MCU是汽車(chē)半導(dǎo)體中價(jià)值量較大的一種芯片，根據(jù)ResearchInChina的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)汽車(chē)大約有50-100個(gè)MCU，而智能汽車(chē)的數(shù)量將翻倍，在該領(lǐng)域，本土汽車(chē)MCU的市場(chǎng)份額不到5%。國(guó)產(chǎn)MCU在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀如何？本文對(duì)現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)汽車(chē)MCU做了整理。

圖注：國(guó)產(chǎn)汽車(chē)MCU型號(hào)（不完全統(tǒng)計(jì)）
車(chē)身控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用較為常見(jiàn)
國(guó)產(chǎn)MCU在汽車(chē)的應(yīng)用比較多見(jiàn)的是車(chē)身控制和電機(jī)驅(qū)動(dòng)，表明國(guó)內(nèi)MCU廠(chǎng)商通常從對(duì)產(chǎn)品性能要求不高的汽車(chē)應(yīng)用入手。

車(chē)身控制系統(tǒng)包括車(chē)窗升降控制、車(chē)門(mén)鎖控制、燈光控制、雨刮器系統(tǒng)、座椅調(diào)節(jié)、空調(diào)系統(tǒng)、儀表盤(pán)顯示控制、無(wú)鑰匙進(jìn)入和啟動(dòng)系統(tǒng)（PEPS）、天窗控制等。國(guó)產(chǎn)MCU在這一領(lǐng)域的作用體現(xiàn)在通過(guò)集成化的解決方案，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)降低成本和功耗，滿(mǎn)足嚴(yán)格的汽車(chē)級(jí)EMC（電磁兼容性）和工作溫度范圍要求。

在新能源汽車(chē)特別是電動(dòng)汽車(chē)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)MCU對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻風(fēng)扇以及其他電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制至關(guān)重要。國(guó)產(chǎn)MCU面臨的挑戰(zhàn)是，需要支持高精度電流和電壓檢測(cè)、高效能電機(jī)控制算法，以及高級(jí)別的功能安全標(biāo)準(zhǔn)如ISO 26262，確保在極端條件下電機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

目前國(guó)產(chǎn)MCU已經(jīng)取代了一定數(shù)量的國(guó)外產(chǎn)品，具體的案例包括在車(chē)身控制方面，比亞迪半導(dǎo)體、芯旺微、賽騰微等公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在主機(jī)廠(chǎng)車(chē)身控制方面的量產(chǎn)，一些實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化的廠(chǎng)商擁有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。在智能座艙方面，一級(jí)供應(yīng)商已開(kāi)始供應(yīng)用于座艙娛樂(lè)的MCU，小華半導(dǎo)體和杰發(fā)科技的產(chǎn)品能夠與國(guó)外同行相媲美。

在AD/ADAS方面，國(guó)產(chǎn)MCU在短期內(nèi)進(jìn)入這一領(lǐng)域的機(jī)會(huì)較小，但兆易創(chuàng)新、芯馳、芯旺微已經(jīng)制定了產(chǎn)品計(jì)劃；動(dòng)力/底盤(pán)領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)MCU也比較少，給擁有相關(guān)產(chǎn)品的玩家留下了更大彎道超車(chē)空間。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)MCU向32位升級(jí)
中國(guó)汽車(chē)MCU快速發(fā)展背后是汽車(chē)制造商的推動(dòng)，比如：上汽集團(tuán)明確高算力芯片和MCU的國(guó)產(chǎn)化戰(zhàn)略，2022年，上汽通用五菱采用芯旺微KF32A系列車(chē)載MCU（型號(hào)KF32A150MQV）。2021年，東風(fēng)汽車(chē)與中國(guó)信科在汽車(chē)MCU方面建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，旨在共同建立汽車(chē)芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)汽車(chē)MCU在武漢的布局和實(shí)施。此外，東風(fēng)汽車(chē)還與中芯國(guó)際合作完成了首款具有領(lǐng)先功能性能指標(biāo)的MCU設(shè)計(jì)。

從全球MCU行業(yè)來(lái)看，4/8/16位MCU市場(chǎng)份額的下降速度快于預(yù)期，大部分增長(zhǎng)為32位MCU，主要由RISC-V架構(gòu)和對(duì)高級(jí)功能的需求推動(dòng)。機(jī)構(gòu)YOLE預(yù)計(jì)，到2028年，4/8/16位市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將降至收入的33%以下。在前5大MCU細(xì)分市場(chǎng)中，按收入計(jì)算，汽車(chē)預(yù)計(jì)在2023年達(dá)到MCU市場(chǎng)占比近39%，工業(yè)和其他市場(chǎng)仍占24%，智能卡/安全MCU預(yù)計(jì)將達(dá)到14%。由于設(shè)備更換率低，消費(fèi)電子預(yù)計(jì)將降至略高于11%，個(gè)人數(shù)據(jù)處理占5%。

