车载MCU是汽车ECU核心，

一辆车平均有50-100 个MCU 

车载 MCU 是汽车 ECU 的运算大脑。MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，也被称为单片机，是将计算机所包含的 CPU、存储器、I/O 端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等集成在一颗芯片上，将其应用在不同产品里，从而实现对产品的运算和控制。车载 MCU 是汽车电子控制单元（ECU）的核心部件，负责各种信息的运算处理，主要用于车身控制、驾驶控制、信息娱乐和驾驶辅助系统，具有提高车辆的动力性、安全性和经济性等作用。

车规级 MCU 相较通用 MCU 芯片有更多技术要求。根据芯海科技公告，车规 MCU 相比通用型多了如下技术要求：

（1）集成数据加密模块，并具有全局存储器保护功能；

（2）专用的 PWM，比较捕获单元及定时器；

（3）灵活的端口功能配置；

（4）时钟控制电路的备份和鲁棒性，严谨的时序约束；

（5）模拟模块的宽温 度范围的指标控制，自校准技术指标的控制等。

一个汽车 ECU 中至少包含一颗 MCU。通常汽车中一个 ECU 负责一个单独的功能，配备一颗 MCU，如恩智浦的 S12P MCU 在一个点火控制的 ECU 中；也会出现一个 ECU 配备两颗 MCU 的情况，如博世 MG 7.9.8 ECU，可能是基于安全性考虑的全冗余设计，当主 MCU 故障时另一颗可以用作故障诊断与纠错，或是早期的一个 ECU 为实现多功能如点火、变速配备多颗 MCU。

车载 MCU 可分为 8 位、16 位及 32 位。车载 MCU 位数越多对应结构越复杂,处理能力越强，可实现的功能越多。8 位 MCU 主要用于简单车身控制，如空调、雨刷、门窗、座椅、低端仪表盘等；16 位 MCU 主要用于中端的底盘和低端发动机控制，如制动、转向、悬架、剎车等；32 位 MCU 主要用于高端的发动机和车身控制，如高端仪表盘、高端发动机、多媒体信息系统、安全系统等。

一辆车平均有 50-100 个 MCU。现代的新车由于功能增加，平均包含 50-100个 ECU/MCU，而且汽车中没有孤立的 ECU，不同位置的 ECU 需要长达一公里的电线将它们连接到多个不同的网络，才能实现 ECU 之间的通信。主要的汽车网络通信协议包括 CAN、LIN、FlexRay、MOST 和以太网 AVB。

汽车端是全球 MCU 最大的市场，而国内消费电子应用占比最大。全球 MCU主要应用在附加值较高的汽车电子和工控/医疗领域，根据 IC insights，两者占比分别为 33%/25%；反观国内，消费电子为 MCU 的主要市场，汽车电子、工业控制领域占比较低，根据 ASPENCORE/NETSOL，三者占比分别为 26%/16%/11%。

全球车载 MCU 规模高速增长，32 位 MCU 占据主要份额。根据 IC insights预计，2021 年车载 MCU 销售额同比飙升 23%，创 76 亿美元记录，之后依旧保持高增长，2022 年同比增长 14%，2023 年同比增长 16%。车载 32 位 MCU 市场表现强劲，2021 年规模预计达 58 亿美元，占比超 3/4，平均售价也上涨 13%至 0.72 美元。

高算力与安全等级较高的车规 MCU 单价更高，电动车 MCU 平均单价高于燃油车。根据芯海科技公告，恩智浦、英飞凌几款用于车身控制或安全等级较低的动力系统领域的 MCU 单价较低，而瑞萨、德州仪器用于安全等级较高的 BMS、EPS、车身稳定等领域的 MCU 单价较高，最高达到 35.6 美元。由于电动车架构升级，新增的 BMS、EPS、电机控制等系统对安全等级要求较高，且电动车的智能化程度普遍更高，其 MCU 平均算力更高，因此我们估计电动车 MCU 平均单价要高于燃油车。

受益于新能源汽车带动，全球车载 MCU 将成为增量市场。由于传统燃油车功能变化较少，搭载 MCU 数量较稳定；新能源汽车受益于电动化和智能化，叠加汽车架构转变进程缓慢，新能源汽车 MCU 数量高速增长。由于 2021 年汽车 MCU缺货严重，价格飙升，预计 23 年之后会趋于稳定。基于以上假设，我们预测到 2025年，全球车载 MCU 市场规模达到 112.57 亿美元，5 年 CAGR 为 11.34%；中国车载 MCU 市场规模达到 44.02 亿美元，5 年 CAGR 为 15.46%。

