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环球国际 留给国产MCU解围的时刻未几了

时间:2022-06-19 12:07 点击:60 次

图片着手@视觉中国

钛媒体注:本文着手于微信公众号远川辩论所(ID:caijingyanjiu),作家 | 熊宇翔,剪辑 | 杨健楷 周哲浩,钛媒体经授权发布。  

2020年11月26日,中国汽车供应链峰会上,一场受奖仪式正在举行,汽车芯片企业颇受关怀。关联词当集成电路类奖项颁给上汽英飞凌时,本该上台领奖的CEO王文体却“失散”了。那时的他正忙着给德国总部打电话,调集芯片。

这位在汽车半导体从业十余年的行家依然嗅到了危险的附近,他在过后继承采访时连声说,“其实咱们的产业链少量都不安全,少量都不安全[1]。”

2020年第四季度开动,群众汽车行业碰到了史无前例的芯片致力于,而况陆续于今。

把柄权术机构AutoForecast Solutions的数据,2021年群众车企因缺芯减产1000万辆,其中中国地区减产200万辆,逾越了丰田以前在中国的全部销量。这意味着几千亿的耗费,而罪魁罪魁只是是一些售价几块到几十块不等的小芯片。

一位芯片公司高管说,2021年中国险些系数车企都派出了一位副总级别的高层常驻上海,他们的任务只须一个,搞到芯片,尤其是最为紧缺的MCU。

MCU(Microcontroller Unit,袖珍为止单位)俗称单片机,但凡在需要计较机轨范为止的所在,都不错见到它的身影,小到电动玩物、手机,大到家电、汽车。

如今一辆汽车中需要用到数十到上百枚MCU,用于车身、底盘、能源系统、智能驾驶以及文娱系统的为止,一朝缺了其中要津的一枚,汽车就分娩不出来。

尽管卡住了车企的脖子,但单从期间上来看,MCU并莫得那么难——高难度的手机Soc领有CPU、GPU、存储、基带等各式功能模块,内建百亿晶体管,以7nm工艺分娩,仅遐想用度便是几个亿美元;与之比拟,MCU内只须CPU、存储、外设,CPU内核好像在公开市集上购买(常常是Arm),分娩工艺则不错选定比7nm落伍五代的40nm。

尽管打造一枚国产汽车MCU的期间壁垒不算高,但芯片供应危险重创汽车行业时,依然莫得一家饱和高大的原土MCU芯片公司站出来成为车企的坚实后援。

那么问题来了,在中国专门普及芯片自主化比例,难度更高的手机SoC、超算芯片都能完成国产替代的今天,表面上更容易突破的MCU,中国企业为安在汽车上迟迟打不开时局?

01、高墙:高风险 低陈述

2018年12月,国内首颗车规级32位MCU芯片亮相。MCU按数据带宽可分为8位、16位、32位,位数越大代表性能越好,定位越高端。比如小家电和电动玩物用8位MCU就够,而汽车电子、物联网则需要更多32位复旧。

打响突破第一枪的不是MCU厂商,而是原土的舆图厂商四维图新。一年之前,四维图新瞅准了汽车智能化的契机,斥资36亿收购了联发科旗下汽车电子部门杰发科技。

四维图新旗下杰发推出的首颗车规级32位MCU

其实在四维图新向汽车MCU跨界之前,国内据称已有上百家MCU厂商,其中不乏年出货量上亿颗的企业,但他们大多对汽车MCU气势汹汹。比如兆易立异活跃在工业和消费电子界限,中颖电子则在家电MCU啸聚山林。

但跨界者的擦掌磨拳和老江湖的按兵不动,遮挡着这个行业的泼辣事实:汽车MCU对新进入者来说,无缺是一桩“高风险,低陈述”的买卖。

原土MCU企业芯旺微对高风险有个直觉的回来,“车范围范多、研发周期长、隐变资本高、配套要求高、连带株连大”。

以看成基础门槛的车规为例,汽车MCU的角逐中,芯片的可靠性需求远重于性能需求,因此行业对MCU的不良率要求为需≤1DPPM,即百万分之一,与双色球二等奖的中奖概率相配。而在真的装车运用时,大范围车企时常本色要求的不良率是:0。

为了让芯片知足严苛的安全要求,汽车行业制定了一整套车规级轨范,对一枚芯片从遐想到制造、封装的全经过进行认证,这会极地面磨练MCU企业与高卑鄙的协同。

具体来说,上游的芯片IP提供方需要专门研发“汽车行业专用型IP”,为芯片提供安全冗余。MCU企业基于这些IP遐想出属于我方的MCU,便于车规认证。一些MCU企业为了保障,会径直要求上游提供的IP自己即通过功能安全认证。

