我国轿车年产量从 1999 年的 183 万辆添加至 2022年的 2702 万辆，全球占比从 3%进步至近50%。其间，新能源轿车在我国的开展势头尤为迅猛，据我国轿车工业协会计算，2022年我国新能源轿车产销别离完结705.8万辆和688.7万辆，同比别离添加96.9%和93.4%。我国轿车工业展现出强壮开展耐性。
对我国半导体工业来说，一个新的轿车年代正揭开帷幕，一个新的轿车芯片年代也现已到来。业界猜测，2025年将成为芯片本乡化供给的要害节点。那么，国内半导体企业预备好了吗？
为探究国内半导体企业在轿车范畴的开展途径，芯师爷特别策划“国产轿车芯片运用”专题。本文是该专题榜首篇文章，将注重国内车规MCU产品开展概略。
MCU（Microcontroller Unit；简称MCU，中文翻译为微操控单元） 是把中央处理器、存储、定时器、输入输出接口集成在同一个芯片上的微操控单元，也称单片机。MCU首要用于自动操控的产品和设备，可运用于工业、轿车、通讯与计算机、消费类电子范畴。
与消费级和工业级芯片比较，车规级MCU对产品的环境要求、可靠性要求和供货周期要求较高。
针对车规芯片，轿车商场还有专门的认证流程。在轿车范畴，芯片运用可分为前装商场和后装商场，前装指轿车出厂前，在车厂内完结的零部件装置，后装则指轿车出厂后进行的零部件装置，也有企业将前装商场称To B（TO Business，面向企业）商场，后装称 To C（TO Customer，面向个人）商场。
芯片要进入前装商场中需求通过苛刻的AEC-Q100、IATF16949、 ISO26262三大车规芯片认证体系，是严厉意义上的“车规芯片”；而在后装商场，因为运用的场景对芯片的可靠性和功用要求较低，功用满意需求的芯片不通过车规认证也可上车。2019年之前，国内的MCU产品运用大多集合在前装商场，近年来跟着商场和芯片原厂技能的老练，前装商场成了国内MCU主攻战场。
车规芯片要通过车规认证难度大，周期长，从流片至量产出货，往往需求3-5年时刻。在前两年的缺芯极点环境中，这一周期有缩短的空间。某家国产芯片原厂曾向芯师爷表明：其MCU芯片在2021年仅一年就通过了车规认证，顺畅上车。不过值得留意的是，该款MCU并非这家原厂首款通过车规认证的产品，快速上车的背面是该原厂在轿车范畴已深耕多年。
需求留意的是，AEC-Q100、ISO26262认证也有等级之分，即便同为车规芯片，不同运用场景中，对车规芯片的认证规范要求也不相同。
在短则一年长则三五年的绵长认证期间，芯片供货商并不能从轿车厂商中获得实际收入。不过，车规芯片供货商福分在后头——一旦某款芯片成功打入整车前装商场供给链，即可享用在轿车正常运用周期内，至少10年以上的供货期，长时刻收益可观。
在轿车范畴，轿车电子操控单元（Electronic Control Unit，以下简称ECU）是轿车专用微机操控器，有“行车电脑”、“车载电脑”之称。而MCU芯片是ECU的中心运算器材，承当ECU的运算功用，轿车上每个 ECU 单元需求搭载一个 MCU 芯片，跟着轿车智能化和电动化进步，单车 MCU 芯片用量需求可达几十至数百颗。
产品功用由低到高散布，运用于轿车范畴的MCU的规范品种一般可分为8位、16位、32位三种。MCU的位数是指每次 CPU 处理的二进制数的位数，位数越多，数据有用数越多，精确度越高，运算差错越小，在CPU运算速度相同的状况下，位数越多，处理速度越快，所以是衡量MCU 功用的一个重要目标。小到车窗、空谐和座椅等简略操控，大到车身操控、发动机办理，乃至是智能驾驭，MCU都参加其间。依据运用环境和安全考虑规范差异，轿车电子体系计划挑选的MCU规范有所不同。
