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留给国产MCU包围的时刻不多了

 发布时间:2022-08-17 03:09:50 来源:乐鱼平台app

  这位在轿车半导体从业十余年的专家现已嗅到了危机的接近,他在过后承受采访时连声说,“其实咱们的产业链一点都不安全,一点都不安全[1]。”

  2020年第四季度开端,全球轿车职业遭受了前所未有的芯片缺少,而且连续至今。

  依据咨询机构AutoForecast Solutions的数据,2021年全球车企因缺芯减产1000万辆,其间我国区域减产200万辆,超越了丰田当年在我国的悉数销量。这意味着几千亿的丢失,而元凶巨恶只是是一些价格几块到几十块不等的小芯片。

  一位芯片公司高管说,2021年我国简直所有车企都派出了一位副总等级的高层常驻上海,他们的使命只要一个,搞到芯片,尤其是最为紧缺的MCU。

  MCU(Mcrocontroller Unit,微型操控单元)俗称单片机,但凡在需求计算机程序操控的当地,都能够见到它的身影,小到电动玩具、手机,大到家电、轿车。

  现在一辆轿车中需求用到数十到上百枚MCU,用于车身、底盘、动力体系、智能驾驭以及文娱体系的操控,一旦缺了其间要害的一枚,轿车就出产不出来。

  虽然卡住了车企的脖子,但单从技能上来看,MCU并没有那么难——高难度的手机Soc具有CPU、GPU、存储、基带等各种功用模块,内建百亿晶体管,以7nm工艺出产,仅规划费用便是几个亿美元;与之比较,MCU内只要CPU、存储、外设,CPU内核能够在揭露商场上购买(通常是Arm),出产工艺则能够选用比7nm落后五代的40nm。

  虽然打造一枚国产轿车MCU的技能壁垒不算高,但芯片供给危机重创轿车职业时,依然没有一家满意强壮的本乡MCU芯片公司站出来成为车企的坚实后台。

  那么问题来了,在我国有意提高芯片自主化比例,难度更高的手机SoC、超算芯片都能完结国产代替的今日,理论上更简单打破的MCU,我国企业为安在轿车上迟迟打不开局势?

  2018年12月,国内首颗车规级32位MCU芯片露脸。MCU按数据带宽可分为8位、16位、32位,位数越大代表功用越好,定位越高端。比方小家电和电动玩具用8位MCU就够,而轿车电子、物联网则需求更多32位支撑。

  打响打破榜首枪的不是MCU厂商,而是本乡的地图厂商四维图新。一年之前,四维图新瞅准了轿车智能化的时机,斥资36亿收买了联发科旗下轿车电子部分杰发科技。四维图新旗下杰发推出的首颗车规级32位MCU

  其实在四维图新向轿车MCU跨界之前,国内据称已有上百家MCU厂商,其间不乏年出货量上亿颗的企业,但他们大多对轿车MCU敬而远之。比方兆易立异活泼在工业和消费电子范畴,中颖电子则在家电MCU占山为王。

  但跨界者的摩拳擦掌和湖的按兵不动,隐藏着这个职业的严酷现实:轿车MCU对新进入者来说,完全是一桩“高风险,低报答”的生意。

  本乡MCU企业芯旺微对高风险有个直观的总结,“车规规范多、研制周期长、隐形本钱高、配套要求高、连带责任大”。

  以作为根底门槛的车规为例,轿车MCU的比赛中,芯片的牢靠性需求远重于功用需求,因此职业对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适当。而在真实装车使用时,大规划车企常常实践要求的不良率是:0。

  为了让芯片满意苛刻的安全要求,轿车职业拟定了一整套车规级规范,对一枚芯片从规划到制作、封装的全流程进行认证,这会极大地检测MCU企业与上下流的协同。

  具体来说,上游的芯片IP供给方需求专门研制“轿车职业专用型IP”,为芯片供给安全冗余。MCU企业依据这些IP规划出归于自己的MCU,便于车规认证。一些MCU企业为了稳妥,会直接要求上游供给的IP自身即经过功用安全认证。

  身处中游的MCU厂商,则要在规划出芯片后,花费12-18个月进行很多测验,确保芯片能够耐受住AEC-Q100规范认证中的高低温冲击、杂乱电磁环境、极点轰动试验等检测,满意功用安全要求,让芯片在量产装车后能够在各种工况下,安全运转10-15年。

