汽車電子專題報告：汽車MCU，晶元緊缺持續，國產替代加速

（報告出品方：中信證券）

1 汽車 MCU：電動智能提升用量，功能升級抬高均價

MCU（微控制器）為一類輕量化的計算晶元，在單晶元上實現基礎的計算機系統，廣 泛應用於汽車電子電控。MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，又稱微控制單元或單 片機，是把微處理器的頻率和規格適當縮減，並將內存、快閃記憶體、計數器、A/D 轉換、串口 等集成到單一晶元上，形成的晶元級計算機。MCU 是許多電子設備的控制核心，因其高 性能、低功耗、可編程、靈活性，在消費電子、醫療電子、工業控制、汽車電子和通信等 領域廣泛應用。汽車所有電子電控均需用到電子控制單元（ECU），而每個 ECU 均需要至 少一顆 MCU 作為核心控制晶元。我們認為汽車 MCU 將在智能電動化趨勢下迎來量價齊升機遇，下面從量和價兩個角度分析。

量的維度：單車 MCU 用量從幾十到幾百顆不等，後續將受益於智能化、電動化。根 據中國市場學會汽車營銷專家委員會研究部的數據，普通傳統燃油汽車平均單車搭載 ECU 70 個；豪華傳統燃油汽車平均單車搭載 ECU 150 個，新增的 MCU 主要用於提升乘駕體驗（座椅按摩、中控娛樂）、車身穩定性與安全性等；智能汽車平均單車搭載 ECU 300 個， 新增的 MCU 主要用於自動駕駛相關硬體控制。

汽車 MCU 用量提升的推動因素：智能化及電動化。

智能化：當前汽車行業仍處於中低等級自動駕駛滲透率快速提升階段，ECU 及 MCU 用量均持續提高；我們預計 2025 年以後，行業將進入高等級自動駕駛發展階段，集中式架構及域控制器的應用將顯著減少 ECU 用量，但 MCU 用量或 將相對平穩。目前 L2 及以下 ADAS 硬體方案仍採用分散式架構，即便在中高級 別自動駕駛中，寶馬、奧迪等傳統大廠仍以分布處理器「疊羅漢」方式實現 L3 級 ADAS 功能，因此自動駕駛應用會提升 MCU 應用數量。而集中式架構也不會 導致 MCU 數量需求的顯著下降，如特斯拉的底盤控制系統，ECU 數量由 14 個 簡化為 3 個，但每個 ECU 中包含 3-4 個 MCU，除極個別基礎功能 MCU（如車 門車窗）有望在集中式架構下發生融合，出於安全冗餘的考慮，ECU 融合併不會帶來車身及底盤相關 MCU 數量的降低，但部分 MCU 功能會被弱化，僅保留執行功能，運算統一由集中式域控制器負責。

2）電動化：三電系統的電控需求增加。電動車對 MCU 需求的提升主要體現在： i）電池管理系統（BMS）需要對充放電、溫度控制、電池間均衡進行控制，其中主控面板需要一顆 MCU，每個從控面板也需要一顆 MCU，因此 MCU 數量會 顯著增加。ii）整車控制器（VCU），電動車的動力系統相較燃油車更為複雜，能 量管理必須增加一個整車控制器，同時需要配備 32 位高階 MCU 晶元，數量依 據車廠方案不同而各異。iii）引擎控制器/變速箱控制器（存量替換），電動車的 逆變器控制 MCU 會替代燃油車的引擎控制器，由於電動機轉速較高，需要經過 減速器減速，其配備的MCU 控制晶元替換了燃油車的變速箱控制器。

價的維度：32位高階 MCU佔比提高，帶動整體 ASP提升。汽車 MCU 主要包含 8/16/32 位三種。1）8 位 MCU，主要應用於車體的各個次系統，包括風扇控制、空調控制、雨刷、 天窗、車窗升降、低階儀錶板、集線盒、座椅控制、門控模塊等較低階的控制功能。一般 價格小於 1 美元。2）16 位 MCU，主要應用為動力傳動系統，如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統等；也適合用於底盤機構上，如懸吊系統、電子式動力方向盤、 扭力分散控制和電子幫輔、電子剎車等。

一般價格在 1~5 美元之間。3）32 位 MCU，主 要應用包括儀錶板控制、車身控制、多媒體信息系統（TelemaTIcs）、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，如預碰撞（Pre- crash）、自適應巡航控制（ACC）、 駕駛輔助系統、電子穩定程序等安全功能以及複雜的 X-by-wire 等傳動功能。一般價格在 5~10 美元之間，部分高端產品在 10 美元以上。伴隨汽車電子電控功能日趨複雜，疊加電子電氣架構集中化的趨勢，車載 MCU 中 32位佔比提高，帶動整體 ASP 提升。（報告來源：未來智庫）

