從2021年初開始的“缺芯”，到目前為止還沒有完全緩解,。而一輛傳統(tǒng)汽車上少則有40多種芯片,，多則達到150多種。此外,，一輛新能源汽車上要超過300顆芯片,。

那么，“缺芯”缺什么,？恐怕很多人說不上來,。

實際上，汽車上缺的主要是ECU,，而從更基礎(chǔ),、更微觀的層面來說，缺的是MCU（Micro Control Unit,，微控制單元）,，也就是所謂的單片機。

簡單來說,，MCU就是在CPU（這個就不用解釋了吧,？）的基礎(chǔ)上，增加了存儲器RAM和ROM,、計數(shù)器／定時器及I／O接口,，將它們集成在一塊，形成“芯片級別的芯片”,。所以說,，MCU是傳統(tǒng)汽車最為常用的芯片。

而隨著計算需求越來越專業(yè)化,，將CPU,、GPU、DSP,、NPU等不同類型的芯片,，外加上接口、儲存等電子元件,，就組成了俗稱“片上系統(tǒng)”的SoC（System on Chip）,，形成“系統(tǒng)級別的芯片”。最典型的例子就是特斯拉的FSD,，一顆CPU＋GPU＋2×NPU的多核SoC芯片,。

所以，SoC是MCU集成度更高的結(jié)果,，功能更加復(fù)雜,，資源利用效率更高。但是,，我們要知道的是,，SoC和MCU在發(fā)展趨勢上是什么關(guān)系？未來SoC是不是會完全替代MCU呢,？

MCU“開掛”

IC Insights最新的《麥克林報告》指出,，2022年全球MCU的市場銷售額將增長10％，市場規(guī)模有望達到215億美元,，再創(chuàng)歷史新高,。其中，今年汽車MCU的增長將超過其他大多數(shù)終端市場,。

就像指數(shù)資本的調(diào)研指出的,，從資本市場來看，MCU此前市場空間總計不過100億人民幣,，但現(xiàn)在,，僅一級市場Top6的MCU企業(yè)最新估值總和已超300億人民幣，玩家中更不乏大量切入MCU業(yè)務(wù)的上市公司,。

此外,，工業(yè)級MCU對無線連接、環(huán)境感知,、精準(zhǔn)控制,、電源管理、人機交互等功能不斷提出新需求,，同時,，物聯(lián)網(wǎng)（IOT）也帶來更多的MCU增量需求。換句話說,，是全面開花的局面,。

按照指數(shù)資本董事總經(jīng)理王逸非的觀點，2022年是第二輪產(chǎn)業(yè)周期的起始年,，“資本的故事主線”是高度智能化,、電氣化的下一代汽車，以及全新電子電氣架構(gòu)下的增量功能,、增量技術(shù),、增量市場。

其核心驅(qū)動因素有兩個：第一,，電氣化底盤的普及將為下一代智能汽車奠定架構(gòu)基礎(chǔ),；第二，各大車廠基于全新一代電子電氣架構(gòu)推出的平臺,，將在2022年底～2024年有產(chǎn)品分批上市,。

此外,，2025年后市場在售車型很可能將全面鋪開。這兩大產(chǎn)業(yè)鏈增量紅利均為萬億元的量級,。如此讓人眼紅的蛋糕,，其中，小小的MCU將起到很關(guān)鍵的作用,。

賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念也很含蓄地向媒體表示,，智能電動時代的趨勢下，汽車電子電氣架構(gòu)重構(gòu),，所需的MCU數(shù)量和單價均會提升,，MCU需求也會隨之發(fā)生變化。

同樣,，根據(jù)IC Insights的預(yù)測,，2021～2026年期間，MCU的平均售價將不斷上升,，復(fù)合年增長率（CAGR）將達到3．5％,。此外，這期間MCU總出貨量將以3．0％的復(fù)合年增長率增長,，預(yù)計到2026年MCU總出貨量將達到358億片,。

當(dāng)然，也不是所有的MCU都能享受這個紅利,。未來五年,，32位MCU的銷售預(yù)計將以9．4％的復(fù)合年增長率增長，到2026年將達到200億美元,。同時,，4／8位MCU的銷售額，以及現(xiàn)在正當(dāng)時的16位MCU的銷售額,，都將失去增長的動力,。

為什么呢？前面說了,，車身架構(gòu)集成拉高了車廠對MCU的需求,，所以，8／16位中低端MCU不再有投資機會（比亞迪對此有何感想呢,？）,，投資的重心基本都在32位MCU，以及還在研發(fā)階段的64位MCU,。

