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8位MCU和16位MCU如何突圍市場,建立起一個新的國產(chǎn)汽車MCU供應(yīng)鏈
2022-07-06

MCU通常被稱為單片機,有了解過MCU產(chǎn)品的朋友,都知道它應(yīng)用領(lǐng)域非常廣,小到經(jīng)常看到電動玩具和手機,大到家用電器和汽車,可以隨時看到的地方,就是需要計算機程序控制的地方,其中還可以區(qū)分8位MCU、16位MCU和32位MCU。


如今,一輛汽車需要幾十到數(shù)百個MCU來控制車身、底盤、動力總成、智能駕駛和娛樂系統(tǒng)。一旦其中一個丟失,汽車就無法生產(chǎn)。


雖然它被卡在汽車公司的脖子上,但單從技術(shù)角度來看,MCU并不是那么難-高難度的手機SOC有CPU、GPU、存儲器、基帶和其他功能模塊,內(nèi)置100億個晶體管,并通過7Nm工藝生產(chǎn),僅設(shè)計成本就有幾億美元;相比之下,MCU中只有CPU、存儲器和外圍設(shè)備。CPU內(nèi)核可以在公開市場上購買(通常是arm),生產(chǎn)過程可以采用40nm,比7Nm落后五代。


雖然制造國產(chǎn)汽車MCU的技術(shù)壁壘不高,但當(dāng)芯片供應(yīng)危機沖擊汽車行業(yè)時,仍然沒有足夠強大的本土MCU芯片公司站起來,成為汽車企業(yè)的堅實后盾。


所以問題是,當(dāng)中國打算提高芯片自主性的比例時,為什么中國企業(yè)不能在汽車領(lǐng)域打開局面,而今天更難的手機SOC和超級計算芯片可以被國產(chǎn)芯片取代,理論上更容易突破。


高墻:高風(fēng)險低回報


2018年12月,中國首款汽車規(guī)格級32位MCU芯片亮相。MCU根據(jù)數(shù)據(jù)帶寬可分為8位MCU、16位MCU和32位MCU。位數(shù)越大,性能越好,定位越高。例如,8位MCU對于小家電和電動玩具來說已經(jīng)足夠了,而汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)需要更多的32位支持。


然而,跨界者的渴望和老江湖的無為掩蓋了這個行業(yè)的殘酷事實:對于新進入者來說,汽車MCU是一個“高風(fēng)險、低回報”的業(yè)務(wù)。


當(dāng)?shù)氐腗CU企業(yè)對高風(fēng)險有一個直觀的總結(jié),“車輛法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)多,研發(fā)周期長,隱藏成本高,配套要求高,連帶責(zé)任大”


以車輛規(guī)格為基本門檻為例。在汽車MCU的競爭中,芯片的可靠性要求遠比性能要求重要。因此,行業(yè)要求MCU的缺陷率為≤ 1dppm,即百萬分之一。


為了使芯片滿足嚴(yán)格的安全要求,汽車行業(yè)制定了一整套車輛規(guī)范級標(biāo)準(zhǔn),以認(rèn)證芯片從設(shè)計到制造和封裝的全過程,這將極大地考驗MCU企業(yè)與上下游的合作。


上游芯片IP提供商需要專門開發(fā)“汽車行業(yè)特定IP”,為芯片提供安全冗余。MCU企業(yè)基于這些IP設(shè)計自己的MCU,便于車輛法規(guī)認(rèn)證。保險方面,一些MCU企業(yè)將直接要求上游提供的IP通過功能安全認(rèn)證。


中游MCU廠商在設(shè)計芯片后需要花費12-18個月進行大量測試,以確保芯片能夠承受高低溫沖擊、復(fù)雜電磁環(huán)境,aec-q100標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證中的極端振動測試和其他測試,滿足功能安全要求,并使芯片在大規(guī)模生產(chǎn)和加載后在各種工作條件下安全運行10-15年。


即使跨過門檻,汽車MCU的市場故事對新進入者來說也不夠誘人-在2021之前,這是一個毛利潤低、需求增長平穩(wěn)、格局相對穩(wěn)定的小細分市場。



2020年,MCU價格逐年下降,最低點的平均價格接近0.6美元。當(dāng)年,汽車MCU的市場規(guī)模為65億美元,僅占全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的1.5%。雖然總量小,但MCU的毛利率不高。


2021芯片短缺后,瑞薩宣布將汽車MCU的產(chǎn)量擴大50%,承接OEM訂單的臺積電也宣布將汽車MCU的產(chǎn)量擴大60%。業(yè)內(nèi)預(yù)測,2023年,隨著新一批生產(chǎn)線的集中生產(chǎn),汽車微控制器的短缺將得到緩解,換句話說,國內(nèi)汽車微控制器完成與汽車企業(yè)的綁定只剩下兩年左右,這一技術(shù)趨勢有可能逐步將汽車MCU推向更為集中化和高端的市場,這更有利于技術(shù)沉淀深厚的海外制造商。


近年來,汽車電子電氣架構(gòu)正逐步向集中化過渡。集中式架構(gòu)建立后,車輛中MCU的消耗將減少,高性能MCU將取代多個中低端MCU 。


在MCU本地化過程中,汽車公司在終端的行為將如何關(guān)系到這一目標(biāo)的成敗。


如果我們想建立一個新的國內(nèi)汽車MCU(8位MCU、16位MCU和32位MCU)供應(yīng)鏈,汽車企業(yè)的供應(yīng)鏈管理僅僅滲透到芯片企業(yè)是不夠的,還要進一步延伸到芯片IP和芯片制造。

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