2 產業現狀：海外巨頭引領，國內初步滲透

全球 MCU 市場規模平穩增長，汽車MCU 增速快於行業。根據 IC insights 數據，2021 年全球 MCU 銷售額達到 196 億美元，同比增加 23%，未來 5 年 CAGR 預計為 6.7%，2026 年銷售額將達到 272 億美元。2021 年 MCU 總出貨量為 309 億顆，同比增長 12%，未來 五年 CAGR 預計為 3.0%，2026 年將達到 358 億顆。2021 年全球 MCU 市場 ASP 逆轉了 20 年來的下行趨勢，上漲 10%至 0.64 美元，主要因為供貨緊張，32 位等高階 MCU 需求 的提升將為 ASP 增長提供長期動力，未來五年，ASP 預計以 3.5%的複合年增長率增長至 0.76 美元。

全球 MCU 市場中，汽車 MCU 銷售額為 76 億美元，約佔 39%，另外 46%來自通用嵌入式應用 MCU（包括智能手機、計算機和外圍設備、工業用途和消費產品），其 余來自智能卡市場（銀行卡、公交卡、身份證等）及其他用途。未來五年，汽車 MCU 銷 售額預計將以 7.7%的複合年增長率增長，稍快於 MCU 行業增速，至 2026 年銷售額將增 長至110 億美元。

中國 MCU 市場規模尚小，汽車 MCU 佔比較低。根據前瞻產業研究院，2021 年中國 MCU 銷售額（本文中如未作特殊說明，中國 MCU 銷售額指國內生產的 MCU 銷售額）達 到 46 億美元，同比增加 8.3%，全球佔比 23.3%，未來 5 年 CAGR 預計為 8.5%，2026 年銷售額將達到 69 億美元，全球佔比提升至 24.8%。中國 MCU 市場中，汽車 MCU 銷售 額為 6.8 億美元，約佔 15%。未來五年，汽車 MCU 銷售額預計將以 5.3%的複合年增長率 增長，至 2026 年銷售額將增長至 8.8 億美元。

全球 MCU 市場以汽車、工控應用為主，國內 MCU 集中於消費電子市場。需求端， 據 ASPENCORE，2019 年全球 MCU 市場下游消費以汽車電子、工控為主，分別佔比為 33%、25%；國內 MCU 消費以消費電子為主（26%），其次是計算機（18%）及汽車領域 （16%），與全球情況略有不同。其中，消費電子包括洗衣機、空調、微波爐、吸塵器、 電冰箱、家用影音娛樂系統、智能音箱、AR/VR 等，工業領域包括工業感測、電機控制、 步進馬達、儀器儀錶等，汽車領域包括汽車動力總成和安全控制系統等。

歐美龍頭遙遙領先，國內廠商正從通用型市場追趕，車載市場初步開始滲透。根據 IHS， 2020 年 MCU 全球行業 CR8=83%，行業集中度較高。在 MCU 晶元技術領域，低端 MCU 產品如 4 位、8 位、16 位國內自給率較高，中高端 MCU 市場則主要被微芯科技（Microchip）、 意法半導體（ST）、瑞薩（Renesas）、恩智浦（NXP）、英飛凌（Infineon）等國外大廠壟 斷。根據 CSIA，2019 年中國 MCU 市場份額排名前列的包括瑞薩電子（17.1%）、NXP （14.5%）、意法半導體（8.5%）、微芯科技（7.7%）等公司，合計份額接近 50%，而國 內廠商尚未進入前列，具有較大的替代空間。

3 產業變化：供需緊缺持續，國產替代推進

我們詳細梳理了 MCU 原廠端及渠道端的價格及交期以及供需兩端的製造擴產和整車 需求，整體來看，全球汽車 MCU 供貨緊缺持續，國內廠商有望藉機導入整車廠供應鏈並 逐步提升份額。從 MCU 產業鏈來看，原廠位於中游位置，上游主要有原材料廠商、設備 廠商等，Fabless 型相比 IDM 型額外需要晶圓代工廠商支持，下游通過經銷商向終端應用 分散，包括汽車、工控、消費、通信等不同領域。

