車用MCU芯片要求高、周期長、投資大、難入局

汽車電子中所使用的芯片主要為主控芯片（MCU/SoC）、功率芯片（IGBT）、圖像傳感器芯片(CIS)和存儲芯片(Flash)四大類，MCU作為運(yùn)動控制的核心芯片，在汽車電子的應(yīng)用范圍非常廣泛，是汽車電子不可或缺的核心元器件。

隨著汽車“新四化”的興起，MCU作為汽車從電動化向智能化發(fā)展的關(guān)鍵芯片，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越豐富，比如車窗控制器、車載診斷系統(tǒng)、雷達(dá)應(yīng)用、車燈應(yīng)用、汽車中控、車輛動力及安全等等，平均一輛車上會用到100顆左右的MCU，我國車用MCU市場總量約為20億顆，市場規(guī)模高達(dá)數(shù)百億元。

數(shù)據(jù)來源:Yole

面對如此廣闊的市場，越來越多的MCU芯片廠商開始向汽車芯片轉(zhuǎn)型。但是，車規(guī)級MCU具有客戶認(rèn)證壁壘高、供應(yīng)周期長的特點。車用MCU下游車廠完成認(rèn)證后不會輕易更換供應(yīng)商，這讓很多MCU企業(yè)難以在短時間內(nèi)切入車規(guī)級賽道。

另外，汽車向智能化系統(tǒng)演變的過程中，不僅對MCU的安全性、穩(wěn)定性、一致性提出了越來越高的要求，也需要MCU具備更高的算力、更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)接口、更低的功耗。這就導(dǎo)致車規(guī)級MCU需要更長的檢測和實驗時間，更高的投入，才能上車并走向量產(chǎn)。

頭部廠商加大力度增資擴(kuò)產(chǎn)

全球汽車MCU市場長期處于龍頭企業(yè)壟斷的格局，瑞薩、恩智浦、微芯科技、英飛凌、意法半導(dǎo)體、德州儀器六家企業(yè)的市占率超過90%，并且均為IDM模式。因此，六大廠商的擴(kuò)產(chǎn)成為解決車規(guī)級MCU缺芯問題的關(guān)鍵因素。

數(shù)據(jù)來源:IC Insight

MCU短缺在供給層面是源于8英寸線產(chǎn)能不足，在需求端則是因為汽車MCU的用量激增。

瑞薩表示，為應(yīng)對因電動汽車的普及所帶動的車規(guī)級MCU需求急增，計劃投資約480億日元，在2025年2月之前在旗下核心據(jù)點那珂工廠內(nèi)導(dǎo)入40納米MCU制造設(shè)備，在2025年3月之前在川尻工廠內(nèi)導(dǎo)入130納米MCU制造設(shè)備。另外，于2014年關(guān)閉的甲府工廠也因來自電動汽車的需求增加，計劃在2024年上半年重新激活，并將在2026年8月之前導(dǎo)入成膜用制造設(shè)備。那珂工廠和甲府工廠新導(dǎo)入的制造設(shè)備月產(chǎn)能為1萬片（以12英寸硅芯片換算）、川尻工廠月產(chǎn)能為2萬9100片（以8英寸硅芯片換算），目標(biāo)是在2026年年底將MCU的產(chǎn)能提高一成。

恩智浦表示，2022年，汽車核心市場的需求強(qiáng)勁，超過了公司的供應(yīng)能力，預(yù)計2023年車用MCU供應(yīng)仍然吃緊。恩智浦近期資本支出會維持在高點，確?？蛻臬@得足夠的產(chǎn)能支持。恩智浦大中華區(qū)主席李廷偉向記者指出，2023年恩智浦將不斷投資，并調(diào)配、保護(hù)研發(fā)投資，繼續(xù)促進(jìn)汽車及核心工業(yè)等領(lǐng)域的加速成長。

英飛凌技術(shù)人員展示晶圓

英飛凌在2022財年第四季度的財報會議上表示，由于成熟制程的供應(yīng)增加有限，公司汽車MCU業(yè)務(wù)有望在未來幾年增長2.5倍。因此，計劃繼續(xù)擴(kuò)大其12英寸晶圓制造能力，以滿足半導(dǎo)體加速增長的需求。新工廠計劃落址于德國的德累斯頓，計劃總投資50億歐元，是英飛凌歷史上最大的單筆投資。此外，還與晶圓制造廠聯(lián)電就車規(guī)級MCU簽訂了長期戰(zhàn)略合作協(xié)議，意在提高英飛凌車用MCU的生產(chǎn)能力。據(jù)了解，其高性能車規(guī)級MCU產(chǎn)品將在聯(lián)電下屬子公司的新加坡晶圓廠生產(chǎn)，采用40納米工藝制造。聯(lián)電聯(lián)席總經(jīng)理王石表示，英飛凌的車規(guī)級MCU產(chǎn)品將在聯(lián)電新加坡的FAB 12生產(chǎn)，相較2019年，聯(lián)電車規(guī)級產(chǎn)品的出貨量增長了三倍。

