自动驾驶给MCU的新挑战,快进ICU的MCU企业,突然在风口上飞起来而后呢?1.5万字一文看懂,先收藏在看再阅读!

创业   2024-06-08 07:02   上海  


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228篇原创笔记

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智能电动汽车SEV3年增长了17倍,芯片国产化的机遇随之而来。哪些成长企业、上市企业抓住了这一风口呢?
来看看本篇解析,保证你一文Get全貌!先转发、收藏在看再阅读,记得一定要看到最后,尤其是要看第11章。

1MCU从萎靡到火爆


2023年上半年,从国外头部企业财报中,我们还是看到MCU行业还是持亏损状态,频繁地,企业将亏损原因归结于:下游消费电子市场整体表现低迷,产品销售价格承压。
这个原因,在中国工信部发布的数据中同样得到佐证:上半年智能手机产量5.07亿台,同比下降9.1%;微型计算机设备产量1.62亿台,同比下降25%。
然而,移动消费电子萎靡,另一大MCU应用市场——新能源汽车市场却是一片火热!汽车也有望既移动消费电子侯成为新一个消费电子的融合体。
2023年,中国智能电动汽车销量已达950万台。市场渗透率超过30%,连续9年位居全球第一,占到全球比例68%,创下历史新高。预计2024年销售量为1150万辆,占有率达到37%。
据中汽协数据,2023年上半年新能源汽车销量为950万辆,同比增长38%。
与此同时,汽车智能化方案也在不断地迭代更新,智能终端节点也在同步增加,汽车变得越来越复杂,对芯片也有着更多的需求。中国面临着对汽车芯片的大量需求与汽车芯片短缺的矛盾。
其实每一家芯片厂商背后都有车企的扶持。
比如瑞萨的背后是日本汽车产业链,英飞凌背后是德国汽车产业,德州仪器(TI,Texas Instruments)背后是美国汽车产业。2023年,中国汽车出口跃居全球第一,也为国产车规级MCU厂商的发展注入强心剂。
在此背景下,中国汽车产业借助新能源的东风崛起,也助力国产车规级MCU厂商进一步发展。

2,MCU,智能汽车的核心零部件
MCU是一种微控制器,他将CPU,程序/数据存储器,与其他特殊功能的寄存器等部件集成在一片芯片中,集成芯片级的计算机,MCU可以广泛的应用在各种电子设备中。
MCU控制单元(Microcontroller Unit) ,又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机,是把中央处理器(Central Process Unit;CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,
甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。
诸如手机、PC外围、遥控器,至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等,都可见到MCU的身影。
汽车电子中所使用的半导体即车规级芯片,主要有主控芯片(MCU/SoC),功率芯片(IGBT),传感器芯片(CIS)和存储芯片(Flash)四大类,
车规级芯片广泛应用于汽车的动力系统、智能座舱及自动驾驶系统,是汽车电子核心元器件。
MCU分类如下:
按其基本操作处理的数据位数——根据总线或数据暂存器的宽度,单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。在车窗、座椅调节、动力总成、车身控制、电池电机控制、整车热管理系统等方面都有MCU的参与。
按用途——可分为通用型MCU和专用型MCU,其中通用型是指将可开发的资源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供给用户的MCU;专用型MCU是指硬件及指令是按照某种特定用途而设计,例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。
按指令结构——根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)和RISC(Reduced Instruction Set Comuter,精简指令集计算机微控制器)
按存储器类型——可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。
按存储器结构——MCU根据其存储器结构可分为哈佛(Harvard)结构和冯▪诺依曼(Von Neumann)结构。

