图片来源：Unsplash-Samuele Errico Piccarini |半导体行业主导汽车芯片，MCU和SoC主要负责计算处理。
在传统应用中，尤其是燃油汽车中，MCU占比很大，SoC使用量很小。
随着新能源汽车和智能化水平的提高，SoC的使用量大幅增加，并有可能超过MCU。
那么，汽车MCU还有未来吗？本文讨论这个话题。
MCU 得到广泛应用。
您能想到的大多数商业、工业和消费电子设备都使用 MCU。
在所有应用中，汽车对MCU的性能、可靠性、安全性要求最高。
同时，也是MCU最大的应用领域。
2021年，汽车部分将占整个MCU市场的38%-40%。
目前，汽车MCU市场规模约为80亿美元，2022年至2025年复合年增长率为11%，高于MCU行业平均水平。
从每辆车的使用量来看，以奥迪豪华SUV为例，总共使用了38个MCU，其中动力系统2个，底盘和安全系统12个，ADAS 6个，信息娱乐系统8个。
车身及其他系统使用了10个MCU。
这个数量并不算多，有些汽车可以使用近百个MCU。
价格方面，汽车MCU的ASP明显高于其他应用，2021年达到3.1美元。
2020年以来，由于供过于求，汽车MCU价格上涨了16%，2021年上涨了22%，涨幅最大。
所有应用类型的 MCU 价格上涨。
Yole预计，未来汽车MCU的价格将维持在高位。
所有精度（位数）的MCU中，32位是主流，占比接近77%，16位约占18%，8位约占5%。
32位营收占比77%，出货量占比40%左右。
因此，32位MCU占据汽车市场最大份额，市场规模约为58亿美元。
01.汽车MCU的现在和未来。
以上简单介绍了汽车MCU市场的宏观情况。
我们来看看MCU在汽车上的具体应用。
在汽车电动化、智能化普及之前，汽车的各个功能块都是由ECU（Electronic Control Unit）控制的，而MCU是ECU的核心。
除了MCU外，ECU还集成了存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（ADC），监控汽车的各种运行数据（制动、换档、速度、航向）角度等）以及汽车的各种运行状态（加速度、打滑、油耗、与前车的距离等），并根据预先设计的程序逻辑计算出各种传感器发送的信息，处理后将各参数发送给相关的执行模块，执行各种预定的控制功能。
这种架构一般称为分布式。
随着智能化、网联化、电动化在汽车应用的深入和普及，汽车电子电气（E/E）架构逐渐从分布式走向集中化，以减少车辆线束，提高内部信息流效率。
分布式架构下，汽车各个功能模块相互独立，只有MCU才能满足所需的计算能力。
当电子电气架构向集中化演进时，计算能力也趋于集中化，单纯依靠传统MCU难以满足计算需求，这加速了汽车SoC芯片的发展。
目前，自动驾驶和智能座舱芯片以CPU、GPU、NPU等AI加速器组成的SoC芯片为主，并集成到域控制器中。
域将传统ECU控制进一步集中，形成若干功能块，可概括为车辆控制域（VDC，Vehicle Domain Controller）、智能驾驶域（ADC、ADAS/AD Domain Controller）、智能座舱域（CDC，Cockpit Domain Controller） ）。
未来，在基于领域的集中式架构的基础上，还将向领域集成（中心集成）的带状架构发展，进一步简化架构，使功能更加集中。
在域控制架构下，控制芯片将向MCU+SoC方向发展。
SoC芯片无法替代所有MCU。
一方面，并??不是所有的系统都需要连接到SoC，比如让转向灯发光的控制方法。
如果不使用MCU解决方案，所有连接到SoC的将形成星形网络。
不仅电线数量会增加，管理难度也会大大增加。
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另一方面，需要一些MCU作为SoC芯片的安全冗余。