意法半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官Jean-Marc Chery表示：“意法半導(dǎo)體2022全年營收增長26.4%，達(dá)到161.3億美元，汽車和分立器件產(chǎn)品部（ADG）貢獻(xiàn)了總收入的30%以上。汽車業(yè)務(wù)是意法半導(dǎo)體實現(xiàn)200億美元營收目標(biāo)的核心?！币夥ò雽?dǎo)體亞太區(qū)微控制器和數(shù)字IC產(chǎn)品部（MDG）物聯(lián)網(wǎng)/人工智能技術(shù)創(chuàng)新中心及數(shù)字營銷副總裁朱利安表示，意法半導(dǎo)體將積極擴(kuò)大產(chǎn)能，確保安全和靈活的供應(yīng)鏈。2022年意法半導(dǎo)體的資本支出達(dá)到35億美元。為繼續(xù)支持產(chǎn)能增長，預(yù)計2023年資本支出將增至40億美元。意法半導(dǎo)體將結(jié)合多種措施擴(kuò)大產(chǎn)能，包括積極投資提升內(nèi)部產(chǎn)能，加大合作力度，通過外部代工保障供應(yīng)等。到2025年，晶圓產(chǎn)能將顯著增加。預(yù)計到2025年12英寸晶圓產(chǎn)能將增長1倍。

結(jié)構(gòu)性短缺仍將延續(xù)

目前，車規(guī)級MCU的缺芯狀況已經(jīng)有所改善，從前兩年的全面短缺轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)性短缺。

車規(guī)級MCU可分為8位、16位和32位，位數(shù)越高、性能越強(qiáng)，研發(fā)難度和單價也隨之提升。其中，8位MCU的性能可以滿足大部分場景需要，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)功能，如風(fēng)扇、雨刷、天窗、座椅控制等。而32位MCU則用于汽車智能座艙、車身控制、輔助駕駛，行車安全系統(tǒng)等高端領(lǐng)域。受益于體積小、性能優(yōu)的特性以及汽車智能化的趨勢，目前，全球MCU芯片產(chǎn)品以32位為主。根據(jù)McClean報告，2021年，超過四分之三的汽車MCU銷售額來自32位MCU。隨著汽車智能化和電動化進(jìn)一步發(fā)展，32位MCU芯片的占比有望進(jìn)一步提高。

因此，8位的MCU已不再短缺，真正短缺的是高端的32位MCU。納芯微電子副總裁姚迪對記者說：“這種結(jié)構(gòu)性短缺主要來自于新能源汽車和泛能源行業(yè)對特定芯片需求的快速增長，短期內(nèi)，汽車芯片在一些特定工藝節(jié)點上的產(chǎn)能擴(kuò)張趕不上需求的增長速度。從半導(dǎo)體整個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)上來看，封裝測試產(chǎn)能已經(jīng)在全面緩解。同時，晶圓產(chǎn)能需求也出現(xiàn)了分化，比如汽車芯片中用到的低壓工藝晶圓產(chǎn)能供應(yīng)短缺現(xiàn)象已經(jīng)全面緩解，采用高壓BCD工藝和功率器件工藝的晶圓產(chǎn)能仍然比較缺乏。因此，這種結(jié)構(gòu)性短缺現(xiàn)象還會持續(xù)一段時間?！?/p>

杰發(fā)科技行銷業(yè)務(wù)部高級市場經(jīng)理孟凡偉向《中國電子報》記者表示，目前高端且?guī)в邪踩δ艿腁SIL-D產(chǎn)品還有某些料號缺貨，例如英飛凌的TCxx系列以及帶安全功能的SBC產(chǎn)品。中低端的車規(guī)MCU已不再缺貨，OEM、一級供應(yīng)商和代理商開始有庫存累積。杰發(fā)科技正在加強(qiáng)和車廠與一級供應(yīng)商的合作，提前規(guī)劃和布局產(chǎn)品，邀請車企加入到產(chǎn)品規(guī)劃中來，避免出現(xiàn)產(chǎn)品單一化、集中化問題。此外，加強(qiáng)與晶圓廠的溝通合作交流，提前布局，鎖定產(chǎn)能，同時，加快和國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，從設(shè)計、制造、封裝、測試全產(chǎn)業(yè)鏈化。

杰發(fā)科技的適用于MCU-AC7840平臺的通用開發(fā)板

賽迪顧問股份有限公司集成電路中心主任滕冉表示，在當(dāng)前車規(guī)MCU市場，部分涉及動力、安全的料號仍處于緊平衡狀態(tài)。而擴(kuò)充產(chǎn)能只是一個方面，還需要芯片、系統(tǒng)、整機(jī)廠商增加對車規(guī)級MCU產(chǎn)品生態(tài)的投入力度，從產(chǎn)品定義、應(yīng)用、開發(fā)軟件、算法、工程應(yīng)用、標(biāo)注制定等環(huán)節(jié)綜合發(fā)力布局。