mcu為主的汽車芯片?導讀：随着汽車産業向着電動化、智能化方向的加速轉型，芯片供應的産業鍊也将随之産生劇變，現在小編就來說說關于mcu為主的汽車芯片?下面内容希望能幫助到你，我們來一起看看吧!

mcu為主的汽車芯片

導讀：随着汽車産業向着電動化、智能化方向的加速轉型，芯片供應的産業鍊也将随之産生劇變。

（文/張家棟 編輯/婁兵）盡管在2021年下半年，便有車企指出2022年的芯片短缺問題将得到改善，不過整車廠加大采購及彼此之間的博弈心态，再加上擁有成熟車規級芯片生産能力的供應商仍處于擴充産能階段，目前全球市場受到缺芯影響的态勢依舊嚴重。

同時，随着汽車産業向着電動化、智能化方向的加速轉型，芯片供應的産業鍊也将随之産生劇變。

缺芯下的MCU之痛

如今回頭去看2020年底開始的缺芯潮，疫情爆發無疑是影響汽車芯片供需不平衡的主因。雖然粗略分析全球MCU（微控制器）芯片的應用結構，從2019年到2020年，MCU在汽車電子應用的分配都占據着下遊應用市場33%的分配，但相較于可以遠程線上辦公的上遊芯片設計人員而言，芯片的代工廠與封測企業卻受到了疫情停工等問題的嚴重影響。

隸屬于勞動密集型産業的芯片制造廠在2020年呈現出嚴重的人手不足、資金周轉不力狀況，上遊芯片設計在轉化車企需求後，遲遲無法全面排産，緻使了芯片最終難以交付至整車廠手中，進而導緻整車産能不足的狀況出現。

去年8月，意法半導體馬來西亞麻坡Muar工廠受新冠疫情影響，被迫關停部分工廠，而停工直接導緻了博世ESP/IPB、VCU、TCU等系統的芯片供應處于較長時間斷供狀态。

此外，2021年，地震、火災等自然災害的伴發也導緻部分廠商在短期内無法進行生産。去年2月，地震導緻全球主要芯片供應商之一日本瑞薩電子造成重創，而在3月，剛剛複工的Naka工廠又因為火災停工超過一個月之久。

車企對于車載芯片需求的判斷失誤，再加上上遊晶圓廠為了保證材料的成本消費保障将車載芯片産能轉換成了消費類芯片，導緻車用芯片與主流電子産品重合度最高的MCU與CIS （CMOS圖像傳感器）出現嚴重緊缺。

從技術角度看，傳統汽車半導體器件至少有40種以上，單車使用總量在500-600個，其中主要包含MCU、功率半導體（IGBT、MOSFET等）、傳感器和各類模拟器件，自動駕駛汽車還會用到如ADAS輔助類芯片、CIS、AI處理器、激光雷達、毫米波雷達和MEMS等一系列産品。

根據整車需求數量劃分，本次缺芯危機中受到影響最大的，便是一輛傳統汽車需要用到70顆以上的MCU芯片，而車用MCU正是ESP（電子穩定程序系統）與ECU（車用主控芯片）的主要元件。以去年開始長城多次給出的哈弗H6下滑主因為例，長城表示H6多個月份的嚴重銷量下滑正是因為其采用的博世ESP供貨不足。此前熱銷的歐拉黑貓和白貓也同樣因為ESP斷供、芯片漲價影響等問題，于今年3月宣布暫時停産。

尴尬的是，雖然汽車芯片廠在2021年紛紛建設并啟用新晶圓生産線，并試圖将汽車芯片的制程轉移到舊有産線以及未來新的12寸産線，以提高産能并獲得規模效應，但是半導體設備交付周期動辄半年以上，再加上産線調整、産品驗證和産能提升都需要較長的時間，這使得新建産能恐将在2023-2024年才能有效幫助緩解現階段車企的MCU需求。

值得一提的是，雖然所受壓力時間較長，但車企們仍對市場報以樂觀的态度。而且新建的芯片産能注定将在未來解決目前最大的芯片産能危機。

電動智能化下的新戰場

隻不過，對于汽車行業而言，眼前芯片危機的化解，或許隻是解決了當下市場供需不對等燃眉之急。面對行業電動化與智能化的轉型，車用芯片的供應壓力，隻會在未來成倍增長。

随着電動化産品對于車輛集成化控制需求的升高，且在FOTA升級和自動駕駛不斷攀升的當下，新能源車的芯片數量從燃油車時代的500-600個升級至1000到1200個，芯片種類數量也從40種上升至150種。

