MCU芯片行業研究：車規MCU芯片市場高需求持續，國內廠商蓄勢發展

2022年07月13日23:55:36 熱門 1776

（報告出品方/作者：方正證券，段迎晟）

核心觀點：

從汽車行業背景看，新能源汽車銷量高增，汽車半導體景氣度持續：汽車「三化」進程不斷加速，各類汽車半導體需求量均有不同程度地提高，車規級MCU是一類具有廣泛運用場景的車載芯片，車規級MCU市場前景廣闊。從短期重大事件看：車規級MCU正是本輪「缺芯」事件的「主角」之一，多重因素促成了一次嚴重的汽車產業鏈「缺芯」危機，這導致了全球汽車生產遭遇巨大困難，現階段車規級MCU仍是眾多汽車芯片中最為緊缺的種類之一。

從中長期發展趨勢看：疫情終將過去，發展大勢不可阻擋。汽車電子電氣（E/E）架構正在發生變化，車規MCU需求量將隨之發生變化。我們對「十四五」時期車規MCU市場規模進行了預測：在基於新能源汽車滲透率超預期提升的背景給出的樂觀預期下，中國2022年-2025年車規級MCU市場規模分別為33.63，37.53，41.66，45.93億美元；2021-2025年CAGR為11.22%。當前國內汽車芯片進口率高達95%，而中國汽車是車規級芯片需求最大的市場。非常時期催生歷史機遇，國內廠商有望異軍突起，在半導體國產替代主線的又一黃金賽道躍馬揚鞭。

01.從汽車電子產業鏈到車規MCU芯片

1.1.汽車電子產業鏈

隨着ADAS功能滲透率不斷提升，帶動車載電子價值量占比從1970s的5%快速增長至2010年的35%，未來車載電子佔比有望達到50%。所有的電子零部件都需要半導體，隨着電動化，智能化，網聯化的發展，芯片在汽車上的應用越來越廣泛，半導體含量越來越高。

1.2.汽車半導體總覽

為了實現更複雜的汽車功能，需要域控制器技術(DCU)，域控制器SoC芯片地位愈發凸顯。（報告來源：未來智庫）

1.3.MCU概述

MCU（Microcontroller Unit）名為微控制單元或者單片機，是把中央處理器的頻率與規格做適當縮減，並將內存、計數器、周邊接口等內容都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機。廣泛應用於消費電子、物聯網、汽車電子、工業控制等領域。

1.4.車規MCU分類及應用

8位MCU：提供低端控制功能：風扇控制、空調控制、雨刷、天窗、車窗升降、低端儀錶盤、集線盒、座椅控制、門控模塊。16位MCU：提供中端控制功能：用於動力系統，如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統等；用於底盤，如懸吊系統、電子式動力方向盤、扭力分散控制和電子泵、電子剎車等。32位MCU：提供高端控制功能：在實現L1和L2的自動駕駛功能中扮演重要角色，如儀錶盤控制、車身控制、多媒體信息系統、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統及動力系統。

02.事件：汽車零部件缺芯潮——車規MCU短期供需

2.1.事件：汽車缺芯潮

通常，MCU完成內部生產需要12-16周。與22Q1相比，MCU的短缺更加明顯，大多數 MCU都處於短缺狀態，尤其是意法半導體和恩智浦。車載MCU目前只有瑞薩和賽普拉斯提供，貨期為32-45周，其他品牌處於短缺狀態。 2022年，汽車MCU訂單幾乎滿員，價格持續上漲。其中，意法半導體3月24日宣布，將在第二季度上調所有產品線的價格。如今，對MCU的需求不僅是數量上的。隨着新興產業的推動，對低功耗、高算力、定製化、專用外設的新要求逐漸增加。

目前，MCU根據不同指標分為消費級MCU、工業級MCU和汽車級MCU，不同MCU的良品率要求各異其中消費級MCU注重功耗和成本，工業級MCU注重平衡新能、功耗、成本和可靠性，汽車級MCU則注重安全和可靠從消費到工業再到汽車的領域，對MCU自身的要求愈發嚴格，產線也越來越高端，這是汽車MCU最難造的重要原因。

2.2.總結：市場短期供需情況

汽車板塊將保持領先地位：汽車應用領域在2020年佔據了超過 35%的市場份額，並預計到2027年將以10%左右的速度增長。

汽車芯片廠，晶圓代工廠原料成本上升疫情影響供應鏈因素，整體生產周期變長需要低於40納米的先進工藝節點，依賴代工廠技術極高的產品一致性要求，無法隨意更換產線、供應商車規級芯片門檻高，短時間內其他廠商無法快速通過認證從擴產能投資到產能增長實現仍需要較長的周期。（報告來源：未來智庫）

