當前，在“新四化”浪潮推動下，汽車產品形態不斷革新，技術演進也在持續進行，諸如電子電氣架構從分布式向域控制、中央集成計算轉變，以及軟件定義汽車等，都在催生汽車電子行業更大的變革。
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汽車“新四化”浪潮下，車規MCU需求旺盛
在汽車電子技術演進和應用升級的行業趨勢下，不斷催生汽車半導體新的需求，各類汽車電子零部件需求量均有不同程度地提高。其中，作為汽車從電動化向智能化深度發展的關鍵元器件之一，車規級MCU正迎來量價齊升的快速發展期。
在汽車電子各個系統當中，基本都需要采用MCU作為運作控制的核心，負責各種信息的運算處理，用于汽車的動力總成、輔助駕駛、網絡互聯、底盤安全、信息娛樂以及車身電子等方向。
據行業機構預測，2026年全球汽車MCU銷售額將達到110億美元，占整個MCU市場出貨量的40%，市場前景廣闊。
與此同時，隨著汽車電子電氣架構的變革，對MCU的性能、集成度、功能安全和信息安全等要求也越來越高。因此，高算力/高性能/高可靠的車規級MCU正在成為市場的主流。
雖然智能汽車的發展推動了MCU市場的快速擴容，但也有觀點指出，在域集中架構、中央計算架構下，越來越多功能走向集成，芯片整合度提高也會影響到每輛車上MCU的用量。
圖源：博世
國內汽車芯片企業芯馳科技認為，車規MCU市場需求是快速變化的，未來市場分布將不再是梯形/金字塔形，性能在中間級別的MCU需求會減少，隨著EE架構的變化整車功能變得越來越集中，多個中低需求MCU會被高性能MCU替代；另外，智能電動趨勢下，智能傳感器的需求增加，一些入門級但有豐富模擬集成的專用MCU需求也會增加。
依此來看，隨著整車智能化發展，性能指標在高低兩端的MCU需求會增加。尤其是高性能、高安全、高可靠的32位MCU被認為是未來幾年增量可觀的市場，正在加速替代過去中低端的8/16位產品。有數據顯示，2020年32位高端MCU的需求占比已達到62%，預計2025年將提升至70%。
可見，在汽車“新四化”浪潮席卷全球，智能汽車產業飛速發展趨勢下，車規MCU領域迎來更廣闊的發展空間。
02
車規MCU芯片賽道，競爭加劇
長期以來，由于車規級MCU 技術門檻高、認證周期長，對可靠性、安全性、一致性、壽命等要求很高，全球汽車MCU芯片市場主要由海外大廠把控。
據Strategy Analysis數據，車規級MCU大部分的市場份額被恩智浦、瑞薩、英飛凌、意法半導體、Microchip等國際大廠占據，本土車規MCU的國產化率不足5%。而在需求側，中國汽車市場約占全球份額的30%，是汽車芯片需求最大的市場。
基于上述行業現狀，以及缺芯事件和地緣政治關系的驅使，芯片自主可控成為未來發展的大趨勢。在市場端的積極情緒下，國產MCU企業開始加快市場進程，紛紛入局車規級藍海市場。據不完全統計，僅在2022年就有將近20家國內企業推出了車規級MCU產品，有些已經通過認證，有些還在認證之中，另有少部分企業的車規級MCU產品已經量產上車。
國內幾款主流32位車規MCU對比
以國內MCU龍頭兆易創新為例，2020年兆易創新開始車規產品布局，經過兩年多的開發驗證，GD32A503系列車規級MCU于2022年9月正式推出。該系列MCU基于Arm Cortex-M33內核，采用40nm車規工藝制程和高速嵌入式閃存eFlash技術，廣泛適用于車窗、雨刷、空調、智能車鎖、電動座椅等車身控制系統和電機電源系統，以及氛圍燈、動態尾燈車用照明系統，儀表盤、車載影音、中控導航等智能座艙系統。
