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汽车“缺芯”潮下,国产车规级MCU如何突围?

车规级半导体的性能指标、认证标准要求严苛,车企更愿使用已通过验证的产品,新进原厂打进整车厂供应链体系谈何容易?与此同时,伴随更多新进者的加入,汽车电子行业的竞争日益加剧。国产汽车MCU厂商如何才能突围?

随着汽车电动化、智能化、网联化程度提高,车规级半导体的单车价值持续放大。据Omdia预计,到2025年,全球车规级半导体市场规模将达804亿美元,我国车规级半导体市场达216亿美元,行业复合增速为12%。因此,进军车规级半导体市场的原厂越来越多。ylaesmc

车规级半导体的性能指标、认证标准要求严苛,车企更愿使用已通过验证的产品,新进原厂打进整车厂供应链体系谈何容易?与此同时,伴随更多新进者的加入,汽车电子行业的竞争日益加剧。国产汽车MCU厂商如何才能突围?ylaesmc

缺芯警示:国产芯片需走自研之路

2021年,汽车行业的“缺芯”事件,彰显了供应链安全的重要性,当时机构预期芯片短缺到2022年有望缓解。进入到2022年,先是俄乌冲突爆发,尔后是上海“封城”事件,汽车供应链问题悬而未决——直到年中,汽车MCU仍存在交期长问题,且不同型号的产品交期不一。ylaesmc

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复旦微电子电力电子事业部技术市场总监梁磊ylaesmc

“部分汽车MCU的交期在40周以上。国产芯片厂商面临资源紧缺的问题,除了原材料紧缺之外,还存在于芯片设计、制造、验证过程的各个环节,包括上游晶圆厂的工程资源、集成电路测试的高端ATE(集成电路自动测试机)设备、芯片考核测试的实验室等等,这些因素都会给芯片供应链带来影响。”复旦微电子电力电子事业部技术市场总监梁磊指出,“缺芯”事件警醒大家只有产业链共同努力,才能摆脱“卡脖子”窘境。对国产芯片设计公司来说,则要加强芯片设计、验证和测试的能力。ylaesmc

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杰发科技产品及市场总监李清庐ylaesmc

“从去年开始,终端用户需求一直很强劲,芯片厂的产能利用率接近满载。”杰发科技产品及市场总监李清庐坦言,此前MCU厂商会备1-3个月的库存,不同型号的库存水位或更高,现在原厂只要一有货就被“秒光”。“上游原厂已经没有库存备货,交货周期也变得非常长。以杰发科技(AutoChips)为例,不同型号的MCU交期差别较大。从总体来看,今年的交期依然紧张且无缩短的迹象。”ylaesmc

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赛腾微电子总经理黄继颇ylaesmc

“‘缺芯’突显了车规芯片供应链的脆弱性,当大家对供应链全球化津津乐道时,供应链断裂危机就悄然而至。”根据赛腾微电子总经理黄继颇的观点,虽然中国企业参与到了IC产业链各环节,但是在一些关键设备、核心技术上仍缺乏中国力量。IC产业链各环节如今的发展不平衡,在汽车电子芯片领域表现得尤为突出。ylaesmc

黄继颇透露说,如今部分汽车MCU的交期为3-6个月,赛腾微会与车企或Tire1提前做沟通,预留3-6个月甚至更久的需求Forecast(预测)。一方面,调整有限的晶圆的封装产能,重点保证量产客户的需求。另一方面,通过各种渠道和资源来增加晶圆投片量,保证晶圆的供应满足用户需求。目前,赛腾微在前道生产各环节已有储备,公司车规级MCU交期可恢复至2-4周。ylaesmc

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上海航芯市场总监孙龙凯ylaesmc

上海航芯市场总监孙龙凯认为,在全球“缺芯”背景下,整车厂对国产芯片的认可度提升。航芯得益于技术规格贴近国内用户、服务和供应链因地制宜,这次“缺芯”背景下航芯的优势体现得更明显。据了解,航芯自2018年进入汽车安全控制芯片领域,2020年车规级安全MCU ACL16通过AEC-Q100认证并量产,当前交期稳定在4-6周。ylaesmc