MCU 原廠端：2021 年以來，海外主流 MCU 廠商多次漲價，2021H1 主要因為供需 緊張，2021H2 至 2022Q1 疊加上游原料、加工、物流等成本上行。2020 年初，全球新冠疫情爆發，各個領域供需均受到嚴重衝擊；2020H2 後疫情恐慌趨緩，需求端受經濟復甦、 居家辦公催生的宅經濟以及新能源汽車等新型應用驅動回歸景氣，且部分終端廠商積極備 貨導致訂單激增，然供給端由於 8 英寸晶圓產能緊缺、物流發貨受限等導致產品供應有限， MCU 行業嚴重供不應求，原廠產品價格上漲成為主旋律。意法半導體、英飛凌、瑞薩、 微芯、恩智浦等國際 MCU 巨頭 2021 年初起多次發布漲價公告，主要因需求強勁造成供 應鏈短缺，原料、晶圓、封測、物流等成本持續上行，且部分 IDM 型 MCU 原廠亦有製造 端擴產投資，漲價範圍基本覆蓋全產品線。根據產業調研，原廠 MCU 產品價格整體平均 每季度提價 10%左右。

MCU 原廠端對比：汽車佔比高的廠商業績景氣度更高，消費佔比高的廠商景氣度已有所回落。瑞薩電子是全球領先的 MCU 廠商，產品主要應用於汽車電子、工業控制、基 礎設施、消費等，2021 年營收中汽車電子佔比高達 46.48%；應廣科技是中國台灣專業微 控制器 IC 設計的領先廠商，2020 年營收近乎 100%來自消費電子市場。

從兩者季度營收 環比數據來看：1）2021H1，兩家企業營收均環比增長且應廣科技增幅更大，反映消費供 需更為緊張：由於 MCU 上游供給與下游需求嚴重不匹配，推動原廠產品量價齊升，瑞薩 電子、應廣科技月度營收均呈環比增長，瑞薩電子 2021Q1/Q2 營收分別環比+6%/+7%， 應廣科技 2021Q1/Q2 營收分別環比+9%/+18%，反映下游快速復甦且消費電子市場增速 高於汽車、工控等市場。2）2021H2，瑞薩電子營收持續環比大幅提升，應廣科技營收出 現環比下滑，反映汽車供需緊張仍持續：瑞薩電子2021Q3/Q4營收分別環比+19%/+22%， 應廣科技 2021Q3/Q4 營收分別環比+7%/-6%，說明下游應用中消費電子需求表現疲軟， 導致應廣科技營收環比下行；汽車電子、工控等領域需求持續上行，瑞薩電子業績環比快 速提升。

渠道端：渠道價格是實際供需錯配的放大器，2022Q1 再漲價表明下游需求提升。MCU 渠道價格、交期指由經銷商向終端廠商出貨時的價格、交期，是跟蹤 MCU 行業景氣度的 核心指標之一，其由下游終端需求強度以及發貨物流情況決定，同時也受到上游 MCU 原 廠供給情況影響。我們以意法半導體（如 STM32F103RCT6、STM32F103RET6 等）、兆 易創新（如 GD32F103VCT6、GD32F103RBT6 等）主流 MCU 產品月度價格、海外 MCU 原廠季度交期的波動情況追蹤 MCU 渠道的整體趨勢，縱向分析不同時期 MCU 渠道價格、 交期的變動：

20H2：供不應求，渠道價格環比+10%~100%，交期環比略有延長。從下游終端 需求來看，整體疫情恐慌趨緩，各個市場需求由降轉升、穩步復甦，導致 MCU 渠道價格提升、交期延長。從物流情況來看，疫情好轉緩解交運壓力，港口通航 逐步開放。從上游原廠供給來看，由於疫情後復工復產需要調整時間，疊加全球 8 吋晶圓（MCU 主要代工產線）產能本身較為吃緊，擴產需要建設時間且意願有 限，8 吋晶圓 ASP 逐季環比提升，導致 MCU 渠道價格提升、交期延長。基於以 上影響，海外 MCU 產品 20H2 渠道價格較 20H1 普遍提升約 50~100%，而國內 產品價格提升約 10%~40%；NXP、瑞薩 MCU 產品交期基本持平，微芯、意法 MCU 產品交期環比略有延長。

21H1：供需缺口加大，渠道價格環比+300~800%，交期環比嚴重拉長。從下游 終端需求來看，伴隨疫情步入常態化、居家辦公催生宅經濟以及新能源汽車等創新應用興起，各個市場需求進一步復甦，終端廠商亦加大訂單需求彌補庫存以應 對未來需求，且經銷商受「牛鞭效應」影響亦有囤貨意向，整體需求情況遠超預期，導致 MCU 渠道價格提升、交期延長。從物流情況來看，由於貿易往來激增， 運輸成本持續環比攀升，21H1 貨櫃平均運價約為 20H2 的 2 倍以上，導致 MCU 渠道價格提升、交期延長。