3,MCU的井喷驱动力
被称为汽车微控制器的车载MCU应用范围广泛,不仅是简单的驾车操作,
从发动机控制到车载娱乐系统,再到先进的驾驶辅助技术,MCU无处不在,默默地推动汽车行业的智能化发展。
如发动机控制、雨刷器、车窗控制、电动座椅、空调等控制单元,而且可以应用于复杂的智能车载功能,如车身动力、行车控制、信息娱乐、辅助驾驶等,所有功能的实现都依赖于复杂的芯片组成和稳定的算法支撑。
在燃油车中,MCU可以精确地管理燃油喷射的时间和量,确保燃油高效燃烧,提升动力性能的同时降低油耗,有着诸多不可或缺的应用。对于点火系统,MCU能精确控制点火时机,保证发动机稳定可靠运行。
国产车规级MCU厂商应该是四、五年前开始大量出现的,那么主要的驱动因素有3个:汽车电动化、驾驶智能化(自动驾驶)和芯片国产化。先说前两个,第三个国产替代放在后面说。
汽车电动化指:
1)电池管理系统BMS:BMS需要对充放电、温度、电池间均衡进行控制,主控板需要一颗MCU,每个从控板也需要一颗MCU;
2)整车控制器VCU:电动汽车能量管理需要增加整车控制器,同时需要配备32位高阶MCU,其数量根据各厂的方案不同而不同;
3)引擎控制器/变速箱控制器:存量替换,电动汽车逆变器控制MCU替代油车的引擎控制器,因电机转速高,需通过减速器进行减速,它所安装MCU控制芯片代替油车变速箱控制器。
当然,从燃油机到电池,换了电池只能叫电动车。但只有智能体验和自动驾驶的才叫智能汽车。
驾驶智能化指:
1)国内汽车市场还停留在L2高速渗透阶段,从综合成本与性能考虑,OEM增加ADAS功能仍然采用分布式架构,随装载率提高,对传感器信息处理的MCU也相应增多。
2)由于智能座舱功能日益增多,更高性能的芯片作用提出更高要求。
2)自动驾驶在小鹏和华为带领下进入L3渗透率提速区间,从高速辅助驾驶,到城市地面辅助驾驶。从辅助驾驶到AI记忆驾驶(AI代驾)。路开开一遍就记住,不需要地图。从自动泊车,到离车停车。

4,自动驾驶给MCU的挑战
因此在自动驾驶系统中,MCU承载着处理海量数据、制定驾驶决策、协调各系统间工作的重任。它举足轻重,就像一位经验丰富的驾驶员,时刻关注着周围环境的变化,并基于感知到的数据迅速做出决策。
无论是繁忙的城市道路还是崎岖的山路,MCU都能根据路况和交通状况调整车辆的行驶速度和方向,确保车辆安全、平稳地行驶。此外,MCU还需要与车辆的其他系统保持紧密的联系,如动力系统、制动系统、导航系统等,确保它们之间的协调与稳定。
ADAS和自动驾驶要求MCU具备高速数据处理能力,以实时分析来自多种传感器(如雷达、摄像头、激光雷达)的海量数据。
挑战在于如何在有限的功耗预算内提供足够的计算性能。
其次,MCU需要满足高安全性与可靠性。安全是自动驾驶的核心,MCU需实现功能安全,并内置冗余机制以减少故障风险。
此外,ADAS和自动驾驶软件的复杂度大幅增加,要求MCU支持复杂操作系统、多任务处理和快速软件更新,同时要确保软件的安全性和可维护性。
如此严苛的条件,为了应对日益复杂、多变的驾驶环境,为了更高的安全要求,对MCU的技术要求提到了新的高度,采用以往的方式显然已经解决不了问题,必须要创新才能兼顾所有需求。因为任何微小的故障都可能对驾驶安全造成严重影响。
芯谋研究总监张彬磊分享到:
“一是采取多核与异构计算设计方案,将任务分配给最适合的处理单元,提高效率并降低功耗。
二是强化MCU产品的安全机制。内置硬件安全模块,采用加密技术保护数据传输,实施功能安全设计和冗余系统,以提升整体安全等级。
三是优化软件架构。开发高度模块化、可扩展的软件框架,支持OTA更新,利用AI算法提升决策效率和准确性。”
对应而来的是,MCU的模块化与标准化也将成为一个重要的趋势。
因为通过模块化设计,可以将复杂的自动驾驶系统拆分成多个独立的模块,每个模块都由一个或多个MCU控制。
这样可以降低开发成本、提高系统的可靠性和可维护性。而标准化则可以实现不同厂商之间的设备兼容性和互操作性,进一步推动自动驾驶技术的发展。

