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车规MCU芯片市场高需求持续,国内厂商蓄势发展

发布时间: 2022-09-13  点击次数: 407次

核心观点:

 

从汽车行业背景看,新能源汽车销量高增,汽车半导体景气度持续:汽车“三化”进程不断加速,各类汽车半导体需求量均有不同程度地提高, 车规级MCU是一类具有广泛运用场景的车载芯片,车规级MCU市场前景广阔。从短期重大事件看:车规级MCU正是本轮“缺芯”事件的“主角”之一,多重因素促成了一次严重的汽车产业链“缺芯”危机,这导致了汽车生产遭遇巨大困难,现阶段车规级MCU仍是众多汽车芯片中尤为紧缺的种类之一。

从中长期发展趋势看:疫情终将过去,发展大势不可阻挡。汽车电子电气(E/E)架构正在发生变化,车规MCU需求量将随之发生变化。我们对“十四五”时期车规MCU市场规模进行了预测:在基于新能源汽车渗透率超预期提升的背景给出的乐观预期下,中国2022年-2025年 车规级MCU市场规模分别为33.63,37.53,41.66,45.93亿美元;2021-2025年CAGR为11.22%。当前国内汽车芯片进口率高达95%,而 中国汽车是车规级芯片需求最大的市场。非常时期催生历史机遇,国内厂商有望异军突起,在半导体国产替代主线的又一黄金赛道跃马扬鞭。

01.从汽车电子产业链到车规MCU芯片

1.1.汽车电子产业链

随着ADAS功能渗透率不断提升,带动车载电子价值量占 比从1970s的5%快速增长至2010年的35%,未来车载电 子占比有望达到50%。所有的电子零部件都需要半导体,随着电动化,智能化, 网联化的发展,芯片在汽车上的应用越来越广泛,半导 体含量越来越高。

1.2.汽车半导体总览

为了实现更复杂的汽车功能, 需要域控制器技术(DCU), 域控制器SoC芯片地位愈发 凸显。(报告来源:未来智库)

1.3.MCU概述

MCU(Microcontroller Unit)名为微控 制单元或者单片机,是把中央处理器的频 率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、 周边接口等内容都整合在单一芯片上,形 成芯片级的计算机。广泛应用于消费电子、物联网、汽车电子、 工业控制等领域。

1.4.车规MCU分类及应用

8位MCU:提供低端控制功能:风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、 车窗升降、低端仪表盘、集线盒、座椅控制、门控模块。16位MCU:提供中端控制功能:用于动力系统,如引擎控制、齿轮与离 合器控制和电子式涡轮系统等;用于底盘 ,如悬吊系统、 电子式动力方向盘、扭力分散控制和电子泵、电子刹车等。32位MCU:提供控制功能:在实现L1和L2的自动驾驶功能中扮演 重要角色,如仪表盘控制、车身控制、多媒体信息系统、引 擎控制,以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统。

02.事件:汽车零部件缺芯潮——车规MCU短期供需


2.1.事件:汽车缺芯潮


通常,MCU完成内部生产需要12-16周。与22Q1相比,MCU的短缺更加明显,大多数 MCU都处于短缺状态,尤其是意法半导体和恩智 浦。车载MCU目前只有瑞萨和赛普拉斯提供,货 期为32-45周,其他品牌处于短缺状态。2022年,汽车MCU订单几乎满员,价格持续上涨。其中,意法半导体3月24日宣布,将在第二季度 上调所有产品线的价格。如今,对MCU的需求不仅是数量上的。随着新兴 产业的推动,对低功耗、高算力、定制化、专用 外设的新要求逐渐增加。

目前,MCU根据不同指标分为消费级MCU、工业级MCU和汽车级MCU,不同MCU的良品率要求各异 其中消费级MCU注重功耗和成本,工业级MCU注重平衡新能、功耗、成本和可靠性,汽车级MCU则注重安全和可靠 从消费到工业再到汽车的领域,对MCU自身的要求愈发严格,产线也越来越高,这是汽车MCU最难造的重要原因。

2.2.总结:市场短期供需情况


汽车板块将保持地位:汽车应用领域在2020年占据了超过 35%的市场,并预计到2027年将以10%左右的速度增长。

汽车芯片厂,晶圆代工厂原料成本上升 疫情影响供应链因素,整体生产周期变长 需要低于40纳米的先进工艺节点,依赖代工厂技术 高的产品一致性要求,无法随意更换产线、供应商 车规级芯片门槛高,短时间内其他厂商无法快速通过认证 从扩产能投资到产能增长实现仍需要较长的周期。(报告来源:未来智库)