8位MCU本钱/功耗低，便于开发，功用可满意大部分低阶操控场景需求，广泛运用于根底功用如电扇、雨刷、天窗，座椅操控等轿车范畴。
16位MCU，运算才能介于8位和32位MCU之间，首要运用为动力传动体系，如引擎操控、齿轮与离合器操控和电子式涡轮体系等；也合适用于底盘组织上，如悬吊体系、电子式动力方向盘、扭力涣散操控和电子帮辅、电子刹车等。
32位MCU运算才能更强，能满意高速处理的需求，多用于处理杂乱场景问题，如轿车智能座舱、车身操控、辅佐驾驭，行车安全体系等范畴。
从价格上来说，一般8位MCU的单价小于1美元，16位MCU的单价在1-5美元之间，32位MCU价格在5-10 美元之间，部分高端产品在 10 美元以上。但在商场极点缺货状况下，轿车MCU的单价动摇起伏极大，TI旗下一款32位MCU——MCF5282CVM66在2022年9月迅猛飙涨，曾一度卖到5000元一颗，尔后该芯片单价一度下滑至2000元，2023年3月又涨至4000余元。轿车商场出货的晴雨纷歧，芯片价格也随之共振。
近年来，因为轿车智能化和电动化快速开展，轿车电子面对的运用场景越来越杂乱，32位MCU的用量正逐渐进步，用量进步进一步下降了32位MCU的单价，在功用要求进步和产品单价下降的同步驱动下，现在32位MCU在轿车范畴运用占比最高。
“32位MCU在轿车范畴占比挨近80%，是干流。从产品趋势上看，未来32位产品占比还将持续进步，首要是对16位产品的代替。跟着轿车对精细化操控需求的添加，32位产品在传动和安全在通过一段时刻验证之后，占比还会上升。”杰发科技高档产品司理涂超平向芯师爷介绍道。
近两年中，据芯师爷调查，国内MCU厂家一般也是挑选32位MCU作为其车规产品线首发产品。
除了产品规范，架构挑选也是影响MCU在轿车范畴运用的一大要素。一是架构在必定程度上可节约程序运用占用内存空间和下降中止推迟，可影响MCU产品功用；二则因为边际政治的抵触，出于对供给链安全的考虑，部分轿车厂商也会有认识挑选选用供给安全系数更高的架构芯片。
现在在消费电子、工控、医疗等范畴中，MCU首要以ARM内核架构为主，RISC－V架构也在逐渐鼓起中；在轿车范畴，Arm Cortex-M内核沿用了其在其他范畴的优势，国产MCU厂家大多选用这一系列构架，只在详细的系列上有所不同；也有少量MCU厂家另辟蹊径选用揭露指令集自研内核，如成立于2012年的芯旺微电子自研的KungFu内核、成立于2001年的姑苏国芯科技PowerPC架构C*Core，自研架构的优势在于产权自主，但也面对生态建造的应战，需求企业投入很多精力建造。
长时刻以来，因为轿车MCU商场准入门槛高及轿车商场在全球中以海外品牌为主，全球轿车MCU的供货首要由海外大厂把控，格式较为安稳；国内半导体厂商首要在消费和中低端工控范畴竞赛，轿车MCU产品商场占比低。
据 Omdia 计算，2021 年全球前 5 大 MCU 出产厂商别离为 NXP（17.3%）、瑞萨电子（16.8%）、意法半导体（15.4%）、英飞凌（13.9%）以及微芯科技（12.6%），CR5约76%。更早些的数据显现，全球MCU商场中前十供给商市占达95%以上，且均为海外企业，换而言之，国产MCU市占缺少5%。
市占反映出，整体而言现阶段国内车规芯片仍处于起步阶段。2021年的轿车缺芯潮曾一度加快了国内MCU运用开展：其时芯片价格暴升，各类型轿车芯片价格遍及上涨了5倍到20倍，尽管如此，仍然“一芯难求”，其间MCU芯片最为紧缺，国内芯片原厂的车规MCU在这个时期获得了不少轿车大厂的喜爱，赢得了许多车场导入认证的时机，但因为国内MCU产品选型不行丰厚，能赶上这趟盈利期的企业并不多。