一个趋势是,

在汽车“新四化”的过程中,
汽车电子电气架构正在从ECU向域控制器进行过渡,整车系统的集成度越来越高,这也让产业界对于车规级MCU能否持续保持较高的增长态势表示关切。

英飞凌科技高级副总裁兼汽车业务大中华区负责人曹彦飞在接受《中国电子报》采访时表示:
“整车系统转向域控制器以及集成化趋势,会减少部分低端的或者与域控制器集成在一起的小型MCU用量,
但汽车电动化、网联化、智能化会带来更加丰富的电子化功能,驱动MCU等车规元器件需求的大幅增长。未来几年,车规MCU依然能够保持较快的增长步伐。
自动驾驶作为一个全新的火热领域,需要大量的MCU芯片来实现各种功能,为系统的稳定运行提供坚实的支撑。


5,MCU的市场规模和量价演变

我国MCU市场在中低端领域完成了国产化,带动国内MCU芯片行业市场规模快速上涨。
1)MCU市场规模
2022年中国MCU市场规模约为400亿,产值约为72亿元。
其中工业控制、汽车电子是主要需求市场,市场份额占比为25%、39%。
近五年中国MCU市场年复合增长率为7.2%,是同期全球MCU市场的4倍。也就是到2025年,中国MCU为500亿市场;
而中国车规级 MCU市场规模2021-2025年CAGR 为 11.22%远高于行业平均增速。
预计2025年中国汽车MCU规模为46亿美金,约320亿人民币。
另外一个数据是,市调组织Yole显示,2023年全球MCU市场规模约229亿美元,为1600亿人民币。预计至2028年将以5.3%的年复合增速。
而全球车用MCU市场规模达2023年突破100亿美元。2025年全球车用MCU市场规模有望达到116亿美元,相当于800多亿人民币。

这一个数据就是中国汽车的MCU市场需求会占到40%全球比例,而目前中国新能源汽车占比全球68%。
但残酷的是,中国自己的车规MCU品牌只有全球10%。这个后面会讲国外巨头垄断是如何抢夺市场与国内新秀车规MCU的发展竞争。

2)汽车电子ADAS功能渗透率不断提升
车载电子价值量占比从 1970s 的 5%快速增长至 2010 年的 35%,
未来车载电子占比有望达到 50%。
所有的电子零部件都需要半导体,随着电动化智能化网联化的发展,芯片在汽车上的应用越来越广泛,半导体含量越来越高。
我们再来看看汽车芯片需求数量
从单车半导体芯片数据来看,燃油车时代,单车芯片需求约为300-500颗,而当下的智能电动车单车芯片搭载量则超过了1000颗,未来L4级别车辆的单车芯片需求更将超过3000颗。
以中国汽车行业为例,2022年整车销售规模达4.6万亿元,汽车芯片销售规模为1220亿元,其重要性不言而喻;
2030年,中国汽车芯片市场规模预计将达到290亿美元,年需求量将超过450亿颗。
2023年,中国车用半导体中的中国品牌市场份额也只有10%。我们预测到2030年左右,中国品牌在中国市场的份额应该有机会接近40%,这是非常显著的提高。
以东风汽车集团的公开信息为例,其表示到2025年将实现车规级芯片国产化率60%,并挑战80%。

3)MCU使用量
从MCU使用量来看,目前单车MCU用量从传统燃油车70颗左右用量到现在新能源车MCU用量已经上升到300颗左右,而且还在不断增长。
ICinsights还给出乐观数据指引,2021年全球MCU交货量309亿颗,并预计2026年达到358亿颗。
从价格来看,随着汽车电子电控功能日趋复杂,32位高阶MCU占比不断提升,带动了MCU的平均售价和销售额上涨。
根据Omdia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7%、22%和71%。
由于汽车MCU性能和车规稳定性、安全性要求高于其他MCU,因此8位、16位、32位MCU单价分别为0.9、1.4和3.5美元,显著高于全球MCU均价0.64美元。
而2021-2026年32位MCU市场规模CAGR将保持12%,远高于同期8位MCU的2%以及16位MCU10%的增速。

