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面对汽车新四化趋势,MCU芯片还会是功能芯片的主角吗?
芯片揭秘 | 2023-05-14 17:27:42    阅读:213   发布文章


艾新德鲁夫执行院长 曹幻实 (左一)

安纳芯半导体董事长、创始人 谢志峰(左二)

罗兰贝格全球高级合伙人兼大中华区副总裁 郑赟(左三)

地平线生态发展与战略规划副总裁 李星宇(左四)


本期话题:
  • 面对汽车新四化趋势,MCU芯片还会是功能芯片的主角吗?

  • 针对MCU的竞争是否会更加激烈?

  • 还有哪类芯片会大幅增长?

  • 投资者应该关注哪些问题?

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芯片揭秘 第300期:智能汽车时代取代MCU的产品来了——智能汽车与芯片应用(中).mp314:55
来自芯片揭秘



MCU大火背后的原因是?


幻实(主播):汽车芯片主要分四个大类,分别是功能芯片、主控芯片、功率半导体,还有传感器。2019年全球汽车芯片中MCU的占比最高,达到30%;其次是模拟电路占29%,传感器占17%,逻辑电路占10%,分立器件和存储器的市场份额均为7%左右。各位嘉宾认为,在汽车智能化的趋势下,当下特别火爆的MCU还会是功能芯片的主角吗?针对它的竞争是否会更加激烈?此外还有什么类型的芯片会迎来大幅增长?

2020~2025年全球汽车MCU市场规模预测(亿美元) (数据来源:IC Insights、平安证券研究所)

谢志峰(嘉宾):一方面,全球的缺芯现状使得国产MCU有机会充分发展;另一方面,一旦产能跟上,国外不缺芯片了,那么国内的MCU芯片公司就要直接面对日本、欧美等国际大厂的竞争,那时候国内厂商将会面临真正的考验——能否坚守住自己的市场份额。

汽车芯片对安全和性能的要求非常严格,比一般的消费类芯片苛刻很多,这种要求不仅体现在设计端,包括制造和后端的封装测试都需要经过十分严格的测试与验证,都需要投入大量的资金、人力和物力。所以一般企业不太敢用小众设计公司的产品,因为试错成本太高。他们普遍认为只有像恩智浦、英飞凌还有瑞萨这种行业内的大公司才有保障,合作起来才放心。

幻实(主播):您现在做存储器芯片,今后会不会往车规级的方向努力?

谢志峰(嘉宾):我们用“两条腿走路”。一个是车规方向,另一个是国产化存储器方向。虽然原来我们用进口的芯片比较多,但今后会转向国内市场。长江存储(SSD产品)和长鑫存储(DRAM产品)这两家公司最近的发展都非常好,我们也会用他们的晶圆来做自己的产品。


我认为未来车规级芯片的国产化仍需要很长的时间去研发和接受市场的考验,我们要做好思想准备,这是一项长期的工作,一味想着短、平、快是做不了这一行的。


智能汽车时代下的“芯”宠儿


幻实(主播):请教地平线的李总,您看好智能化汽车时代什么方向的芯片种类?判断依据是什么?

目前车上应用的主要芯片分类 (信息来源:三星、平安证券研究所)

李星宇(嘉宾):在功能汽车的时代,MCU确实是主角,一辆车上通常有上百个ECU,哪怕是1:1的比例,对应的MCU也会有接近一百个。然而,从功能汽车转向智能汽车后,最大的变化是算力呈现爆炸式增长,而这种爆炸式的增长既有数量上的增长,又有结构上的变化。

数量方面,我们看到过去的小算力已经增长到T级别的超高算力,如今L4级的自动驾驶就需要超过1000个T的算力,比过去至少提升了3~4个数量级。结构方面,则是从逻辑计算转向人工智能计算,这是非常重大的变化。以上两种改变使得MCU开始退出历史舞台的中心,智能汽车的C位将是拥有人工智能计算能力的芯片。

另外, MCU本身也在演进,分为几个维度。首先是“被集成”,所谓被集成就是MCU本身的功能还在,但它被集成到一个更大的SoC芯片里面去。如今的人工智能芯片已经十分复杂,它可以把CPU、包含多个IP的MCU都集成进去,持续不断地提升集成度也是半导体行业一个颠扑不破的规律。

其次,MCU作为独立的形态,它也从兆赫兹时代走向吉赫兹时代,从简单的单线程内核走向非常复杂的多线程内核。如今先进的MCU其实已经不再使用落后的制程了,像恩智浦这类公司都是用16nm的制程去做MCU,对应的性能提升也是两到三个数量级。这就使得MCU的能力比原来有大幅度增长,MCU的数量开始下降,它的功能、性能不减反增。


这两个趋势使得智能汽车的计算架构从过去的分布式架构转向了集中式架构,从之前的功能域划分模式转向了按照空间域划分的模式。这样做的好处是大大减轻了车上的布线负担,提升了软件开发便利化程度,增加了供应链的弹性,以便更好地应对缺货带来的风险。

主要汽车芯片厂商智能座舱芯片对比 (信息来源:各公司官网、IHS、平安证券研究所)

幻实(主播):听完您的分享我有两点担心,第一,那么多投了MCU的资本该怎么办?第二,做MCU车规芯片的公司,他们是不是可以转型成为您刚刚说的那种情况?还是说下一轮的转型他们已经不再具备优势?

