车规级MCU芯片行业研究报告（2022年）
（一）mcu介绍
mcu即微控制单元（micro controller unit），又称单片机（single chip microcomputer），是把中央处理器（cpu）、ram和rom、i/o接口、定时器、计数器、usb、a/d转换、uart、iic、spi、dma等集成在单一硅片上并内嵌逻辑电路的微型计算机系统。一颗mcu仅需要配备适当的外部电路就可以实现计算机系统的功能。
作为高度集成的微型计算机控制系统，单片机具有系统结构简单、可靠性高、处理功能强、低电压和低功耗、环境适应能力强等，已广泛应用于汽车电子、工业控制、仪器仪表、家电等领域。
在汽车电子的各个系统当中，往往需要采用车用mcu（车用微控制器）作为运作控制的核心，负责各种信息的运算处理，用于汽车的动力总成、辅助驾驶、网络互联、底盘安全、信息娱乐以及车身电子等方向。
图1：mcu产品示意图
mcu的工作原理是逐条执行预存指令的过程，当真实世界发生的事件通过传感器的采集输入mcu后，mcu就会调用相应的指令或程序进行反馈，最终体现到真实世界的输出设备中。
图2：mcu的工作原理
内核架构是影响mcu性能的一个关键要素，更优秀的运算单元需要更先进的内核架构。十几年前，各大mcu厂商均采用各自的内核，如瑞萨采用rx内核，飞思卡尔采用powerpc，微芯采用pic，atmel采用avr。
随着arm推出cortex-m架构并开展了独特的开创ip授权的模式，以其软件代码的共享和高兼容性、高密度指令集等特点，现已逐步占据主导地位。microchip、st等国际大厂也纷纷推出基于arm架构的mcu产品。
表1：不同内核架构的对比
（二）汽车mcu的分类
根据总线或数据暂存器的宽度，mcu可分为4位、8位、16位、32位以及64位mcu。位数越高，数据表达范围越大，其运算效率和性能都更高，用途也更高端。
表2：汽车mcu分类
根据omdia和ic insights数据，2021年8位、16位、32位mcu在汽车mcu领域销量占比分别为19%、36%和45%，销售额占比分别为8%、22%和70%，单价分别为0.9、1.4和3.5美元且显著高于全球mcu均价0.64美元。
图3：汽车mcu销售量对比
图4：汽车mcu销售额对比
图5：汽车mcu单价对比
（三）汽车mcu特点
1.性能要求高、研发周期长、资金投入大
车规级mcu对工作寿命、可靠性、工作温度等指标的要求非常严苛，必须通过必要的门槛认证。只有通过大规模的量产验证，才能保证每颗芯片有很好的一致性和几乎0ppm的失效率。
车用mcu芯片从设计、投片生产、封装测试到方案开发、调试、再到上车调试、认证要耗费很长时间，其中为满足汽车级应用所做的各项可靠性测试（老化测试、emc测试以及带电温循测试等）就长达近一年
芯片的研发与设计需要大量高端人才，人力成本高昂。芯片的研发与测试中各个环节会产生大量的研发费用，为满足车规级标准所进行的各项验证与测试也会耗费高额成本。
表3：车规级芯片指标要求
2.认证难度大，主机厂周期长
国际汽车电子协会主要推出三种标准规范：aec-q100可靠性标准、供应链质量管理标准iatf 16949规范、iso26262标准的asil功能安全保证级别，产品认证体系严格。
mcu产品往往会与主机厂车型同步进行开发，从产品研发到最终量产普遍需要2-5年时间，主机厂有严格的验证流程。
表4：车规级芯片认证体系
二
产业链情况及特点
图6：mcu产业链示意图
mcu制造位于产业链中游，分为idm模式和fabless模式。其上游为半导体材料、设备等支撑性行业，下游为终端应用。
三
市场情况
（一）市场规模
ic insights的数据显示，全球mcu市场规模从2015年的159亿美元增长至2021年的221亿美元，cagr为5.6%；
根据ihs的数据，中国mcu市场规模从2015年的180亿元增长至2021年的283亿元，cagr为7.8%。
图7：全球mcu市场规模
图8：国内mcu市场规模
（二）市场结构
根据ihs数据，2020年全球mcu市场下游应用主要包含汽车电子（31%）、消费电子（29%）、工业控制（18%）、医疗健康（13%）及其他（9%），而我国下游应用主要为消费电子（26%）、数据处理（19%）、汽车电子（15%）及其他（30%），我国在汽车方向很有很大提升空间。
图9：全球mcu下游应用结构
图10：国内mcu下游应用结构