身处中游的MCU厂商,则要在遐想出芯片后,破钞12-18个月进行多量测试,保证芯片好像耐受住AEC-Q100轨范认证中的落魄温冲击、复杂电磁环境、顶点革新实验等磨练,知足功能安全要求,让芯片在量产装车后好像在各式工况下,安全运行10-15年。

跨界入局的四维图新便体会到了厂商的极重。2018年,杰发的利润仅达到喜悦的65%,随后两年收入则从5亿降至3亿,财报在分析了一号外部成分后,淳厚地示意“ 芯片研发干预比预期要高,研发周期较预期略长。”

而鄙人游的制造能力,芯片分娩企业(晶圆厂)与封装厂则必须把柄IATF 16949要求,竖立专门的车规芯片产线,进行6-12个月的认证,期间不得分娩其他居品。

对可靠性的格外要求,使得MCU车规认证轨范严苛、条件广宽、经过漫长,再加上芯片遐想、装车测试等能力,企业需要在无功绩的情况下干预短则三年长则五年,这径直劝退了绝大多数徜徉者。曾在中芯国际任职的一位半导体分析师称,车规的存在成倍地放大了国表里MCU芯片的差距。

另外需要表露的是,上头描写的是国内MCU企业清一色选定的fabless模式,钞票模式轻,与一体化垂直整合的IDM模式有所区别。

就算跨过了门槛,汽车MCU的市集故事,对新进入者来说也不够性感——在2021年之前,这是一个总量不大、毛利较低、需求增长舒缓、花样相对踏实的细分市集。

2020年,MCU的价钱已频年下跌,最低时平均价钱靠拢0.6美元一颗,以前汽车MCU市集范围为65亿美元,仅占群众半导体市集范围的1.5%。总量较小的同期,MCU的毛利率也不算高,即使是行业龙头瑞萨,毛利率也才47%。

比拟之下,以转移处理器为主业的高通,手机SoC销售均价高达20-30美元,2020年毛利率则逾越66%,一个季度的营业额就力压汽车MCU行业一整年功绩。

汽车MCU“撅着屁股捡钢镚”的筹谋模式,使得市集份额聚拢到成无意间久、具有范围效应的汽车半导体头部企业手中。瑞萨、恩智浦、英飞凌、德仪、微芯、意法等厂商通过并购整合,占据了汽车MCU逾越90%市集。

固化的行业花样带来了一个成果,国外MCU大厂在永久量产现实中,和卑鄙落幕了踏实的客户相干,开荒了丰富的“失效场景库”以及芯片失效溯源机制,好像将芯片越做越安全,同期也以芯片为基础竖立了开发生态。

对车企来说,这意味着更换MCU的契机资本极高。即便有原土企业咬牙拿出了妥贴车规的MCU,但Tier-1、车企出于安全计划和生态切换的干预,也很少吸纳其看成主力供应商。因此,在汽车MCU界限,国内企业险些连亏本售卖打价钱战的履历都莫得,只可在一些不触及汽车安全的部位鄙陋发育。

2019年,四维图新的MCU出货量仅为数百万颗,依然在汽车MCU摸爬滚打7年的芯旺微,该业务营收则为3000万元,与国外大厂差了两个数目级。直到一只黑天鹅出场,冲破了僵局。

02、窄门:少顷的机遇期

2021年,在地震、雪灾、失火对晶圆厂的轮替浸礼和订单错配下,汽车MCU的供应日益吃紧,国外大厂接踵加价。而在8月,国内车企堕入了澈底断炊的战栗中,原因是千里以外的疫情,阻断了一块汽车MCU的分娩。

在国内,博世的ESP车身稳妥系统占据70%份额,该系统需要的MCU采购自意法半导体(ST)。但在那时,ST位于马来西亚的芯片封装厂因疫情停产,传导到国内,新车因缺芯开不下产线。投契者则借机大发横财,芯片暗盘一度将原价13元的MCU炒上了4000元一枚的天价[2]。

博世中国现实副总裁徐大全的知音圈截图

缺芯事件,让国内车企澈底相识到,国外芯片企业+国外零部件巨头的MCU供应链并莫得想象中那样踏实。支持原土汽车MCU公司保供的进度蓦地加快,国产汽车MCU在2021年迎来了井喷。

此前在工控和消费电子界限徜徉的兆易立异、中颖电子,蹙迫上马车规级MCU名目,辩论2022年量产。在2021年临了半个月,琪埔维、芯旺微、旗芯微、云途半导体接踵完成亿元融资,创下了国产汽车MCU融资密度记录。就连四维图新其后也在财报中激越清翠,其汽车MCU业务在2021年同比暴增了10倍。

一年时刻,国产汽车MCU从杳无焰火,变格调口上的芯。关联词,国产汽车MCU能在风口上停留的时刻其实有限。一方面,国外厂商只需要通过扩产就好像惩办市集的供不应求。

在2021年芯片致力于后,瑞萨晓喻将汽车MCU扩产50%,衔接代工订单的台积电也晓喻汽车MCU扩产60%。行业预测,2023年跟着新一批产线聚拢投产,汽车MCU的致力于就将赢得缓解。