李星宇(嘉宾):非常犀利的问题。首先,如果你只做独立的MCU芯片,就要不断地提升算力和集成度。举个例子,MCU跟网关结合,形成一个更加适合于区域计算的SoC芯片,像恩智浦已经在往这个方向走,而且取得了非常好的市场业绩。

另外一个方向就是融合。其实目前MCU的总量还很大,但它会融合到各种各样的地方,比如说胎压检测,包括压力传感器,雨量传感器,还是更高阶的激光雷达等在内的智能传感器,都有MCU的身影,这是另外一种发展逻辑。


更高算力、更强兼容的造芯新势力


幻实(主播):郑总您认同刚刚李总说的车规MCU“即将退出历史舞台”的判断吗?您有什么样的建议?

郑赟(嘉宾):我完全同意李总的判断。我认为,直到2025年之前,MCU依然将占汽车芯片的主导地位。随着整个汽车电子智能化、集中化的发展,初级场景化的自动驾驶对于MCU的需求增长依然存在,并且和汽车芯片的行业平均增速相当,我认为在7个点左右2025年之后,MCU市场份额可能会被更高算力的SoC芯片慢慢替代,这个趋势主要从需求端出发。因为用户对智能汽车中各项新功能的要求层出不穷,这也在不断地推动着主机厂方和零部件公司去提升汽车芯片算力的要求。长远来看,车用SoC芯片未来的年增长应该能够达到30%以上。


另外,我们还需要关注新能源汽车的功率半导体器件市场,这个领域的年复合增长大约在25%左右。传统燃油车的功率转换可能在10千瓦以下,它的成本可能低于50美金;换做纯电动车,单车的功率器件成本就要达到300美金左右,这意味着新材料的功率半导体会迎来较快的发展,衬底材料从硅转向一些宽禁带材料也值得多加关注。


在整车智能化的推动之下,越来越多的功能将被开发。值得一提的是,图像传感器(CIS)也将出现较快发展,虽然它的发展速度可能没有前两者那么快,但也能够达到10%左右的年增长。我认为其主要的驱动因素体现在,随着自动驾驶的深入和普及,现阶段主机厂的功能配置端也开始“内卷”,可以看到像蔚来、小鹏、极狐等已经量产的汽车配备上,单车也会用十几个摄像头来实现一些核心功能。总结一下, MCU将向SoC转换,同时功率半导体器件,图像传感器等,我认为也是值得关注的。

L4~L5级车载摄像头需求量分布图 (数据来源:YOLE、平安证券研究所)

幻实(主播):其实我之前看到过数据,好像每一个CIS(CMOS图像传感器)里边都需要配存储器,所以存储器的应用在车规芯片的智能化里量会非常大。

谢志峰(嘉宾):对,特别是在新能源汽车或者先进的无人驾驶汽车中,算力和储存的需求都很大。我要补充一点,我依旧十分担心产能问题,中国大陆的中芯国际往7nm以下走的机会并不大,几乎没有量产的机会,先进的车规芯片就必须要用到台积电的制程,因为今天中芯国际的制程就是因为中美关系被卡在14nm量产这个水平,所以我们要把中美关系、国家战略、双循环逻辑也考虑进去。



高度集成化和自身更新迭代使汽车MCU芯片在短期内会继续作为功能芯片的主力军,但未来会逐渐被更高算力的SoC芯片兼容。在这种背景下,功率半导体和图像传感器的市场前景变得开阔,“一枝独秀”的格局将被“百花齐放”所打破。而对于投资人而言,更重要的是灵活分析,投资有创新能力的MCU。

“全栈自研”是当前炙手可热的话题,多家车企纷纷围绕着自动驾驶这一热点,对外祭出全栈自研的技术野心。如何看待汽车制造商的“全栈自研”战略?是否意味着车企面向上游供应商“大厂”的“主权宣示”,可以不借助任何外部力量了?作为芯片供应商如何应对这个趋势?下期节目我们将继续对谈三位嘉宾,为您带来不一样的精彩回答,敬请期待!


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