车用 MCU 壁垒较高，

市场份额集中于几大龙头厂商 

相较于消费级和工业级 MCU，车规级 MCU 要求更高。与消费级和工业级芯片相比，车规级半导体对产品的环境要求、可靠性要求和供货周期要求较高，主要体现在：

（1）环境要求。汽车芯片的工作环境更复杂，有高振动、多粉尘、多电磁干扰、温度范围宽（-40~155℃）等特点；

（2）可靠性要求。汽车设计寿命一般在 15 年或 20 万公里，整车厂对车规级 MCU 的要求通常是零失效；

（3）供货周期要求。车规级 MCU 的供应周期需要覆盖整车的全生命周期，供货周期一般为15~20 年；

（4）重新认证要求。在工业 MCU 上执行很多微小的工艺变化都不需要客户或对 MCU 进行重新认证，但对于汽车 MCU 来说需要进行重新认证。

车规级 MCU 具有三大认证门槛，认证时间长、进入难度大。车规级 MCU 企业在进入整车厂的供应链体系前，一般需符合三大车规标准和规范：在设计阶段要遵循的功能安全标准 ISO26262，在流片和封装阶段要遵循的 AEC-Q001~004以及 IATF16949，以及在认证测试阶段要遵循的 AEC-Q100/Q104。其中，AECQ100 分为四个可靠性等级，从低到高分别为 3、2、1、0；ISO26262 定义的 ASIL有四个安全等级，从低到高分别为 A、B、C、D；AEC-Q100 系列认证一般至少需要 1-2 年的时间，而 ISO26262 的认证难度更高，周期更长。在考虑到芯片上车后还需要认证的时间，整体上车规级芯片从流片到相关车型量产出货可能要 3-5 年时间。

车用 MCU 具有客户认证壁垒，供应周期长，下游车厂完成认证后不会轻易更换供应商。芯片经过车规级认证为先行条件，后续还需要被整车厂认可，经过上车认证合格后才能批量供货。同时一款车型的销售和售后周期较久，同一型号芯片可稳定供货 5 年甚至更久。长期以来，主流车厂的供应商资质被几大芯片龙头占据，他们的产品品质经过了长期的验证，因此整车厂一般不会轻易更换供应商。

全球车用 MCU 市场由海外厂商垄断，IDM 厂商更具垂直整合优势。较高的行业壁垒使得车规级 MCU 市场具备很高的市场集中度。2020 年，海外厂商瑞萨电子、恩智浦、英飞凌、赛普拉斯、德州仪器、微芯科技、意法半导体这 CR7 的市占率达到 98%。由于车规芯片对包括设计、制造、封测在内的全环节都有相应的要求，IDM 厂商在制造和封测工艺上有自己的技术和积累，因此更有优势。可以看到主流汽车 MCU 厂商均为 IDM 模式。

英飞凌收购 Cypress，补齐英飞凌汽车电子品类，全力发展汽车半导体领域。根据 IHS 数据，2020 年在车规级 MCU 领域英飞凌的市占率为 23%，排名第三。英飞凌在收购了 Cypress 之后，补齐了汽车 NOR FLASH 等产品品类，已经形成了从连接通信芯片、新能源汽车的功率芯片到自动驾驶所需的传感器、控制器产品的全套解决方案。在 MCU 产品上英飞凌形成了针对汽车 OEM 制造商的全套解决方案平台 AURIX，进一步提升客户使用的便捷性。

瑞萨的车规级 MCU 2020 年市占率排名第一。瑞萨的车规级 MCU 目前已推出了 RH850、RL78 等多个系列产品。2016 年瑞萨与台积电达成生产 28nm MCU的合作，于 2018 年发布世界首款 28nm 制程的车规级 MCU RH850，与之前的40nm 制程的 MCU 相比具有更强性能和更低功耗 RH850 基于 G3KH 双内核的32 位 MCU，通过验证两颗内核的运算结果一致性，能够在故障发生时立即发现故障，从而提升安全性能。

国内厂商受益于芯片缺货与国产供应链发展 

国内车载 MCU 厂商仅少数实现量产出货。我们统计的国内十几家汽车 MCU相关的厂商中，数家厂商已实现量产出货：杰发科技、比亚迪半导体、国芯科技、芯旺微、琪埔维、赛腾微；2 家厂商仅少量出货：芯海科技、北京君正；其他的均在研发/流片/认证/测试阶段：芯驰科技、中颖电子、兆易创新、紫光国微、中微半导体。

