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汽车MCU芯片:量价齐升迎机遇,龙头全梳理

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发表时间:2023-05-31 09:07作者:全球芯 | glochip.com网址:http://glochip.com/news/
文章附图

全球MCU市场下游消费以汽车电子、工业控制、计算机网络为主,据ASPENCORE数据统计其占比分别为34%、27%、18%。



而在中国市场中,消费电子为MCU下游主要应用领域,占比为26%,汽车电子、工业控制等相对高端市场占比较小,分别为15%、10%。


当前,国内MCU市场由消费电子向汽车等高端领域渗透。#汽车#


在汽车领域,MCU主要作用于核心的安全与驾驶方面,包括智能驾驶辅助系统的控制、底盘安全、车身控制、动力控制、信息娱乐等,应用范围十分广泛。



MCU在车内的应用:


资料来源:芯旺微


根据IC Insights数据显示,2021年全球MCU销售额为196亿美元,同比增长23%,预计2021-2026年复合增长率为6.70%,2026年销售额将达到272亿美元。



未来随着生产瓶颈的突破,预计2021-2026年MCU总出货量在将以3.0%的复合年增长率增长,2026年MCU总出货量将达到358亿片。



MCU芯片行业概览



MCU:MicroControlUnit,即多点控制单元,又称单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer),是指随着大规模集成电路的出现及发展,将计算机的CPU、RAM、ROM、定时器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。



行行查数据显示,MCU由Intel率先提出,按总线或数据处理位数:4位、8位、16位、32位甚至64位MCU,性能随着位数的增加而提高,适用场景也更加丰富。



其中8位和16位MCU主要用于一般的控制领域,使用场景不涉及操作系统,而32位MCU多用于多媒体处理、网络操作等复杂场景,一般需要使用嵌入式操作系统。



目前市场上以8位和32位MCU为主,未来随着产品性能要求的不断提高,32位MCU的市场规模将进一步扩大。



从存储器结构来看,MCU可以分为Harvard结构和VonNeumann结构。



Harvard结构中程序指令和数据分别位于不同的存储器中,效率更高,成本也更高。



VonNeumann结构则是将程序指令和数据都放在同一个存储器中,成本更低,但效率也更低。



从指令体系来看,MCU可以分为CISC体系和RICS体系,即复杂指令集和精简指令集,二者相比,RICS体系的硬件成本相对更低、处理速度更快,但软件开发更为复杂。



MCU常见分类:


数据来源:IC insights


不同应用市场对MCU的规格要求不同。



根据MCU用途等级,通常可分为商业级,工业级,汽车级及军工级。



从对工作温度,交付良率、工作寿命的要求来看,主要针对消费类电子的商业级MCU相对较低,其次是针对工业电脑、器械控制的工业级MCU,而汽车电子所采用的车用MCU,则是要求和难度要远高于前两种,仅次于军工级。



在汽车电子芯片领域,MCU应用范围较广,从车身动力总成,到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶,从发动机控制单元,到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元,每一个功能的实现背后都需要复杂的芯片组支撑,其中MCU扮演最重要的角色。



在一辆汽车所装备的所有半导体器件中,MCU占比约30%,平均每辆车包含70颗以上的MCU芯片,需要实现车内各类应用场景,同时对安全性要有足够保证。



不同MCU芯片性能参数对比:


资料来源:杰发科技


汽车MCU芯片行业概览



随着国内MCU企业的快速成长,技术的不断突破,已有国内厂商完成车规级MCU流片。



车规级MCU 企业在进入整车厂的供应链体系前,一般需符合三大车规标准和规范:



在设计阶段要遵循的功能安全标准ISO26262,在流片和封装阶段要遵循的AEC-Q以及IATF16949,在认证测试阶段要遵循的AEC-Q100/Q104。



由于国产车规MCU厂商大多为Fabless模式,所以只适用于AEC-Q系列和ISO26262认证。



AEC-Q系列是针对元器件的可靠性进行的测试,包括Grade0~3四个等级,最严格的Grade0级工作温度范围达到-40~150°C。



ISO26262标准涵盖了从概念设计、产品开发、批量生产到报废全生命周期,根据可达到的功能安全等级分为ASIL-A/B/C/D四个等级,其中ASIL-D等级功能安全要求最严格。



MCU市场格局



从汽车MCU全球市场格局来看,由于较高的行业和客户认证壁垒,目前全球车用MCU芯片市场竞争格局较为集中,基本由欧美日厂商所垄断。



瑞萨电子、恩智浦、英飞凌、德州仪器、微芯科技、意法半导体在全球车用MCU市场份额分别为30%、26%、23%、7%、7%、5%,CR7全球市场率合计高达98%。



其中,瑞萨电子为全球车规MCU芯片龙头厂商,目前已推出了RH850、RL78等多个系列产品。其发布的世界首款28nm制程的车规级MCU芯片RH850,产品性能和技术处于全球领先地位。



MCU全球竞争格局:



国内厂商充分受益于国产化机遇低功耗通用MCU市场较为集中。



根据IHS数据,国内MCU龙头企业主要有兆易创新、中颖电子、乐鑫科技、国民技术、复旦微电、纳思达、芯海科技等。



国内主要MCU厂商:


资料来源:东北证券


全球车载MCU市场CR5超过90%,基本由欧美日厂商垄断。



国内实现车规级MCU量产企业主要集中于门窗、照明、空调面板、仪表盘、T-BOX等车身控制应用领域,逐步向在BMS、ADAS、安全气囊、防抱死系统等复杂领域拓展,目前国内国芯科技、杰发科技、芯驰科技等厂商已经具备车载MCU量产能力。



2021年以来,受旺盛的需求驱动以及芯片制造产能的紧缺,多种类型芯片出现短缺,给国内芯片企业带来了机会。



由于车规级芯片认证时间长,进入壁垒高,大部分市场为海外龙头半导体厂商占据。



汽车MCU市场主要被NXP、瑞萨、英飞凌、TI、Microchip等海外半导体厂商占据。2021以来的芯片短缺,给国产芯片厂商带来了机会,推动了中高端芯片市场的国产化进程,给国内芯片厂商带来机遇。



目前国内MCU厂商在汽车、工控以及消费电子领域有突破进展,但是在附加值更高的汽车等领域,海外厂商仍然占据主导地位。海外厂商的缺货给国内MCU公司带来替代机会,国内造车新势力厂商正积极验证国产MCU。


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