国产MCU芯片如何“攻入”车厂？

【哔哥哔特导读】目前，国产车规级芯片市场占有率尚不足30%，而车规级MCU的市场份额更是仅有5%。在供应链自主化的发展趋势下，国产芯片上车面临怎样的现状？随着布局企业越来越多，未来发展前景如何？

近几年，芯片行业成为了美国对华制裁的焦点领域。外部的压力催生了国产芯片自主发展的必要性。在政策支持和市场需求的双重推动下，国产芯片企业正加速技术创新和产业升级，以应对外部环境的不确定性。

国产芯片自主化发展的重点聚焦在汽车领域。随着新能源汽车和智能网联汽车的快速发展，对高性能半导体芯片的需求大幅增加。在我国从汽车大国向汽车强国转变的过程中，国产芯片自主化是关键的一步。

具体到车规级芯片，目前国产替代进展情况如何?当前国产厂商正在如何布局车规级MCU产品?国产替代的过程中又会遇到哪些瓶颈和挑战?针对这些问题，我们与国内部分车规级MCU厂商进行了探讨。

01 | 300亿市场空间下，车规级MCU国产市占率不足5%，前景广阔

当下车规级芯片市场呈现快速的发展态势。相关数据表明，2024年我国车规级芯片市场规模将突破900亿元，其中车规级SoC市场规模将预计达到341亿元。

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同时，在车规级芯片市场中，作为近几年汽车应用前沿热门领域的BMS和48V系统也在快速发展。

相关数据显示，我国48V系统半导体市场从2021年的12亿元发展到2024年的72亿元，3年时间增长达到6倍。48V系统市场的增长也带动了上游希获微、南芯、杰华特等DC/DC芯片原厂的快速发展。

BMS市场近些年也保持快速增长。数据显示，2022年中国BMS市场规模达到138亿元，同比增长89%，预计到2027年市场规模将突破300亿元。诸如中颖电子、芯海科技等国内芯片厂商也在BMS快速发展的态势下快速发展。

根据相关数据，一辆高端智驾新能源汽车所使用的车规级芯片数量中，每辆车至少需要300颗以上的MCU芯片。

面向巨大的市场，对于车规级芯片市场国产替代前景的乐观判断，几乎成为当下行业的共识。

航顺芯片高级区域总监陈水平看好国产车规级芯片市场的发展前景，“当下国产级车规级芯片市场占有率还不到30%，更高阶控制领域的车规级芯片市场占比就更低。但是过去一年能看到，国产车规级芯片市场在不断更新迭代与进步，这对于处于起步阶段的国产车规级芯片产业来说是非常积极的信号。面对超过70%的市场空间，我对车规级芯片实现国产替代的前景非常乐观。”

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上海贝岭执行总监唐振宁认为，目前车规级芯片市场国产化率还很低，国产车规级芯片技术能力也还不够，汽车行业还是大量依靠进口芯片。长期来看，还是必须走国产化道路，加快能力建设，实现自主可控。

02 | 发展蓄势待发，国内厂商发力车规级MCU布局

从发展历程来看，自2018年起，国内部分半导体厂商开始开始谋划布局车规级MCU;2021年缺芯潮的背景下，国产车规级芯片市场迎来了布局热潮;到了2024年，随着认证周期的结束，越来越多车规级MCU推广到市场并投入使用。

上海贝岭执行总监唐振宁介绍，贝岭依托自己30多年在芯片行业技术和资源积累，以及集团内晶圆厂的支撑，布局了功率器件、驱动电路、存储器、电源管理、接口电路、信号链产品等多条车规产品线。

“目前大规模上车应用的产品主要集中在功率器件、电源管理和存储器产品，明年贝岭将推出SBC、高边驱动等新的产品类别，并把已经量产的产品类别做系列化和迭代升级。贝岭充分利用集团内晶圆制造资源，发挥CIDM的优势，在功率器件以及配套的驱动电路方向集中发力，逐步建立市场优势。贝岭点火IGBT产品国内品牌出货量第一，已经在国内外头部客户实现批量出货，配套的驱动电路即将推出，形成配套销售;贝岭3路LED车灯驱动，单品年出货量超1千万颗。”

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兆易创新、中微半导等半导体企业正积极布局车规级MCU市场，通过产品迭代和升级，满足中高端汽车控制领域的应用需求。