换句话说,留给国产汽车MCU与车企完成绑定的时刻只须两年左右。

另一方面,期间趋势很可能将汽车MCU逐渐引向一个更聚拢化、高端化的市集,这更利好具有深厚期间沉淀的国外厂商。

近些年,汽车电子电气架构逐渐向聚拢式过渡,在聚拢式的架构竖立起来后,汽车上的MCU用量将减少,一块高性能的MCU将取代多枚中低端MCU。

在高性能汽车MCU界限,英飞凌、瑞萨等接踵推出了TC4x、RH850/U2B等居品,芯片领有更高的时钟频率,更大的内存,一枚芯片好像同期维持多个运用(而不是像传统MCU那样只可运行一个运用),为将来做好了准备。

与之比拟,国内仅有少数企业如芯驰发布了面向将来的高性能居品E3,全体当今仍然处于“低端打基础,高端待突破”的时局,芯片主要运用在对汽车安全影响不大、性能要求不高的车身为止等界限。

这意味着,壁垒分明的汽车MCU市集,其实只给国内企业留住了一齐窄门,而况依然开动关闭。

03、命门:卡脖子的老样貌

即便国内汽车MCU芯片企业好像集体崛起,也并不成从根柢上惩办缺芯的问题。因为在汽车MCU创业飞扬中集体线路的是芯片遐想公司,而缺芯的根柢原因,是芯片制造能力的产能不及。

事实上,国产汽车MCU面对的,是和国内消费电子高端芯片一样的困境——掌握要津期间的上游与卑鄙都不在大陆,在消费电子芯片高卑鄙分裂主办着命门的Arm与台积电,在汽车MCU界限也卡住了脖子。

在制造能力,台积电在先进制程一骑绝尘的同期,在汽车MCU所需的熟练制程也积贮深厚,领有最多车规级芯片产线,占据了群众70%车规级MCU产能,不仅国外大厂将部分芯片制造向其外包,国内企业杰发、芯驰等也将其看成代工场。

在大陆,车规级MCU产线则处于稀缺情景。

究其原因,此前国内涉足汽车MCU的芯片企业少、范围小,难以变成灵验需求。大陆TOP2的芯片代工场中芯国际、华虹,此前代工的MCU主若是兆易立异、芯海科技等企业用于消费电子、工业界限的芯片。而尚在襁褓中的汽车MCU公司,在缺芯的布景下很难从他们手中要到产能[4]。

而在上游的IP供应能力,由于Arm的高大生态,国表里汽车MCU在芯片遐想时绝大多数内核都取舍了基于Arm Cortex 的IP,其市集占有率逾越50%,仅有少数企业如芯旺微取舍自研IP。

不外,改动正在发生。在上游的IP供应方面,国内正试图通过基于开源的RISC-V开发MCU,绕开Arm的把持。而在制造能力,2021年芯片致力于后,中芯国际投资45亿美元扩产,其中大多数都投向了熟练制程,华虹亦开启扩产进度,国内车规级MCU产线因此有望得以推广。

本年5月中旬,外媒报道美国专门进一步扩泰半导体设备禁令,中芯国际与华虹澄澈在列,也让这场MCU国产化通顺显得似乎更有必要。

04、尾声

在MCU国产化的进度中,身处末端的车企怎么活动将相干到这一计划的成败。

在本轮缺芯海潮中,丰田和良马都与芯片企业落幕了精致的迷惑相干,对供应链实时掌握,因而反倒在同业的缺芯中霸占市集,2021年新车销量分裂上升9%、7.4%。而国内车企则被寰宇政协经济委员会副主任、工信部原部长苗圩痛斥“只会在那里叫唤”。

如果要竖立起一个新的国产汽车MCU供应链,车企的供应链经管只是穿透至芯片企业其实并不够,还要进一步往芯片IP与芯片制造蔓延。

华为在2018年之后的举动,依然留住了不错参照的前例:在上游,华为转向开源的IP生态,基于RISC-V打造芯片;而鄙人游,华为则取舍加码先进封装,绕开先进制程来惩办芯片制造问题。

国内汽车MCU需要一个强有劲的变装,从而将原土供应链串联起来。

参考辛劳:

[1] 芯片有多紧缺?该上台领奖了,上汽英飞凌老总还忙着打电话调货[2] 汽车芯片“暗盘”来回造访:价钱飙涨数百倍,报价仅1天灵验,“芯荒”何时到终点,逐日经济新闻[3] 国产MCU迎来市集窗口期,中国电子报[4] 席卷通盘制造业的芯片荒会改动什么,财新[5] 国产汽车芯片怎么进一步产业化——百人会第五届高端研讨会简报环球国际,中国汽车百人会

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