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千億“汽車芯”市場國產(chǎn)化不足5%，投資者如何找到靠譜公司？

投中網(wǎng) 　2022年07月04日 07:44

車規(guī)產(chǎn)品是MCU下游最大的應(yīng)用市場，也是最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?。汽車“新四化”帶來了芯片大幅增量需求，“缺芯”風(fēng)波仍在延續(xù)，車規(guī)級MCU受到產(chǎn)業(yè)與資本的極大關(guān)注。

過去18個月里，國產(chǎn)車規(guī)級廠商的融資事件超過20起，不僅新舊玩家動作頻頻，主機廠更是一改以往高姿態(tài)，深度參與到MCU的生產(chǎn)研發(fā)環(huán)節(jié)。作為國產(chǎn)替代重要戰(zhàn)場的車規(guī)級MCU市場，究竟發(fā)生了哪些變化?市場格局將又如何走向?其中起決定性的關(guān)鍵因素又是什么?帶著這些思考，高鵠資本深度調(diào)研了車規(guī)級MCU產(chǎn)業(yè)，并以此文作為部分觀點的載體分享給大家。

車規(guī)級MCU供給危機

1、全球車規(guī)級芯片需求快速增加

全球新能源汽車銷量增長驚人，2021年僅中國市場產(chǎn)銷同比增長150%，拉動車規(guī)級MCU市場規(guī)模快速提升。IC insights數(shù)據(jù)顯示，2021年全球MCU銷售額達196億美元，2025年銷售額將達到254億美元，其中車規(guī)級MCU銷售額在2020年已達到62億美元規(guī)模，預(yù)計2025年銷售額將超過100億美元。

汽車電動化、智能化變革，為MCU需求帶來確定增長：新能源汽車的電池管理系統(tǒng)需要使用MCU對充放電、溫度控制、電池間均衡進行控制;整車控制中，電動車的動力系統(tǒng)相較燃油車更為復(fù)雜，整車控制器中需要配備多個32位高階MCU芯片;傳統(tǒng)燃油車的引擎控制器以及變速箱控制器，由電動車的逆變器及減速器取代，帶來大量MCU的新增需求;此外，自動(輔助)駕駛下ADAS域的DMS(Driver Monitor System)、碰撞預(yù)警系統(tǒng)、倒車?yán)走_、車道監(jiān)測以及網(wǎng)關(guān)、導(dǎo)航等模塊都對車規(guī)級MCU有著強力需求。按需求量計算，單車安全應(yīng)用、車身控制、動力應(yīng)用、電池組合計需要30到50顆MCU，部分車型需求達百顆。

2、疫情導(dǎo)致產(chǎn)能下降，偶發(fā)事件加劇供給壓力

盡管需求強烈，車規(guī)級MCU過去并不是Foundry(芯片代工廠)的核心業(yè)務(wù)。車規(guī)級MCU對安全性要求極高，需要適應(yīng)極端的工作溫度、有更低的失效率以及更長的使用壽命，因此相較于其他芯片產(chǎn)品，車規(guī)MCU對代工廠的要求更高。此外，由于出貨量相對不及消費電子芯片，對于車規(guī)級的產(chǎn)品，工廠產(chǎn)能排期并不優(yōu)先。

新冠疫情爆發(fā)后，業(yè)內(nèi)普遍判斷汽車消費將持續(xù)低迷，而消費電子廠商為了搶占華為退出市場后的空缺大幅加單，全球主要芯片代工廠降低了對于車規(guī)級MCU的產(chǎn)能供給。

另一方面，在疫情、極端天氣、罷工事件與地緣政治多重影響下，芯片生產(chǎn)從原材料、設(shè)備到制造、運輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)都出現(xiàn)問題。生產(chǎn)成本增高讓臺積電、格羅方德等廠商不斷提高代工報價，缺芯潮下進一步推高了車企采購難度及成本。

3、政治風(fēng)險加劇，本土供應(yīng)商發(fā)展不足

傳統(tǒng)MCU供應(yīng)鏈集中在歐美，中國車規(guī)級MCU 90%以上市場份額長期被RENESAS (瑞薩科技)、NXP(恩智浦)、Infineon(英飛凌) 、ST(意法半導(dǎo)體)、Microchip(微芯)、TI(德州儀器)等國際廠商牢牢占據(jù)。

