留给国产MCU突围的时间不多了

这位从事汽车半导体行业十余年的专家，已经嗅到了危机的逼近事后接受采访时，他反复说，其实我们的产业链一点都不安全一点也不安全

从2020年第四季度开始，全球汽车行业遭遇了前所未有的芯片短缺，这种情况一直持续至今。

咨询公司AutoForecast Solutions的数据显示，2021年全球车企因缺芯减产1000万辆，其中在华减产200万辆，超过丰田当年在华总销量这意味着数千亿的损失，而罪魁祸首只是一些价格在几到几十的小芯片

一位芯片公司高管说，2021年中国几乎所有车企都派了一个高级副总裁去上海，他们的任务只有一个，去拿芯片，尤其是最稀缺的MCU。

俗称MCU，从电动玩具，手机到家电，汽车，需要计算机程序控制的地方随处可见。

现在一辆车需要几十到几百个MCU来控制车身，底盘，动力系统，智能驾驶和娱乐系统关键的一个一旦少了，车就没法生产了

虽然卡在车企的脖子上，但从技术角度来说，MCU也没那么难mdashmdash难的手机Soc有CPU，GPU，存储，基带等各种功能模块，内置百亿级晶体管，7nm工艺生产，光是设计成本就几个亿美元，相比之下，MCU只有CPU，内存和外设CPU核可以在公开市场上购买，生产工艺可以是落后7nm五代的40nm

虽然打造国产汽车MCU的技术壁垒并不高，但在芯片供应危机重创汽车行业的时候，仍然没有一家足够强大的本土MCU芯片公司站出来，成为汽车企业的坚实后盾。

那么问题来了如今，中国有意提高芯片自主化比例，更难的手机SoC和超算芯片可以国产替代理论上，单片机更容易突破为什么中国企业迟迟不能在汽车上打开局面

01

高墙:高风险低回报

2018年12月，国内首款32位MCU芯片亮相根据数据带宽，单片机可分为8位，16位和32位位数越大，性能越好，定位越高比如小家电，电动玩具需要8位MCU，汽车电子，物联网需要更多的32位支持

率先突破的不是MCU厂商，而是本地地图厂商四维图新一年前，四维图新利用汽车智能化的契机，斥资36亿收购联发科汽车电子事业部捷发科技

其实在四维图新跨界汽车MCU之前，国内有上百家MCU厂商，其中年出货量上亿的企业，但大部分都远离汽车MCU例如，赵一创新活跃在工业和消费电子领域，而中盈电子则是家电MCU领域的王者

可是，跨界者的急切和老江湖的不作为，隐藏了这个行业的残酷事实:汽车MCU对于新进入者来说，完全是高风险，低回报生意。

新网威，本土MCU企业，对高风险有一个直观的总结，车辆标准多，R&D周期长，隐性成本高，配套要求高，连带责任大。

以车规为基本门槛为例在汽车MCU的竞争中，芯片的可靠性需求远比性能需求重要，所以业界要求MCU的不良率更小，1DPPM，或者说百万分之一，相当于双色球二等奖的中奖概率但在实际装车应用中，大型车企往往实际要求的不良率是:0

为了使芯片满足严格的安全要求，汽车行业制定了一套整车级标准，对一个芯片从设计到制造，封装的全过程进行认证，这将极大考验MCU企业与上下游的协作。

具体来说，上游芯片ip提供商需要开发特定行业的知识产权，为芯片提供安全冗余企业基于这些IP设计自己的MCU，方便车辆法规认证对于保险，有些MCU企业会直接要求上游提供的IP通过功能安全认证

中游的MCU厂商在设计完芯片后要花12—18个月的时间进行大量的测试，以保证芯片能够经受住AEC—Q100标准认证中的高低温冲击，复杂电磁环境，极端振动实验等测试，满足功能安全要求，使芯片在量产加载后能够在各种工况下安全运行10—15年。

跨界的四维图新体会到了厂商的艰辛2018年，捷发的利润只达到承诺的65%，随后两年收入从5亿下降到3亿在分析了一些外部因素后，财报诚恳地表示芯片R&D投资高于预期，R&D周期略长于预期