6,世界顶级品牌的车规MCU装备赛


由于汽车时常暴露高温、高湿、高压环境中,要求MCU最高可承受温度区间达-40℃-150℃且产品寿命需达15年及以上,
特别是在动力、刹车灯等高安全需求领域MCU都需严格符合AEC-Q100、ISO26262、IAFT16949相应车规标准,对MCU设计、制造、封测全流程提出了严苛要求。
因此高技术和进入壁垒造成汽车MCU市场被来自半导体和汽车工业发达的美日欧企业高度垄断。
几乎所有的MCU厂商都使出浑身解数抢夺市场份额,竞争愈演愈烈。
全球汽车MCU市场长期处于龙头企业高度垄断的格局,英飞凌、瑞萨、恩智浦、意法半导体、微芯科技五家企业的市占率超过90%,并且均为IDM模式,但第一名的争夺一直十分激烈。
2023年国外巨头的车规级MCU出货量超过14亿颗以上。

其中,瑞萨电子在发展过程中与日本知名车企本田、丰田等形成密切合作,目前市场份额最高,达到了30%;
恩智浦在2015年收购飞思卡尔之后强化汽车领域,车用MCU实力大幅提升,目前占比为26%,排名第二;
英飞凌在收购赛普拉斯后,完善了汽车电子MCU产品线,目前市场份额为19%,排名第三。
英飞凌表示,汽车电子占到其营收的一半以上,增长的最大驱动因素来自汽车MCU。旗下的AURIX微控制器在全球市场的交付数量达到10亿件,使用该芯片的汽车品牌数量超过50家。
最新市场研究机构TechInsights的最新报告显示,车用MCU市场第一名的头衔易主,英飞凌依靠其汽车MCU销售额较上年增长近44%,约占全球市场的29%,逆袭瑞萨成功登顶,更是在该业务的助力下再次跻身全球十大半导体供应商。
瑞萨电子也意识到了危机,其公司高管在2024年资本市场日活动上表示,汽车MCU方面的领先地位正在迅速被竞争对手赶超。
据统计,瑞萨电子在MCU市场的总体份额从2022年16.55%滑落到2023年15%。
对此,公司正在采取措施来解决产品组合中发现的问题,并将进一步加强研发,提供更好的产品促进市场增长。
紧随其后的恩智浦也曾登顶过,恩智浦资深副总裁兼大中华区主席李廷伟在刚刚举办的汽车生态技术峰会上表示,汽车电子业务占其营收的50%,
恩智浦汽车业务已经在多年前完成了从MCU到MPU的重大转型,以及在产品层面实现硅片的转型,即在硅片的基础之上集成更多的软件。
随着软件创新周期和硬件创新周期的分离,软件和硬件的联合设计愈发重要,恩智浦与主机厂的交流更多聚焦在将硅片平台与主机厂软件架构相匹配。
MCU技术还会继续迭代,若想从这片竞争红海中脱颖而出,就需要企业不断创新和突破。