另外，近几年以杰发科技为代表的专注于车规级芯片设计与生产的厂商也在布局中取得突破。

在国内半导体厂商加大车规级芯片的市场布局与产品研发的背景下，我国车规级芯片实现自主化的前景将更加广阔。

03 | 从消费级到车规级芯片布局，并不容易

车规级芯片市场广阔的发展前景吸引了众多国内厂商入局，但是在布局的过程中也会遇到许多挑战和困难。

航顺芯片在拓展布局车规级芯片市场的历程就是许多布局车规级MCU的国产厂商的缩影。

2013年成立的航顺芯片于2018年正式立项车规级MCU，2019年发布第一颗车规MCU。

据航顺芯片高级区域总监陈水平介绍，相较于消费类MCU，车规级MCU对芯片的可靠性和稳定性要求要高得多。

“我们在从消费类转向车规类的过程中首先遇到的考验是芯片设计端的技术与资金：车规级芯片要满足AEC-Q100车用可靠性测试标准，以及诸多性能测试，为了满足这些要求，我们前期需要跟晶圆厂、封测厂等上游企业进行诸多技术沟通，因此整个产品研发的周期将近一年，在这个周期内需要大量的资金投入，但是产出相对较慢。当产品研发出来并供应到客户后，市场也具有不确定性：如果某款车型或者某个车企销量不稳定，会导致前期的资金投入和备货无法转化为现金流，这对布局企业来说是一个较大的难题。”

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客户资源不足是布局车规级芯片市场前期可能会面临的另一个痛点。

陈水平分享：“从消费级转向车规级MCU，前期缺少汽车领域的客户支持，需要我们从零开始积累汽车客户资源，开发市场的过程中也面临诸多挑战。所幸航顺芯片经过这几年在车规级芯片领域的深耕和布局，目前车规级芯片已经实现量产并供应给下游客户。”

另外，目前航顺芯片正在布局从非安全类控制芯片向安全类控制芯片转变。陈水平坦言，实现消费级向车规级芯片转变的0突破后，从非安全类芯片向安全类芯片转变相对更顺利。

“当我们在车规级芯片完成了技术积累和客户开发后，凭借我们专业的汽车设计团队和供应链体系，规划安全控制类芯片要更加容易，预计2025年航顺芯片的安全认证车规级芯片就将上市。”

04 | 挑战一：国产车规芯片在技术和设计上仍有差距

在国产芯片上车的市场热潮下，除了转型布局过程中面临的困难外，车规级芯片厂商在实现布局后也会面对市场与技术的双重挑战。

上海贝岭执行总监唐振宁认为，国内车规级功率和模拟产品和国外比差距已经较小。但在功能复杂的智驾算力芯片、通讯芯片、控制芯片等方面，目前距离国际先进水平还有不小的差距，在芯片设计能力、晶圆制造能力、功能安全、质量可靠性等方面还有很多不足。

具体而言，国内厂商在技术和工艺层面面临首要挑战。

据悉，以车规级芯片算力维度来说，全球领先厂商如英伟达已实现3-5纳米制程工艺的车规级芯片，而国内顶级算力芯片的制程工艺多在14-28纳米之间，工艺层面的算力差距在2倍以上。

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除算力以外，目前在车规级芯片接口集成方面也存在差距。

航顺芯片高级区域总监陈水平介绍，目前车规级芯片集成通信接口最常规形式是CAN，通常芯片厂会内置6个及以上的CAN FD通讯接口，另外还包括LIN、以太网、高速USB以及内置蓝牙等等。

“目前车规级芯片接口集成的主要难点在于模拟接口和数字接口的信号设计要求不一致，例如芯片内集成ADC模拟接口，再集成CAN和UART等数字接口，可能会引发数字信号和模拟信号的互相干扰，从而影响传输的稳定性。”

集成接口的另一个技术难点是如何发挥通信效果的最大化。

“当一颗车规级芯片设计好内部走线布局后，很多模块集成在芯片内部，参数设计上芯片可以运行一定兆数的带宽，但是如果设计不好，可能实际运行无法达到所设计的兆数，这其中要解决的痛点是如何打造更合理的芯片设计方案，避免影响主频的稳定性，从而影响更高端算力的达成。”

此外，车规级芯片在高温状态下的性能稳定性，也是如今国产厂商面临的技术挑战之一。

陈水平指出，安全类车规控制芯片要能够满足150℃状态下能稳定应用在发动机管理系统中，这需要涉及到最高等级ASIL-D安全认证，目前国内厂商在芯片设计上还需要时间来沉淀技术。