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中微半导体(深圳)股份有限公司应用开发部部长夏雨ylaesmc

“上游车规类资源依旧短缺,短期内很难实现产能优化,预计‘缺芯’仍会持续较长时间。”中微半导体(深圳)股份有限公司应用开发部部长夏雨强调,芯片短缺既是车企的挑战,也是国产车规级MCU厂商的机遇。中微半导体的车规产品2021年开始推进市场,以满足汽车智能化、数字化发展需求、可靠性标准达到AEC-Q100 Grade 1级别为目标。ylaesmc

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极海半导体汽车电子事业部高级产品经理邓涛ylaesmc

“市场对国产MCU的接受度,达到了前所未有的高度。短期内,车用MCU市场增量将持续,期间32位车规级MCU仍供不应求。”极海半导体汽车电子事业部高级产品经理邓涛说,安全性是汽车应用的核心问题,公司将持续优化设计与开发过程,建立车规级芯片实验室,提升芯片产品的可靠性,目前极海车规MUC交期维持在3-6个月不等。ylaesmc

通过国产汽车MCU厂商的自述,可看出大家普遍认同“缺芯”是机遇的说法,他们也意识到IC产业链环节发展不平衡,这让他们更加坚定“自给自足”的决心。与此同时,国产汽车MCU企业开启了漫长的量产之路。ylaesmc

汽车MCU国产化:有企业出货超千万颗

据不完全统计,传统汽车需要至少40种芯片,单辆车的芯片使用量为500-600颗,其中MCU芯片用量超过70颗。Sievers的数据显示,新能源汽车的半导体占比是燃油车的两倍,一辆新能源汽车约需100-200颗MCU芯片。汽车MCU是一个相当大的市场,这刺激企业争先进入车规领域。ylaesmc

车规级MCU芯片已经实现国产化,相关企业也推出了量产产品。对新进入汽车MCU领域的企业来说,出货量达到数千万颗是一个门槛,这意味着得到市场的初步验证。本次受访的杰发科技、芯旺微电子、航芯、赛腾微出货累计均达上千万颗。ylaesmc

杰发科技通过与车厂间密切合作,其MCU出货量在近几年大幅上涨,781x和780x系列综合出货量累计达1000万颗。李清庐坚信,AutoChips 784x系列量产后,会得到老客户的青睐,“公司收到了很多车企的合作意向。”据悉,AutoChips研发设计的芯片满足AEC-Q100认证和ISO26262功能安全ASIL-B认证。ylaesmc

自2017年进入汽车前装市场以来,赛腾微车规芯片累计出货超过1000万颗、整车装车量超300万台。黄继颇说,基于赛腾微“MCU+Power”的芯片组合,打入了吉利、奇瑞、广汽、东风、五菱、通用、福特的供应链,在车身控制域和智能座舱领域有广泛应用。ylaesmc

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芯旺微电子FAE总监卢恒洋ylaesmc

芯旺微电子汽车MCU已在国内/国际品牌的主流车型装车使用。据芯旺微电子FAE总监卢恒洋介绍,公司产品线涵盖8位/32位车规级MCU,年出货量达数千万颗,2022年出货量在持续提升。公司依托本土供应链优势,与客户共同制定量产计划,保障关键项目得到有力支持。ylaesmc

孙龙凯告诉《国际电子商情》,航芯的车规级安全MCU ACL16的年出货量近千万颗,已经在潍柴、金溢等10余家车载Tier1和车企实现商用。ylaesmc

其他受访者表示,公司的汽车MCU正推进批量量产。ylaesmc

据梁磊透露,复旦微已有5款车规级MCU获得AEC Q-100认证,评估使用的车企达上百家、定点项目近100个,这些MCU将在今年下半年集中量产。“从今年下半年起,复旦微还将推出三个MCU产品系列,新品分别围绕车内交互、功能集中控制器、智能传感器应用场景。”ylaesmc

