國產(chǎn)廠商起步晚,，積累差,，還有很長的路要走,。正因如此,，說明車規(guī)領(lǐng)域的國產(chǎn)替代空間還有很大,。在消費(fèi)級需求下降的今天,，新能源汽車成為新風(fēng)口。如果現(xiàn)在不做車規(guī),，等到市場起來了可能湯都喝不到了,。所以對于所有想要有所作為，長遠(yuǎn)發(fā)展的國產(chǎn)MCU廠商來說,，車規(guī)級MCU是必須攻克的山頭,。
10月7日，美國拜登政府針對中國半導(dǎo)體出臺了新一輪的禁令,，禁止任何使用美國設(shè)備制造的先進(jìn)制程芯片出口給中國,，制裁力度前所未有。為此,，中國半導(dǎo)體行業(yè)中的存儲產(chǎn)業(yè)遭受重創(chuàng),，先進(jìn)工藝的邏輯芯片也備受影響，AI芯片面臨代工限制,。不過從某種程度來說,，這一制裁對于在28/40nm等成熟工藝領(lǐng)域做設(shè)計(jì)的國產(chǎn)MCU帶來了新的機(jī)會。事實(shí)上,，有很多應(yīng)用并不需要太高端的跑操作系統(tǒng)的應(yīng)用處理器,，通過MCU依然可以實(shí)現(xiàn)。
近年來,，由于受到芯片缺貨影響,，國產(chǎn)MCU迅速補(bǔ)位，并從消費(fèi)級市場快速向工業(yè),、車規(guī)級市場轉(zhuǎn)型,。車載 MCU 可分為 8 位、16 位及 32 位,。車載 MCU 位數(shù)越多對應(yīng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜, 處理能力越強(qiáng),，可實(shí)現(xiàn)的功能越多。8 位 MCU 主要用于簡單車身控制,，如空調(diào),、雨刷、門窗,、座椅,、低端儀表盤等,；16 位 MCU 主要用于中端的底盤和低端發(fā)動機(jī)控制，如制動,、轉(zhuǎn)向,、懸架、剎車等,；32 位 MCU 主要用于高端的發(fā)動機(jī)和車身控制,，如高端儀表盤、高端發(fā)動機(jī),、多媒體信息系統(tǒng),、安全系統(tǒng)等。
國內(nèi)車規(guī)級MCU起步較晚,，“缺芯”背景下迎國產(chǎn)替代良機(jī),。目前包括兆易創(chuàng)新、復(fù)旦微,、芯?？萍肌⒅蟹f電子等廠商均在發(fā)力車規(guī)級MCU產(chǎn)品并已陸續(xù)通過AEC-Q100認(rèn)證,。在日前結(jié)束的ELEXCON2022深圳國際電子展暨嵌入式系統(tǒng)展上,，各大國產(chǎn)芯片廠商紛紛亮相自己的車規(guī)級MCU產(chǎn)品線。除了國民技術(shù),、靈動微電子,、燦芯半導(dǎo)體等國內(nèi)MCU典型代表，還有剛剛從華大半導(dǎo)體剝離的小華半導(dǎo)體,，有最近幾年風(fēng)頭正勁的航順,、極海、芯旺微等玩家,，也有近幾年新成立的澎湃微電子,、領(lǐng)芯微電子MCU新玩家。嚴(yán)格來說,，國產(chǎn)MCU產(chǎn)業(yè)到今天已經(jīng)經(jīng)歷過一輪市場競爭和淘汰,，目前相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)可以進(jìn)入第二梯隊(duì)，在消費(fèi)級,、工業(yè)級領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的成績,。
為什么要扎堆做車規(guī)MCU？
筆者統(tǒng)計(jì)了富昌電子的國外MCU品牌交期,，發(fā)現(xiàn)盡管消費(fèi)級產(chǎn)品已經(jīng)不缺貨了,，但車規(guī)級MCU在Q4的交期仍普遍處于緊缺的情況，在該領(lǐng)域國產(chǎn)替代的情況并不明顯。
在MCU/MPU/汽車芯片類別中,，以上表格統(tǒng)計(jì)了6個(gè)品牌,，共計(jì)23款產(chǎn)品交期，產(chǎn)品貨期普遍超過20周,，其中貨期呈穩(wěn)定狀態(tài)的有2款產(chǎn)品,，占8%；價(jià)格呈穩(wěn)定狀態(tài)的有7款,，占30%。需要注意的是,， ST MCU在Q4中貨期仍較為緊缺,，貨期不明朗。
總體來看,，MCU的供應(yīng)維持緊張態(tài)勢,，貨期普遍落在26-52周之間；MPU貨期落在30-52周之間,，跟Q3相比有所提升,；汽車芯片不同品牌呈現(xiàn)的貨期相差較大，英飛凌和瑞薩的汽車芯片交期較短,，但ST較為緊缺,，無具體貨期。