伴隨疫情步入常態(tài)化，新能源汽車等創(chuàng)新應(yīng)用興起，各個市場需求進一步復(fù)蘇，終端廠商亦加大訂單需求彌補庫存以應(yīng)對未來需求，整體需求情況遠超預(yù)期。上游擴產(chǎn)不足，而經(jīng)銷商端受“牛鞭效應(yīng)”影響亦有囤貨意向，導(dǎo)致海外 MCU巨頭產(chǎn)品交期嚴(yán)重延長，價格也水漲船高，車規(guī)MCU單價由幾元一路上漲至現(xiàn)價數(shù)十元到數(shù)百元，部分產(chǎn)品漲幅超30倍。

海外MCU巨頭對于國產(chǎn)汽車廠商需求響應(yīng)不足，在求貨無門、采購昂貴、產(chǎn)能無法保障的情況下，中國汽車供應(yīng)鏈將橄欖枝拋向了國產(chǎn)MCU廠商。

此外，國際地緣政治格局的變動促進核心芯片國產(chǎn)替代的步伐加快。2022年2月，美國商務(wù)部宣布將限制俄羅斯獲取美國先進技術(shù)的能力，芯片供應(yīng)首當(dāng)其沖。汽車廠商已經(jīng)經(jīng)歷過一輪缺芯，在中美貿(mào)易摩擦長期持續(xù)的未來，紛紛未雨綢繆，對國內(nèi)MCU企業(yè)的友好度空前提升，在海外巨頭的一供以外，儲備國產(chǎn)MCU廠商作為“二供”。車規(guī)級MCU迎來國產(chǎn)替代的歷史機遇。

缺芯潮中脫穎而出的國產(chǎn)MCU

在傳統(tǒng)汽車供應(yīng)鏈中，Tier 1和供應(yīng)商們需要完全遵照主機廠需求進行零件設(shè)計與測試，主機廠在產(chǎn)業(yè)下游中占據(jù)主導(dǎo)地位。缺芯潮讓國產(chǎn)MCU廠商有機會改變不利狀態(tài)，車廠開始主動尋求甚至扶持MCU廠商，以保證產(chǎn)品供應(yīng)。

1、32位產(chǎn)品需求不斷上升，邊緣功能域為國內(nèi)廠商主要滲透區(qū)域

市場的車規(guī)級MCU產(chǎn)品包含8位、16位、32位三種，其中32位數(shù)產(chǎn)品占比不斷提高，以30%出貨量占據(jù)了75%的市場份額。8位MCU產(chǎn)品主要用于雨刷、天窗等性能要求稍弱的部件，一般單價低于1美元;16位產(chǎn)品，主要應(yīng)用場景為動力傳動系統(tǒng)、底盤結(jié)構(gòu)等，單價在1-5美元;32位產(chǎn)品主要服務(wù)汽車精密的控制單元，括儀表板控制、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制以及新興的智能性和實時性的安全系統(tǒng)及動力系統(tǒng)，一般價格在5~10美元之間，部分高端產(chǎn)品在10美元以上。伴隨汽車電子電控功能日趨復(fù)雜，疊加電子電氣架構(gòu)集中化的趨勢，車載 MCU 中32位占比不斷提高。

海外廠商，32位MCU產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，而目前國產(chǎn)MCU廠商中，僅比亞迪、芯旺微及杰發(fā)科等具備32位MCU的量產(chǎn)能力，其他玩家仍以8位MCU為主。

按照功能范圍劃分，車規(guī)級MCU可以分為座艙域、自動駕駛域、動力域、底盤域、車身域，其中車身域、座艙域為邊緣功能域，底盤域、動力域、自動駕駛域為核心功能域。

由于邊緣功能域?qū)囈?guī)安全等級認(rèn)證要求不高，產(chǎn)品甚至不需要通過ASIL(Automotive Safety Integrity Level)安全等級認(rèn)證，失效率要求也較低(dppm<10)，國內(nèi)主要MCU廠商現(xiàn)以邊緣功能域為主要滲透方向。