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兆易创新MCU事业部产品市场总监金光一ylaesmc

兆易创新MCU事业部产品市场总监金光一说,公司40nm车规级MCU产品GD32A5正在积极推进量产中,将支持AEC-Q100车规级MCU认证和安全标准,它基于Arm Cortex-M33内核,采用嵌入式Flash设计,支持2路CAN FD。在目标市场方面,GD32A5系列适用于车身控制系统、BMS动力电池、智能架舱和汽车仪表等细分应用。ylaesmc

“中微半导体已实现车规产品小批量供货。”夏雨解释说,车规产品导入量产周期相对较长,终端产品验证长达6个月以上,很难在短期内大规模出货。结合公司近期终端推进的情况,预计未来在交付方面会有较大突破。中微半导体在汽车领域形成了从MCU到模拟、驱动到互联的产品布局。随着导入AEC-Q100认证计划的产品越来越多,产品迭代也在加紧布局,更全面的车规系列将陆续面世。ylaesmc

据介绍,极海的APM32F072RBT7(Cortex-M0+)和APM32F103RCT7(Cortex-M3)已通过AEC-Q100车规认证,目前处于产能爬坡期。“基于Cortex-M0+/M3/M4内核的5款产品也会在今年年底通过认证。”邓涛还说,明年极海将推出G32A系列车规级MCU,该产品满足ASIL功能安全设计条件,符合ISO26262汽车功能安全标准。ylaesmc

《国际电子商情》认为,国产汽车MCU企业发展尚处于初级阶段,部分企业出货量虽有突破数千万颗,但总体市占率仍不够大。中国汽车MCU市场主要被国际厂商占据,国内车规级MCU自给率不到5%,当务之急是“提升量产水平,争夺市场份额”。ylaesmc

国产汽车MCU厂商未来的机会

车规级MCU产业高度集中,超过95%的市场份额被国际原厂占据。在这种情况下,中国汽车MCU厂商的机会在哪里?大家普遍认同,受惠于“芯片荒”“国产化替代”“新能源汽车普及”,国产MCU厂商迎来了良好的发展机遇。不过,车规级芯片比消费/工控级芯片规格更高,这也对MCU厂商提出了更高的要求。ylaesmc

梁磊表示,全球“芯片荒”给国产MCU提供了难得的窗口期。“但在短暂的窗口期内,原厂要拿出符合行业标准的产品、导入汽车应用、完成数十项甚至百项测试,还要经受供应链方面的新考验,这是一场综合能力的大比拼,需要国产MCU厂家沉下心来,踏踏实实把产品做好、把品质磨好。国产MCU企业的优势是更贴近客户,了解客户的真实需求,以此规划设计出更符合需求的产品。” ylaesmc

李清庐认为,国产汽车MCU企业的机遇主要有三点:1.市场需求激增,出现井喷的局面;2.国产MCU有机会进入汽车供应链体系;3.人才和资金向行业聚拢,促进国内MCU厂商迅速发展。当然,只有苦修内功、打磨产品才是生存之道。ylaesmc

“车厂会有自己的Tier1,Tier1也倾向于用它们惯有的选型。一个需求的提出,到产品设计、落实、发出标书、应达标,再经过测试验证上车,整个过程可能需要三年。Tier1和车厂要耗费很长时间来做验证,汽车电子厂家要提供数据报告,用以支撑客户内部的产品推广。AEC-Q100和ISO 26262功能安全认证是车规芯片的准入门槛。”ylaesmc

