MCU是本輪汽車芯片短缺的“重災區(qū)”

汽車芯片緊張局面，仍未得到根本性的緩解。

近日，全球主要的汽車MCU供應商瑞薩電子警告，全球汽車半導體供應短缺的局面可能會持續(xù)到下半年。目前來看，到今年二季度末，已經(jīng)大概率將繼續(xù)處于供求緊張狀態(tài)。

“我們的工廠正在滿負荷運行，試圖滿足需求，但沒有辦法知道市場何時會平衡。”瑞薩首席執(zhí)行官Hidetoshi Shibata表示。

瑞薩公司約一半的收入來自汽車行業(yè)，客戶包括豐田汽車、福特汽車和日產(chǎn)汽車等主要汽車制造商。除了自主生產(chǎn)晶圓（中低端MCU），該公司部分高端芯片則外包給臺積電。

目前，汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈各方都在努力提升產(chǎn)能，但壓力仍然巨大。有數(shù)據(jù)顯示，全球主要汽車制造商因為芯片短缺可能會損失600億美元左右的銷售額。

此外，一些分析人士指出，由于芯片產(chǎn)能的提升需要時間，再加上消費類電子產(chǎn)品市場需求仍然持續(xù)上升，最終汽車芯片的價格還可能會被持續(xù)推高，造成汽車制造商的成本也在不斷加大。

一、MCU是“缺貨”重災區(qū)

芯片供應短缺的局面，也在造成部分汽車制造商產(chǎn)能吃緊。

高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，今年1月國內新車（合資+自主品牌）上險量為227.87萬輛，同比增長22.99%，環(huán)比下滑11.56%。除了一部分臨近中國春節(jié)等假日因素，部分OEM已經(jīng)出現(xiàn)壓縮產(chǎn)能的情況。

另一方面，目前新車智能化、網(wǎng)聯(lián)化配置仍處于快速爬坡階段，盡管本輪適配這些功能的中高端SoC芯片受影響較小，但不排除后續(xù)緊缺的可能。

數(shù)據(jù)顯示，今年1月國內新車搭載智能駕駛（L0-L2級ADAS）上險量為67.16萬輛，同比增長22.38%，繼續(xù)保持較高的增長率。

“對此我們無能為力。”Hidetoshi Shibata表示，目前還不清楚瑞薩是否會從中獲利（價格上漲），但好的跡象是，半導體制造商對于汽車芯片的重要性有了更多的認知，這有助于后續(xù)上游產(chǎn)能更精準部署。

一直以來，汽車芯片受制于市場規(guī)模小、產(chǎn)品性能要求高等影響，無法與消費類電子以及工業(yè)領域應用相抗衡。以臺積電公布的數(shù)據(jù)顯示，智能手機以及高性能服務器市場占據(jù)營收的80%，汽車芯片收入僅占3%。

目前，汽車制造商已經(jīng)趨向于直接與芯片供應商合作，這打破了傳統(tǒng)的供應鏈模式（芯片廠更多是tier2的角色），有助于后續(xù)訂單安排、庫存和市場需求的更及時、合理調配。

同時，一些汽車MCU供應商也受益于此輪芯片短缺帶來的投資加碼，而MCU也是本輪芯片短缺的“重災區(qū)”。

3月10日，芯旺微電子宣布完成B輪3億元融資，此次融資領投方就兩家來自汽車行業(yè)的戰(zhàn)略投資者（上汽恒旭、萬向錢潮），資金將主要用于車規(guī)芯片的研發(fā)，力圖打破國外巨頭在車規(guī)級MCU芯片長期壟斷的格局。

芯旺微電子是國內少數(shù)擁有自主IP內核處理器架構的MCU芯片設計公司，接下來該公司將重點布局滿足ASIL-D等級應用的汽車發(fā)動機、域控制器的多核MCU產(chǎn)品，以及射頻、以太網(wǎng)和總線類車規(guī)產(chǎn)品。

此外，近年來國內有不少汽車MCU芯片初創(chuàng)公司開始嶄露頭角。

成立于2019年8月8日的智芯半導體，核心團隊來自世界知名汽車半導體公司，擁有完整的汽車MCU產(chǎn)品定義、芯片研發(fā)、軟件及方案開發(fā)、市場營銷20年實踐經(jīng)驗，已經(jīng)在在天津、合肥、蘇州、南京、上海等均已設立研發(fā)基地。

從該公司官網(wǎng)了解到，公司主要研發(fā)設計應用于汽車系統(tǒng)的高可靠性微控制器MCU和微處理器MPU芯片，去年4月第一顆測試芯片完成設計，已委托晶圓廠進行生產(chǎn)。

根據(jù)此前公開數(shù)據(jù)顯示，全球汽車MCU產(chǎn)品供應主要有7家半導體公司掌控，其中瑞薩、NXP、英飛凌（含收購的Cypress）合計占據(jù)近90%的市場份額，本輪芯片短缺潮已經(jīng)促使汽車制造商開始尋求平衡上游供應商過度集中帶來的可能風險。

