高性能、高可靠車規(guī)MCU在這一領(lǐng)域的規(guī)?；慨a(chǎn)。
圖源：芯馳科技
過去，由于車規(guī)級(jí)MCU的進(jìn)入門檻極高、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛等，中國(guó)本土車規(guī)級(jí)MCU大多只應(yīng)用在雨刷、空調(diào)控制等低端控制功能上面，而動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、智能駕駛等中高端控制領(lǐng)域則是本土廠商難以企及的“高地”。
因?yàn)樵诟叨说钠噾?yīng)用場(chǎng)景中往往需要車規(guī)級(jí)MCU具備更強(qiáng)的算力、更大容量的高性能存儲(chǔ)、更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、更高的功能安全和信息安全等級(jí)，這也意味著整個(gè)車規(guī)級(jí)MCU的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。
比如懸架控制器領(lǐng)域，作為電控懸架系統(tǒng)的控制核心，懸架控制器通過對(duì)減震器和空氣彈簧進(jìn)行控制，可以有效提升車輛的舒適性和操控性，這就要求MCU控制芯片具備較高的處理性能、更高功能安全等級(jí)，從而滿足底盤對(duì)于安全性、實(shí)時(shí)性的極高要求。
現(xiàn)如今，芯馳科技的車規(guī)級(jí)MCU——E3系列已經(jīng)進(jìn)入了汽車核心應(yīng)用區(qū)域，并且成功在動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、智能駕駛等中高端控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)，無疑是本土車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)業(yè)的一次重大突破。
芯馳E3系列旗艦MCU E3640產(chǎn)品框圖
（圖源：芯馳科技）
與現(xiàn)在車上大規(guī)模采用的100MHz MCU和部分200-300MHz高性能MCU相比，芯馳E3主頻的大幅提升不只是數(shù)字的改變，更是處理能力和實(shí)時(shí)性的全面提升，能夠?qū)崿F(xiàn)更平穩(wěn)的底盤操控，以及對(duì)未來智能汽車所需的服務(wù)型架構(gòu)支撐。
除此之外，E3系列中用于支持應(yīng)用AUTOSAR的量產(chǎn)版本MCAL也由芯馳提供，并且同樣做到了滿足功能安全，這些軟件層面的相關(guān)功能安全認(rèn)證工作正在推進(jìn)中。
目前，已有超過100家客戶采用芯馳E3進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，覆蓋主機(jī)廠、智能駕駛企業(yè)、激光雷達(dá)及電池廠商等。據(jù)悉，接下來還會(huì)陸續(xù)在智能配電單元，網(wǎng)關(guān)，區(qū)域控制器等方向?qū)⒙涞亍?/p>
可以預(yù)見，伴隨著汽車電子架構(gòu)的持續(xù)進(jìn)化與演進(jìn)，憑借行業(yè)“天花板”級(jí)別的性能參數(shù)和功能安全認(rèn)證等級(jí)，芯馳科技E3系列還將“攻下”更多的汽車核心應(yīng)用區(qū)域。
在“國(guó)產(chǎn)替代”機(jī)遇窗口下，國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí)MCU芯片廠商的奮力追趕，有望孕育出新的產(chǎn)業(yè)格局。
04
結(jié)語
當(dāng)前，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)前所未有的變革，在汽車電動(dòng)化和智能化浪潮下，包括懸架在內(nèi)的底盤系統(tǒng)作為汽車的核心部件，也在不斷地適應(yīng)和引領(lǐng)這場(chǎng)變革，市場(chǎng)空間正在被打開。
根據(jù)辰韜資本發(fā)布報(bào)告顯示，2022年國(guó)內(nèi)線控底盤市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)200.4億元。隨著線控底盤市場(chǎng)滲透率的進(jìn)一步提升，預(yù)計(jì)2030年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1420億元。底盤領(lǐng)域迎來更大的市場(chǎng)空間和國(guó)產(chǎn)替代新機(jī)遇。
在這樣的背景和趨勢(shì)之下，芯馳科技在汽車核心應(yīng)用區(qū)域的率先突圍，代表著國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)MCU芯片再次迎來發(fā)展突破的重要窗口。
在2023汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會(huì)暨全球汽車電子博覽會(huì)上，國(guó)內(nèi)不少車企高管指出，國(guó)產(chǎn)車用半導(dǎo)體在動(dòng)力、底盤、智能駕駛等中高端領(lǐng)域還有待突破，同時(shí)存在具有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品較少，產(chǎn)品路線以跟隨為主，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足等痛點(diǎn)。因此長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，不少關(guān)鍵應(yīng)用仍面臨卡脖子風(fēng)險(xiǎn)。
為破這一局面，國(guó)產(chǎn)MCU廠商積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，包括芯馳科技、比亞迪半導(dǎo)體、兆易創(chuàng)新、芯旺微電子、杰發(fā)科技、國(guó)芯科技等在內(nèi)的諸多國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)，正在瞄準(zhǔn)中高端汽車應(yīng)用積極布局，近幾年在產(chǎn)品矩陣、車規(guī)體系及生態(tài)方面有條不紊地完善與拓展，提升在汽車領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)份額。此外，在軟硬件協(xié)同、生態(tài)建設(shè)以及合作伙伴資源整合等方面，國(guó)產(chǎn)MCU企業(yè)也展現(xiàn)出了強(qiáng)烈的創(chuàng)新精神和市場(chǎng)拓展能力。
未來，在本土供應(yīng)浪潮和新能源汽車品牌及市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，我們期待國(guó)內(nèi)車規(guī)MCU將繼續(xù)加速成長(zhǎng)。
