汽車芯片中，負責計算處理的主要有MCU和SoC。傳統應用，特別是燃油車，MCU所占比重很大，SoC用量很少。隨著新能源汽車，以及智能化水平的提高，SoC用量大幅增加，有超過MCU之勢，那么，車用MCU還有未來嗎？本文討論一下這個話題。

MCU應用廣泛，你能想到的各種商業、工業、消費類電子設備，絕大多數都會用到MCU，在所有應用中，汽車對MCU的性能、可靠性、安全性的要求是最高的，同時也是MCU最大的應用領域，2021年，在整個MCU市場中，車用部分占比達到38%-40%。目前，汽車 MCU市場規模約為80億美元，2022-2025年CAGR為11%，高于MCU行業平均水平。

在單車用量方面，以一輛奧迪豪華型SUV為例，共使用了38個MCU，其中，動力系統使用2個，底盤和安全系統使用12個，ADAS使用6個，信息娛樂系統使用8個，車身和其它系統使用了10個MCU。這樣的用量并不算多，有的汽車能用到近百個MCU。

價格方面，汽車MCU的ASP顯著高于其它應用，2021年達到3.1美元。自2020年以來，因為供不應求，汽車MCU價格上漲16%，2021年上漲22%，在所有應用類型MCU中漲價幅度最大。Yole預計，未來汽車MCU的價格仍將處于高位。

在所有精度（位數）的MCU中，32位是主流，占比接近77%，16位約為18%，8位占5%左右。32位的營收占比達77%，出貨量占比約40%，因此，32位MCU在汽車市場占比最大，市場規模約為58億美元。

01、汽車MCU的當下與未來

以上簡單介紹了汽車MCU市場的宏觀情況，下面看一下MCU在汽車中的具體應用情況。

在汽車電動化、智能化普及之前，汽車的各個功能塊由ECU（Electronic?Control Unit）控制，MCU則是ECU的核心，除了MCU，ECU還集成了存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數轉換器（ADC），隨時監控各種汽車運行數據（剎車、換擋、速度、航向角等），以及汽車運行的各種狀態（加速、打滑、油耗、前車距離等），并根據預先設計的程序邏輯計算各種傳感器送來的信息，處理后把各個參數發送給相關的執行模塊，執行各種預定的控制功能。這種架構一般稱為分布式。

隨著智能化、網聯化、電氣化在汽車應用的深入和普及，汽車電子電氣（E/E）架構逐漸從分布走向集中，以減少車輛線束，提高內部信息流轉效率。分布式架構下，汽車各功能模塊相互獨立，僅需MCU即可滿足所需算力。當電子電氣架構向集中式演進時，算力也趨向于集中，僅依靠傳統MCU已難以滿足計算需求，這加速了車用SoC芯片的發展。當前，自動駕駛和智能座艙芯片以CPU、GPU和NPU等AI加速器組成的SoC 芯片為主流，并集成在域控制器中。域是將傳統ECU控制進一步集中，形成幾大功能塊，可概括為整車控制域（VDC， Vehicle Domain Controller），智能駕駛域（ADC，ADAS/AD Domain Controller），智能座艙域（CDC，Cockpit Domain Controller）。未來，在基于域的集中式架構基礎上，還將向域融合（中央集成）的帶狀架構方向發展，它進一步簡化了架構，功能更加集中。

域控制架構下，控制芯片將朝著MCU+SoC方向發展，SoC芯片并不能替代所有MCU。一方面，不是所有系統都有必要接入SoC，比如讓轉向燈閃耀的控制方式，如果不用MCU方案，全部接入SoC會形成一個星形網絡，不僅導線數量會增加，管理難度也會大增。另一方面，需要一些MCU作為SoC芯片的安全冗余。