7,车规MCU的生死线与中国车规MCU崛起的机会


车规类不仅有车规门槛,更有供应链的高墙。
如前所述,车规MCU市场一直被国际巨头高度垄断。直到2021年才有中国国产汽车芯片出现的机会。
全球汽车缺芯潮来自2021年,一场猝不及防的产能争夺悄然而至。
我们可以回顾几个数字,2015—2017年,我国汽车产销量连续增长,在2017年分别达到2902万辆和2888万辆。
2018年以来,受居民消费增速下滑、国际贸易摩擦等因素的影响,我国汽车产销量经历了连续三年的下滑,
2022年汽车产销量回升至2702万辆和2686万辆,占全球汽车产销量的比例达 30%以上。
彼时的供应链再回去和Fab厂要产能的时候,发现此前车辆销售不景气的时候,产能已经被其他领域的囤货行为填满。
一个直接影响地域GDP的行业,居然因为一颗芯片而造不出车。此时,国产芯片企业才得到了整车厂们的高度关注。
国产替代、缺芯、地缘政治多重因素,让国内车规MCU市场热闹了一把,股市炒兆易创新等企业也是那时候开始。高点达到过235元,1500亿以上。比低点涨幅高达45倍。
但这是与抢产能之战同时打响的就是毛利之战。
国内MCU表示,大家都希望进入到汽车供应链的舒适区,所以国内芯片最大的优势——性价比,被不断放大。
目前,中国每年销售3000多万辆汽车,占比全球33%,新能源汽车900万辆,占比全球68%。但国内本土汽车芯片供应仅占10%左右。
之后,从2022年开始国际MCU大厂为了提升竞争力,开始了价格战,想通过技术更优,价格差不多的策略,从中国本土MCU厂商手中夺回原有的市场份额。
经过2022年后呢,而汽车行业的洗牌也让国内MCU厂商看到了机会,越来越多,有很多车企都在和国内的车规级MCU厂商合作,甚至自己下场投资诸多半导体企业。
因为中国新能车SEV的崛起,车规级MCU厂商们有了更多的机会去验证和精进自己的产品。
电气化、智能化走在前沿的另一个好处就是,拥有话语权的我们可以自己制定和推广一系列的标准和认证体系。
在此前我们一直在别人的游戏规则和框架之下,处处受制于人。如果此后有机会自己来制定游戏规则,对国内行业发展的好处不言而喻。

8,先来看看中国整体MCU行业血洗周期


2023上半年,MCU市场杀价进入白热化。
MCU处于去库缓慢,产品同业竞争激烈,竞争加剧使自主芯片及模组售价有所下调,一众中国MCU企业毛利率急剧下降。
毛利率从2022年的43.4%降至30.3%。
在这种策略影响下,32位MCU已成为市场主流产品,且不断向下蚕食8位产品市场。在激烈“内卷”态势下,中国本土企业原有的低价、甚至是“赔本赚吆喝”策略,越来越难以为继。
国内市场上整体看,我国主要已上市企业玩家:兆易创新、中颖电子、四维图新、国芯科技、芯海科技、中微半导等MCU厂商,目前主要以家电、消费电子、物联网等市场为主,车规MCU芯片暂时出货占比较小。
因此在Q3季度受行情不景气的影响较大,普遍业绩表现都不是很好,尤其是2023前三季度利润和去年同期相比下滑幅度都在60%以上。
中芯国际和华虹半导体均在财报中指出,全球消费市场疲软导致了公司经营业绩的下降。
2023年第四季度,中芯国际的“消费电子”“互联与可穿戴”以及“工业与汽车”业务的营收均出现下降,环比下降幅度分别为1.3个百分点、2.7个百分点以及1.7个百分点。
除了中芯国际和华虹半导体,国外的模拟IC及MCU大厂也公布了较为惨淡的营收业绩。
德州仪器、意法半导体、美国MCU大厂微芯科技(Microchip)财报里MCU不分都下降超过10%,产能利用率不足。
但随着2023年行业去库存,汽车电子去库存接近尾声,2024年,定制芯片量产服务订单充沛,信创及信息安全领域下游需求回暖态势明确,叠加国产新能源车出货量和渗透率持续高景气,
汽车域控制、车载DSP、初代RAID等新品放量在即,
一众中国MCU企业2024下半年大概率有望实现营收和毛利率同环比大幅回升,年内有望实现扭亏。
并且在行业下行周期,国产厂商积极提高市占率,替代外企/台企份额,行业话语权持续增强。
看一线数据,24年Q1景气修复MCU厂商库存去化顺利。
以MCU业务占比较高的中颖电子、乐鑫科技为例,两家公司24Q1营收分别为3.2、3.9亿元,同比+10%、+22%。
在营收端,中国大陆MCU厂商季度营收整体呈现上升趋势(23Q4环比+20%、24Q1环比+29%),而中国台湾MCU厂商营收则有所下降(23Q4环比-32%)。
也印证了中国大陆市场份额崛起。
从龙头厂商发展预期看,包括英飞凌、恩智浦及ST等均看好下半年MCU等为代表的车规级芯片需求增长,TI更是表态持续加大对于汽车市场投资力度。
国内领先车规级MCU厂商国芯科技3月披露的信息显示,目前汽车电子MCU芯片去库存正在加速进行。国产替代仍将是我国汽车电子芯片的市场趋势之一。
MCU龙头兆易创新业务为例,23H1 MCU营收出现大幅下降,Q4已呈现企稳迹象。