與MCU蓬勃發(fā)展同時的,，是SoC芯片同樣在日新月異地快速崛起。不過,，大多數(shù)的文章沒有說明的是,，SoC芯片雖然是MCU的晉級版本,，但是為什么SoC芯片大發(fā)展的同時，MCU芯片同樣在上量,？

這里面其實就涉及到“域控制器”的問題,。

從MCU到SoC

因為，目前汽車的電子電氣架構(gòu)正在從大量ECU的分布式,，向域控制器、中央計算單元的集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變,，而從分布式轉(zhuǎn)移到集中式,，是一個革命性的變化。

換句話說,，這也是車企拿回控制權(quán)的一場“內(nèi)卷”,。并且，受益于由分布走向集中的趨勢,，域控制器市場得以快速增長,。

據(jù)蓋世汽車研究院預(yù)測，2025年,，自動駕駛域控制器出貨量將超過400萬臺套,，智能座艙域控制器出貨量將超過500萬臺套，復(fù)合增長率預(yù)計在50％以上,。

而域控制器目前大致可以分為底盤,、動力、車身,、座艙,、自動駕駛（ADAS）五大域，或者整合成車控VDC,、智能座艙CDC,、智能駕駛ADC三大域。而負責(zé)自動駕駛的域控制器是核心,，其本質(zhì)是一塊SoC級別的芯片,。

不同于以CPU為主的MCU芯片，SoC芯片集成了CPU,、AI芯片（GPU／FPGA／ASIC等結(jié)構(gòu),，芯片算力的主要來源）、深度學(xué)習(xí)加速單元（NPU）等多個模塊,。

MCU的架構(gòu)之路

接下來的問題是,，MCU何以越戰(zhàn)越勇？

實際上,，MCU從上個世紀(jì)70年代推出,，至今已有50多年的歷史,。從架構(gòu)來說，經(jīng)歷了從INTEL的8051發(fā)展到AVR（哈佛結(jié)構(gòu)）再到各家自定義架構(gòu),，直至如今廣泛用于32位通用MCU的ARM架構(gòu)的歷程,。

根據(jù)總線或數(shù)據(jù)暫存器的寬度，MCU劃分為4位,、8位到32位（未來64位）,。其中，8位MCU工作頻率在16～50MHz之間,，16位MCU工作頻率在24～100MHz之間,。而32位MCU工作頻率大多在100～350MHz之間，現(xiàn)在是MCU市場主流,。

MCU當(dāng)前的競爭格局形成主要是架構(gòu)變化加上并購整合帶來的,。其中的主導(dǎo)者，當(dāng)然就是英國的ARM,，在國內(nèi)叫做安謀中國（介紹ARM的話,，可以寫一本書，所以省略哈）,。2007年后,，ARM架構(gòu)開始爆發(fā)并且迅速占領(lǐng)了32位MCU市場。

其實,，近年ARM有進入汽車領(lǐng)域的強烈意愿,。然而，歐洲和美國兩大汽車市場的汽車芯片巨頭非常強勢,，ARM的IP難以進入,。因此，ARM找到中國這個突破口,，2018年底,，億咖通和安謀中國等公司共同出資成立芯擎科技，所以,，ARM應(yīng)該好好感謝中國市場哈,。

回轉(zhuǎn)來講，ARM在RISC（精簡指令集體系）的地位越發(fā)牢固,。業(yè)內(nèi)有個段子,，說各大MCU廠商推出新品的速度，已經(jīng)趕不上ARM推出新架構(gòu)的速度,。

在其Cortex－M55推出僅半年之后,，ARM又發(fā)布了全新Cortex－M85處理器，同時還推出了新的物聯(lián)網(wǎng)全面解決方案，包括采用Cortex－M和Cortex－A（主要面向通用處理應(yīng)用市場,，像智能手機,、移動計算平臺等領(lǐng)域）的最新Corstone子系統(tǒng)和ARM虛擬硬件……

這里簡單介紹下，目前ARM Cortex根據(jù)應(yīng)用范圍的不同可分為三個系列,，分別為Cortex－M,、Cortex－R與Cortex－A系列（性能及復(fù)雜度由低到高）。

其中,，車企所用的MCU主要是Cortex－M系列處理器,，包括Cortex－M0、Cortex－M0＋,、Cortex－M1,、Cortex－M3、Cortex－M4,、Cortex－M7等多個類別。

