车规产品是MCU下游*的应用市场，也是*发展潜力的市场。汽车“新四化”带来了芯片大幅增量需求，“缺芯”风波仍在延续，车规级MCU受到产业与资本的极大关注。
过去18个月里，国产车规级厂商的融资事件超过20起，不仅新旧玩家动作频频，主机厂更是一改以往高姿态，深度参与到MCU的生产研发环节。作为国产替代重要战场的车规级MCU市场，究竟发生了哪些变化？市场格局将又如何走向？其中起决定性的关键因素又是什么？带着这些思考，高鹄资本深度调研了车规级MCU产业，并以此文作为部分观点的载体分享给大家。
01、车规级MCU供给危机
1、全球车规级芯片需求快速增加
全球新能源汽车销量增长惊人，2021年仅中国市场产销同比增长150%，拉动车规级MCU市场规模快速提升。IC insights数据显示，2021年全球MCU销售额达196亿美元，2025年销售额将达到254亿美元，其中车规级MCU销售额在2020年已达到62亿美元规模，预计2025年销售额将超过100亿美元。
汽车电动化、智能化变革，为MCU需求带来确定增长：新能源汽车的电池管理系统需要使用MCU对充放电、温度控制、电池间均衡进行控制；整车控制中，电动车的动力系统相较燃油车更为复杂，整车控制器中需要配备多个32位高阶MCU芯片；传统燃油车的引擎控制器以及变速箱控制器，由电动车的逆变器及减速器取代，带来大量MCU的新增需求；此外，自动（辅助）驾驶下ADAS域的DMS（Driver Monitor System）、碰撞预警系统、倒车雷达、车道监测以及网关、导航等模块都对车规级MCU有着强力需求。按需求量计算，单车安全应用、车身控制、动力应用、电池组合计需要30到50颗MCU，部分车型需求达百颗。
2、疫情导致产能下降，偶发事件加剧供给压力
尽管需求强烈，车规级MCU过去并不是Foundry（芯片代工厂）的核心业务。车规级MCU对安全性要求极高，需要适应极端的工作温度、有更低的失效率以及更长的使用寿命，因此相较于其他芯片产品，车规MCU对代工厂的要求更高。此外，由于出货量相对不及消费电子芯片，对于车规级的产品，工厂产能排期并不优先。
新冠疫情爆发后，业内普遍判断汽车消费将持续低迷，而消费电子厂商为了抢占华为退出市场后的空缺大幅加单，全球主要芯片代工厂降低了对于车规级MCU的产能供给。
另一方面，在疫情、极端天气、罢工事件与地缘政治多重影响下，芯片生产从原材料、设备到制造、运输等诸多环节都出现问题。生产成本增高让台积电、格罗方德等厂商不断提高代工报价，缺芯潮下进一步推高了车企采购难度及成本。
3、政治风险加剧，本土供应商发展不足
传统MCU供应链集中在欧美，中国车规级MCU 90%以上市场份额长期被RENESAS （瑞萨科技）、NXP（恩智浦）、Infineon（英飞凌） 、ST（意法半导体）、Microchip（微芯）、TI（德州仪器）等国际厂商牢牢占据。
伴随疫情步入常态化，新能源汽车等创新应用兴起，各个市场需求进一步复苏，终端厂商亦加大订单需求弥补库存以应对未来需求，整体需求情况远超预期。上游扩产不足，而经销商端受“牛鞭效应”影响亦有囤货意向，导致海外 MCU巨头产品交期严重延长，价格也水涨船高，车规MCU单价由几元一路上涨至现价数十元到数百元，部分产品涨幅超30倍。
海外MCU巨头对于国产汽车厂商需求响应不足，在求货无门、采购昂贵、产能无法保障的情况下，中国汽车供应链将橄榄枝抛向了国产MCU厂商。
此外，国际地缘政治格局的变动促进核心芯片国产替代的步伐加快。2022年2月，美国商务部宣布将限制俄罗斯获取美国先进技术的能力，芯片供应首当其冲。汽车厂商已经经历过一轮缺芯，在中 美贸易摩擦长期持续的未来，纷纷未雨绸缪，对国内MCU企业的友好度*提升，在海外巨头的一供以外，储备国产MCU厂商作为“二供”。车规级MCU迎来国产替代的历史机遇。
02、缺芯潮中脱颖而出的国产MCU
在传统汽车供应链中，Tier 1和供应商们需要完全遵照主机厂需求进行零件设计与测试，主机厂在产业下游中占据主导地位。缺芯潮让国产MCU厂商有机会改变不利状态，车厂开始主动寻求甚至扶持MCU厂商，以保证产品供应。
1、32位产品需求不断上升，边缘功能域为国内厂商主要渗透区域
市场的车规级MCU产品包含8位、16位、32位三种，其中32位数产品占比不断提高，以30%出货量占据了75%的市场份额。8位MCU产品主要用于雨刷、天窗等性能要求稍弱的部件，一般单价低于1美元；16位产品，主要应用场景为动力传动系统、底盘结构等，单价在1-5美元；32位产品主要服务汽车精密的控制单元，括仪表板控制、车身控制、多媒体信息系统、引擎控制以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统，一般价格在5~10美元之间，部分高端产品在10美元以上。伴随汽车电子电控功能日趋复杂，叠加电子电气架构集中化的趋势，车载 MCU 中32位占比不断提高。