9,国产车规芯片在市场和政策上的双利好


2023年,工业和信息化部以及国家标准化管理委员发布智能网联汽车2023版通知》。是对2018的继承、延伸与完善。
《指南》根据智联网汽车技术现状、产业需要及未来发展趋势,分阶段建立标准体系。计划到2025年,系统形成能够支撑组合驾驶辅助和自动驾驶通用功能的智能网联汽车标准体系;到2030年,全面形成能够支撑实现单车智能和网联赋能协同发展的智能网联汽车标准体系。
国内在车规级MCU认证和测试上的空缺等问题也将迎刃而解。
而为了减少对外依赖,提高产业链的自主可控能力,政府和企业正共同努力,通过技术创新和产业升级,增强国产汽车芯片的研发与生产能力。
最近的2024年5月份,中国正敦促国内顶尖汽车制造商到2025年将本国芯片的采购比例提高到四分之一,世界上最大的汽车市场希望建立一个有竞争力和自力更生的半导体供应链。
无独有偶,5月最后一天,上海市经济和信息化委员会等七部门印发《上海市推动工业领域大规模设备更新和创新产品扩大应用的专项行动》。其中提到支持自主品牌新能源汽车创新芯片应用比例不断提高。
这是国产车规芯片在市场和政策上的双利好。

10,中高端国产车规MCU


看完上述的篇幅后,大家纵观整个国产MCU市场有了概念。
车规MCU的应用场景是独特的存在,但年营收动辄数十亿的MCU上市公司,然而对车规MCU市场也是望而却步,车规MCU的出货占比寥寥。
中国MCU品牌在全球占有率占比不到10%。
这是因为车规MCU的门槛对于企业来说,用一个字总结就是贵。
首先,验证很繁琐。
车规级MCU企业在进入整车厂的供应链体系前,一般需符合三大车规标准和规范:在设计阶段要遵循的功能安全标准ISO26262,在流片和封装阶段要遵循的AEC-Q以及IATF16949,在认证测试阶段要遵循的AEC-Q100/Q104。
其次,即使通过后,整车厂商通常还需要对汽车MCU厂商进行数月甚至一年以上时间的路测,才能批量装车。
因此,这对车规级 MCU厂商的技术、资金及供应链的整合能力提出了非常高的要求。运营成本很高。
第三,研发和流片成本的投入,是汽车芯片公司的硬性成本。
动辄数亿元的资金是入门的标配。高投入的背后,一旦无法形成正向的商业转化和高毛利的保障,将严重影响企业的正常运转。
对于整车厂商,更换产品的成本高、风险大,因此车规级 MCU 领域的先进入者将形成一定的先发优势,从而对车规级 MCU 领域的后来者形成较强的客户壁垒。
而受终端需求带动及“缺芯”影响,2022年以来国产车规级MCU新品迎来爆发,包括国芯科技、杰发科技、芯旺微、比亚迪半导体、芯驰科技等均实现了百万颗以上的规模出货量,
包括兆易创新、中颖电子等消费电子/工业/家电领域头部厂商2023年也逐步实现了小批量生产。这就是整体市场情况。
这里要提一下,高端应用方面,近年来主要由国芯科技、芯驰科技等在ADAS、动力总成、底盘控制器及域控制器等中高端应用实现突破。
另外在车规安全芯片方面,早在2022年国芯科技披露信息显示,其CCM3310S-T、CCM3310S-H车规级芯片满足ACS-EAL5+等级要求,达到目前国内安全芯片在汽车行业专业安全认证方面的最高等级。
在未来前景上,
按应用领域划分,汽车MCU又可以分为车身域、动力域、底盘域、座舱域和智驾域。
从单车MCU附加值看,座舱域和智驾域对MCU有较高的运算能力及高速通信需求,单芯片ASP(平均售价)最高,目前主要量产国产厂商有国芯科技、芯驰科技等;
动力域及底盘域涉及驾驶安全,对于MCU的工作温度和功能安全等级要求非常高,因此单芯片ASP(平均售价)集中在3-20美元/颗区间,附加值较高,主要国产厂商国芯科技及芯旺微等;
车身域MCU是目前进入门槛相对较低的领域,利润相对微薄,也是杰发科技、比亚迪半导体及芯旺微等出货量较大的国产厂商目前主要的发力市场,单芯片ASP(平均售价)最低。
而这几家入门产品基本达到瑞萨等为代表的头部行业平均水平,在产品性价比方面优势明显,也是目前国产车规级MCU主要应用市场。