李清庐补充说,“随着全球芯片荒的出现,国家鼓励车企做国产化替代,这给了国内汽车半导体厂商直接与客户沟通、了解客户需求的机会。以前车企很少参与芯片的产品规划,但现在车厂会定期组织workshop(研习会)或者技术交流日等活动,车企也愿意参与到汽车电子行业的产品规划。这也推动我们做出更符合车企要求的产品,便于我们去打磨、测试、验证产品。车规产品需要长久的沉淀,企业不单能设计出芯片,还要求芯片能被制造出来,后面还得保证产品的稳定性、10-15年的供应链维护管理,以及售后管理等。只有能应对这些挑战的厂商才能存活下来。AutoChips在这一整套链路上,有全面的经验、深厚的客户基础以及良好的内部管理通道。”ylaesmc

“汽车电子电气架构(EEA)正从分布式架构(Distributed)-基于域的集中式架构(DCU based centralized)-基于域融合的带状架构(DCU fusion basedzonal)的发展历程,智能座舱、高精度导航、车身电子等应用对MCU需求量大增,未来车规级MCU的市场潜力持续提升。”金光一直言,本土汽车MCU厂商要把握汽车“新四化”所带来的机遇。面对智能汽车“新四化”的发展趋势,长期来看汽车芯片短缺将成为常态,通过国产替代可以部分缓解汽车芯片短缺局面。“国产化是必然的行业发展趋势,解决缺芯的重要途径之一是——加强车用芯片产业链布局,构筑中国自主的车规半导体标准体系。”ylaesmc

不管是合资车企还是国内车企,都开始接受国产车规级MCU。黄继颇说,从产品来看,传统乘用车的车身电控部件,新能源车的智能座舱、主/辅电控等,都是国内车规级MCU企业的切入点。不过,由于汽车电子行业的特殊性,对产品性能、抗干扰和抗静电辐射等要求高,车企虽然打开了面向国产MCU的大门,但对MCU的品质要求却不会降低,AEC-Q100车规认证、ISO26262功能安全认证、IATF16949质量管理体系认证等,仍是芯片设计公司进入车规IC的严苛门槛。ylaesmc

“在国产化芯片的需求推动下,95%的市场份额就是国产汽车MCU的机会,这要求我们要立足国产替代、及时跟进市场新需求,以寻求技术和应用上的弯道超车。”在卢恒洋看来,国产化是全方位的——从系统集成商到元器件供应商。MCU在芯片领域属于控制类,在系统应用中属于关键元器件,而关键芯片的国产化是整个市场行业的核心需求。ylaesmc

孙龙凯说,汽车的电气化、智能化、网联化变革,推动整车厂、Tier1的新一轮洗牌。市场涌现更多国产Tier1和新兴国产整车厂,对于国产芯片厂商是利好。国产企业的优势在于,能紧密、灵活地响应国内客户需求,所提供的服务更及时、到位。ylaesmc

国产汽车MCU企业正充分利用市场机遇,尝试从各个方面切入整车供应链。根据切入方式的不同,也显示出不同的发展模式。ylaesmc

国内原厂切入方式:前/后装市场均有涉及

我们经常能在汽车领域看到“前装”和“后装”的说法,它们代表着两种不同的经营模式。前装模式主要由汽车制造商主导,供应商在汽车出厂以前,将产品销售给汽车制造商,由汽车制造商组装后推出市场。后装是指供应商生产的产品通过经销商来走量,以渠道销售为主。ylaesmc

由于前装需打入车企的供应链,其进入门槛较之后装会更高。一些汽车MCU厂商会选择先进入后装市场,再从后装市场来切入前装市场。当然,也有厂商选择直接切入前装,或者前/后装同步发力,而具体选择怎样的模式,大家会结合自身的实际情况来考虑。ylaesmc