圖注：MCU行業(yè)營(yíng)收趨勢(shì)，2024年開(kāi)始緩慢回升（圖源：YOLE）

32位MCU利潤(rùn)率較高，滲透率低于預(yù)期，但是比較顯著的一點(diǎn)是32位MCU在汽車(chē)電子應(yīng)用的占比比較高。根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，用于汽車(chē)的32位MCU占中國(guó)32位市場(chǎng)總量的40%，是其中最大份額的應(yīng)用，其次是“計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”、“工業(yè)電子”和“消費(fèi)電子”，分別為19%、17%和17%。

圖注：圖左為2022年國(guó)產(chǎn)MCU在不同應(yīng)用中的占比，圖右為國(guó)產(chǎn)32位MCU在不用應(yīng)用中的占比（圖源：Omdia）
部分國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商積極發(fā)展RISC-V MCU
與其他MCU一樣，多核高頻、高安全性、全新存儲(chǔ)、工藝升級(jí)是汽車(chē)MCU技術(shù)趨勢(shì)，此外，RISC-V內(nèi)核也成為一個(gè)比較值得關(guān)注的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向。

以往汽車(chē)MCU芯片主要基于Arm或一些歐洲芯片公司的私有架構(gòu)，RISC-V為國(guó)產(chǎn)汽車(chē)芯片的研發(fā)提供了更多選擇，其開(kāi)放式設(shè)計(jì)使汽車(chē)芯片廠(chǎng)商能夠根據(jù)自身需求進(jìn)行特定布局，從而豐富產(chǎn)品形態(tài)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多車(chē)規(guī)級(jí)MCU廠(chǎng)商紛紛選擇RISC-V來(lái)打造自己的MCU，包括武漢二進(jìn)制半導(dǎo)體、國(guó)芯科技、凌思微、芯科集成等。

例如，國(guó)芯科技將探索RISC-V在汽車(chē)電子中高端MCU芯片中的應(yīng)用，CCFC3010PT針對(duì)新能源電源領(lǐng)域的OBC/DC-DC應(yīng)用，是該公司首款基于RISC-V的汽車(chē)級(jí)MCU芯片。為自動(dòng)駕駛領(lǐng)域設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的MCU芯片CCFC3009PT也已經(jīng)著手研發(fā)，針對(duì)ISP和雷達(dá)信號(hào)的后處理。

CX3288是芯科集成于2023年8月推出的車(chē)規(guī)級(jí)MCU，采用32位RISC-V內(nèi)核。滿(mǎn)足ISO26262 ASIL-B，在信息和網(wǎng)絡(luò)安全方面支持SHE（安全硬件擴(kuò)展）和Medium HSM，并支持通信加密和安全啟動(dòng)。還支持AutoSAR，提供MCAL和配置工具支持。

RISC-V具有更強(qiáng)的定制性，其豐富的可擴(kuò)展性可以滿(mǎn)足未來(lái)汽車(chē)電子系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求，該架構(gòu)免費(fèi)使用，可以降低研發(fā)成本。東風(fēng)汽車(chē)、比亞迪、奇瑞等國(guó)內(nèi)整車(chē)廠(chǎng)都已經(jīng)支持RISC-V，與國(guó)內(nèi)芯片廠(chǎng)商積極合作。

這方面的例子是由東風(fēng)汽車(chē)投資的二進(jìn)制半導(dǎo)體發(fā)布了基于RISC-V的高性能車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片“伏羲2360”，搭載芯來(lái)科技的NA900 RISC-V多核異構(gòu)CPU IP，可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、蓄電池及電控、ADAS、車(chē)身控制等領(lǐng)域。

此外，奇瑞正在與國(guó)內(nèi)芯片廠(chǎng)商合作，定義RISC-V的整個(gè)測(cè)試架構(gòu)，例如基于RISC-V的客戶(hù)端和RISC-V芯片測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，確保RISC-V芯片可靠性，除芯片測(cè)試外，奇瑞還根據(jù)AEC-Q100等車(chē)規(guī)進(jìn)行了安全可靠性測(cè)試。比亞迪則與華為合作，對(duì)英特爾或高通基于RISC-V的芯片進(jìn)行聯(lián)合研究。

小結(jié)
汽車(chē)應(yīng)用是MCU產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇的主要?jiǎng)恿?，本文?duì)現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)汽車(chē)MCU型號(hào)做了整理。此外，諸如AEC-Q100和ISO26262的車(chē)規(guī)認(rèn)證是國(guó)內(nèi)MCU廠(chǎng)商進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域要面對(duì)的更高要求，從國(guó)內(nèi)汽車(chē)MCU產(chǎn)品來(lái)看，要做出符合車(chē)規(guī)的產(chǎn)品也不難，但汽車(chē)制造商的需求，比如汽車(chē)芯片的定制化、芯片供應(yīng)鏈穩(wěn)定和安全等，這些也是MCU廠(chǎng)商需要兼顧考慮的。

審核編輯 黃宇