目前國產(chǎn)邊緣功能域MCU基本可以做到AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證，部分廠商的ADAS產(chǎn)品已進入L0級倒車?yán)走_產(chǎn)品。而核心功能域(底盤域、動力域、自動駕駛域)對車規(guī)安全等級認(rèn)證嚴(yán)格，除開部分L0級自動駕駛外，只考慮C級以上芯片，失效率要求也十分嚴(yán)苛(dppm<1)，目前仍為海外領(lǐng)先廠商壟斷，預(yù)計中短期內(nèi)國產(chǎn)廠商難以替代領(lǐng)先產(chǎn)品。

2、需求端積極采用并加大投入支持國產(chǎn)替代方案

在缺芯和國家政策扶持的大環(huán)境下，主機廠和Tier 1對邊緣功能芯片的替代持積極態(tài)度，目前汽車廠商都在接洽能提供與海外領(lǐng)先廠商相近性能產(chǎn)品的國內(nèi)廠商，部分主機廠已在量產(chǎn)車型上通過實車驗證后采用國產(chǎn)替代方案。

一般來說，一款車規(guī)芯片需要12~18個月的驗證。從設(shè)計到量產(chǎn)，MCU廠商自行完成流片、封裝測試、設(shè)計驗證、產(chǎn)品驗證后，再逐步遞交給主機廠、Tier 1再驗證。芯片的安全性、失效情況、故障應(yīng)對等將在極端條件下進行驗證，主機廠與Tier 1在調(diào)試中向芯片廠提出要求和改進措施。

缺芯潮下，“要產(chǎn)能”成為主機廠和Tier 1的共識。為了更快完成驗證、軟硬件整合，不少Tier 1在MCU設(shè)計階段就投入數(shù)百萬元同步進行系統(tǒng)開發(fā)，進而快速供貨主機廠，這使得需要一年半乃至更長的驗證時間被壓縮至數(shù)月內(nèi)。

汽車“四化“下的MCU發(fā)展趨勢

需求紅利下，國產(chǎn)MCU進入OEM體系的機會越來越多，在汽車電子電氣架構(gòu)(Electrical/Electronic Architecture)演變趨勢下，國產(chǎn)廠商們也在尋求彎道超車的機會。

傳統(tǒng)E/E架構(gòu)以分布式為主，每添加一個新功能，就添加一個MCU，布線后再嵌入硬件軟件。雖然分布式方案簡單卻壓縮了車身空間，且車身重量不斷走高，增加了硬件開銷和開發(fā)難度。

因此，傳統(tǒng)E/E架構(gòu)難以支撐汽車智能化的快速迭代，由分布式架構(gòu)向域控制及中央控制架構(gòu)演變成為確定趨勢。

中央控制架構(gòu)對MCU及集成系統(tǒng)設(shè)計提出了更高要求，帶來三個重要變化。首先，汽車電子功能日益繁雜，多核、異構(gòu)成為主流，全車MCU需要配合主控芯片完成多功能、復(fù)雜的操作，對MCU的功能要求更高，集成度也會更高，MCU廠商需要對整車功能有更前瞻的理解。

其次，MCU在保持性能可靠性下，勢必要挑戰(zhàn)能耗要求。除了維持較低失效率外，車規(guī)級MCU需要維持不同工作模式下的低功耗，以降低對汽車?yán)锍痰摹扒终肌?，幫助整車維持續(xù)航表現(xiàn)。

最后，域控制器逐漸成為主流趨勢后，域內(nèi)不同功能呈現(xiàn)一定程度的整合，整合后的MCU將全部采用最高功能安全等級，即要求ASIL-D產(chǎn)品完成對其他安全等級產(chǎn)品的整合，安全認(rèn)證有了更高要求。

盡管車載SoC算力越來越強，但車載MCU憑借更高安全性、可靠性，以及與終端器的緊密集合，使其更難被大算力芯片完全替代。前置MCU在終端器件整合，與SoC配合工作模式將成為常態(tài)。

功能需求滿足后，MCU也需要應(yīng)對更復(fù)雜的安全挑戰(zhàn)，要求MCU從啟動文件校驗、訪問權(quán)限控制、安全密鑰、芯片狀態(tài)監(jiān)控等角度提升安全性，安全解決方案成為廠商開發(fā)標(biāo)配。