（三）车规mcu发展趋势
在汽车智能化、电动化的发展趋势下，mcu用量将保持稳定增长，高位mcu的增长空间更大。
汽车智能化方面：随着高级别自动驾驶渗透率提升，mcu的细分结构会发生变化，如基础功能的mcu（如车门车窗）会在集中式架构下发生融合，而adas功能的升级则会提升高位mcu的应用数量。
汽车电动化方面：三电系统电控需求的增加将显著提升mcu需求。比如电动车bms主控面板及从控面板需要增加mcu对充放电、温度、电池间均衡进行控制，动力系统的能量管理需增加整车控制器并配备32位高阶mcu芯片，逆变器控制mcu会替代燃油车的引擎控制器，还需配备mcu控制芯片替换燃油车的变速箱控制器等。
（四）国产替代
全球主要供应商仍以国外厂家为主，行业集中度较高，我国汽车mcu长期被国外垄断，根据strategy analysis，瑞萨电子、恩智浦、英飞凌等占据绝大部分市场份额。
近两年的缺芯及涨价事件也将推动汽车mcu国产化进程的加速。
图11：国内汽车mcu市场份额
国内厂家的追赶
目前国内的车规级mcu企业均处于偏早期的发展阶段，与国外大厂差距较大，但近两年发展迅速。
部分代表性企业如下：
公司
简介
比亚迪
公司于2007年进入工业mcu领域，2018年推出第一代8位车规级mcu芯片，2019年推出第一代32位车规级mcu芯片并批量搭载在比亚迪全系列车型上。公司具备oem和tier1双重身份，有助于产品的快速迭代。
杰发科技
公司于2013年12月成立，前身为mtk汽车电子事业部，是四维图新全资子公司。公司mcu芯片主要用于abs、bms等核心功能以及车身控制单元，受益于国产替代，2021年出货量及收入均实现10倍增长，未来持续放量可期。
兆易创新
公司于2005年4月成立，具备较强的经济实力和品牌背书，在32位mcu（消费和工业）领域国内出货量较高，技术实力处于国内领先水平，公司车规级mcu有望于2022年量产。
芯旺微电子
公司于2012年1月成立，从工业级mcu起家，核心产品线车规级mcu通过aec-q100品质认证，实现汽车前装市场批量商用，广泛覆盖车身控制、汽车电源与电机、汽车照明和智能座舱等场景。
芯海科技
公司于2003年9月成立，其首个车规级信号链mcu于2021年通过aec-q100认证，可应用于智能座舱等领域。公司规划的汽车mcu产品包括m系列和r系列，m系列主要应用在端控制比如车窗、车灯、雨刮、空调等，r系列主要用在域控制相关领域，如动力总成、汽车底盘等。
云途半导体
公司于2020年7月成立，专注于汽车级微控制器的集成电路设计，提供全系列车规级芯片解决方案。公司已成功开发出多款具有自主知识产权的车规级mcu芯片，申请了多项相关技术专利，并有多款产品实现批量供货。未来云途将专注于在汽车车身控制、域控制器、bms控制器、adas、汽车跨界处理器等汽车核心零部件领域的产品研发和市场布局。
旗芯微
公司于2020年10月成立，其技术骨干来自苏州恩智浦，以车规级mcu为开发方向。
智芯
公司于2019年8月成立，其技术骨干来自苏州恩智浦，以arm m0+和m4 mcu为开发方向。
琪埔维
公司于2015年6月成立，已推出mcu、位置传感器、电池管理、隔离通信接口以及车用v2x（dsrc）。
芯科集成
公司于2022年4月成立，基于risc-v架构开发车规级mcu。
声明：本文素材来源网络，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请与我联系删除。
AC-DC开关电源芯片作用
两个运算放大器电流源的基本操作
请不要随意做全栈工程师
无线充电,你需要的是共享充电还是共享充电宝
苹果推送iOS 14.4 Beta 2版本：HomePod mini接力功能 优化续航
车规级MCU芯片行业研究报告（2022年）
关于菲力尔FLIR MR55、MR59产品功能介绍
宁夏将分三个阶段全面促进5G网络的建设发展
西门子\YT-MPI-ETH以太网MPI\PPI模块连接易控通讯
LDS天线技术全面解析
千里之行，始于代码：未来汽车差异化发展之路
VB脚本在西门子KP1200HMI中的应用
STT-MRAM非易失性磁随机存储器的优点及其应用有哪些
RK3568与J1900性能对比
高性能U盘推荐 哪款才是办公必备神器
通信电源的节能大趋势
怎样将无源低音炮转换为有源低音炮
智能医疗技术将助力服务医疗行业高质量的发展
积分电路原理分析和电路图