當(dāng)然,，ARM不是高枕無憂,。由于受到ARM內(nèi)核高昂授權(quán)費的影響，很多MCU廠商開始轉(zhuǎn)型或入局RISC－V內(nèi)核MCU,。免費,、完全開源，RISC－V內(nèi)核就像當(dāng)初的LINUX,，發(fā)展趨勢非常喜人,。

RISC－V具有袖珍化、低能耗的特點,，而這對于嵌入式應(yīng)用可能至關(guān)重要,。并且由于RISC－V是一個新興領(lǐng)域，國內(nèi)外MCU廠商在上面的技術(shù)和生態(tài)差距不大,，因此RISC－V也成為國內(nèi)MCU新的驅(qū)動力,。

這方面，有愛普特微電子推出的基于RISC－V內(nèi)核（平頭哥玄鐵E系列）開發(fā)的32位高性能高可靠性MCUAPT32F1／7,。還有先楫半導(dǎo)體 HPM6000系列旗艦產(chǎn)品HPM6750（雙RISC－V內(nèi)核）,，還創(chuàng)下了MCU高于9000 CoreMar和4500以上的DMIPS性能新記錄。不過,，還是那句話,，有待驗證。

國產(chǎn)MCU現(xiàn)狀

最后說一下,，在前五大海外廠商CR5主導(dǎo)（據(jù)2019年CSIA數(shù)據(jù),，CR5達74％；而據(jù)IC Insights統(tǒng)計,，2021年CR5提升至82．1％,，行業(yè)格局進一步集中）的國內(nèi)MCU市場,，國內(nèi)廠商也在慢慢崛起。

當(dāng)然,，除了地平線,、黑芝麻等SoC芯片廠商，實際上國產(chǎn)MCU廠商們現(xiàn)在還大多集中于中低端市場,。

國產(chǎn)廠商目前主要采取的突圍方式,，還是做小做精，從細分領(lǐng)域切入,，以時效和價格為驅(qū)動,，從專用領(lǐng)域做起進駐行業(yè)客戶，不斷提升產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性,，然后邁向通用領(lǐng)域,。

按照中金公司的分析，在汽車領(lǐng)域,，國產(chǎn)MCU廠商的產(chǎn)品主要集中于車窗,、照明、冷卻系統(tǒng)等相對簡單的控制應(yīng)用上,，目前僅比亞迪半導(dǎo)體,、杰發(fā)科技、賽騰微電子,、芯旺微,、國芯科技等少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)車規(guī)級MCU量產(chǎn)。

就拿比亞迪來說,，從2007年進入MCU領(lǐng)域,，2018年推出第一代8位MCU芯片，2019年推出第一代32位MCU芯片,，今年3月推出車規(guī)級8位MCU BS9000AMXX系列,，芯片用的還是S8051內(nèi)核，主頻最高為24MHZ,。雖然不斷在突破,，然而離巨頭的差距還“略遠”不是？

那么,，為什么車規(guī)級MCU技術(shù)壁壘這么高,？

主要是車用MCU的要求非常嚴苛：

比如，良率要求小于1DPPM,；工作溫度區(qū)間范圍寬,，要求在－40～125＋℃之間；工作壽命要求超過15年；需通過特定的資質(zhì)認證,，包括AEC－Q100可靠性標(biāo)準(zhǔn),、符合零失效的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)IATF 16949規(guī)范、符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的ASIL功能安全保證級別（嚴格程度從低到高）,。

除了驗證環(huán)節(jié)難以打開整車廠的缺口,，中金公司調(diào)研認為，在整個生態(tài)環(huán)境建設(shè)上,，多數(shù)國產(chǎn)MCU企業(yè)還停留在開發(fā)板,、燒寫器和基礎(chǔ)固件庫上，在開發(fā)環(huán)境（IDE）,、實時操作系統(tǒng)（RTOS）方面,，仍然依靠第三方更高層應(yīng)用的支撐。在生態(tài)環(huán)境層面,，國產(chǎn)MCU企業(yè)與國際MCU大廠相距甚遠,。

不過，這兩年MCU缺貨潮引發(fā)供應(yīng)危機,，加上美國的制裁,，國內(nèi)領(lǐng)先MCU廠商迎來發(fā)展機遇。而且,，隨著本土整機廠給予國內(nèi)MCU廠家的驗證機會增多,，國內(nèi)廠商有望通過不斷增強MCU的產(chǎn)品競爭力,，實現(xiàn)產(chǎn)品銷量與市場份額的提升,，一句話，“前途是光明的”,。

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