實(shí)際上,，車規(guī)級MCU由于具有較高的行業(yè)壁壘,，全球市場由海外廠商壟斷。車規(guī)級半導(dǎo)體產(chǎn)品在工作溫度,、壽命,、良率、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)要求嚴(yán)苛,，同時(shí)認(rèn)證過程復(fù)雜,，一家從未涉足過汽車電子的供應(yīng)商若想進(jìn)入整車廠商的供應(yīng)鏈體系至少要花費(fèi)兩年左右的時(shí)間。另外整車廠替代意愿不強(qiáng),，傾向于使用已通過驗(yàn)證的MCU產(chǎn)品,，而非導(dǎo)入新廠商的產(chǎn)品。
根據(jù) IC insights預(yù)計(jì),，2021 年車載 MCU 銷售額同比飆升 23%,，創(chuàng) 76 億美元記錄，之后依舊保持高增長,，2022 年同比增長 14%,，2023 年同比增長 16%。車載 32 位 MCU 市場表現(xiàn)強(qiáng)勁,，2021 年規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá) 58 億美元,，占比超 3/4,，平均售價(jià)也上漲 13%至 0.72 美元。
較高的行業(yè)壁壘使得車規(guī)級MCU市場具備較高的市場集中度,，根據(jù)Strategy Analysis數(shù)據(jù),，2020年海外廠商瑞薩電子、恩智浦,、英飛凌,、賽普拉斯、德州儀器,、微芯科技,、意法半導(dǎo)體市占率達(dá)到98%。因此,，在車規(guī)級MCU市場,，仍然是賣方市場。國產(chǎn)MCU要繼續(xù)發(fā)展升級,，車規(guī)級MCU是必須啃下的硬骨頭,。
做車規(guī)MCU
至少5~10年可能虧錢
當(dāng)然，盡管各大廠商扎堆宣布推出車規(guī)級MCU,，但實(shí)際情況不如想象中樂觀,，也有不少廠商對于是否大力投入資源做車規(guī)心存疑慮。某國產(chǎn)MCU市場負(fù)責(zé)人老王（化名）在展會上對筆者表示,，他們公司內(nèi)部做過評估,，做車規(guī)MCU至少5~10年都有可能是虧錢的一個(gè)業(yè)務(wù)。
車規(guī)級 MCU 相較通用 MCU 芯片有更多技術(shù)要求,。根據(jù)芯?？萍脊妫囈?guī)MCU 相比通用型多了如下技術(shù)要求：（1）集成數(shù)據(jù)加密模塊,，并具有全局存儲器保護(hù)功能,；（2）專用的 PWM，比較捕獲單元及定時(shí)器,；（3）靈活的端口功能配置,；（4）時(shí)鐘控制電路的備份和魯棒性，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臅r(shí)序約束,；（5）模擬模塊的寬溫度范圍的指標(biāo)控制,，自校準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)的控制等。
車規(guī)級 MCU 具有三大認(rèn)證門檻,，認(rèn)證時(shí)間長,、進(jìn)入難度大。車規(guī)級 MCU 企業(yè)在進(jìn)入整車廠的供應(yīng)鏈體系前，一般需符合三大車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：在設(shè)計(jì)階段要遵循的功能安全標(biāo)準(zhǔn) ISO26262,，在流片和封裝階段要遵循的 AEC-Q001~004以及 IATF16949,，以及在認(rèn)證測試階段要遵循的 AEC-Q100/Q104。其中,，AECQ100 分為四個(gè)可靠性等級,，從低到高分別為 3、2,、1,、0；ISO26262 定義的 ASIL有四個(gè)安全等級,，從低到高分別為 A,、B、C,、D；AEC-Q100 系列認(rèn)證一般至少需要 1-2 年的時(shí)間,，而 ISO26262 的認(rèn)證難度更高,，周期更長。在考慮到芯片上車后還需要認(rèn)證的時(shí)間,，整體上車規(guī)級芯片從流片到相關(guān)車型量產(chǎn)出貨可能要 3-5 年時(shí)間,。
“我們好歹還有比較穩(wěn)定的其它業(yè)務(wù)，可以支撐一下研發(fā)的投入,。其它有些公司我覺得會比較困難,，你看今年Q3的財(cái)報(bào)有一些已經(jīng)很不好了?！崩贤醣硎?，做車規(guī)MCU時(shí)間周期長、投入大,，但目前來看其實(shí)市場有限,，回報(bào)沒有想象中大。
老王所說的困難,，其實(shí)就是指從去年到今年上半年的這一波缺貨結(jié)束后帶來的一地雞毛,。這一波缺貨對于國產(chǎn)芯片固然是一個(gè)替代的好機(jī)會，不少廠商賺到了幾年的錢,，借此機(jī)會很多過去不用國產(chǎn)芯片的客戶開始嘗試接受國產(chǎn)MCU,。但在缺貨期間，也出現(xiàn)了很多問題,，有一些廠商對客戶做了一些很不好的事情,。筆者總結(jié)了主要有三點(diǎn)：