而比亞迪半導體作為國內領先的IDM企業，擁有雙核觸控MCU、EMC增強型觸控MCU、工業三合一MCU以及電池管理MCU等。自2018年成功推出第一代8位車規級MCU芯片后，2019年推出第一代32位車規級MCU芯片。目前，其研發的32位車規級MCU BF7006AMXX系列產品已經大批量應用于比亞迪漢、比亞迪唐等旗艦車型，并對外供貨。
此外，還包括中微半導、復旦微電子、國民技術、杰發科技、小華半導體、北京君正、國芯科技、極海半導體、中穎電子、靈動微電子、航順科技、曦華科技等一眾國產廠商此前也一直重點關注家電消費、工業等領域，近年來隨著汽車電子國產化趨勢，在工業級產品大規模量產基礎上紛紛正式入局汽車MCU行業，并將其視為公司未來重要發展方向之一。
當然，也有一些企業從成立之初就瞄準了車規級產品。
芯旺微電子2012年開始布局車規產品，其KungFu架構的車規級MCU前期廣泛應用于汽車后裝市場。在經過幾年對AEC-Q100、ISO26262等標準的摸索后，于2019年設立A系列產品線，作為汽車級芯片推向汽車市場，實現了汽車前裝產品的量產并發布32位汽車級MCU，進軍汽車高端應用市場。
值得關注的是，芯馳科技在2022年4月發布了高性能高可靠車規MCU E3“控之芯”系列產品，基于ARM Cortex-R5F，CPU主頻高達800MHz。E3具有高達6個CPU內核，其中4個內核可配置成雙核鎖步或獨立運行，滿足AEC-Q100 Grade 1可靠性認證，是國內首個獲得德國萊茵T?V ISO 26262 ASIL D及IEC 61508 SIL 3功能安全產品認證、也是國內首個獲得國密二級認證的MCU產品，在產品性能和安全可靠性上，均做到了引領行業標準。
2018年成立的芯馳科技也是一家有車規基因的公司，作為全場景布局的汽車芯片企業，芯馳的智能座艙、智能駕駛和中央網關等SoC產品均已實現規模化量產，客戶覆蓋了中國90%以上車廠。而芯馳E3系列的推出，填補了國內高端高安全級別車規MCU市場的空白，憑借高性能和高可靠性，應用于BMS、ADAS、VCU、線控底盤、儀表、HUD、智能后視鏡等核心車控領域，在2022年底也率先實現量產。據悉，截至2023年底，芯馳在智艙、智駕和智控三個領域的產品總出貨量將突破300萬片。
此外，還有不少國內芯片設計企業正在加速車規MCU的研發和認證工作。
總的來說，國內芯片企業競相涌入汽車MCU市場，對國內整個汽車生態圈來說是好事。
一方面，更多玩家的加入為汽車MCU領域帶來了更多人才，助力本土車規級MCU取得技術突破，國內企業正在跳出8位MCU、低端產品和解決方案的困境，積極研發32位MCU，進軍中高端產品及其解決方案；另一方面，憑借國產MCU技術能力和產品矩陣的提升和完善，實現產業良性競爭。在當前國際貿易趨勢的影響下，本土企業得以逐步搶奪國內汽車電子車規級MCU市場。
但從進度上看，國內汽車MCU的技術研發和應用進展還需要進一步加速和拓展。當前國內車規MCU芯片廠商大多還停留在針對門窗、照明、區域控制器網關等車身控制領域，或液晶儀表、抬頭顯示控制器、電子后視鏡等座艙應用，只有少數幾家有將產品布局邁向了對安全和性能要求更高的電機、BMS、智能駕駛等動力集成以及底盤類高階應用，具備國產替代的能力。
國產芯片在逐步實現替代的過程中，先從中低端開始逐步積累經驗，再過度到高端，這是一個合理且幾乎不可避免的流程。如今國產車規MCU已經殺入大部分門檻較低的細分市場，而以芯馳科技為代表的本土企業正向自動駕駛、底盤和動力域等更高端的應用領域沖擊。
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國產車規MCU芯片，再獲新突破