  跨界入局的四维图新便领会到了厂商的艰苦。2018年,杰发的赢利仅到达许诺的65%,随后两年收入则从5亿降至3亿,财报在剖析了一番外部要素后,诚实地表明“ 芯片研制投入比预期要高,研制周期较预期略长。”

  而在下流的制作环节,芯片出产企业(晶圆厂)与封装厂则有必要依据IATF 16949要求,树立专门的车规芯片产线个月的认证,期间不得出产其他产品。

  对牢靠性的极度要求,使得MCU车规认证规范苛刻、条目繁复、流程绵长,再加上芯片规划、装车测验等环节,企业需求在无成绩的情况下投入短则三年长则五年,这直接劝退了绝大多数张望者。曾在中芯世界任职的一位半导体剖析师称,车规的存在成倍地扩展了国内外MCU芯片的距离。别的需求阐明的是,上面描绘的是国内MCU企业清一色选用的fabless形式,财物形式轻,与一体化笔直整合的IDM形式有所区别。

  就算跨过了门槛,轿车MCU的商场故事,对新进入者来说也不行性感——在2021年之前,这是一个总量不大、毛利较低、需求增加陡峭、格式相对安定的细分商场。

  2020年,MCU的价格已比年下降,最低时平均价格迫临0.6美元一颗,当年轿车MCU商场规划为65亿美元,仅占全球半导体商场规划的1.5%。总量较小的一起,MCU的毛利率也不算高,即使是职业龙头瑞萨,毛利率也才47%。

  比较之下,以移动处理器为主业的高通,手机SoC出售均价高达20-30美元,2020年毛利率则超越66%,一个季度的营业额就力压轿车MCU职业一整年成绩。

  轿车MCU“撅着捡钢镚”的运营形式,使得商场比例会集到建立时刻久、具有规划效应的轿车半导体头部企业手中。瑞萨、恩智浦、英飞凌、德仪、微芯、意法等厂商经过并购整合,占有了轿车MCU超越90%商场。固化的职业格式带来了一个成果,海外MCU大厂在长时刻量产实践中,和下流达成了安定的客户关系,建设了丰厚的“失效场景库”以及芯片失效溯源机制,能够将芯片越做越安全,一起也以芯片为根底树立了开产生态。

  对车企来说,这意味着替换MCU的时机本钱极高。即使有本乡企业咬牙拿出了契合车规的MCU,但Tier-1、车企出于安全考虑和生态切换的投入,也很少吸纳其作为主力供给商。因此,在轿车MCU范畴,国内企业简直连赔本售卖打价格战的资历都没有,只能在一些不触及轿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,现已在轿车MCU摸爬滚打7年的芯旺微,该事务营收则为3000万元,与国外大厂差了两个数量级。

  2021年,在地震、雪灾、火灾对晶圆厂的轮流洗礼和订单错配下,轿车MCU的供给日益吃紧,海外大厂相继提价。而在8月,国内车企陷入了完全断炊的惊骇中,原因是千里之外的疫情,阻断了一块轿车MCU的出产。

  在国内,博世的ESP车身安稳体系占有70%比例,该体系需求的MCU采购自意法半导体(ST)。但在其时,ST坐落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。投机者则借机大发横财,芯片暗盘一度将原价13元的MCU炒上了4000元一枚的天价[2]。博世我国履行副总裁徐大全的朋友圈截图

  缺芯事情,让国内车企完全意识到,海外芯片企业+海外零部件巨子的MCU供给链并没有幻想中那样安定。扶持本乡轿车MCU公司保供的进程猛然加快,国产轿车MCU在2021年迎来了井喷。

  此前在工控和消费电子范畴张望的兆易立异、中颖电子,紧迫上马车规级MCU项目,方案2022年量产。在2021年最终半个月,琪埔维、芯旺微、旗芯微、云途半导体相继完结亿元融资,创下了国产轿车MCU融资密度纪录。就连四维图新后来也在财报中意气昂扬,其轿车MCU事务在2021年同比暴增了10倍。