目前，汽車市場仍以燃油車為主，純電動汽車發展勢頭很猛，但市占率要超過燃油車，還需要時間。在這種情況下，MCU用量依然可觀，特別是智能座艙、高精度地圖、車身電子等應用對MCU需求量大增，所需的MCU數量和單價都有所提升。大到動力系統、車身控制、電機驅動控制系統、儀表盤、車載影音娛樂系統、高級安全系統、ADAS，小到車窗、雨刮、電動座椅、倒車雷達和車鑰匙等都需要MCU進行控制。目前，一輛電動汽車上的MCU用量也可達到幾十個，尤其是電門控制系統、自動泊車、先進巡航控制、防撞系統等，對32位MCU的需求量還會顯著提升。

在分布式ECU逐漸向域集中的過程當中，由DCU（域控制器）集成多類ECU實現控制功能的集中。

過去幾年，特別是2014-2018，輔助駕駛發展方興未艾，玩家以Mobileye、英偉達和傳統 MCU廠商為主。人們理想中的自動駕駛功能尚處早期（輔助駕駛），也就是L2級，只有到了L4級，才能真正稱為自動駕駛。目前這個階段，汽車的電子電氣架構仍以分布式為主，用智能前視一體機即可實現智駕需求，對芯片算力需求不高，Mobileye在該階段占據了大部分L1-L2視覺ADAS芯片市場，同時，傳統MCU廠商，如瑞薩、TI的芯片搭載在博世的系統方案中，也占據大量市場份額。英偉達以通用?GPU架構為基礎，于2016年推出Tegra Parker SoC，用于特斯拉HW 2.0平臺，將基于GPU的自動駕駛SoC推向市場，但該階段的SoC技術迭代速度仍較慢，MCU依然有發展空間。

從中短期來看，L1/L2級輔助駕駛智能汽車仍會占較大的市場比重，由于缺乏路徑規劃功能且傳感器數量有限，僅靠傳感器端的MCU便足已完成融合、決策任務，分布式架構仍為主流，因此，中低端ADAS加速普及將帶動MCU用量提升。而在L2+及更高級別智能汽車中，SoC芯片將逐漸替代MCU，但部分底盤交互高實時性任務仍需要?MCU來完成，ADAS域控制器仍會搭載至少一個MCU，以保障系統功能安全。

除了輔助駕駛系統，其它功能域，如座艙、儀表、動力、車身控制等，對MCU的用量需求各有不同。

隨著座艙越來越智能化，MCU用量將減少。智能座艙實現的功能繁多，包括信息娛樂、人機交互等，為了實現這些先進功能，需要更高性能的芯片，使得MCU地位呈下降趨勢。以儀表盤和抬頭顯示（HUD）這兩個座艙功能為例，儀表盤的性能提升使MCU的主控地位被高算力處理器取代，HUD功能，特別是AR-HUD需要處理的信息量很大，處理器需要系統級芯片SoC。

在動力域，傳統燃油車的動力系統主要包括發動機和變速箱，這兩個部件各有一個MCU，一個發動機主控MCU和一個變速器主控MCU。純電動汽車動力系統包括整車控制模塊，電機控制器模塊，電池管理模塊三個部分，動力域控制器集中控制上述三個部分，這個系統需要更多的MCU，估計每輛車會比傳統燃油車多用至少5個。

車身控制系統所用的MCU數量相對穩定，變化不大，原因在于車身域技術較為成熟且使用生命周期長，實現這些功能對芯片算力的要求較低，所用的MCU價格也較低。

總之，MCU在傳統功能的控制應用上仍有一席之地，而在座艙和自動駕駛方面的用量會明顯減少。隨著汽車電子電氣架構進一步發展，座艙域和自動駕駛域也有融合趨勢，直至實現全車中央計算機控制架構，未來可能還有云端電腦對汽車進行控制。

汽車半導體細分市場規模預測（億美元，按2021年規模排序），來源：中泰證券

從上邊這個表格可以看出，在可預見的未來幾年，雖然各種汽車芯片，特別是SoC的增長率很高，但總體市場規模最大的依然是MCU。

在可預見的未來之后，隨著燃油車占比下降，純電、智能化汽車占比大幅增加，MCU的總體用量會有所下滑。

目前，特斯拉電動汽車是集中式架構的典型代表。域架構下，特斯拉將眾多小型ECU功能全部集成到區域控制器中，因此，ECU數量相比ID.4/Mach E等車型少，Model Y、ID.4、Mach E 的ECU用量分別為26、52、51。這比傳統燃油車的ECU少了很多，ECU數量減少導致MCU的用量下降。

