本文来自微信公众号“半导体行业观察”。
当前，在“新四化”浪潮推动下，汽车产品形态不断革新，技术演进也在持续进行，诸如电子电气架构从分布式向域控制、中央集成计算转变，以及软件定义汽车等，都在催生汽车电子行业更大的变革。
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汽车“新四化”浪潮下，车规MCU需求旺盛
在汽车电子技术演进和应用升级的行业趋势下，不断催生汽车半导体新的需求，各类汽车电子零部件需求量均有不同程度地提高。其中，作为汽车从电动化向智能化深度发展的关键元器件之一，车规级MCU正迎来量价齐升的快速发展期。
在汽车电子各个系统当中，基本都需要采用MCU作为运作控制的核心，负责各种信息的运算处理，用于汽车的动力总成、辅助驾驶、网络互联、底盘安全、信息娱乐以及车身电子等方向。
据行业机构预测，2026年全球汽车MCU销售额将达到110亿美元，占整个MCU市场出货量的40%，市场前景广阔。
与此同时，随着汽车电子电气架构的变革，对MCU的性能、集成度、功能安全和信息安全等要求也越来越高。因此，高算力/高性能/高可靠的车规级MCU正在成为市场的主流。
虽然智能汽车的发展推动了MCU市场的快速扩容，但也有观点指出，在域集中架构、中央计算架构下，越来越多功能走向集成，芯片整合度提高也会影响到每辆车上MCU的用量。
图源：博世
国内汽车芯片企业芯驰科技认为，车规MCU市场需求是快速变化的，未来市场分布将不再是梯形/金字塔形，性能在中间级别的MCU需求会减少，随着EE架构的变化整车功能变得越来越集中，多个中低需求MCU会被高性能MCU替代；另外，智能电动趋势下，智能传感器的需求增加，一些入门级但有丰富模拟集成的专用MCU需求也会增加。
依此来看，随着整车智能化发展，性能指标在高低两端的MCU需求会增加。尤其是高性能、高安全、高可靠的32位MCU被认为是未来几年增量可观的市场，正在加速替代过去中低端的8/16位产品。有数据显示，2020年32位高端MCU的需求占比已达到62%，预计2025年将提升至70%。
可见，在汽车“新四化”浪潮席卷全球，智能汽车产业飞速发展趋势下，车规MCU领域迎来更广阔的发展空间。
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车规MCU芯片赛道，竞争加剧
长期以来，由于车规级MCU技术门槛高、认证周期长，对可靠性、安全性、一致性、寿命等要求很高，全球汽车MCU芯片市场主要由海外大厂把控。
据Strategy Analysis数据，车规级MCU大部分的市场份额被恩智浦、瑞萨、英飞凌、意法半导体、Microchip等国际大厂占据，本土车规MCU的国产化率不足5%。而在需求侧，中国汽车市场约占全球份额的30%，是汽车芯片需求最大的市场。
基于上述行业现状，以及缺芯事件和地缘政治关系的驱使，芯片自主可控成为未来发展的大趋势。在市场端的积极情绪下，国产MCU企业开始加快市场进程，纷纷入局车规级蓝海市场。据不完全统计，仅在2022年就有将近20家国内企业推出了车规级MCU产品，有些已经通过认证，有些还在认证之中，另有少部分企业的车规级MCU产品已经量产上车。
国内几款主流32位车规MCU对比
以国内MCU龙头兆易创新为例，2020年兆易创新开始车规产品布局，经过两年多的开发验证，GD32A503系列车规级MCU于2022年9月正式推出。该系列MCU基于Arm Cortex-M33内核，采用40nm车规工艺制程和高速嵌入式闪存eFlash技术，广泛适用于车窗、雨刷、空调、智能车锁、电动座椅等车身控制系统和电机电源系统，以及氛围灯、动态尾灯车用照明系统，仪表盘、车载影音、中控导航等智能座舱系统。