在下游制造环节，芯片厂商和封装厂必须按照IATF 16949要求，设立汽车规芯片专用生产线，进行6—12个月的认证，期间不允许生产其他产品。

对可靠性的极端要求使得单片机汽车法规认证标准严格，项目多，流程长再加上芯片设计，加载测试等环节，企业需要投入少则三年，多则五年没有业绩，直接让绝大多数看客望而却步一位曾在SMIC工作过的半导体分析师表示，汽车法规的存在成倍放大了国内外MCU芯片的差距

另外需要注意的是，上面的描述是国内MCU企业采用的无厂模式，轻资产模式，不同于一体化，垂直一体化的IDM模式。

即使跨过了门槛，汽车MCU的市场故事对新进入者来说也不够性感mdashmdash2021年之前，这是一个总量小，毛利较低，需求增长慢，格局相对稳定的细分市场。

2020年，MCU价格连年下降，最低均价逼近0.6美元当年汽车MCU市场规模为65亿美元，仅占全球半导体市场的1.5%虽然总量不大，但MCU的毛利率并不高即使是行业老大瑞萨，毛利率也只有47%

相比之下，专注于移动处理器的高通，手机SoC的平均售价为20—30美元，2020年毛利率将超过66%一个季度的营业额将倒逼汽车MCU行业全年业绩

汽车MCU撅着屁股去捡钢镨商业模式使得市场份额集中在汽车半导体头部企业手中，具有长期形成的时间和规模效应瑞萨，恩智浦，英飞凌，TI，微芯片，STF等厂商通过并购占据了汽车MCU市场的90%以上

固化的行业格局带来了一个结果在长期的量产实践中，海外MCU厂商与下游达成了稳定的客户关系，构建了丰富的无效的场景库以及芯片失效追溯机制，可以让芯片越来越安全，同时也建立了基于芯片的开发生态

对于车企来说，这意味着更换MCU的机会成本极高即使一些本土企业咬牙拿出了符合车辆法规的MCU，但一级和车企出于安全考虑和生态切换投入，很少吸收他们作为主要供应商所以在汽车MCU领域，国内企业几乎没有资格亏本销售，打价格战，只能在一些不涉及汽车安全的部分发展

2019年四维图新的MCU出货量只有几百万，做了7年汽车MCU的新网威营收3000万，比国外大厂差了两个数量级。

直到一只黑天鹅出现，打破了僵局。

02

窄门:短暂的机会

2021年，在地震，雪灾，火灾等对晶圆厂的反复洗礼和订单错配下，汽车MCU供应日趋紧张，海外厂商相继涨价8月份，国内车企陷入了全面停产的恐惧，因为千里之外的一场疫情阻断了一款车载MCU的生产

在国内，博世的ESP车身稳定系统占据了70%的份额，该系统所需的MCU从意法半导体采购但当时马来西亚ST的芯片封装厂因疫情停产，传到中国，新车因缺芯无法开生产线投机者趁机大捞一笔，芯片黑市一度将MCU原价13元炒到4000元的天价

核心事件的缺失让国内车企彻底意识到，海外芯片公司+海外元器件巨头的MCU供应链并没有想象中那么稳定扶持本土汽车MCU公司保障供应的进程骤然加快，国产汽车MCU在2021年迎来井喷

此前在工控和消费电子领域处于观望状态的赵一创新，中盈电子，紧急进入车厢级MCU项目，计划2022年量产2021年最后半个月，七浦微，新网微，七芯微，云图半导体相继完成1亿元融资，创下国内汽车MCU融资密度纪录就连四维图新后来也在财报中扬眉吐气，2021年汽车MCU业务激增10倍

一年来，国产汽车MCU受到大众冷落，改头换面但国产汽车MCU能停留在风口上的时间其实是有限的

一方面，国外厂商只有扩大生产才能解决市场上的供应短缺。

2021年芯片短缺后，瑞萨宣布汽车MCU产量扩大50%，承接代工订单的TSMC也宣布汽车MCU产量扩大60%业内预计，伴随着2023年新一批生产线的集中投产，汽车MCU的短缺将得到缓解