另外杰发科技AC7840x系列出货量增长较快,国芯科技在CCFC2012BC系列等部分指标优于恩智浦、瑞萨等标杆厂商产品,出货量也持续增长。
动力总成等中高端应用领域,国内主要有国芯科技及比亚迪半导体等厂商实现了部分规模量产,
但比亚迪半导体主要以自用为主,公开市场上国芯科技为代表厂商近年来发展较快。
此外,包括杰发科技、中微半导体及兆易创新等也在积极布局该细分应用市场。
其中,以国芯科技已公布的CCFC2003PT、CCFC2007PT、CCFC2013PT、CCFC3008PT等数据看,其多数指标与同行业可比产品处于同一水平,部分指标优于英飞凌等同行业可比产品。


11,首次出现第一亿颗的企业,然首次冲刺科创板失败


另外好消息是,就在今年3月18日,国产头部汽车MCU芯片厂商芯旺微电子官宣了一个数字——KungFu内核车规级MCU累计交货一亿颗。这是中国第一个达到1亿颗车规MCU的企业。
国内MCU企业数量堪称满天星,耀眼的就那么几颗。再加之大部分市场被国外企业垄断,市场之“卷”,机遇之多,国产车规MCU企业到了奇妙的十字路口。一亿颗带有一种象征。
向前,一亿两亿顺水推舟,反之则残喘。
目前,多数企业是在2022年才开始研发或推出车规级 MCU 产品,由于车规级MCU认证难度大、周期长,从流片至量产出货往往需要3-5年时间,因此目前能真正能实现大规模出货的本土MCU企业只是少数。
芯旺微是如何崛起的呢?
从前,国产MCU厂商普遍采用成熟的ARM内核,所以本土MCU厂商们如同建在流沙中的大楼,一旦ARM想要断供卡脖子,或将面临摇摇欲坠的风险。
芯旺微电子推出的KungFu内核车规级MCU产品而,以便以更低的成本开发产品、更快的速度抢占市场。
恰逢其时,正是依靠在前述说的2020年底爆发的全球“缺芯潮”中抢占先机,抓住了这一国产替代契机,实现了业务的翻倍增长。
并且晶圆代工、封装测试全部产业链均在大陆完成,高度契合了下游汽车制造商以及整个国家对于强化供应链稳定性的紧迫需求。
但悲剧的是,2024年5月30日,主打车用MCU产品的芯片企业上海芯旺微电子技术股份有限公司,首次冲刺科创板IPO失利。
一家尚可优秀的企业,由于什么原因首次冲刺失败呢?
主要还是MCU产品仍未摆脱产业周期阴影。

前面第5章提过,在2021年芯片行情紧俏的市场信号下,众多厂商蜂拥而扩增产能,加剧了MCU行业的竞争。
2024年上半年MCU产品需求还没见明显起色。头部晶圆厂今年一季度表示,该公司还处于需求疲软的产品是MCU,希望能在今年下半年看到市场的全面复苏。
招股书显示,芯旺微在上市前曾进行六轮融资。
2021年1月,该公司完成A轮融资的投前估值仅6.5亿元;同年4月,芯旺微B轮融资的投前估值23亿元。2022年8月,芯旺微C轮投前估值已达100亿元。公司估值隔轮翻倍跳。
此次芯旺微上市终止,伴随半导体企业估值整体缩水,最受伤的还是机构股东。
这里不禁想问,行业周期是永远存在的,然而因为产业周期而下行的数据,就要被上市一刀卡死?只能等行业顺周期时有了良好的财务数据才能顺利上市?
我们又如何让企业穿过行业下行周期?