杰发科技的MCU产品主要应用于前装市场,产品线包括AC781x、AC7801x、AC7840x、AC7802x等系列。其中,AC781x和AC7801x系列是通用型MCU,适用于车身ECU、新能源ECU、汽车热管理ECU、智驾ECU、动力底盘ECU。AC7840x应用于BCM(车身控制模块)、HVAC(供热通风与空气调节)、IVI(车载信息娱乐系统)、T-BOX(远程车载终端)、VCU(车载通信装置)、BMS(电池管理系统)等。李清庐介绍说,杰发科技接下来会规划集成型的MCU 787系列,面向动力域或在现有通用型MCU基础上做拓展。ylaesmc

复旦微的车规级MCU面向前装市场应用,传统燃油车和新能源车均有涉及。梁磊表示,经过半年时间的推广,复旦微首款汽车MCU已经应用于车身的多类零部件中,包括空调面板、中控面板、开关、座椅控制器、空调控制器、内饰灯、脚踢传感器、胎压监测、数字钥匙、无线充电、腰托按摩、空气质量传感器等。ylaesmc

兆易创新的策略是前/后装同步扩展:在汽前装市场,正推进面向BCM应用的MCU系列新品的量产;在汽车后装市场,已有智能座舱及其周边功能应用,例如汽车仪表、电子声浪模拟系统、汽车线束集线盒、IVI、EDR、车载自动诊断系统(OBD)、T-BOX等。ylaesmc

金光一说,兆易创新将在现有资源基础上,持续加大对车规级产品生态的投入,包括提供典型的汽车应用解决方案、参考设计、代码、协助用户通过一系列车规认证测试。ylaesmc

赛腾微车规级MCU应用于车身控制域终端节点,并正向智能座舱域、新能源车主/辅电控域部件切入。黄继颇说,公司量产MCU产品已在汽车前装市场的防夹车窗、前后车灯、日间行车灯、阅读灯、座椅控制、汽车空调、智能雨刷、智能方向盘、换档器、智能空气滤清器、氛围灯、车载无线充等汽车域控制部件节点中有应用。ylaesmc

卢恒洋表示,芯旺微电子汽车MCU应用在汽车前装的汽车照明、智能座舱,车身控制和汽车电源与电机控制等关键ECU中,应用场景覆盖到几乎所有的汽车电子电气架构系统,还在不断的向底盘类的控制应用方向探索,产品也向更高的功能安全领域进行技术突破。ylaesmc

航芯的车规级安全MCU和通用MCU在前后装市场都有使用。孙龙凯指出,安全MCU ACL16可应用在T-BOX、ETC、数字钥匙等需要安全加密的场景,安全MCU ACX200T可应用在V2X车联网场景,通用MCU可应用在车灯、升窗器、盲区检测、雨刷等车身控制类的应用。ylaesmc

中微半导体夏雨的观点是:车规产品无论是产品性能、可靠性,还是制造流程、品质管控,车规类产品的标准更加严格。汽车芯片的技术及行业壁垒极高,加之中国汽车芯片市场对外依赖度也高,国产汽车MCU厂商就算立志突围,也需要较长一段时间才能切入整车供应链。中微半导体车规级MCU系列主要应用于智能驾舱、辅助驾驶等领域,前装为主后装为辅。他表示,中微半导体与整车厂及配件厂已经展开深度合作。ylaesmc

“在有限的芯片紧缺的‘窗口期’难以实现‘量’‘质’齐升。海外巨头在技术积累、生产工艺、知识产权、应用方案上,积累了深厚的行业经验,国产品牌与之相比还存在一定差距。这要求国产汽车MCU厂商除了积极投入技术研发、紧跟车企需求、关注细分领域、开发与客户需求对口的产品之外,还需要意识到与国际巨头的综合差距,逐步搭建完整的生态体系、构筑稳定的供应链。”邓涛介绍说,国产汽车MCU厂商普遍从车身、车内环境相关控制做起,不断构建自身产品生态,再逐渐转入电池管理系统、汽车照明、ADAS等应用。ylaesmc

邓涛告诉我们,极海半导体车规级MCU在前装、后装市场均有布局。在前装市场,产品主要应用于车载导航、新能源车中BMS电池管理、声浪模拟、燃油车中油箱防盗、EDR及智能座舱等;在后装市场,主要应用于升窗器、雨刮器、后备箱开启、并线辅助、后视镜控制等。ylaesmc