  一年时刻,国产轿车MCU从门庭冷落,变作风口上的芯。但是,国产轿车MCU能在风口上逗留的时刻其实有限。

  在2021年芯片缺少后,瑞萨宣告将轿车MCU扩产50%,接受代工订单的台积电也宣告轿车MCU扩产60%。职业估计,2023年跟着新一批产线会集投产,轿车MCU的缺少就将得到缓解。

  另一方面,技能趋势很可能将轿车MCU逐步引向一个更会集化、高端化的商场,这更利好具有深沉技能沉积的海外厂商。

  近些年,轿车电子电气架构逐步向会集式过渡,在会集式的架构树立起来后,轿车上的MCU用量将削减,一块高功用的MCU将替代多枚中低端MCU。

  在高功用轿车MCU范畴,英飞凌、瑞萨等相继推出了TC4x、RH850/U2B等产品,芯片具有更高的时钟频率,更大的内存,一枚芯片能够一起支撑多个使用(而不是像传统MCU那样只能运转一个使用),为未来做好了预备。

  与之比较,国内仅有少量企业如芯驰发布了面向未来的高功用产品E3,全体现在依然处于“低端打根底,高端待打破”的局势,芯片首要使用在对轿车安全影响不大、功用要求不高的车身操控等范畴。

  这意味着,严阵以待的轿车MCU商场,其实只给国内企业留下了一道窄门,而且现已开端封闭。

  即使国内轿车MCU芯片企业能够团体兴起,也并不能从根本上处理缺芯的问题。因为在轿车MCU创业热潮中团体出现的是芯片规划公司,而缺芯的根本原因,是芯片制作环节的产能缺乏。

  现实上,国产轿车MCU面对的,是和国内消费电子高端芯片类似的困境——把握要害技能的上游与下流都不在大陆,在消费电子芯片上下流别离操纵着命门的Arm与台积电,在轿车MCU范畴也卡住了脖子。

  在制作环节,台积电在先进制程一骑绝尘的一起,在轿车MCU所需的老练制程也堆集深沉,具有最多车规级芯片产线%车规级MCU产能,不只海外大厂将部分芯片制作向其外包,国内企业杰发、芯驰等也将其作为代工厂。台积电占有了70%车规级MCU产能

  究其原因,此前国内进入轿车MCU的芯片企业少、规划小,难以构成有用需求。大陆TOP2的芯片代工厂中芯世界、华虹,此前代工的MCU首要是兆易立异、芯海科技等企业用于消费电子、工业范畴的芯片。而尚在襁褓中的轿车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供给环节,因为Arm的强壮生态,国内外轿车MCU在芯片规划时绝大多数内核都挑选了依据Arm Cortex 的IP,其商场占有率超越50%,仅有少量企业如芯旺微挑选自研IP。

  不过,改动正在产生。在上游的IP供给方面,国内正试图经过依据开源的RISC-V开发MCU,绕开Arm的独占。而在制作环节,2021年芯片缺少后,中芯世界出资45亿美元扩产,其间大多数都投向了老练制程,华虹亦敞开扩产进程,国内车规级MCU产线因此有望得以扩张。

  本年5月中旬,外媒报导美国有意进一步扩展半导体设备禁令,中芯世界与华虹赫然在列,也让这场MCU国产化运动显得好像更有必要。

  在本轮缺芯浪潮中,丰田和宝马都与芯片企业达成了严密的合作关系,对供给链及时把握,因此反倒在同行的缺芯中抢占商场,2021年新车销量别离上涨9%、7.4%。而国内车企则被全国政协经济委员会副主任、工信部原部长苗圩痛斥“只会在那儿叫唤”。

  假如要树立起一个新的国产轿车MCU供给链,车企的供给链办理只是穿透至芯片企业其实并不行,还要进一步往芯片IP与芯片制作延伸。

  华为在2018年之后的行为,现已留下了能够参照的先例:在上游,华为转向开源的IP生态,依据RISC-V打造芯片;而在下流,华为则挑选加码先进封装,绕开先进制程来处理芯片制作问题。

  [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线] 轿车芯片“暗盘”买卖查询:价格飙涨数百倍,报价仅1天有用,“芯荒”何时到止境,每日经济新闻

  [5] 国产轿车芯片怎么进一步产业化——百人会第五届高端研讨会简报,我国轿车百人会

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