整車智能帶來更好的駕駛體驗，同樣也讓MCU有了更多延展需求。在汽車智能場景下，MCU作為決策層核心，需要與感知、驅(qū)動芯片功能形成多元解決方案。

相比單一MCU產(chǎn)品，“車規(guī)級MCU與其他芯片整合的解決方案”在車內(nèi)人機交互、邊緣節(jié)點控制有更佳表現(xiàn)，常見的場景包括智能感知(觸摸按鍵、3D/手勢感知)、智能屏上IC(顯示驅(qū)動芯片、中控、娛樂屏、后視鏡)、智能執(zhí)行(電驅(qū)動芯片，空調(diào)、雨刷等)，廠商可以根據(jù)用戶需求提升整車智能表現(xiàn)，增加更多商業(yè)可能。

根據(jù)Omdia和多家機構(gòu)的數(shù)據(jù)測算，MCU綜合解決方案(以下簡稱“MCU+”)需求將迎來高速增長，全球需求規(guī)模將從2021年的512億元增長到2025年的679億元，單車綜合方案芯片平均需求量將從44顆增長至68顆，設(shè)計并整合多元芯片的能力將成為MCU廠商核心實力的重要體現(xiàn)。

中國MCU+市場機遇大，在供應(yīng)鏈安全、成本控制的需求下，配以國家對采購更多國產(chǎn)芯片的積極倡導(dǎo)，國產(chǎn)替代將進一步加速。

正視發(fā)展差距的長周期競爭

雖然國產(chǎn)車規(guī)級MCU熱度大增，但廠商們?nèi)悦媾R著不少挑戰(zhàn)。

首先是技術(shù)差距。主流車規(guī)級MCU以RISC-V和ARM兩個架構(gòu)為主要路線，RISC-V在低功耗嵌入式場景表現(xiàn)更優(yōu)，但ARM CortexM內(nèi)核產(chǎn)品有更豐富的軟硬件開發(fā)生態(tài)，產(chǎn)品更能應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境，是海內(nèi)外產(chǎn)品主流架構(gòu)。

海外M系列內(nèi)核產(chǎn)品占比達80%以上，32位MCU作為核心高端產(chǎn)品，研發(fā)與量產(chǎn)難度都不低。海外廠商均已實現(xiàn)32位產(chǎn)品量產(chǎn)，核心廠商料號可達上千顆，國內(nèi)領(lǐng)先廠商均在百顆及以下。

芯片研發(fā)投入成本高昂，即使在ARM CortexM內(nèi)核下進行開發(fā)，一款32位MCU從研發(fā)到流片至少需要投入5000萬元，還不包括后續(xù)工程驗證、外委測試費用。在制程方面，海外先進企業(yè)已大規(guī)模實現(xiàn)40nm制程量產(chǎn)，并已嘗試采用28nm制程，而國內(nèi)企業(yè)主要集中在90nm及以上級別，提升工藝需要投入更多資金和人才建設(shè)。

更重要的是，海外廠商主要以IDM(整合制造模式)為主，擁有自己的晶圓廠，在產(chǎn)研調(diào)動上更具優(yōu)勢。國產(chǎn)MCU廠商仍以Fabless(設(shè)計模式)為主，需要具有先進制程的代工廠給予支持，而國內(nèi)代工廠還主要集中在消費電子、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，在車載領(lǐng)域技術(shù)相對滯后。

除了技術(shù)差距，在海外供應(yīng)鏈難以穩(wěn)定的當(dāng)下，廠商需要在缺芯窗口期內(nèi)盡快實現(xiàn)產(chǎn)品交付。

邊緣功能域MCU的故障與失效所造成的嚴(yán)重程度低，且后果完全可控，不會造成重大人員傷亡，主機廠對相關(guān)產(chǎn)品要求不高：只要供應(yīng)商百萬顆芯片失效率小于10，能通過主機廠的設(shè)計認(rèn)證、零部件認(rèn)證、整車認(rèn)證等為期1- 2年的驗證即可，不強制要求通過ASIL認(rèn)證。

在此前提下主機廠商主要考慮3個因素：產(chǎn)品性能、價格與供應(yīng)鏈穩(wěn)定性。目前來看，國內(nèi)MCU廠商可以提供與海外領(lǐng)先廠商相近性能的產(chǎn)品，與領(lǐng)先廠商的性能差異在10%以內(nèi);價格僅為海外領(lǐng)先廠商的30%至50%;且國內(nèi)供應(yīng)鏈具有更高穩(wěn)定性，缺芯風(fēng)險與政治風(fēng)險低。