海外厂商，32位MCU产品已经非常成熟，而目前国产MCU厂商中，仅比亚迪、芯旺微及杰发科等具备32位MCU的量产能力，其他玩家仍以8位MCU为主。
按照功能范围划分，车规级MCU可以分为座舱域、自动驾驶域、动力域、底盘域、车身域，其中车身域、座舱域为边缘功能域，底盘域、动力域、自动驾驶域为核心功能域。
由于边缘功能域对车规安全等级认证要求不高，产品甚至不需要通过ASIL（Automotive Safety Integrity Level）安全等级认证，失效率要求也较低（dppm＜10），国内主要MCU厂商现以边缘功能域为主要渗透方向。
目前国产边缘功能域MCU基本可以做到AEC-Q100车规认证，部分厂商的ADAS产品已进入L0级倒车雷达产品。而核心功能域（底盘域、动力域、自动驾驶域）对车规安全等级认证严格，除开部分L0级自动驾驶外，只考虑C级以上芯片，失效率要求也十分严苛（dppm＜1），目前仍为海外*厂商垄断，预计中短期内国产厂商难以替代*产品。
2、需求端积极采用并加大投入支持国产替代方案
在缺芯和国家政策扶持的大环境下，主机厂和Tier 1对边缘功能芯片的替代持积极态度，目前汽车厂商都在接洽能提供与海外*厂商相近性能产品的国内厂商，部分主机厂已在量产车型上通过实车验证后采用国产替代方案。
一般来说，一款车规芯片需要12~18个月的验证。从设计到量产，MCU厂商自行完成流片、封装测试、设计验证、产品验证后，再逐步递交给主机厂、Tier 1再验证。芯片的安全性、失效情况、故障应对等将在极端条件下进行验证，主机厂与Tier 1在调试中向芯片厂提出要求和改进措施。
缺芯潮下，“要产能”成为主机厂和Tier 1的共识。为了更快完成验证、软硬件整合，不少Tier 1在MCU设计阶段就投入数百万元同步进行系统开发，进而快速供货主机厂，这使得需要一年半乃至更长的验证时间被压缩至数月内。
03、汽车“四化“下的MCU发展趋势
需求红利下，国产MCU进入OEM体系的机会越来越多，在汽车电子电气架构（Electrical/Electronic Architecture）演变趋势下，国产厂商们也在寻求弯道超车的机会。
传统E/E架构以分布式为主，每添加一个新功能，就添加一个MCU，布线后再嵌入硬件软件。虽然分布式方案简单却压缩了车身空间，且车身重量不断走高，增加了硬件开销和开发难度。
因此，传统E/E架构难以支撑汽车智能化的快速迭代，由分布式架构向域控制及中央控制架构演变成为确定趋势。
中央控制架构对MCU及集成系统设计提出了更高要求，带来三个重要变化。首先，汽车电子功能日益繁杂，多核、异构成为主流，全车MCU需要配合主控芯片完成多功能、复杂的操作，对MCU的功能要求更高，集成度也会更高，MCU厂商需要对整车功能有更前瞻的理解。
其次，MCU在保持性能可靠性下，势必要挑战能耗要求。除了维持较低失效率外，车规级MCU需要维持不同工作模式下的低功耗，以降低对汽车里程的“侵占“，帮助整车维持续航表现。
最后，域控制器逐渐成为主流趋势后，域内不同功能呈现一定程度的整合，整合后的MCU将全部采用最高功能安全等级，即要求ASIL-D产品完成对其他安全等级产品的整合，安全认证有了更高要求。
尽管车载SoC算力越来越强，但车载MCU凭借更高安全性、可靠性，以及与终端器的紧密集合，使其更难被大算力芯片完全替代。前置MCU在终端器件整合，与SoC配合工作模式将成为常态。
功能需求满足后，MCU也需要应对更复杂的安全挑战，要求MCU从启动文件校验、访问权限控制、安全密钥、芯片状态监控等角度提升安全性，安全解决方案成为厂商开发标配。
整车智能带来更好的驾驶体验，同样也让MCU有了更多延展需求。在汽车智能场景下，MCU作为决策层核心，需要与感知、驱动芯片功能形成多元解决方案。
相比单一MCU产品，“车规级MCU与其他芯片整合的解决方案”在车内人机交互、边缘节点控制有更佳表现，常见的场景包括智能感知（触摸按键、3D/手势感知）、智能屏上IC（显示驱动芯片、中控、娱乐屏、后视镜）、智能执行（电驱动芯片，空调、雨刷等），厂商可以根据用户需求提升整车智能表现，增加更多商业可能。
根据Omdia和多家机构的数据测算，MCU综合解决方案（以下简称“MCU+”）需求将迎来高速增长，全球需求规模将从2021年的512亿元增长到2025年的679亿元，单车综合方案芯片平均需求量将从44颗增长至68颗，设计并整合多元芯片的能力将成为MCU厂商核心实力的重要体现。