05 | 挑战二：市场信任度低，国产芯片难上车

除技术瓶颈外，当前国产芯片还面临市场开发与推广的难题。

具体来说，目前国产车规级控制芯片主要应用在车身、域控、动力总成、线控底盘、新能源电池管理、座舱音频等领域，而进入到智驾、底盘、动力等中高端应用领域，目前市场应用几乎来自英飞凌、意法半导体、恩智浦等国际大厂。

虽然目前部分国内头部厂商已经有面向智能驾驶和域控领域的产品上市，但是由于这些领域对于芯片性能的容错率几乎为0，因此汽车厂商对于国产车规级芯片大批量导入持较为谨慎的态度。这表明国产车规级芯片在高端市场的认知度和市场推广力度亟需加强。

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航顺芯片高级区域总监陈水平也认为，提升市场接受度是国产车规级芯片进入中高端市场应用的关键挑战。

基于这种市场现状，航顺芯片主要通过小批量客户切入、差异化设计的策略来推广车规级芯片。

“为了提高市场对国产车规级芯片的接受度，我们采取了两种方式：首先，我们会从中小体量客户切入应用，在实际应用中传播市场口碑，提高市场的接受度。”

“另外，我们会通过个性化设计来打造车规级芯片功能的差异化，增强芯片的特性：例如有的客户比较注重芯片的算力，我们会在芯片内集成一些资源以满足算力需求;此外，我们还在规划通过内置更丰富的模拟接口来实现车规级MCU对模拟信号的处理需求。总之，通过构建更有针对性的车规级MCU性能，来满足不同客户对于产品的需求。”

06 | 国产厂商发力共谋车规芯片产业未来

尽管面临诸多挑战，但是国产厂商积极努力解决当下面临的诸多技术痛点和市场难题。

为了追赶国际先进车规级芯片厂商的发展，近些年国内芯片厂商加大技术研发力度，提高技术水平，尤其是在芯片制程技术方面，从65nm-28nm向16nm-7nm的先进制程迈进，以提升芯片性能并降低功耗。

另外，国内芯片厂商通过需求端和供给端深度融合，依托市场需求，优先开展国产替代，不断提升国内车规级芯片能力建设。

例如上海贝岭的破局思路是发挥CIDM优势，在供应能力、成本、工艺迭代等方面建立起优势。

上海贝岭执行总监唐振宁认为，随着汽车芯片国产化的推进，国内芯片公司逐步参与到整车设计和部件设计过程中，对汽车系统，方案的逐步深入学习，了解到客户对芯片的真实需求，可以开发更贴合实际应用的芯片产品，随着国产芯片设计和生产技术的不断加速提高，国内车规级芯片和国际先进水平的差距会越来越小。

“我们将重点布局大功率的功率器件，如三电系统应用的IGBT、SiC MOSFET、特高压MOSFET及其配套预驱电路;配套通用产品逐步完成产品系列化。SBC，PMIC，SoC等系统级大芯片要和客户深入合作，形成方案设计配套，做最适合客户需求的产品。充分发挥贝岭产品系列齐全，丰富的特点，利用CIDM的优势资源，持续加大车规芯片研发投入，不断拓展产品市场份额。”

国产车规级芯片厂商破局的另一种思路是加大技术投入，提高芯片的算力和稳定性。

对于国产车规级芯片来说，如何与国外先进厂商产品形成质价比也是开拓市场的重要因素。因此，成本控制也是国产车规芯片未来发展的重点。

对此，航顺芯片高级区域总监陈水平分享，对于芯片原厂来说，非安全类芯片降本需求更加强烈。

“首先，我们会优化芯片集成的资源分配，针对不同性能需求的客户打造更针对性的集成化方案，以此来优化资源;其次，我们会加大研发投入，降低先进制程工艺的成本，例如选择12寸电源40纳米的工艺制程，可以在实现更高端资源集成的情况下精简整体成本;另外，因为芯片研发周期较长，也会带来相应成本，我们会提前半年甚至一年做市场调研，提前做好产品规划，以实现芯片上市和市场应用需求的更好契合。”

07 | 小结

从全球竞争格局和行业重要性来说，车规级芯片实现国产化、早日建立自给自足的芯片供应能力，对于我国芯片行业来说是非常重要的战略布局。

尽管目前国产车规级芯片在技在技术、工艺、可靠性、品牌认知度等方面与国际先进水平存在差距，但是近几年随着布局车规级芯片的国产厂商越来越多，国产芯片上车已经完成了起步阶段;另外，随着越来越多国产厂商加力布局，在技术研发和市场推广上持续投入，国产车规级芯片发展已经蓄势待发。

得益于政策支持和市场需求的双重推动，国产厂商正积极布局并取得显著进展，预示着未来有望实现重大突破。

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