缺芯潮過后，若國產(chǎn)芯片的使用沒有出現(xiàn)問題，主機廠與Tier 1會持續(xù)使用已經(jīng)采用的國產(chǎn)芯片。但在此之前，誰能夠把握好機會為下游客戶提供好產(chǎn)品還是未知數(shù)。

判斷優(yōu)質(zhì)投資標(biāo)的的四個維度

常規(guī)來說，一款MCU經(jīng)歷18到24個月設(shè)計、流片后，廠商還需要12到18個月的時間通過歐美市場認(rèn)可的AEC-Q100、ASIL的安全認(rèn)證;再經(jīng)過2到3年的競標(biāo)、車型導(dǎo)入、整車開發(fā)、下游驗證，數(shù)年后才能大規(guī)模量產(chǎn)上線整車。

如此長的周期為車規(guī)級MCU市場帶來不確定性，且市場尚屬于早期，賽道中多家廠商并存，競爭激烈。種種市場特征都對該賽道的創(chuàng)業(yè)企業(yè)提出了非常高的要求。

經(jīng)過產(chǎn)業(yè)上下游的深度調(diào)研與實際客戶的服務(wù)經(jīng)歷，高鵠資本認(rèn)為符合以下四點的團隊值得關(guān)注與長期追蹤：

第一，團隊配置成熟度高。團隊擁有海內(nèi)外領(lǐng)先MCU廠商核心研發(fā)、市場崗位的任職履歷，擁有完整的芯片研發(fā)與量產(chǎn)、市場銷售經(jīng)驗，能力互補，能夠最大限度地減少試錯成本的同時，加速芯片研發(fā)與量產(chǎn)速度，更高效地把握住缺芯窗口期。

第二，研發(fā)團隊具有足夠的研發(fā)深度與廣度。在長周期的研發(fā)過程中，創(chuàng)業(yè)企業(yè)將面臨巨大的資金壓力，尤其是在高端MCU(如32位)與海外領(lǐng)先廠商存在巨大技術(shù)差距的情況下，研發(fā)周期變得更為持久。如果團隊可以在車規(guī)級MCU的基礎(chǔ)上，有實力拓展MCU與MCU+并獲得穩(wěn)定現(xiàn)金流反哺研發(fā)，或許是平衡該賽道不確定性的一個實用方法。

第三，具有穩(wěn)定的供應(yīng)鏈。對比國外頭部廠商的IDM模式，考慮到Foundry投入的長周期和大額資金需求，國內(nèi)MCU廠商當(dāng)前仍會以Fabless模式為主。雖然國內(nèi)MCU廠商都會希望培養(yǎng)與采用國內(nèi)晶圓廠代工，但由于40nm等制成良率提高仍有一段時間，在此之前，能夠與海外供應(yīng)廠商建立緊密合作關(guān)系，將會是把握窗口期的重要因素。

第四，能夠?qū)崿F(xiàn)與主機廠的深度綁定。主機廠在車規(guī)級MCU國產(chǎn)替代中也扮演著舉足輕重的角色，除了可以為MCU廠商提供大量的資金支持外，主機廠更是在幫助MCU廠商縮短研發(fā)、驗車、量產(chǎn)的周期上起到了關(guān)鍵作用。

在布局車規(guī)級MCU的企業(yè)中，具備四個維度實力的團隊尚屬稀缺但并非沒有，芯旺微、旗芯微、賽騰微、曦華科技等均擁有穩(wěn)定供應(yīng)鏈和不錯的主機廠合作經(jīng)驗，且團隊成熟度高，具備足夠研發(fā)的研發(fā)深度與廣度。

總的來說，需求與政策的推動下，車規(guī)級MCU國產(chǎn)替代的紅利與窗口期將會存在一定時間，但不確定性仍然巨大，優(yōu)質(zhì)團隊仍是關(guān)乎企業(yè)能否走得更遠、更快的關(guān)鍵?！矩?zé)任編輯/李小可】

來源：投中網(wǎng)

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