国内车载 MCU 厂商目前多用于简单的车身控制。目前国内厂商汽车 MCU 产品主要应用在汽车雨刷、车灯、车窗等低端应用场景，对电子助力转向系统、电子车身稳定系统、防抱死刹车系统、安全气囊系统、新能源车载逆变器、电池管理系统等高端应用场景的覆盖比较薄弱，仅国芯科技的 CCFC2003PT、CCFC2006PT可以实现发动机控制，仅芯旺微可以实现车联网、雷达控制。

仅有少量国产厂商通过 ISO 26262 认证。由于国内车载 MCU 厂商几乎都是Fabless 模式，所以只适用于 AEC-Q 系列和 ISO26262 认证。大多量产公司已经通过 AEC-Q100 的认证，但是集中在 Garde1/3，国芯科技用于发动机的 MCU 也仅通过 Grade1；通过 ISO26262 认证的国产厂商更少，通过的厂商大多集中 ASIL-B，仅琪埔维通过 ASIL-C，ASIL-D 还没有厂商通过。这意味着在高端的发动机、动力控制、BMS 控制、安全气囊领域国产厂商还未切入，芯海科技和紫光国微正在研发相关领域的 MCU。

大多采用低性能 ARM 架构，MCU IP 易被“卡脖子”。由于 ARM 自 2017 年6 月宣布 Cortex-M0/M3 内核免收授权费用，版权费也很低，500 万出货量只收 20万美元，因此国产汽车 MCU 大多采用 ARM Cortex-M3 以下的低性能架构，不仅性能不及国外的 M7 架构，在中美贸易摩擦的背景下存在授权被“禁用”的风险，仅芯旺微采用自研 KungFu 混合精简指令集。

2020 年起汽车 MCU 缺货严重，严重影响汽车供应。自 2020 年起全球陷入MCU 缺货危机，导致了部分车企出现停产的情况。目前各大厂商均出现交期严重延长的情况，部分达到了 40 周以上甚至无货。同时各大半导体公司几乎全数发布涨价公告，普遍涨价 5%-15%，紧缺产品涨价幅度超 50%，部分产品涨价幅度甚至超过十倍。汽车芯片缺货影响了汽车的生产和供应。根据伯恩斯坦咨询的预计，2021 年全球范围内的汽车芯片短缺将造成 200 万至 450 万辆汽车产量的损失，相当于近十年以来全球汽车年产量的近 5%。还有部分厂商车型因为芯片紧缺，对汽车功能进行削减后出售，待芯片有货后再返厂加装部分功能模块。

半导体景气周期有望覆盖车规级认证周期，国产车规 MCU 芯片获良机。尽管晶圆厂已经在 2020 年底开始陆续扩产，目前“缺芯”问题仍未缓解。由于晶圆厂通常投产期在 1-2 年，叠加设备交期被延长，预计此轮景气周期将至少持续到2023 年。此轮景气周期将为车规 MCU 的国产厂商提供导入验证良机；由于ISO26262 认证通常需要 2-3 年，且在设计时就开始进行，对于那些已经通过 AEC-Q100 认证并较早进行 ISO26262 认证的国产来说，此轮景气周期将为它们切入高端车规 MCU 领域提供充足的认证时间。

国内 8 英寸产能较为充足，保障国产 MCU 供给。大部分车规级 MCU 产品使用的是 8 英寸晶圆产线，部分高端车规级 MCU 使用先进制程的 12 英寸晶圆，相当大一部分都由台积电代工，代工份额相对集中也是造成这一波高端 MCU 产能紧张的重要原因。全球 8 英寸晶圆产能扩产缓慢，而国内中芯国际等晶圆厂仍加码 8 英寸晶圆产能，为国内车规 MCU 厂商从车身控制等中低端 MCU 切入保证了一定的供给。

车身控制 MCU 国产替代空间广阔，动力安全 MCU 存在国产自主可控需求。由于一辆车无论燃油车还是电动车都需要 20 个左右的车身控制 MCU 且汽车销量稳定，全球车身控制 MCU 也已经进入存量市场，但是国产厂商占比极低，存在巨大的存量国产替代空间。动力安全领域 MCU 由于认证时间较长，研发难度较大，国产厂商占比几乎为 0。由于国内电动车产业链各环节存在自主可控的需求，且动力电池、IGBT、整车等领域均存在行业巨头，动力安全领域的 MCU 自主可控需求迫切，叠加国内整车厂话语权变大，会和 tie1 厂商指定 MCU 供应商，倒逼国内厂商加速研发。