而比亚迪半导体作为国内领先的IDM企业，拥有双核触控MCU、EMC增强型触控MCU、工业三合一MCU以及电池管理MCU等。自2018年成功推出第一代8位车规级MCU芯片后，2019年推出第一代32位车规级MCU芯片。目前，其研发的32位车规级MCU BF7006AMXX系列产品已经大批量应用于比亚迪汉、比亚迪唐等旗舰车型，并对外供货。
此外，还包括中微半导、复旦微电子、国民技术、杰发科技、小华半导体、北京君正、国芯科技、极海半导体、中颖电子、灵动微电子、航顺科技、曦华科技等一众国产厂商此前也一直重点关注家电消费、工业等领域，近年来随着汽车电子国产化趋势，在工业级产品大规模量产基础上纷纷正式入局汽车MCU行业，并将其视为公司未来重要发展方向之一。
当然，也有一些企业从成立之初就瞄准了车规级产品。
芯旺微电子2012年开始布局车规产品，其KungFu架构的车规级MCU前期广泛应用于汽车后装市场。在经过几年对AEC-Q100、ISO26262等标准的摸索后，于2019年设立A系列产品线，作为汽车级芯片推向汽车市场，实现了汽车前装产品的量产并发布32位汽车级MCU，进军汽车高端应用市场。
值得关注的是，芯驰科技在2022年4月发布了高性能高可靠车规MCU E3“控之芯”系列产品，基于ARM Cortex-R5F，CPU主频高达800MHz。E3具有高达6个CPU内核，其中4个内核可配置成双核锁步或独立运行，满足AEC-Q100 Grade 1可靠性认证，是国内首个获得德国莱茵TÜV ISO 26262 ASIL D及IEC 61508 SIL 3功能安全产品认证、也是国内首个获得国密二级认证的MCU产品，在产品性能和安全可靠性上，均做到了引领行业标准。
2018年成立的芯驰科技也是一家有车规基因的公司，作为全场景布局的汽车芯片企业，芯驰的智能座舱、智能驾驶和中央网关等SoC产品均已实现规模化量产，客户覆盖了中国90%以上车厂。而芯驰E3系列的推出，填补了国内高端高安全级别车规MCU市场的空白，凭借高性能和高可靠性，应用于BMS、ADAS、VCU、线控底盘、仪表、HUD、智能后视镜等核心车控领域，在2022年底也率先实现量产。据悉，截至2023年底，芯驰在智舱、智驾和智控三个领域的产品总出货量将突破300万片。
此外，还有不少国内芯片设计企业正在加速车规MCU的研发和认证工作。
总的来说，国内芯片企业竞相涌入汽车MCU市场，对国内整个汽车生态圈来说是好事。
一方面，更多玩家的加入为汽车MCU领域带来了更多人才，助力本土车规级MCU取得技术突破，国内企业正在跳出8位MCU、低端产品和解决方案的困境，积极研发32位MCU，进军中高端产品及其解决方案；另一方面，凭借国产MCU技术能力和产品矩阵的提升和完善，实现产业良性竞争。在当前国际贸易趋势的影响下，本土企业得以逐步抢夺国内汽车电子车规级MCU市场。
但从进度上看，国内汽车MCU的技术研发和应用进展还需要进一步加速和拓展。当前国内车规MCU芯片厂商大多还停留在针对门窗、照明、区域控制器网关等车身控制领域，或液晶仪表、抬头显示控制器、电子后视镜等座舱应用，只有少数几家有将产品布局迈向了对安全和性能要求更高的电机、BMS、智能驾驶等动力集成以及底盘类高阶应用，具备国产替代的能力。
国产芯片在逐步实现替代的过程中，先从中低端开始逐步积累经验，再过度到高端，这是一个合理且几乎不可避免的流程。如今国产车规MCU已经杀入大部分门槛较低的细分市场，而以芯驰科技为代表的本土企业正向自动驾驶、底盘和动力域等更高端的应用领域冲击。
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国产车规MCU芯片，再获新突破