03.车规MCU中期分析及长期展望


3.1.汽车E/E(电子电气)架构


随着汽车功能逐渐增加,特别是汽车“三化”后,传统分布式架构 通过增加ECU来增加汽车功能存在算力浪费,车内线路繁杂、汽车 空间使用效率低、系统升级困难、新增ECU边际成本递增等弊端, 用域控制器合理集成ECU功能是大势所趋。

本篇分析:“缺芯”事件结束后,车规MCU供需回归常态,汽车 “三化”和电子电气架构持续由分布式到域控制演进两大过程对车 规MCU需求量有何影响,这是本篇“中期”分析的定义与前提。暂 不讨论更前沿的E/E架构设想。

3.2.博世五域划分下车规MCU中期变化


高 级 驾 驶 辅 助 系 统 ADAS ( Advanced Driving Assistance System)是指通过车载传感器获取车身、环境、人体等信息实 现驾驶辅助,并将进一步实现自动驾驶的汽车功能系统。ADAS主要包括主动安全,驾驶舒适性,泊车辅助等功能。目前中国汽车市场还处于L2等级高速渗透的阶段,整车厂商综合 考虑成本和性能,新增ADAS功能仍沿用分布式的构架。

自动驾驶域控制器中MCU的一大作用是作为安全芯片 (safety core),添加安全芯片是为了预防硬件的意外 失灵,诊断异常状态或者发生单处故障时有安全备份处理 方案。前文所述车规ISO 26262功能安全标准,是汽车行 业的安全标准,合格的车规SoC的设计都必须遵循该标准。

3.3.中期总结和长期趋势分析


基于上述趋势,我们认为MCU在传统功能的控制上应当仍有一席 之地,而在座舱和自动驾驶方面用途式微。伴随E/E架构进一步发 展,座舱域和自动驾驶域也有融合趋势,直至实现全车中央计算机 控制架构,未来可能还有云端中央电脑对汽车进行控制。未来汽车高度智能化,自动化后,车用MCU的长期需求量或将呈下降趋势。总结:中期汽车电动化和智能化的进程,促使车用MCU需求量增加。

04.市场竞争格局及国产替代机会&市场规模预测


4.1.车用半导体行业概况


中国市场仅占比3%(低端部分),目前我国汽车芯片自给率不足10%、国产化率仅为5%,供应高度依赖国外 需求侧:中国汽车约占全球30%,是车规级芯片需求最大的市场 供给侧:国内汽车芯片进口率高达95%,像用于动力系统、底盘控制和 ADAS等功能的关键芯片均被国外垄断。

4.2.车规MCU竞争格局


车规MCU市场集中度高,且有着轻晶圆厂战略,依 靠晶圆代工厂将技术转化为芯片产品。从供给端来看, 台积电占所有外包车规MCU出货量约60%-70%,但汽 车芯片业务仅占其总收入3%。头部厂商对台积电的强依 赖性,放大了供需错配的矛盾:台积电因疫情降低车规 MCU产能分配,在终端需求攀升后车规芯片供不应求。

4.3.国产替代趋势及厂商产业化进程


本土厂商在车规MCU的市场占比小,可发展空间大;宏观市场影响加剧本土化替代的紧迫性,MCU持续缺货,而海外大厂新增 产能有限,国产替代的趋势延续;政策加持,推动MCU研发和产业化,维护汽车工业的稳定运行。

4.4.市场规模预测


预测时间范围参考本文前述中期和“十四五规划”时期,即根据 2019-2021年历史数据,对2022-2025年发展做出假设预期 。“十四五”节能减排综合工作方案目标是到2025年我国新能源汽车 渗透率达到20%左右,另基于月度新能源汽车市场快速放量的现状, 2022年以来新能源汽车渗透率分别为17%、19%、22%、25%和 24%,考虑到汽车整体销量处于近年来低点,而渗透率是新能源汽 车销量占汽车总销量的比重,渗透率的快速提升并不意味着新能源 汽车的高度普及,因此我们给予2025年新能源汽车渗透率25%的审 慎预期,30%的乐观预期。