總體來看，MCU應用隨汽車電子電氣架構發展而變化，用量會經歷一個由少變多，再由多變少的過程。SoC芯片會集成部分低端MCU功能，而且，隨著汽車SoC算力提升，功能不斷強大，會有越來越多的MCU功能被集成進SoC。隨著汽車電子電氣分布式架構向域控制發展，單車MCU用量將從平均30-40個，逐步提升至70-80個，未來，隨著集中式架構普及，算力向整車計算平臺集中，汽車MCU的用量又將逐步降低至50-60個左右。

02、汽車MCU市場格局

對于汽車零部件和整車廠商來說，MCU的更新迭代速度較慢，使用周期較長，因此傾向于能提供穩定解決方案的供應商，較少更換供應商。這在很大程度上決定了全球汽車MCU市場長期穩定的格局，瑞薩、恩智浦、英飛凌三足鼎立，意法半導體、德州儀器、安森美、微芯等緊跟其后。

不同廠商的側重點各有不同。例如，英飛凌擅長底盤、動力域控制；恩智浦基于Arm架構，打造開放MCU平臺，適合中小客戶，除了ADAS攝像頭控制外，在連接、網絡、傳感器控制等方面優勢顯著，應用覆蓋面較廣；瑞薩依靠日本汽車大廠，產品覆蓋高中低端，應用覆蓋車身、底盤、動力、智能座艙等。

ADAS方面，瑞薩更擅長攝像頭控制，英飛凌擅長中央安全MCU，恩智浦擅長雷達控制（包括毫米波雷達和超聲波雷達）。

以上都是IDM大廠，汽車MCU晶圓代工也占有較大市場份額，臺積電約占全球車規級MCU晶圓代工出貨量70%的份額，全球頭部MCU廠商對臺積電的依賴性很強。近兩年，受疫情影響，臺積電減少了車規級MCU的產能，在市場需求快速攀升的情況下，相關MCU供不應求。

03、中國市場動力倍增

目前，中國汽車芯片自給率不足10%，高度依賴國外企業，汽車芯片進口率高達95%，用于動力系統、底盤控制和ADAS等功能的關鍵芯片均被國外巨頭壟斷。而在需求側，中國汽車市場約占全球份額的30%，是車規級芯片需求最大的市場。

由于車規級MCU 認證門檻高、認證周期長，對可靠性、安全性、一致性、壽命等要求很高，中國汽車MCU芯片市場長期被國外廠商占據。近些年，國內已有不少廠商在布局車規級MCU，如芯旺微、杰發科技、芯馳科技、比亞迪半導體、兆易創新等。

近年來，中國大陸廠商從與安全性能相關性較低的中低端車規級MCU切入，如雨刷、車窗、遙控器、環境光控制、動態流水燈等車身控制模塊，并開始研發汽車智能化所需的高端MCU，如智能座艙、ADAS等。目前，兆易創新、芯海科技、國芯科技、比亞迪半導體等廠商均有通過車規驗證的MCU產品，中穎電子車規級MCU也已經流片。

中國及全球汽車MCU市場規模預測，來源：方正證券

保守估計，預計中國2022-2025年汽車MCU市場規模分別為32.92，36.02，39.30，42.74億美元，2022-2025年全球汽車MCU市場規模為85.59，93.66，102.19，111.12億美元。

在25%和30%的滲透率預期下，中國汽車MCU市場在2021-2025年的CAGR分別為9.24%和11.22%，車規級MCU市場規模具有較大增長空間。

目前，中國車規級MCU行業正處于導入期，在相對成熟的消費級和工業級MCU技術基礎上，車規級MCU市場大規模需求會刺激國內廠商加大研發投入力度，能夠優先滿足技術要求并獲取客戶訂單的廠商將快速占據市場，國產替代潛力巨大。

編輯：黃飛

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