中国MCU+市场机遇大，在供应链安全、成本控制的需求下，配以国家对采购更多国产芯片的积极倡导，国产替代将进一步加速。
04、正视发展差距的长周期竞争
虽然国产车规级MCU热度大增，但厂商们仍面临着不少挑战。
首先是技术差距。主流车规级MCU以RISC-V和ARM两个架构为主要路线，RISC-V在低功耗嵌入式场景表现更优，但ARM CortexM内核产品有更丰富的软硬件开发生态，产品更能应对复杂环境，是海内外产品主流架构。
海外M系列内核产品占比达80%以上，32位MCU作为核心高端产品，研发与量产难度都不低。海外厂商均已实现32位产品量产，核心厂商料号可达上千颗，国内*厂商均在百颗及以下。
芯片研发投入成本高昂，即使在ARM CortexM内核下进行开发，一款32位MCU从研发到流片至少需要投入5000万元，还不包括后续工程验证、外委测试费用。在制程方面，海外先进企业已大规模实现40nm制程量产，并已尝试采用28nm制程，而国内企业主要集中在90nm及以上级别，提升工艺需要投入更多资金和人才建设。
更重要的是，海外厂商主要以IDM（整合制造模式）为主，拥有自己的晶圆厂，在产研调动上更具优势。国产MCU厂商仍以Fabless（设计模式）为主，需要具有先进制程的代工厂给予支持，而国内代工厂还主要集中在消费电子、物联网等领域，在车载领域技术相对滞后。
除了技术差距，在海外供应链难以稳定的当下，厂商需要在缺芯窗口期内尽快实现产品交付。
边缘功能域MCU的故障与失效所造成的严重程度低，且后果完全可控，不会造成重大人员伤亡，主机厂对相关产品要求不高：只要供应商百万颗芯片失效率小于10，能通过主机厂的设计认证、零部件认证、整车认证等为期1- 2年的验证即可，不强制要求通过ASIL认证。
在此前提下主机厂商主要考虑3个因素：产品性能、价格与供应链稳定性。目前来看，国内MCU厂商可以提供与海外*厂商相近性能的产品，与*厂商的性能差异在10%以内；价格仅为海外*厂商的30%至50%；且国内供应链具有更高稳定性，缺芯风险与政治风险低。
缺芯潮过后，若国产芯片的使用没有出现问题，主机厂与Tier 1会持续使用已经采用的国产芯片。但在此之前，谁能够把握好机会为下游客户提供好产品还是未知数。
05、判断优质投资标的的四个维度
常规来说，一款MCU经历18到24个月设计、流片后，厂商还需要12到18个月的时间通过欧美市场认可的AEC-Q100、ASIL的安全认证；再经过2到3年的竞标、车型导入、整车开发、下游验证，数年后才能大规模量产上线整车。
如此长的周期为车规级MCU市场带来不确定性，且市场尚属于早期，赛道中多家厂商并存，竞争激烈。种种市场特征都对该赛道的创业企业提出了非常高的要求。
经过产业上下游的深度调研与实际客户的服务经历，高鹄资本认为符合以下四点的团队值得关注与长期追踪：
*，团队配置成熟度高。团队拥有海内外*MCU厂商核心研发、市场岗位的任职履历，拥有完整的芯片研发与量产、市场销售经验，能力互补，能够*限度地减少试错成本的同时，加速芯片研发与量产速度，更高效地把握住缺芯窗口期。
第二，研发团队具有足够的研发深度与广度。在长周期的研发过程中，创业企业将面临巨大的资金压力，尤其是在高端MCU（如32位）与海外*厂商存在巨大技术差距的情况下，研发周期变得更为持久。如果团队可以在车规级MCU的基础上，有实力拓展MCU与MCU+并获得稳定现金流反哺研发，或许是平衡该赛道不确定性的一个实用方法。
第三，具有稳定的供应链。对比国外头部厂商的IDM模式，考虑到Foundry投入的长周期和大额资金需求，国内MCU厂商当前仍会以Fabless模式为主。虽然国内MCU厂商都会希望培养与采用国内晶圆厂代工，但由于40nm等制成良率提高仍有一段时间，在此之前，能够与海外供应厂商建立紧密合作关系，将会是把握窗口期的重要因素。
第四，能够实现与主机厂的深度绑定。主机厂在车规级MCU国产替代中也扮演着举足轻重的角色，除了可以为MCU厂商提供大量的资金支持外，主机厂更是在帮助MCU厂商缩短研发、验车、量产的周期上起到了关键作用。
在布局车规级MCU的企业中，具备四个维度实力的团队尚属稀缺但并非没有，芯旺微、旗芯微、赛腾微、曦华科技等均拥有稳定供应链和不错的主机厂合作经验，且团队成熟度高，具备足够研发的研发深度与广度。
总的来说，需求与政策的推动下，车规级MCU国产替代的红利与窗口期将会存在一定时间，但不确定性仍然巨大，优质团队仍是关乎企业能否走得更远、更快的关键。
