一、 車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)業(yè)概況
車規(guī)級MCU芯片產(chǎn)業(yè)鏈比較復(fù)雜，可分為上游制造(芯片設(shè)計(jì)、晶圓代工、封裝檢測)，中游器件(集成電路、分立器件、傳感器、光電子)，下游產(chǎn)品(雷達(dá)、攝像頭、整車控制器、電控單元等)。上下游企業(yè)眾多，在上游材料、半導(dǎo)體制造設(shè)備、芯片設(shè)計(jì)制造等領(lǐng)域均由國際大廠占據(jù)核心地位，國內(nèi)在封測產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域正在迅速壯大。
車規(guī)級MCU芯片廠商根據(jù)各自的資源和技術(shù)優(yōu)勢，選擇采用IDM、Foundry代工廠、Fabless無晶圓、IP設(shè)計(jì)等不同運(yùn)營模式，分別涉及芯片產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)。目前，地平線推出了BPU IP 授權(quán)模式，向車企開放芯片IP，聯(lián)合主機(jī)廠共同打造開放創(chuàng)新生態(tài)，已經(jīng)吸引了不少車企。
車規(guī)級MCU芯片根據(jù)功能分為計(jì)算控制芯片(主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC)、存儲芯片、功率半導(dǎo)體(主要有IGBT和MOSFET)、通信芯片、傳感器芯片(主要有CIS、MEMS、陀螺儀等)五大類。從芯片工藝制程來看，不同汽車芯片對工藝要求存在較大差異。MCU主要是依靠成熟制程，全球70%MCU生產(chǎn)來自臺積電;座艙、自動(dòng)駕駛及AI芯片等主控芯片持續(xù)追求先進(jìn)制程，高級別自動(dòng)駕駛正在推動(dòng)汽車算力平臺制程向7nm及以下延伸。
汽車是MCU最大的應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)燃油車單車平均需要70個(gè)MCU，智能汽車單車平均需要300個(gè)MCU，應(yīng)用領(lǐng)域包括ADAS、車身、底盤及安全、信息娛樂、動(dòng)力系統(tǒng)等。車載MCU產(chǎn)品主要有8位、16位和32位三類，32位MCU目前是主流，未來隨著汽車對精細(xì)化控制需求的增加，其占比還會上升。
全球車規(guī)級MCU市場規(guī)模將持續(xù)增長，競爭格局穩(wěn)定，以歐美日傳統(tǒng)廠商為主，2021年CR5 約占90%，市場集中度較高。國內(nèi)車規(guī)級MCU廠商處于起步階段，憑借價(jià)格和服務(wù)優(yōu)勢，正逐步搶奪低端 MCU 市場。
智能網(wǎng)聯(lián)對算力提出更高要求，汽車芯片結(jié)構(gòu)形式由 MCU 進(jìn)化至 SoC。SoC是系統(tǒng)級別的芯片，相比MCU在架構(gòu)上增加了音頻處理DSP、圖像處理GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NPU等計(jì)算單元，常用于ADAS、座艙IVI、域控制等功能較復(fù)雜的領(lǐng)域。SoC市場上高通和英偉達(dá)處于霸主地位，傳統(tǒng)電子巨頭TI、NXP和瑞薩進(jìn)展緩慢，國內(nèi)科技企業(yè)嶄露頭角，如芯馳、地平線、黑芝麻等。
座艙SoC需求將隨著智能座艙滲透率上升而增加，隨著座艙智能化發(fā)展，座艙域控制器進(jìn)一步集成車載信息娛樂系統(tǒng)、儀表、HUD等其它系統(tǒng)/功能，未來“一芯多屏” 式智能座艙方案將成為主流趨勢。
自動(dòng)駕駛SoC對安全的要求更高，同時(shí)隨著自動(dòng)駕駛級別的增加，需要算力支持也更高，未來自動(dòng)駕駛SoC會往集成“CPU+XPU”的異構(gòu)式(XPU包括GPU/FPGA/ASIC 等)方向發(fā)展，長期來看CPU+ASIC方案將是未來的主流架構(gòu)。
在車載計(jì)算由分布式向集中式演進(jìn)趨勢下，未來車載芯片將向多芯片融合、高計(jì)算能力和高安全性方向發(fā)展。座艙域SoC和自動(dòng)駕駛SoC有望融合，同時(shí)具備座艙芯片和自動(dòng)駕駛芯片全棧能力的芯片廠商在未來將更具競爭力。
功率半導(dǎo)體是新能源車使用最多的半導(dǎo)體器件之一。根據(jù)使用環(huán)境，車規(guī)級IGBT功率模塊性能向著高功率密度、低熱阻、高可靠性趨勢發(fā)展，半導(dǎo)體材料向第三代SiC和GaN發(fā)展。國內(nèi)車規(guī)級IGBT已經(jīng)突破技術(shù)壁壘，部分廠家已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，如斯達(dá)半導(dǎo)體和比亞迪半導(dǎo)體等。