关于云计算和物联网需要考虑什么问题
mcu即微控制单元（micro controller unit），又称单片机（single chip microcomputer），是把中央处理器（cpu）、ram和rom、i/o接口、定时器、计数器、usb、a/d转换、uart、iic、spi、dma等集成在单一硅片上并内嵌逻辑电路的微型计算机系统。一颗mcu仅需要配备适当的外部电路就可以实现计算机系统的功能。
作为高度集成的微型计算机控制系统，单片机具有系统结构简单、可靠性高、处理功能强、低电压和低功耗、环境适应能力强等，已广泛应用于汽车电子、工业控制、仪器仪表、家电等领域。
在汽车电子的各个系统当中，往往需要采用车用mcu（车用微控制器）作为运作控制的核心，负责各种信息的运算处理，用于汽车的动力总成、辅助驾驶、网络互联、底盘安全、信息娱乐以及车身电子等方向。
图1：mcu产品示意图
mcu的工作原理是逐条执行预存指令的过程，当真实世界发生的事件通过传感器的采集输入mcu后，mcu就会调用相应的指令或程序进行反馈，最终体现到真实世界的输出设备中。
图2：mcu的工作原理
内核架构是影响mcu性能的一个关键要素，更优秀的运算单元需要更先进的内核架构。十几年前，各大mcu厂商均采用各自的内核，如瑞萨采用rx内核，飞思卡尔采用powerpc，微芯采用pic，atmel采用avr。
随着arm推出cortex-m架构并开展了独特的开创ip授权的模式，以其软件代码的共享和高兼容性、高密度指令集等特点，现已逐步占据主导地位。microchip、st等国际大厂也纷纷推出基于arm架构的mcu产品。
表1：不同内核架构的对比
（二）汽车mcu的分类
根据总线或数据暂存器的宽度，mcu可分为4位、8位、16位、32位以及64位mcu。位数越高，数据表达范围越大，其运算效率和性能都更高，用途也更高端。
表2：汽车mcu分类
根据omdia和ic insights数据，2021年8位、16位、32位mcu在汽车mcu领域销量占比分别为19%、36%和45%，销售额占比分别为8%、22%和70%，单价分别为0.9、1.4和3.5美元且显著高于全球mcu均价0.64美元。
图3：汽车mcu销售量对比
图4：汽车mcu销售额对比
图5：汽车mcu单价对比
（三）汽车mcu特点
1.性能要求高、研发周期长、资金投入大
车规级mcu对工作寿命、可靠性、工作温度等指标的要求非常严苛，必须通过必要的门槛认证。只有通过大规模的量产验证，才能保证每颗芯片有很好的一致性和几乎0ppm的失效率。
车用mcu芯片从设计、投片生产、封装测试到方案开发、调试、再到上车调试、认证要耗费很长时间，其中为满足汽车级应用所做的各项可靠性测试（老化测试、emc测试以及带电温循测试等）就长达近一年
芯片的研发与设计需要大量高端人才，人力成本高昂。芯片的研发与测试中各个环节会产生大量的研发费用，为满足车规级标准所进行的各项验证与测试也会耗费高额成本。
表3：车规级芯片指标要求
2.认证难度大，主机厂周期长
国际汽车电子协会主要推出三种标准规范：aec-q100可靠性标准、供应链质量管理标准iatf 16949规范、iso26262标准的asil功能安全保证级别，产品认证体系严格。
mcu产品往往会与主机厂车型同步进行开发，从产品研发到最终量产普遍需要2-5年时间，主机厂有严格的验证流程。
表4：车规级芯片认证体系
二
产业链情况及特点
图6：mcu产业链示意图
mcu制造位于产业链中游，分为idm模式和fabless模式。其上游为半导体材料、设备等支撑性行业，下游为终端应用。
三
市场情况
（一）市场规模
ic insights的数据显示，全球mcu市场规模从2015年的159亿美元增长至2021年的221亿美元，cagr为5.6%；
根据ihs的数据，中国mcu市场规模从2015年的180亿元增长至2021年的283亿元，cagr为7.8%。
图7：全球mcu市场规模
图8：国内mcu市场规模
（二）市场结构
根据ihs数据，2020年全球mcu市场下游应用主要包含汽车电子（31%）、消费电子（29%）、工业控制（18%）、医疗健康（13%）及其他（9%），而我国下游应用主要为消费电子（26%）、数据处理（19%）、汽车电子（15%）及其他（30%），我国在汽车方向很有很大提升空间。
图9：全球mcu下游应用结构
图10：国内mcu下游应用结构
（三）车规mcu发展趋势