也就是说，国产汽车MCU完成与汽车公司的绑定只需要两年左右的时间。

另一方面，技术趋势很可能会逐渐引领汽车MCU走向更集中，更高端的市场，这对技术沉淀深厚的海外厂商更有利。

最近几年来，汽车电子电气架构逐渐向集中式架构转移集中式架构建立后，汽车内的MCU数量将会减少，一个高性能的MCU将取代很多低端的MCU

在高性能汽车MCU领域，英飞凌，瑞萨等相继推出了TC4x，RH850/U2B等产品芯片的时钟频率更高，内存更大，一个芯片可以同时支持多个应用，为未来做准备

相比之下，国内只有新驰等少数企业发布了面向未来的高性能产品E3，整个产品还处于低端基础，高端突破目前该芯片主要应用于车身控制等领域，对汽车安全性影响不大，性能要求不高。

这意味着壁垒森严的汽车MCU市场，实际上只给国内企业留下了一扇窄门，开始倒闭了。

03

命门:卡在脖子里的老脸

即使国内汽车MCU芯片企业能够集体崛起，也无法从根本上解决核心缺失的问题因为芯片设计公司正在汽车MCU创业热潮中集体涌现，而核心缺失的根本原因是芯片制造能力不足

事实上，国产汽车MCU面临着类似于国产高端消费电子芯片mdash的窘境，mdash关键技术的上下游不在mainland China，在消费电子芯片上下游拿命的Arm和TSMC也卡在了汽车MCU领域。

在制造工艺上，TSMC在汽车MCU方面积累了很多成熟的工艺，拥有最多的汽车级芯片生产线，占全球汽车级MCU产能的70%不仅海外厂商将部分芯片制造外包给他们，国内的杰发，新驰等企业也将其作为代工厂

在mainland China，汽车仪表单片机生产线处于稀缺状态。

原因是之前国内涉足汽车MCU的芯片公司很少，规模较小，难以形成有效需求mainland China前2名的芯片代工厂是SMIC和华虹此前，MCU代工厂主要由赵一创新和新海科技等企业用于消费电子和工业领域而尚处于起步阶段的汽车MCU公司，在缺乏核心的背景下，几乎无法从他们那里获得产能

在上游IP供应环节，由于Arm的强大生态，国内外汽车MCU的核心在芯片设计上大多选择了基于Arm Cortex的IP，市场份额超过50%只有新网微等少数企业选择开发自己的IP

可是，变化正在发生在上游IP供应方面，中国正试图通过开发基于开源RISC—V的MCU来绕过Arm的垄断在制造领域，2021年芯片短缺后，SMIC投资45亿美元扩大生产，其中大部分投资于成熟的工艺华虹也开始了扩产的进程，因此预计国内汽车规MCU生产线将会扩产

今年5月中旬，外媒报道称，美国有意进一步扩大对半导体设备的禁令，SMIC和华虹就在其中，这也让MCU的国产化运动显得更有必要。

04

乐章结尾部

在MCU国产化的过程中，终端的车企如何作为，将影响这一目标的成败。

在这一波缺芯中，丰田和宝马与芯片公司达成了紧密的合作关系，及时掌握了供应链，所以反而在同行中缺芯中抢占了市场2021年新车销量分别增长9%和7.4%国内车企被全国政协经济委员会副主任，原工信部部长 Wei声讨只会在那里叫

如果要建立新的国产汽车MCU供应链，汽车企业的供应链管理仅仅渗透到芯片企业是不够的，应该进一步延伸到芯片ip和芯片制造。

华为在2018年之后的动作留下了可供参考的先例:在上游，华为转向开源IP生态，基于RISC—V打造芯片，在下游，华为选择增加先进封装，绕过先进制造工艺，解决芯片制造问题。

国内汽车MCU需要一个强大的角色来连接本地供应链。