從上游原廠供給來看，意法半導體法國工廠疫情期間 縮產 50%且出現工人罷工事件，日本 AKM 晶圓廠失火、瑞薩 NAKA 工廠遭受地震影響，美國得州暴雪大規模停電影響 NXP、英飛凌等廠商產能，IDM 及代工 廠生產進度受到嚴重衝擊，上游晶圓產能雪上加霜，8 吋晶圓 ASP 環比提升幅度 擴大，導致 MCU 渠道價格提升、交期延長。基於以上影響，海外 MCU 產品 21H1渠道價格較 20H2 普遍提升約 300%~800%，而國內 MCU 產品價格提升約 300%~500%；海外 MCU 巨頭產品交期嚴重拉長，其中意法半導體產品進入緊 缺，而微芯產品最長交期達 55 周。

21H2：需求出現分化，渠道價格相對平穩，然貿易物流受阻，交期環比進一步 拉長。從下游終端需求來看，宅經濟紅利縮窄，手機、IoT 等消費電子市場需求 增速放緩，但汽車電子、工控等維持較高景氣，市場需求出現分化但整體仍較旺 盛。從物流情況來看，海運價格延續環比翻番式增長，自 2021 年 7 月以來亞馬 遜大規模查封店鋪（涉及較多中國賣家），貿易嚴重受阻，經銷商開始拋售積貨， 導致 MCU 渠道價格下降。從上游原廠供給來看，晶圓產能仍維持緊缺，8 吋晶 圓 ASP 維持環比提升趨勢。基於以上影響，MCU 渠道價格在 21Q3 維持上升趨 勢，但 21Q4 因需求分化及貿易受挫而快速下降；海外 MCU 巨頭產品交期進一 步拉長，NXP 產品進入緊缺。（報告來源：未來智庫）

22Q1：終端需求分化，渠道價格漲跌不一，交期環比維持高位。從下游終端需 求來看，消費電子等需求相對疲軟，汽車電子、工控醫療維持景氣，市場整體增 速放緩且持續分化，導致汽車電子、工控醫療相關 MCU 渠道價格提升、交期延 長。從物流情況來看，海運價格環比略有下降，物流壓力減輕。從上游原廠供給 來看，意法半導體、微芯等多家廠商因原料、加工成本上升而持續漲價，反映晶 圓產能仍維持緊缺，導致 MCU 渠道價格提升、交期延長。基於以上影響，部分 MCU 價格出現回升，但增速不如 21H1；交期環比維持高位，NXP、ST 產品處 於緊缺，微芯、瑞薩產品最長交期達 52/45 周。

渠道端拆分：中高端產品價格更為堅挺，國內廠商跟隨海外漲價但幅度有限。我們根 據內核規格（ARM Cortex-M0/M0+為低端，M23/M3 為中端，M4/M4F/ARM7 為高端）、 提供廠商（海外/國內）將 MCU 進行分類，進一步分析渠道價格波動特點：

對比低/中/高端 MCU：中高端產品價格更為堅挺。20H2-21H2 期間，MCU 市場 嚴重供不應求，各產品價格持續提升，隨後受需求波動和物流影響又出現回落。 21H1 相對 20H1 漲幅，低端產品漲價幅度普遍在 100%~500%之間，而中高端 產品漲價幅度普遍在 300%~1000%之間，反映中高端產品較低端產品更為緊缺； 對比價格波動情況，低端產品價格在 21Q2 初就由漲轉跌，而中高端產品價格在 21Q3 末才開始回落，反映中高端產品價格更為堅挺。

對比海外/國內 MCU：產品價格同趨勢變動，但國內漲價相對滯後且幅度有限。 對比海外/國內價格變動趨勢，國內產品與海外產品價格同趨勢波動，但國內產品 漲價相對海外滯後 1-2 月且幅度低于海外產品，這主要由於國內廠商普遍採取跟 隨海外巨頭策略，且較緩和的漲價有利於取代海外廠商份額。聚焦高端產品，雖 然 21Q4 整體 MCU 價格普遍下跌，海外高端產品價格依然維持高位，這主要因 高端市場由海外少數巨頭把控，競爭壁壘較高，價格也更為堅挺。