大家都很重视汽车前装市场,为了更好地打入汽车供应链,不少企业选择了前后装同步发展的策略。总体来看,国产汽车MCU企业的发展正处于初级阶段,相信随着未来的进一步发展,我们将能在汽车各细分应用及各环节,都能看到中国企业的身影。ylaesmc

预计未来2-3年国产化进程加速

根据新国标(GB 39732-2020)的规定,自2022年1月1日起,中国所有新生产的乘用车都将强制要求配备汽车事件数据记录系统(EDR),或者符合规定的DVR(车载视频行驶记录系统)。EDR设备需求增量有望迎来爆发,中国市场打开的新窗口,将推动车规类产品的需求。针对EDR,我们收集到了一些信息:ylaesmc

  • 兆易创新MCU已使用在乘用车EDR设备中,其中GD32F3和GD32F1等MCU系列出货量较大,主要客户为国内自主品牌企业;
  • 赛腾微有布局车规类的高端域控制器芯片,前期的预研工作已经开展;
  • 芯旺微电子成功推动了EDR应用方案的落地,KF32A141和KF32A146可实现EDR控制器的功能;
  • 航芯的MCU已导入到多家EDR公司并实现量产;
  • 中微半导体正积极配合终端用户群推进EDR产品快速导入市场;
  • 极海半导体APM32F072系列车规级MCU已使用在多款畅销车型的EDR应用方案。

此外,大家也针对未来2-3年内汽车MCU的供应趋势做了预测。ylaesmc

“通过多项手段来稳定供应链紧缺问题,包括扩充产能、转移车规生产线、提前规划未来产能,同时更多国产代工厂加入到车规级芯片生产队伍中。未来汽车MCU供应链会越来越稳定,伴随新能源智能网联汽车的大力普及,与之相应的汽车MCU稳定增长的趋势值得期待。”杰发科技李清庐预期。ylaesmc

黄继颇认为,晶圆代工厂新增产线开始量产或即将量产,必然会带来产能的提升。全球整车需求量不会无限制地增长,因此在未来2-3年内,随着国产车规级MCU的快速成长,汽车MCU的需求会逐步达到新的平衡,国产车规级MCU市场占有率也将达到新的水平。ylaesmc

芯旺微电子卢恒洋坚信,汽车MCU的供应趋势是国产化逐渐走向成熟的过程。ylaesmc

极海半导体邓涛表示,芯片短缺会随着产能的恢复而缓解。同时,越来越多国产芯片厂商在汽车芯片市场发力,整车厂商也在积极与芯片公司联合布局汽车芯片供应链。相信在国内本土芯片企业的入场,以及国家政策与产业资本的大力支持下,未来2-3年内芯片国产化进程将大力推进。ylaesmc

中微半导体夏雨称,国际形势变幻莫测,各种环境因素错综复杂,核心汽车部件的供应面临很大压力。国产车规类产品也面临着巨大的挑战,这要求厂商不断提升产品性能及品质,才能突破头部国际原厂的重重包围,在市场上占据一席之地。ylaesmc

本文为《国际电子商情》2022年7月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里ylaesmc

2022年6月17日,由ASPENCORE主办的“全球MCU生态发展大会”将在深圳南山科兴科学园国际会议中心开幕。这是一场MCU生态破圈大会, 一场电机技术创新论坛。届时,国民技术、灵动微电子、英飞凌科技、极海半导体、赛腾微电子、雅特力科技、沁恒微电子、爱普特微电子、赛元微电子、芯海科技、上海航芯、安谋科技等企业的演讲嘉宾将围绕MCU及其生态分享观点。同时,ASPENCORE资深产业分析师顾正书还将分享《2022 Top50 国产MCU厂商综合实力排名》。ylaesmc

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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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