在汽车智能化、电动化的发展趋势下，mcu用量将保持稳定增长，高位mcu的增长空间更大。
汽车智能化方面：随着高级别自动驾驶渗透率提升，mcu的细分结构会发生变化，如基础功能的mcu（如车门车窗）会在集中式架构下发生融合，而adas功能的升级则会提升高位mcu的应用数量。
汽车电动化方面：三电系统电控需求的增加将显著提升mcu需求。比如电动车bms主控面板及从控面板需要增加mcu对充放电、温度、电池间均衡进行控制，动力系统的能量管理需增加整车控制器并配备32位高阶mcu芯片，逆变器控制mcu会替代燃油车的引擎控制器，还需配备mcu控制芯片替换燃油车的变速箱控制器等。
（四）国产替代
全球主要供应商仍以国外厂家为主，行业集中度较高，我国汽车mcu长期被国外垄断，根据strategy analysis，瑞萨电子、恩智浦、英飞凌等占据绝大部分市场份额。
近两年的缺芯及涨价事件也将推动汽车mcu国产化进程的加速。
图11：国内汽车mcu市场份额
国内厂家的追赶
目前国内的车规级mcu企业均处于偏早期的发展阶段，与国外大厂差距较大，但近两年发展迅速。
部分代表性企业如下：
公司
简介
比亚迪
公司于2007年进入工业mcu领域，2018年推出第一代8位车规级mcu芯片，2019年推出第一代32位车规级mcu芯片并批量搭载在比亚迪全系列车型上。公司具备oem和tier1双重身份，有助于产品的快速迭代。
杰发科技
公司于2013年12月成立，前身为mtk汽车电子事业部，是四维图新全资子公司。公司mcu芯片主要用于abs、bms等核心功能以及车身控制单元，受益于国产替代，2021年出货量及收入均实现10倍增长，未来持续放量可期。
兆易创新
公司于2005年4月成立，具备较强的经济实力和品牌背书，在32位mcu（消费和工业）领域国内出货量较高，技术实力处于国内领先水平，公司车规级mcu有望于2022年量产。
芯旺微电子
公司于2012年1月成立，从工业级mcu起家，核心产品线车规级mcu通过aec-q100品质认证，实现汽车前装市场批量商用，广泛覆盖车身控制、汽车电源与电机、汽车照明和智能座舱等场景。
芯海科技
公司于2003年9月成立，其首个车规级信号链mcu于2021年通过aec-q100认证，可应用于智能座舱等领域。公司规划的汽车mcu产品包括m系列和r系列，m系列主要应用在端控制比如车窗、车灯、雨刮、空调等，r系列主要用在域控制相关领域，如动力总成、汽车底盘等。
云途半导体
公司于2020年7月成立，专注于汽车级微控制器的集成电路设计，提供全系列车规级芯片解决方案。公司已成功开发出多款具有自主知识产权的车规级mcu芯片，申请了多项相关技术专利，并有多款产品实现批量供货。未来云途将专注于在汽车车身控制、域控制器、bms控制器、adas、汽车跨界处理器等汽车核心零部件领域的产品研发和市场布局。
旗芯微
公司于2020年10月成立，其技术骨干来自苏州恩智浦，以车规级mcu为开发方向。
智芯
公司于2019年8月成立，其技术骨干来自苏州恩智浦，以arm m0+和m4 mcu为开发方向。
琪埔维
公司于2015年6月成立，已推出mcu、位置传感器、电池管理、隔离通信接口以及车用v2x（dsrc）。
芯科集成
公司于2022年4月成立，基于risc-v架构开发车规级mcu。
声明：本文素材来源网络，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请与我联系删除。
AC-DC开关电源芯片作用
两个运算放大器电流源的基本操作
请不要随意做全栈工程师
无线充电,你需要的是共享充电还是共享充电宝
苹果推送iOS 14.4 Beta 2版本：HomePod mini接力功能 优化续航
车规级MCU芯片行业研究报告（2022年）
关于菲力尔FLIR MR55、MR59产品功能介绍
宁夏将分三个阶段全面促进5G网络的建设发展
西门子\YT-MPI-ETH以太网MPI\PPI模块连接易控通讯
LDS天线技术全面解析
千里之行，始于代码：未来汽车差异化发展之路
VB脚本在西门子KP1200HMI中的应用
STT-MRAM非易失性磁随机存储器的优点及其应用有哪些
RK3568与J1900性能对比
高性能U盘推荐 哪款才是办公必备神器
通信电源的节能大趋势
怎样将无源低音炮转换为有源低音炮
智能医疗技术将助力服务医疗行业高质量的发展
积分电路原理分析和电路图
关于云计算和物联网需要考虑什么问题