国内车规MCU芯片厂商大多也还停留在车身操控范畴，少量几家有将产品布局迈向了对安全和功用要求更高的动力集成范畴，具有国产代替的才能。这与国内MCU原厂在轿车商场发力晚有直接的联络，据芯师爷不完全计算，现在国内有23家芯片企业布局了车规MCU产品线，产品线概略如下：
23家国内芯片原厂中，有4家首款车规MCU发布时刻在2018年年末前；4家在2019年年末前；3家在2021年年末前；2022年国内迎来MCU产线家企业在这一年发布其首款MCU产品线年，截止发稿停止，也有3家正式发布了车规MCU产品。
此外，还有不少芯片规划企业正加快车规MCU的研制作业，如力源信息2023年年头通过互动渠道泄漏，公司自研MCU芯片估计2023年上半年完结AECQ100专业组织认证，上述认证完结后再导入客户进行客户端认证；中颖电子也表明其首款32位车规级MCU工程品已于多个客户端送样测验。
从商场需求的视点来看，一方面轿车MCU正迎来量价齐升的快速开展期。传统轿车单车会均匀用到70个MCU左右，而轿车电动化加上智能化的完成则需求用到300多个MCU，MCU的运用范畴包含ADAS、车身、底盘及安全、信息文娱、动力体系等，在车身体系中简直无处不在。
另一方面，因为地缘政治的开展，为保证供给链安全，方针上现已在鼓舞本乡芯片供给链的开展，而在轿车MCU这一块，本乡可代替的空间巨大。某闻名Tier 1厂商的工程师向芯师爷泄漏：“方针上对本乡化是会有一个引导的，详细的表现是对整个职业的主机厂要求本乡芯片的本钱要占到供给链的必定份额。”
从供给的视点来看，固然，车规MCU是出了名的技能门槛高、报答周期长的品类。但近年来首度发力车规MCU赛道的国内芯片企业通过在消费电子多年来的历练和技能堆集，现已具有做能满意大部分轿车场景需求的车规MCU实力。极海轿车电子芯片事业部总监徐学迅向芯师爷表明：“现在极海车规级芯片技能布局与产品规划充分考虑不同等级的电子架构，满意轿车电子产品需求、应对应战，一起注重迭代晋级与可扩展性。”
另一类从创建之初就在做轿车芯片的企业也有十余年的轿车商场和技能堆集，在轿车范畴现已获得小有成就。据杰发科技涂超平泄漏：“已有不少国产MCU厂商开端晋级转型，研制高功用MCU芯片，国内客户的承受度也在同步进步。”再加上这几年国内“芯出资”习尚旺盛，企业并不缺少投入研制和等候报答周期的本钱，天然也就都兵强将勇地“上路”了。
外部商场环境中，国内新能源轿车品牌，如比亚迪、小鹏、抱负、蔚来等蓬勃开展以及半导体工业日渐老练，也具有滋养车规MCU生长的实力。“从规划才能看，国产车规级MCU的技能参数在部分范畴能够比肩世界大厂，是进步芯片自给率的时机。从工艺制作看，MCU工艺节点会集在40nm及以上的老练制程，比较先进的车用MCU产品可能会部分选用28nm制程，国内代工厂现已具有相应的制作才能。跟着代工厂在28nm技能的持续优化，国内车规级MCU厂商与上游代工厂加强协作，有望一起推进国内半导体职业再上一个台阶。”杰发科技涂超平弥补道。
总的来说，国内芯片原厂竞相涌入轿车MCU商场，对国内整个轿车生态圈来说是功德，因为本乡供给的商场“蛋糕”足够大，更多玩家的参加为轿车MCU范畴带来了更多的人才，有利于进步技能才能，丰厚国产车规MCU产品矩阵，完成工业良性竞赛，协力从海外大厂手中抢到更多商场的蛋糕。
但在进展上，国内轿车MCU的研制和商场开展还需求进一步加快。2023年，轿车MCU求过于供的局势现已根本得到缓解，国内MCU厂商将面对世界大厂的反扑，商场压力不小。上述Tier 1厂商对芯师爷坦言：“不少国产MCU产品和咱们的产品是同步开发的，阐明芯片还没有量产，没有历史数据，这对于咱们的产品开发来说进展有点慢了。”
曩昔几年间，我国车规级MCU开展获得了必定成果，产品具有必定的竞赛力。未来，在本乡供给浪潮和我国新能源轿车品牌及商场持续添加的带动下，芯师爷等待国内车规MCU持续加快生长。