製造端：IDM 及代工廠 MCU 擴產有限，預計供給緊張持續。車用晶元的規格主要是 8 英寸晶圓，部分廠商開始向 12 英寸平台遷移。據中國台灣資策會 MIC 表示，車用晶元 IDM 製造廠委外比重約15%，委外產品以MCU 為主，其中約 70%的部分由台積電製造代工。我們梳理了台積電和主要 MCU 廠商的擴產計劃，其中台積電通過擴產和重新分配產能的 方式應對汽車晶元供給缺口，而主要 IDM 廠商擴產計劃集中於 12 英寸，8 英寸擴產較少。

根據 SUMCO 2018 年的統計數據，8寸晶圓需求占汽車半導體需求中的 79%，12 寸晶圓 需求佔比僅 12%。對應的晶圓需求方面，根據 SUMCO 的測算，2018年汽車半導體晶圓 總需求約 200 萬片/月，其中 8 寸片約 160 萬片/月，到 2022 年整體需求有望增長至約 315 萬片/月，其中 8 寸片需求達到 240 萬片/月。根據 SEMI 數據，2013-2019 年，全球 8 英 寸晶圓產能 CAGR 僅約 3%，2019 年仍然不足每月 600 萬片。8 英寸投入產出比低於 12 英寸，二手設備採購困難是新產能增量不足的主要原因。

整車廠需求端：缺芯仍影響交付，部分公司公告減產或減配交付。復盤歷史，2020 年初疫情影響全球汽車及電子產業鏈的生產銷售，2020H2 開始汽車需求快速復甦，而整 車廠晶元庫存不足，導致 2021H1 的缺芯問題，而缺芯也導致 2021H1 全球及國內汽車月度銷量相對走弱；2021H2 開始缺芯略有緩解，全球及國內汽車銷量逐月向好；2022 年初 以來，整車廠普遍加大訂單，而上游晶元產能仍相對緊張。我們統計了國內外主流整車廠， 其中大眾、福特、豐田、通用、寶馬等均表示仍存在晶元短缺情況，導致汽車減產或減配 交付。沃爾沃表示半導體供應和產量正逐步改善，然而這一趨勢還未能解決公司當前的困 境。此外，我們關注到疫情、俄烏衝突等導致部分工廠停產，或將影響中期需求，須關注 後續進展。（報告來源：未來智庫）

4 投資分析

兆易創新：公司為國內高性能通用 MCU 領跑廠商，產品適用於工業自動化、人機界 面、電機控制、安防監控、智能家居家電及物聯網等領域，是中國首個推出 Arm M3、M4 及 M23 內核的通用 MCU 產品系列的廠商。2020 年公司實現 MCU 收入 7.55 億元，同比 增長 70.14%，過去 5 年 CAGR 為 39.9%，增速快於全球市場。

2022 年，集中受益 MCU 國產替代，我們預計公司出貨量從 2021 年 4 億顆增長到 2022 年接近 8 億顆（受益新客 戶項目陸續導入、產能陸續釋放），公司車規級 MCU 有望於 2022 年年中量產，公司工規 級 MCU 此前已有後裝市場和商用車模塊採用，產品品質穩定性好（公司擁有長期 MCU 量產經驗和其他車規級產品量產經驗，如 NOR Flash 存儲車規產品已出貨 6 年），我們預計 2022年公司工業+汽車相關應用佔MCU 業務收入比重有望超過 50%，高端產品帶動整體 ASP 和毛利率中樞上移。我們預計 2022 年公司 MCU 業務收入有望達到 40 億元左右， 有望同比增長約 50%。

芯海科技：公司專註於物聯網 MCU、SoC和高性能混合信號集成電路設計，其核心 技術涵蓋高精度 ADC、低功耗/高可靠性 MCU、混合信號 SoC及工業級高可靠性 ASIC 等， 產品廣泛應用於智慧健康、智能家居、智能終端、智能工業控制等領域。2020 年公司實 現通用 MCU 收入 1.04 億元，同比增長 31.46%，過去 4 年 CAGR 為 38.7%，增速快於全 球市場。

2021年公司首個車規級信號鏈 MCU 通過 AEC-Q100 認證，可應用於智能座艙 等領域，目前已導入汽車前裝企業的新產品設計。公司 2022年擬通過可轉債募資 4.2 億 元，其中 2.94 億元用於汽車 MCU 晶元研發及產業化項目。公司已規劃的汽車 MCU 產品 包括 M 系列和 R 系列，其中 M 系列產品主要應用在端控制比如車窗、車燈、雨刮、空調 等，R 系列主要用在域控制相關領域，如動力總成、汽車底盤等。我們預計 2022 年隨著 公司通用型 MCU 的客戶快速導入，MCU 業務有望繼續實現高速增長。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站