中国工程师最喜欢的10大车规级MCU芯片

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据权威市调机构预测，2020年全球MCU市场规模约为177.9亿美元，出货量超过280亿颗。预计今年的MCU规模将达到184.8亿美元，从2021至2028年的复合年增长率（CAGR）为10.1%，2028年将增长到361.6亿美元。

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MCU芯片已经广泛应用于各种电子设备，包括汽车、工业、电信、医疗和消费电子等，其中汽车市场占据30.13%的MCU份额。现在的汽车一般需要50-100颗MCU芯片，MCU需求的增长主要来自汽车电动化、增强的安全特性、ADAS和自动驾驶、车内娱乐系统，以及政府对汽车废气排放的法规要求。
车规级MCU供应链及竞争格局作为车辆控制的核心器件，MCU主要用于车身控制、驾驶控制、信息娱乐和驾驶辅助系统。汽车MCU是一个相对成熟的市场，竞争格局比较稳定。恩智浦、英飞凌、瑞萨、意法半导体和德州仪器长期以来一直占据全球汽车MCU市场的前五名，2020年市场占比超过95% 。
汽车MCU针对不同的汽车应用有很多技术规格，但大都采用40/45/65nm工艺生产，制造汽车芯片的晶圆厂运营成本相比其它芯片都要高很多。因此，大多数IDM厂商，如NXP、瑞萨、英飞凌、德州仪器和Microchip，均采用第三方晶圆代工方式为客户供应MCU芯片。汽车MCU代工是一个高度集中的行业，全球范围内70% 的产能由台积电提供。
然而，MCU产能仅占台积电总产能的3% 。由于2020年的疫情导致汽车行业需求下降，MCU厂商减少了订单并消化了库存。2021年伊始，全球汽车市场复苏，造成汽车芯片短期供不应求。自今年第二季度以来，马来西亚和台湾地区又经历了更为严重的疫情爆发。台积电是主要的汽车MCU晶圆代工厂，而马来西亚是NXP、瑞萨和英飞凌等供应商的封装测试（OSAT）供应商集散地。因此，汽车MCU行业可能会再次受到重创，对芯片供应链造成更大的影响。
目前，大多数车辆和零部件生产暂停的主要原因之一就是由于汽车制造商对MCU的需求很大，而MCU却供应不足。预计汽车芯片短缺将持续到2021年底，但从2022年有望开始缓解，主要归功于如下因素：
(1) 供应商和晶圆代工厂竞相扩大产能。例如，英飞凌将在2021年底建成一座12英寸晶圆厂并投入使用；2021年台积电的MCU产量将比2020年增加60%，并且正集中精力扩建南京工厂（28nm）以获得更大的MCU产能。
(2) 中国本土芯片公司正在努力进军汽车MCU市场。预计2022年开始进入大规模量产阶段，通过"国产替代"来缓解汽车MCU芯片短缺局面。例如，兆易创新计划于今年推出最新的汽车 MCU 产品系列。
中国汽车MCU厂商的发展契机随着汽车智能化、网联化和电气化的发展趋势，长期来看汽车芯片短缺将成为常态。中国智能网联汽车产业链的供应安全，根本解决之道是建立独立自主的半导体产业供应链。而目前的芯片短缺将为中国MCU产业带来绝佳的机遇之窗。
从MCU生态链的角度来看，整个MCU生态系统涵盖很多方面，包括终端客户使用的各种软件、硬件、开发工具和开源平台。而中国目前仍然严重依赖国外的IC设计软件和开发工具，好在汽车MCU并不要求最先进的制造工艺和开发工具，这一方面的弱点对整个MCU产业来说不会构成太大的影响。
在芯片供不应求的情况下，国际汽车制造商迫切需要多种渠道来采购符合汽车质量规格的MCU 。汽车厂商开始考虑增加采购渠道和候选供应商，这给中国MCU厂商带来了打入全球汽车供应链的契机。
在国内众多MCU厂商中，杰发科技（AutoChips）、芯旺（ChipON）、赛腾微、琪埔维半导体（Chipways）和比亚迪半导体等少数公司已经批量生产MCU，并进入了汽车OEM厂商供应链，但他们的产品仍然局限于简单的控制应用，例如车窗、照明和冷却系统，而在动力总成控制、智能座舱和ADAS等复杂应用中仍不多见。
MCU 是一种平台化的产品，供应商需要围绕其MCU芯片构建生态和开发者社区，提供从芯片、开发板、软件、开发工具到应用方案的整体方案。国际厂商汽车产品线丰富，可以为客户提供全系列产品和服务。目前，中国厂商正在努力布局全系列的MCU产品线，有望在以下两个方面取得突破：
车身控制：车载无线充电、环境光控制、流线型尾灯控制的MCU解决方案。这些功能特性以前只提供给高档车型，现在已经大量应用于中低档车型，需求在快速增长。例如，赛腾微电子推出了车载无线充电和流线型闪光灯尾灯控制MCU，截至2021年1月出货量已超过150万颗。
功率控制：中国厂商已经开始推出相关芯片，但目前仍然没有重量级产品。5月份，芯旺推出一款符合AEC-Q100标准、采用自研内核处理器的新型汽车MCU KF32A156，适用于电源和电机控制。与前代产品相比，该芯片具有更宽的电源域，将可用于70%的车身和电源控制单元模块。
除了完善产品线布局，打造独立的产业链也至关重要。从EDA/IP、芯片设计，到晶圆代工和封测的产业链上下游资源协调起来，将有助于国产汽车MCU产业链的健康发展。
工程师在选择车规级MCU时应考虑哪些因素？现代的新车平均包含50-100个电子控制单元 (ECU)，每个ECU又包含一个或多个MCU，而且还需要长达一公里的电线将它们连接到多个不同的网络。对汽车电子工程师来说，为不同的功能应用设计挑选合适的MCU也是一个不小的挑战。

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