日前，搭載芯馳高性能MCU的明然科技懸架控制器（CDC）批量下線，在奇瑞瑞虎9、星途瑤光等車型上正式量產。芯馳MCU成為國內首個應用于主動懸架的車規控制芯片，率先實現了高性能、高可靠車規MCU在這一領域的規模化量產。
圖源：芯馳科技
過去，由于車規級MCU的進入門檻極高、標準嚴苛等，中國本土車規級MCU大多只應用在雨刷、空調控制等低端控制功能上面，而動力系統、底盤系統、智能駕駛等中高端控制領域則是本土廠商難以企及的“高地”。
因為在更高端的汽車應用場景中往往需要車規級MCU具備更強的算力、更大容量的高性能存儲、更高的系統穩定性、更高的功能安全和信息安全等級，這也意味著整個車規級MCU的設計更加復雜。
比如懸架控制器領域，作為電控懸架系統的控制核心，懸架控制器通過對減震器和空氣彈簧進行控制，可以有效提升車輛的舒適性和操控性，這就要求MCU控制芯片具備較高的處理性能、更高功能安全等級，從而滿足底盤對于安全性、實時性的極高要求。
現如今，芯馳科技的車規級MCU——E3系列已經進入了汽車核心應用區域，并且成功在動力系統、底盤系統、智能駕駛等中高端控制領域實現了規模化量產，無疑是本土車規級MCU產業的一次重大突破。
芯馳E3系列旗艦MCU E3640產品框圖
（圖源：芯馳科技）
與現在車上大規模采用的100MHz MCU和部分200-300MHz高性能MCU相比，芯馳E3主頻的大幅提升不只是數字的改變，更是處理能力和實時性的全面提升，能夠實現更平穩的底盤操控，以及對未來智能汽車所需的服務型架構支撐。
除此之外，E3系列中用于支持應用AUTOSAR的量產版本MCAL也由芯馳提供，并且同樣做到了滿足功能安全，這些軟件層面的相關功能安全認證工作正在推進中。
目前，已有超過100家客戶采用芯馳E3進行產品設計，覆蓋主機廠、智能駕駛企業、激光雷達及電池廠商等。據悉，接下來還會陸續在智能配電單元，網關，區域控制器等方向將落地。
可以預見，伴隨著汽車電子架構的持續進化與演進，憑借行業“天花板”級別的性能參數和功能安全認證等級，芯馳科技E3系列還將“攻下”更多的汽車核心應用區域。
在“國產替代”機遇窗口下，國內車規級MCU芯片廠商的奮力追趕，有望孕育出新的產業格局。
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結語
當前，汽車行業正在經歷一場前所未有的變革，在汽車電動化和智能化浪潮下，包括懸架在內的底盤系統作為汽車的核心部件，也在不斷地適應和引領這場變革，市場空間正在被打開。
根據辰韜資本發布報告顯示，2022年國內線控底盤市場規模已達200.4億元。隨著線控底盤市場滲透率的進一步提升，預計2030年市場規模將達到1420億元。底盤領域迎來更大的市場空間和國產替代新機遇。
在這樣的背景和趨勢之下，芯馳科技在汽車核心應用區域的率先突圍，代表著國產車規級MCU芯片再次迎來發展突破的重要窗口。
在2023汽車半導體生態峰會暨全球汽車電子博覽會上，國內不少車企高管指出，國產車用半導體在動力、底盤、智能駕駛等中高端領域還有待突破，同時存在具有核心知識產權的產品較少，產品路線以跟隨為主，市場競爭力不足等痛點。因此長遠來看，不少關鍵應用仍面臨卡脖子風險。
為破這一局面，國產MCU廠商積極應對挑戰，包括芯馳科技、比亞迪半導體、兆易創新、芯旺微電子、杰發科技、國芯科技等在內的諸多國產芯片企業，正在瞄準中高端汽車應用積極布局，近幾年在產品矩陣、車規體系及生態方面有條不紊地完善與拓展，提升在汽車領域的競爭力和市場份額。此外，在軟硬件協同、生態建設以及合作伙伴資源整合等方面，國產MCU企業也展現出了強烈的創新精神和市場拓展能力。
未來，在本土供應浪潮和新能源汽車品牌及市場持續增長的帶動下，我們期待國內車規MCU將繼續加速成長。