有汽車行業專家表示，在未來高端智能電動車領域，單車芯片搭載量将數倍增加，達到3000片以上，汽車半導體占整車物料成本比重，将從2019年的4%提升至2025年的12%，并或将在2030年提升至20%。這不僅意味着電動智能化時代，車輛對于芯片的需求量升高，其也側面反映出車輛所需的芯片技術難度與成本快速攀升。

與傳統整車廠所需的燃油車芯片制程70%為40-45nm、25%為45nm以上的低規格芯片不同，目前市面上主流及高端電動車在40-45nm制程的芯片占比已經下降至45%，而45nm制程以上的芯片占比則僅為5%。從技術角度來看，40nm以下的成熟高階制程芯片以及更先進的10nm、7nm制程芯片無疑是汽車行業新時代下的全新競争領域。

根據2019年湖杉資本發布的調查報告顯示，功率半導體在整車中的占比從燃油車時代的21%快速提升至55%，而MCU芯片則從23%下滑至11%。

但目前各廠商透露的正在擴建的芯片産能，仍多局限在當下負責發動機/底盤/車身控制的傳統MCU芯片。

對于電動智能化汽車而言，負責自動駕駛感知和融合的AI芯片；負責功率轉換的IGBT（絕緣栅雙晶體管）等功率模塊；用于自動駕駛雷達監測的傳感類芯片大幅增加的需求量，将有極大可能成為車企在下階段所要面臨的新一輪“缺芯”難題。

隻不過，在新階段下，為車企帶來阻礙的或将不是外界因素幹擾的産能問題，而是受到技術端制約的芯片“卡脖子”。

以智能化帶來的AI芯片需求為例，自動駕駛軟件計算量早已達到兩位數TOPS（萬億次操作每秒）量級，傳統汽車MCU的算力幾乎無法滿足自動駕駛汽車的計算要求，GPU、FPGA、ASIC等AI芯片進入汽車市場。

去年上半年，地平線官宣其第三代車規級産品——征程5系列芯片正式發售，根據官方公布的數據，征程5系列芯片算力為96TOPS，功耗為20W，能效比4.8TOPS/W。相較特斯拉在2019年發布的FSD（完全自動駕駛功能）芯片的16nm制程工藝，單顆算力72TOPS，功耗36W，能效比為2TOPS/W的參數有着大幅的提升。而這一成果也獲得了包括上汽集團、比亞迪、長城汽車、奇瑞、理想等多家汽車企業的青睐與合作。

在智能化的推動下，行業的内卷極其迅速，從特斯拉FSD開始，AI主控芯片的研發就像是被打開了潘多拉魔盒，繼征程5之後不久，英偉達快速發布Orin芯片将單顆算力提升至254TOPS，在技術儲備上，英偉達甚至在去年還為公衆預覽了一塊單顆算力高達1000TOPS的Atlan SoC芯片。目前，英偉達牢牢占據着汽車主控芯片的GPU市場的壟斷地位，常年保持70%的市占率。

盡管手機業巨頭華為在汽車行業的入場，掀起了汽車芯片行業競争的波瀾，但衆所周知，在外界因素幹擾下，華為空有一身7nm制程SoC的豐富設計經驗，卻無法在頂級芯片廠商的幫助下實現市場化推廣。

研究機構推測，AI芯片單車價值正從2019年的100美元快速向上至2025年前達到1000 美元提升；同時，國内汽車AI芯片市場規模也會從2019年的9億美元提升到2025年的91億美元。高速增長的市場需求與高規格芯片的技術壟斷，無疑令車企未來的智能化發展難上加難。

與AI芯片市場的需求相似，IGBT作為新能源車中成本占比高達8-10%的重要半導體部件（含芯片、絕緣基闆、端子等材料），同樣對于未來汽車行業發展有着深遠的影響。盡管國内已經有比亞迪、斯達半導、士蘭微等企業開始為國内車企供貨IGBT，但就目前而言，上述企業的IGBT産能仍受企業規模限制，難以覆蓋國内快速上升的新能源市場增量。

