汽车芯片挺过“时间”障碍,国产车规级MCU迎来收获期

汽车芯片挺过“时间”障碍,国产车规级MCU迎来收获期

  • 2024-06-11
  •  548

关键词: 汽车芯片 MCU 中国芯

近几年来,汽车产业“新四化”变革趋势加速,电动化和智能化成为汽车产业竞争的焦点已是业内共识。

在这个进程中,MCU作为汽车向电动化和智能化发展的关键芯片,应用领域也越来越丰富,正迎来量价齐升的快速发展期。

据华经产业研究院数据,2023全球车规级MCU市场规模预计达86.46亿美元,同比增长4.34%,随着未来新能源及自动驾驶汽车渗透率持续增长,车规级MCU有望成为MCU市场增速最快的细分领域之一。

可见,在行业变革和市场需求的双重驱动下,车规级MCU成为了行业竞争的新焦点。


新能源汽车是MCU芯片市场强劲的驱动力

具体从汽车电子方面分析,根据相关资料可知,传统普通燃油车携带ECU(由MCU、存储器、输入/输出接口等等大规模集成电路组成)约70个,豪华燃油车约150个,而智能汽车由于智能座舱和自动驾驶的高算力需求,ECU数量会激增至约300个,为普通燃油车4.3倍,而每个ECU单元里至少需要使用一颗MCU芯片。

根据中汽协数据,2022年我国新能源汽车产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比增长96.9%和93.4%,渗透率达到25.6%,高于上年12.1个百分点。由此可见,随着汽车智能化程度加深,MCU芯片需求不断增加,并且新能源汽车成为市场强劲的驱动力。

汽车电子中所使用的半导体即车规级芯片,主要有主控芯片(MCU/SoC),功率芯片(IGBT),传感器芯片(CIS)和存储芯片(Flash)四大类,车规级芯片广泛应用于汽车的动力系统、智能座舱及自动驾驶系统,是汽车电子核心元器件。依规格种类不同,MCU有8位、16位、32位等类型,在车窗、座椅调节、动力总成、车身控制、电池电机控制、整车热管理系统等方面都有MCU的参与。

近年来,汽车电动化和智能化带动单车MCU用量呈增加趋势,我国车规级MCU行业市场规模也在持续提升。根据数据显示,2021年我国车规级MCU行业的市场规模达26.87亿美元,同比增长25.85%,预计2024年市场规模将达37.85亿美元。


“新四化”大潮下,汽车急需“中国芯”

在智能汽车时代,“得车‘芯’者得天下”这句话一直广为流传。工信部装备工业一司副司长郭守刚更是以“汽车芯片成为全球汽车产业竞争的角力点”,来概括芯片在当前汽车电动化、智能化这一百年之大变革中,所发挥的关键引领作用。

通过数据来看,燃油车时代,单车芯片需求约为300-500颗,而当下的智能电动车单车芯片搭载量则超过了1000颗,未来L4级别车辆的单车芯片需求更将超过3000颗。以中国汽车行业为例,2022年整车销售规模达4.58万亿元,汽车芯片销售规模为1219亿元,其重要性不言而喻;2030年,中国汽车芯片市场规模预计将达到290亿美元,年需求量将超过450亿颗。

尽管我国汽车芯片需求领跑全球,但对外依赖程度却很高,目前国产供给率仅为10%左右,换言之,就是每一辆汽车90%以上的芯片都依赖进口,“缺芯少核”的痛点持续暴露。

以最为重要、技术含量也最高的汽车芯片之一——MCU为例。MCU(Mcrocontroller Unit,微型控制单元)俗称单片机,凡是在需要计算机程序控制的地方,都可以见到它的身影,汽车端是全球 MCU 最大的市场,占比约为33%。

MCU在汽车中的角色类似于人体的神经细胞,一辆汽车平均有50至100个MCU,在一辆车所使用的半导体器件数量中占比约为30%,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。一旦缺了其中关键的一枚,汽车就面临无法生产的风险。

虽然MCU的重要性众所周知,但由于车规级MCU相较通用MCU芯片,在使用环境、可靠性、安全性、一致性、使用寿命、长期供货能力等方面都有着更为严苛的要求,并且通常会面临产品研发难度大、周期长(一般在34—48个月),车规认证体系复杂、流程长、客户导入门槛高等多重障碍,所以尽管国内做MCU的公司有上百家,其中不乏年出货量上亿颗的企业,但大多活跃在工业和消费电子领域,对车规级MCU尤为谨慎。