部分國產(chǎn)MCU（成立三到四年）集中在比較低端的通用MCU市場，最開始競爭打價(jià)格戰(zhàn)，等到缺貨以后又迅速提交（甚至簽完合同提價(jià)）,，經(jīng)營不規(guī)范,，缺乏長遠(yuǎn)規(guī)劃。等到缺貨結(jié)束,，不少公司又開始猛給代理商壓貨,，對自己的渠道建設(shè)傷害很大。
缺乏中高端產(chǎn)品,，能夠替代的還是消費(fèi)級產(chǎn)品,，工規(guī)、車規(guī)的產(chǎn)品非常少,。
內(nèi)功不足,，積累不夠。參數(shù)宣傳可以平替國外大品牌,，但最基本的技術(shù)文檔都寫不好,。另外生態(tài)工具鏈也是需要花很多時(shí)間和精力去做的事情。
點(diǎn)評：
國產(chǎn)車規(guī)級MCU現(xiàn)狀的三大不足之處
上述這三點(diǎn)問題,，如果只是做消費(fèi)級產(chǎn)品,，其實(shí)可以隨著時(shí)間慢慢改善。但是如果做車規(guī)產(chǎn)品,，就涉及到量產(chǎn)后的一致性,、穩(wěn)定性等問題。據(jù)老王介紹,，盡管消費(fèi)級的成熟工藝國內(nèi)已經(jīng)可以做了,。但車規(guī)級的成熟工藝，國內(nèi)代工廠能做的并不多,，大部分流片還是要去找臺灣或國外廠商,。“我們的工藝其實(shí)是確實(shí)的,，全球能做汽車工藝的晶圓廠其實(shí)沒幾家,，都不是大陸的?！崩贤跻脖硎?，雖然類似于國內(nèi)的中芯國際也在聯(lián)系他們來做免費(fèi)的車規(guī)產(chǎn)品試產(chǎn)，但試產(chǎn)和量產(chǎn)是兩個(gè)概念,。
除了車規(guī)級工藝不被國內(nèi)掌控之外,，筆者總結(jié)，國產(chǎn)車規(guī)級MCU的現(xiàn)狀至少還存在以下幾大問題：
01
產(chǎn)品低端
國內(nèi)車載 MCU 廠商目前多用于簡單的車身控制,，比如汽車雨刷,、車燈,、車窗等場景。對于電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),、電子車身穩(wěn)定系統(tǒng),、防抱死剎車系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng),、新能源車載逆變器,、電池管理系統(tǒng)等比較高端的，對于安全穩(wěn)定性要求較高的應(yīng)用場景支持力度不夠,。國內(nèi)能做發(fā)動機(jī)控制的MCU不能說沒有,，但比例很小。
02
容易被卡
大多直接采用ARM的IP授權(quán),，容易被卡脖子,。國產(chǎn)汽車 MCU 大多采用 ARM Cortex-M3 以下的低性能架構(gòu)，不僅性能不及國外的 M7 架構(gòu),，在中美貿(mào)易摩擦的背景下存在授權(quán)被“禁用”的風(fēng)險(xiǎn),。而目前基于RISC-V的IP核用在車規(guī)級領(lǐng)域的并不多。
03
Fabless模式
國產(chǎn)MCU大多是Fabless模式,。由于車規(guī)芯片對包括設(shè)計(jì),、制造、封測在內(nèi)的全環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的要求,，IDM 廠商在制造和封測工藝上有自己的技術(shù)和積累，因此更有優(yōu)勢,?？梢钥吹侥壳爸髁鞯钠?MCU 廠商均為 IDM 模式。由于國產(chǎn)車規(guī)MCU大部分是Fabless 模式,，所以只適用于 AEC-Q 系列和 ISO26262 認(rèn)證,。大部分廠商已經(jīng)通過 AEC-Q100 的認(rèn)證，僅有少量國產(chǎn)廠商通過 ISO 26262 認(rèn)證,。
總的來看,，國產(chǎn)MCU廠商起步晚，積累差,，還有很長的路要走,。不過筆者認(rèn)為，正是因?yàn)槿绱?，說明車規(guī)領(lǐng)域的國產(chǎn)替代空間還有很大,。在消費(fèi)級需求下降的今天，新能源汽車成為新風(fēng)口,。如果現(xiàn)在不做車規(guī),，等到市場起來了可能湯都喝不到了,。所以對于所有想要有所作為，長遠(yuǎn)發(fā)展的國產(chǎn)MCU廠商來說,，車規(guī)級MCU是必須攻克的山頭,。
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