參股投資甚至是參與定制化研發(fā)設計成為部分頭部汽車制造商的選擇，這也給很多初創(chuàng)公司帶來了新的機會，某種程度上加快前裝導入的進度。

高工智能汽車研究院預測，隨著資本市場對于汽車芯片不同細分市場的理解越來越專業(yè)，繼前幾年邊緣AI計算、高算力SoC投資熱潮之后，針對MCU等更多種類關鍵汽車芯片的關注度正在上升。

不過，真正的瓶頸還是上游的晶圓代工廠的產(chǎn)能分配。數(shù)據(jù)顯示，臺積電生產(chǎn)的汽車用微處理器占全球總出貨量的70%左右。

二、MCU的新機會

由于芯片短缺，通用汽車將工廠停產(chǎn)延長到了3月底。福特表示，今年第一季度的產(chǎn)量可能比原計劃下降10%至20%。

此外，菲亞特克萊斯勒不得不暫停其銷量最高的品牌吉普（Jeep）的部分生產(chǎn)。福特也不得不將銷量王牌F-150系列進行產(chǎn)能縮減。

考慮增加安全庫存以及從多渠道采購芯片、增加供應商備選機制已經(jīng)成為汽車制造商下一步的重點戰(zhàn)略。此外，隨著智能化、網(wǎng)聯(lián)化進程加速、整車電子架構以及集中化域控趨勢明確，車載芯片市場也面臨新的重構。

以MCU為例，MCU和MPU之間的區(qū)別變得越來越模糊。附加額外的內存、算力已經(jīng)成為行業(yè)的主流需求趨勢，足夠強大的MPU可以支持更復雜的應用。

目前，平均每輛車大約有50個微控制器（MCU），用于剎車、空調、儀表、安全、門鎖和其他系統(tǒng)。這也是為什么此次芯片短缺影響如此巨大的原因之一。

然而，汽車行業(yè)正朝著“處理資源集中的方向發(fā)展，這將推動對高性能嵌入式微處理器的更多需求”，這將意味著整車未來需要更少的MCU，但對MPU的需求將會增加，并且產(chǎn)生更多的新需求。

隨著車端搭載傳感器的復雜性和多樣性的增加，未來新車將需要更多集中式高性能MPU+通用MCU來提供更高性能的冗余控制以及算力支持。

此外，由于汽車行業(yè)對于軟件的依賴程度已經(jīng)越來越高，如何實現(xiàn)硬件基礎架構和軟件的復用率的提升變得越來越緊迫?？紤]到過去傳統(tǒng)MCU更多是針對某一項應用，跨域MCU也成為一種趨勢。

比如，瑞薩在兩年前推出的RH850/U2A，就是一款集成了基于硬件的虛擬化輔助功能，同時保持傳統(tǒng)RH850產(chǎn)品的快速、實時性能的跨域MCU。

這種基于硬件的虛擬化輔助技術可以支持ASIL D級別的功能安全，提供更高級別的系統(tǒng)集成。同時，也是滿足汽車制造商日益增長的需求，將多個應用程序集成到一個芯片上實現(xiàn)向下一代E/E架構的升級。

為了支持底盤/安全應用所需的ASIL D級別，基于硬件的虛擬化輔助技術允許客戶在RH850/U2A MCU上實現(xiàn)多種具有不同功能安全級別的軟件，并在不受干擾的情況下并行運行，同時保持控制車輛所需的實時性能。

去年上市的大眾ID.3搭載的大陸集團網(wǎng)關高性能服務器（HPC），正是基于瑞薩電子的高性能R-Car M3系統(tǒng)芯片（SoC），提供車輛系統(tǒng)的集中控制，并配備了安全網(wǎng)關功能，以實現(xiàn)云服務連接。

通過與瑞薩RH850/U2A跨域微控制器的結合，虛擬化功能使連接到外部云服務的軟件與控制車輛的軟件隔離，各自能夠完全獨立地運行，支持ASIL D功能安全，從而形成一個完整的汽車安全服務器解決方案。

從特定域的E/E架構轉向集中式和跨域的架構，意味著車輛將擁有數(shù)臺功能強大的車載計算平臺，而不是無數(shù)單個ECU，背后更是種類較多的MCU。顯然，這不利于汽車半導體供應鏈的標準化和規(guī)?；陌l(fā)揮。

這種方法將在未來E/E架構內提供更大的靈活性和可伸縮性，同時也降低了硬件成本和復雜性。數(shù)據(jù)顯示，在不犧牲任何功能的情況下，一個功能域架構可以比現(xiàn)在的架構減少20%的ECU使用量，同時可以在未來增加更多新功能。

同時，MCU將逐步演化為未來的域控制單元，由于集成了高性能CPU，可以用于管理域控制器內以及與其他電控單元 （ECU） 之間的通信，并且通過應用程序和底層驅動程序縮短軟件開發(fā)時間。

而這種產(chǎn)品路線的演變，也為更多汽車MCU芯片初創(chuàng)公司帶來了更多的機會，國產(chǎn)MCU進入汽車供應鏈也是大勢所趨，從而真正實現(xiàn)國產(chǎn)汽車芯片核心鏈條的自主可控。
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