因此,长期以来车规级MCU基本被国外厂商垄断,根据公开信息,2021年全球近98%份额的MCU市场被前七大供应商占据,分别为瑞萨、恩智浦、英飞凌、德州仪器、微芯、意法半导体等,无一中国厂商。

这一“软肋”在芯片领域逆全球化的当下,将对我国汽车产业安全稳定发展构成巨大潜在风险。尤其是近期,美国白宫发布最新声明称,针对中国电动汽车的关税税率将从25%提升至100%,外部环境日益复杂的背景下,如何打造自主可控的汽车芯片供应链体系,已然成为我国汽车产业的当务之急。


国产替代挺过认证期

在此契机下,国内MCU企业快速成长,技术实力不断取得突破。其中,以曦华科技为代表的本土芯片厂商,正在抓住这一时代机遇。

曦华科技认为,国产车规级MCU发展有三个阶段:第一个阶段是缺货阶段,这是国产车规级MCU发展的历史性机遇;第二阶段是车企重新调整供应商名单,希望单一供应商能够提供更丰富的料号;第三阶段是当前的资本市场遇冷,整车厂需要国产MCU厂商能够证明自己长久供货的能力。

基于上述行业背景和发展现状,曦华科技凭借已经取得的技术积累和市场成绩,积极投身车规MCU市场,聚焦差异化优势布局,围绕“MCU+”战略打造车规级MCU产品,从特色应用场景上为客户带来降本增效的体验。

2022年,曦华科技正式量产了首款自研车规级MCU——蓝鲸CVM014x系列,并通过了ISO26262 ASIL-B产品认证,并且支持信息安全加密;在2023年Q1季度正式推出基于ARM Cortex M0+内核的车规级MCU新品CVM011x系列。曦华科技公司全系产品均通过AEC-Q100车规可靠性测试标准,并内嵌信息安全模块及加密引擎。

曦华科技的“MCU+”产品升级方式就是针对特定的场景,在MCU内部集成相应的资源,比如触控、车灯、电机、无线充电等特定应用。

“与国际巨头相比,曦华科技在基础能力方面和国际大厂没有明显差距,后者的优势在于规模和纵向整合”,同时,曦华科技强调道,包括曦华科技在内的国产MCU厂商,与整车厂、Tier 1之间的沟通是非常直接和快速的,因此可以清晰地了解到客户的需求,帮助我们在产品定义和产品规划方面做创新、高效的决定,我们的反应比国际大厂要快得多。

而作为国内较早布局汽车市场的本土MCU企业之一,芯旺微电子于成立第三年,也就是2015年便启动车规级MCU的技术及产品研发。凭借丰富的车规级技术积累及产品储备,先后于2019年、2020年量产8位及32位车规级 MCU 产品,到2024年芯旺微电子已有超60款车规MCU产品,可应用于底盘系统、动力系统、车身系统、智驾系统和座舱系统等场景中,覆盖超过95%车身控制应用需求。

如今,芯旺微电子KungFu内核车规级MCU一骑绝尘。3月18日,芯旺微电子官宣其旗下KungFu内核车规级MCU累计交货突破1亿颗,这一成绩不仅创下了我国该行业内的新记录,为汽车芯片本土化的发展注入了一剂强心针,更是标志着车规级芯片供应链和处理器独立生态系统实现了里程碑式的突破,国内车规级芯片厂商在超高安全标准与国外头部厂商的“双重夹击”下正加速突围。

基于差异化竞争、技术自主可控、可持续发展的考虑,芯旺微电子在技术上选择了一条自主创新之路——以KungFu架构为基础,创新构建了含KungFu配套开发工具,包括集成开发环境、C编译器和仿真器于一体、可持续发展的KungFu大生态,真正意义上实现了从芯片到工具链的全自主,意味着不再受制于第三方内核IP 授权体系的限制,保证MCU 核心技术的自主、安全、可控。

随着汽车成为近年半导体需求增速最快的领域,“上车”也成为国内芯片厂商追逐的增长新动力。据盖世汽车统计,目前国内共有23家芯片公司布局车规级MCU。


结语

新一轮智能汽车的竞争热潮已经掀开,展望2024年,电动化和智能化将成为新能源汽车行业决定比赛的胜负手。

而中国作为全球最主要的新能源汽车市场,无论是汽车行业的演进速度,还是厂商和消费者对新技术的适应速度和接受意愿,在全球各大市场中都是独一无二。尤其是随着华为、小米等科技巨头加入“战局”,中国新能源汽车开始加速从电动化驶向智能化的新高地。

在此趋势下,车规级MCU需求量高速增长,国产芯片厂商发展即将步入“深水区”。

来源:贤集网