03.車規MCU中期分析及長期展望

3.1.汽車E/E（電子電氣）架構

隨着汽車功能逐漸增加，特別是汽車「三化」後，傳統分佈式架構通過增加ECU來增加汽車功能存在算力浪費，車內線路繁雜、汽車空間使用效率低、系統升級困難、新增ECU邊際成本遞增等弊端，用域控制器合理集成ECU功能是大勢所趨。

本篇分析：「缺芯」事件結束後，車規MCU供需回歸常態，汽車「三化」和電子電氣架構持續由分佈式到域控制演進兩大過程對車規MCU需求量有何影響，這是本篇「中期」分析的定義與前提。暫不討論更前沿的E/E架構設想。

3.2.博世五域劃分下車規MCU中期變化

高級駕駛輔助系統 ADAS （ Advanced Driving Assistance System）是指通過車載傳感器獲取車身、環境、人體等信息實現駕駛輔助，並將進一步實現自動駕駛的汽車功能系統。 ADAS主要包括主動安全，駕駛舒適性，泊車輔助等功能。目前中國汽車市場還處於L2等級高速滲透的階段，整車廠商綜合考慮成本和性能，新增ADAS功能仍沿用分佈式的構架。

自動駕駛域控制器中MCU的一大作用是作為安全芯片（safety core），添加安全芯片是為了預防硬件的意外失靈，診斷異常狀態或者發生單處故障時有安全備份處理方案。前文所述車規ISO 26262功能安全標準，是汽車行業的安全標準，合格的車規SoC的設計都必須遵循該標準。

3.3.中期總結和長期趨勢分析

基於上述趨勢，我們認為MCU在傳統功能的控制上應當仍有一席之地，而在座艙和自動駕駛方面用途式微。伴隨E/E架構進一步發展，座艙域和自動駕駛域也有融合趨勢，直至實現全車中央計算機控制架構，未來可能還有雲端中央電腦對汽車進行控制。未來汽車高度智能化，自動化後，車用MCU的長期需求量或將呈下降趨勢。總結：中期汽車電動化和智能化的進程，促使車用MCU需求量增加。

04.全球市場競爭格局及國產替代機會&市場規模預測

4.1.車用半導體行業概況

中國市場僅佔比3%（低端部分），目前我國汽車芯片自給率不足10%、國產化率僅為5%，供應高度依賴國外需求側：中國汽車約佔全球30%，是車規級芯片需求最大的市場供給側：國內汽車芯片進口率高達95%，像用於動力系統、底盤控制和 ADAS等功能的關鍵芯片均被國外巨頭壟斷。

4.2.車規MCU競爭格局

全球車規MCU市場集中度高，且有着輕晶圓廠戰略，依靠晶圓代工廠將技術轉化為芯片產品。從供給端來看，台積電占所有外包車規MCU出貨量約60%-70%，但汽車芯片業務僅占其總收入3%。頭部廠商對台積電的強依賴性，放大了供需錯配的矛盾：台積電因疫情降低車規 MCU產能分配，在終端需求攀升後車規芯片供不應求。

4.3.國產替代趨勢及廠商產業化進程

本土廠商在車規MCU的市場份額佔比小，可發展空間大；宏觀市場影響加劇本土化替代的緊迫性，MCU持續缺貨，而海外大廠新增產能有限，國產替代的趨勢延續；政策加持，推動MCU研發和產業化，維護汽車工業的穩定運行。

4.4.市場規模預測

預測時間範圍參考本文前述中期和「十四五規劃」時期，即根據 2019-2021年歷史數據，對2022-2025年發展做出假設預期。「十四五」節能減排綜合工作方案目標是到2025年我國新能源汽車滲透率達到20%左右，另基於月度新能源汽車市場快速放量的現狀， 2022年以來新能源汽車滲透率分別為17%、19%、22%、25%和 24%，考慮到汽車整體銷量處於近年來低點，而滲透率是新能源汽車銷量占汽車總銷量的比重，滲透率的快速提升並不意味着新能源汽車的高度普及，因此我們給予2025年新能源汽車滲透率25%的審慎預期，30%的樂觀預期。（報告來源：未來智庫）