日前，搭载芯驰高性能MCU的明然科技悬架控制器（CDC）批量下线，在奇瑞瑞虎9、星途瑶光等车型上正式量产。芯驰MCU成为国内首个应用于主动悬架的车规控制芯片，率先实现了高性能、高可靠车规MCU在这一领域的规模化量产。
图源：芯驰科技
过去，由于车规级MCU的进入门槛极高、标准严苛等，中国本土车规级MCU大多只应用在雨刷、空调控制等低端控制功能上面，而动力系统、底盘系统、智能驾驶等中高端控制领域则是本土厂商难以企及的“高地”。
因为在更高端的汽车应用场景中往往需要车规级MCU具备更强的算力、更大容量的高性能存储、更高的系统稳定性、更高的功能安全和信息安全等级，这也意味着整个车规级MCU的设计更加复杂。
比如悬架控制器领域，作为电控悬架系统的控制核心，悬架控制器通过对减震器和空气弹簧进行控制，可以有效提升车辆的舒适性和操控性，这就要求MCU控制芯片具备较高的处理性能、更高功能安全等级，从而满足底盘对于安全性、实时性的极高要求。
现如今，芯驰科技的车规级MCU——E3系列已经进入了汽车核心应用区域，并且成功在动力系统、底盘系统、智能驾驶等中高端控制领域实现了规模化量产，无疑是本土车规级MCU产业的一次重大突破。
芯驰E3系列旗舰MCU E3640产品框图
（图源：芯驰科技）
与现在车上大规模采用的100MHz MCU和部分200-300MHz高性能MCU相比，芯驰E3主频的大幅提升不只是数字的改变，更是处理能力和实时性的全面提升，能够实现更平稳的底盘操控，以及对未来智能汽车所需的服务型架构支撑。
除此之外，E3系列中用于支持应用AUTOSAR的量产版本MCAL也由芯驰提供，并且同样做到了满足功能安全，这些软件层面的相关功能安全认证工作正在推进中。
目前，已有超过100家客户采用芯驰E3进行产品设计，覆盖主机厂、智能驾驶企业、激光雷达及电池厂商等。据悉，接下来还会陆续在智能配电单元，网关，区域控制器等方向将落地。
可以预见，伴随着汽车电子架构的持续进化与演进，凭借行业“天花板”级别的性能参数和功能安全认证等级，芯驰科技E3系列还将“攻下”更多的汽车核心应用区域。
在“国产替代”机遇窗口下，国内车规级MCU芯片厂商的奋力追赶，有望孕育出新的产业格局。
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结语
当前，汽车行业正在经历一场前所未有的变革，在汽车电动化和智能化浪潮下，包括悬架在内的底盘系统作为汽车的核心部件，也在不断地适应和引领这场变革，市场空间正在被打开。
根据辰韬资本发布报告显示，2022年国内线控底盘市场规模已达200.4亿元。随着线控底盘市场渗透率的进一步提升，预计2030年市场规模将达到1420亿元。底盘领域迎来更大的市场空间和国产替代新机遇。
在这样的背景和趋势之下，芯驰科技在汽车核心应用区域的率先突围，代表着国产车规级MCU芯片再次迎来发展突破的重要窗口。
在2023汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会上，国内不少车企高管指出，国产车用半导体在动力、底盘、智能驾驶等中高端领域还有待突破，同时存在具有核心知识产权的产品较少，产品路线以跟随为主，市场竞争力不足等痛点。因此长远来看，不少关键应用仍面临卡脖子风险。
为破这一局面，国产MCU厂商积极应对挑战，包括芯驰科技、比亚迪半导体、兆易创新、芯旺微电子、杰发科技、国芯科技等在内的诸多国产芯片企业，正在瞄准中高端汽车应用积极布局，近几年在产品矩阵、车规体系及生态方面有条不紊地完善与拓展，提升在汽车领域的竞争力和市场份额。此外，在软硬件协同、生态建设以及合作伙伴资源整合等方面，国产MCU企业也展现出了强烈的创新精神和市场拓展能力。
未来，在本土供应浪潮和新能源汽车品牌及市场持续增长的带动下，我们期待国内车规MCU将继续加速成长。