目前汽车市场仍以燃油车为主。
纯电动汽车发展迅速，但市场份额超越燃油汽车尚需时日。
在这种情况下，MCU的用量还是相当可观的，特别是在智能座舱、高精度地图、车身电子等应用中。
MCU的需求量大幅增加，所需MCU的数量和单价也随之增加。
从动力系统、车身控制、电机驱动控制系统、仪表板、车载影音娱乐系统、高级安防系统、ADAS，到小车窗、雨刷、电动座椅、倒车雷达和汽车钥匙，都需要MCU控制。
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目前，电动汽车使用的MCU数量可以达到数十个，特别是门控系统、自动停车、高级巡航控制、防碰撞系统等，32位MCU的需求将大幅增加。
在分布式ECU逐渐向域集中化的过程中，DCU（域控制器）集成了多种类型的ECU，实现了控制功能的集中化。
过去几年，尤其是2014年到2018年，辅助驾驶的发展方兴未艾，参与者主要是Mobileye、NVIDIA和传统MCU厂商。
人们理想的自动驾驶功能还处于早期阶段（辅助驾驶），也就是L2级别。
只有达到L4级别，才能真正称为自动驾驶。
现阶段汽车电子电气架构仍以分布式为主。
智能驾驶需求可以通过智能前视一体机来实现。
对芯片算力的需求并不高。
Mobileye占据了现阶段L1-L2视觉ADAS的大部分份额。
在芯片市场上，同时瑞萨、TI等传统MCU厂商的芯片在博世的系统解决方案中使用也占据了很大的市场份额。
基于通用GPU架构，NVIDIA于2016年针对Tesla HW 2.0平台推出了Tegra Parker SoC，将基于GPU的自动驾驶SoC推向市场。
不过，现阶段SoC技术迭代速度依然缓慢，MCU仍有发展空间。
中短期来看，L1/L2辅助驾驶智能汽车仍将占据较大市场份额。
由于缺乏路径规划功能以及传感器数量有限，仅传感器侧的MCU就足以完成融合和决策任务，而分布式架构仍将因此加速普及中低端-end ADAS 将推动 MCU 使用量的增加。
在L2+及更高级别的智能汽车中，SoC芯片将逐渐取代MCU，但底盘交互的一些高实时性任务仍然需要MCU来完成。
ADAS域控制器仍将配备至少1个MCU，以确保系统功能安全。
除了辅助驾驶系统外，其他功能领域，如座舱、仪表、动力、车身控制等，对MCU的使用都有不同的要求。
随着座舱变得越来越智能化，MCU 的使用量将会减少。
智能座舱实现的功能非常广泛，包括信息娱乐、人机交互等，为了实现这些高级功能，需要更高性能的芯片，导致MCU的地位下降。
以仪表板和平视显示器（HUD）这两个座舱功能为例，仪表板性能的提升使得MCU的主控位置被高算力处理器所取代。
HUD功能，尤其是AR-HUD，需要处理大量的信息。
大型处理器需要片上系统 SoC。
在动力领域，传统燃油汽车的动力系统主要包括发动机和变速器。
这两个部件各有一个MCU、发动机主控MCU和变速箱主控MCU。
纯电动汽车的动力系统包括三部分：整车控制模块、电机控制器模块、电池管理模块。
电源域控制器集中控制上述三个部分。
该系统需要更多的MCU，预计每辆车将比传统燃油车使用更多的MCU。
至少再使用 5 辆汽车。
车身控制系统中使用的MCU数量比较稳定，变化不大。
原因是身体领域技术相对成熟，生命周期较长。
这些功能的实现对芯片运算能力的要求较低，所使用的MCU的价格也较低。
总之，MCU在传统功能控制应用中仍然占有一席之地，但在驾驶舱和自动驾驶中的使用量将大幅减少。
随着汽车电子电气架构的进一步发展，座舱域与自动驾驶域之间也有融合的趋势，直至实现整车中央计算机控制架构。
未来可能会有云电脑来控制车辆。
汽车半导体细分市场规模预测（十亿美元，按2021年规模排序），来源：中泰证券 从上表可以看出，在可预见的未来几年，虽然各类汽车芯片尤其是SoC的增长速度非常高，但整体市场规模最大的仍然是MCU。