好消息在于，面對下一階段SiC對于IGBT的取代，中國企業在布局上并未落後太多，而盡快在IGBT的研發能力基礎上擴産SiC設計與生産能力，則有望為車企與技術廠商們在下階段的競争中赢得優勢。

觀察一下：

在汽車行業當前經曆的芯片短缺問題面前，市場上已經出現芯片分銷商囤貨居奇、漫天要價的情況。無數車企更是在缺芯問題上飽受折磨，據國外研究機構統計，2021年全球因缺芯導緻的汽車減産量超過1050萬輛，其中中國汽車市場減産量達200萬輛，占比達到全球總量的19%。截至今年3月，今年全球汽車累計減産約為115.84萬輛，其中，中國汽車市場累計減産7.09萬輛，占比為6.1%。

雖然看似全球芯片供應狀況有所好轉，不過伴随俄烏局勢、日本地震、通脹上升等新的外部環境挑戰，全球汽車行業所面臨的芯片供應壓力仍有可能将長期持續。

另一方面，本輪“芯荒”還側面暴露出車企在産業鍊端的制約，由于芯片在整車内不可替代的重要性不斷提升。乘聯會秘書長崔東樹指出：“2021年，汽車芯片在主流渠道漲了5~10倍，非主流渠道甚至可能漲了10~20倍。”

截至今年3月，芯片漲價狀況仍未停止，部分國際IDM廠商已經在今年初将車用MCU的報價平均提高了20%。此外，目前全球前五大芯片供應商英飛淩、恩智浦、瑞薩、德州儀器和意法半導體都準備進一步提高汽車用MCU或功率器件的報價。其中，瑞薩、東芝和恩智浦已決定在第二季度将汽車芯片價格上調10-20%。

對于消費者來說，芯片漲價所帶來的最直接影響便是整車價格擡升，一向以成本定價的特斯拉從去年11月19日國産Model 3後驅版上市以來，漲幅已經超過11.56%；去年年底，一向在終端市場優惠15-20個點的奧迪A6L優惠大幅縮減至10-15個點，漲幅達到2萬元左右。擁有成熟供應體系的主流合資與豪華品牌即是如此，遲到的自主品牌們顯然在供應體系中更顯被動。

據ICVTank數據顯示，2019年歐洲、美國和日本分别占有全球車規芯片的36.8%、32.1%和26%，合計市場占有率達93%，而中國企業的市場份額僅有2.5%。作為世界最大的新能源汽車市場，2020年，中國新能源汽車便占據了全球市場份額的40%，與車規芯片的自主替代率形成鮮明對比。同時，中國汽車芯片的自研率僅占10%，這也意味着，中國企業想要擺脫被芯片“卡脖子”，告别“芯荒”的唯一途徑，便是自行掌握研發與生産車規級芯片的能力。

事實上，芯片需求的全面提升，不僅是對中國企業研發能力的嚴峻考驗，在全球車企全面缺芯的市場環境下，中國車企實則也正迎來新一輪的超車契機。2021年，自主品牌車企的市場份額上重新站上40%大關并持續升高。其核心關鍵，正是由于自主品牌在電動化與智能化時代不斷強化的産品硬實力。

而在“芯荒”的影響下，中國企業同時也獲得了更多時間來完成對于核心硬件的追趕，這或将成為自主品牌從産品端與技術端全面比肩并超越合資品牌的最佳契機。

在汽車産業快速變革下，整車制造能力的競争注定将向着全新的産業鍊技術儲備競争轉變。一如新能源變革下電池與混動技術的重要性，芯片設計與制造技術的硬實力之争，不僅是未來汽車企業的重要利潤所在，更是車企實現銷量擴張與品牌提升的根基。

高盛最新研究顯示，當前每輛車的平均芯片含量為350美元，純電動車含量可達770美元，高檔智能電動車可超過1500美元，是目前基本類型汽車的5到6倍。顯然，目前全球範圍内的MCU“芯荒”還遠不是芯片供應問題的終點，面對可見的電動化與智能化時代的來臨，更易于塑造技術壁壘的高規格芯片也注定将成為車企下階段的必争之地。

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