在可预见的未来，随着燃油汽车占比的下降以及纯电动和智能汽车占比的大幅提升，MCU的整体使用量将会下降。
目前，特斯拉电动汽车就是中心化架构的典型例子。
在域架构下，特斯拉将很多小型ECU功能集成到了区域控制器中。
因此，ECU的数量比ID.4/Mach E等车型要少。
Model Y、ID.4、Mach E的ECU使用量分别为26、52、51。
这比ECU少很多传统燃油汽车。
ECU数量的减少导致MCU的使用量减少。
一般来说，MCU的应用随着汽车电子电气架构的发展而变化，使用量会经历一个从少到多，再从多到少的过程。
SoC芯片将集成一些低端MCU功能。
而且，随着汽车SoC的计算能力越来越强，功能越来越强大，越来越多的MCU功能将被集成到SoC中。
随着汽车电子电气的分布式架构向域控制方向发展，单车使用的MCU数量将从平均30-40个逐渐增加到70-80个。
未来，随着中心化架构的普及，计算能力将集中在车载计算平台上。
汽车MCU的使用量将逐渐减少到50-60个左右。
02.汽车MCU市场结构对于汽车零部件和整车厂商来说，MCU更新迭代慢，使用周期长。
因此，他们倾向于选择能够提供稳定解决方案的供应商，很少更换供应商。
这在很大程度上决定了全球汽车MCU市场的长期稳定格局。
瑞萨、恩智浦和英飞凌是三大支柱，紧随其后的是意法半导体、德州仪器、安森美半导体和Microchip。
不同的厂家有不同的侧重点。
例如，英飞凌擅长机箱和电源域控制； NXP基于Arm架构打造开放式MCU平台，适合中小型客户。
除ADAS摄像头控制外，在连接、网络、传感器控制等方面具有显着优势，应用覆盖面广泛。
;瑞萨依托日本各大汽车厂商，产品覆盖高中低端，应用涵盖车身、底盘、动力、智能座舱等。
在ADAS方面，瑞萨擅长摄像头控制，英飞凌擅长在中央安全MCU方面，NXP擅长雷达控制（包括毫米波雷达和超声波雷达）。
以上均为各大IDM公司。
汽车MCU晶圆代工也拥有很大的市场份额。
台积电约占全球汽车级MCU晶圆代工出货量的70%。
全球领先的MCU制造商都依赖台积电。
非常强壮。
近两年，受疫情影响，台积电削减了车规级MCU产能。
随着市场需求快速上升，相关MCU供大于求。
03.中国市场力量翻倍。
目前，中国汽车芯片自给率不足10%，对外依存度较高。
汽车芯片进口率高达95%。
用于动力系统、底盘控制、ADAS等功能的关键芯片被国外巨头垄断。
需求方面，中国汽车市场约占全球30%份额，是汽车级芯片需求最大的市场。
由于汽车级MCU认证门槛高、认证周期长，以及对可靠性、安全性、一致性、寿命等高要求，中国汽车MCU芯片市场长期被国外厂商主导。
近年来，国内多家厂商纷纷布局汽车级MCU，如新旺微、捷发科技、新驰科技、比亚迪半导体、兆易创新等。
与安全性能关系不大的低端汽车级MCU，如雨刷器、车窗、遥控器、环境光控制、动态行车灯等车身控制模块。
自动化所需的高端MCU，如智能座舱、ADAS等。
目前兆易创新、芯海科技、国芯科技、比亚迪半导体等厂商均拥有通过汽车监管验证的MCU产品，中盈电子汽车监管级MCU也已流片。
中国及全球汽车MCU市场规模预测，来源：方正证券保守测算，2022-2025年中国汽车MCU市场规模预计分别为32.92、36.02、3.930、42.74亿美元，全球汽车MCU市场规模从2022年到2025年将为85.59。
93.66、102.19、111.12亿美元。
在25%和30%的预期渗透率下，2021-2025年中国汽车MCU市场CAGR分别为9.24%和11.22%，汽车级MCU市场增长空间较大。
目前，我国汽车级MCU产业正处于导入阶段。
基于相对成熟的消费级和工业级MCU技术，汽车级MCU市场的大规模需求将刺激国内厂商加大研发投入，优先满足技术要求。
获得客户订单的厂家将迅速占领市场，国产替代潜力巨大。