一边扶持科创企业,一边上市过会只看静态的财务数据,我们的上市标准到底如何从买方视角去看待企业呢?
这样的话,在国际舞台上刚刚学会走路步履蹒跚的小学生,有心努力想考博士生,是不是也会被窒息在摇篮里?

资本市场到底是要追求绝对的正确,还是宁可错杀一千不可放过一个?

为什么不能交给投资人们自行判断?
未能被进一步证券化的科技企业还如何进行高投入研发呢?
这次被否的另外一个原因就是股东突击低成本入股。芯旺微的客户上汽通用五菱(控股股东为上汽集团)、供应商中芯国际出现在其股东阵容里。
我们的监管部门更要想清楚的是,国产科技企业证券化要起来,同时还要做到股东价值回报,这是否对于科技企业在同一时间本身就很难两全?
而作为家族企业的科技企业,又如何保护股东利益?也是需要提前去教育科普的。

12,国芯科技部分指标优于恩智浦、瑞萨


国芯科技在车规MCU、DSP、信号链、传感器、驱动及混合信号等技术方向上均有积累,产品覆盖汽车车身和网关控制芯片、动力总成控制芯片、域控制芯片、新能源电池管理芯片、车联网安全芯片、数模混合信号类芯片、主动降噪专用DSP芯片、安全气囊芯片、线控底盘、仪表、辅助驾驶芯片和智能传感芯片等12个方面,
应用领域涵盖车身域、动力域、底盘域、座舱域和智驾域等,形成丰富全面的产品线。

A,产品定位:中高端车规MCU芯片批量应用
国芯科技在CCFC2012BC系列等部分指标优于恩智浦、瑞萨等标杆厂商产品,出货量也持续增长。


国芯科技近期推出了一系列中高端汽车电子芯片,包括MCU芯片CCFC3007PT和CCFC3008PT、PSI5收发器专用芯片CIP4100B、安全气囊点火驱动专用芯片CCL1600B和智能座舱音响DSP芯片CCD5001。
这些芯片均按照汽车电子标准设计,具有高可靠性和功能安全性。新产品的推出丰富了公司的产品线,并推动了公司产品向高阶应用的渗透,提升了竞争力。
公司MCU芯片已在多个著名自主品牌汽车上批量应用,包括比亚迪、奇瑞、上汽、长安、吉利和东风等。新产品市场拓展方面也取得了积极成果:
B,一汽解放商用车开发院在动力总成项目中首次选用CCFC3007PT芯片,实现了高端国产主控芯片的深度定制和共性问题平台化解决方案,项目已通过一期验收。
C,浙江埃创科技服务有限公司下单70万颗芯片,包括15万套安全气囊控制器双芯片配套方案和2万颗高端动力底盘域控MCU芯片CCFC3008PCT。
D,天津易鼎丰智控科技有限公司下单50万颗高端动力底盘域控MCU芯片CCFC3008PT。
公司中高端汽车电子MCU芯片在埃泰克的多个模组中获得规模化量产应用和2024年新的应用批量订单,而埃泰克已经基于国芯科技的CCFC3007BC芯片开发域控制器,并获得国内汽车主机厂定点,双方签署了战略合作框架协议,进一步加速推进汽车电控领域高端域控芯片的国产化应用。
此外,国芯科技今年将有更多在研的高端产品MCU、SOC推出面向市场。
特别是国芯科技正在开发的CCFC3009PT芯片,是面向辅助驾驶领域和滑板底盘应用而设计开发的MCU芯片,采用高性能 RSIC-V 架构 (6个主核+4 个锁步核),算力更高可达到6000DMIPS以上。

E,量子安全芯片
今年一季度,公司与合肥硅臻签署战略合作协议,双方将组建智能终端量子安全芯片联合实验室,联合开展量子芯片的研发和产业化工作。

前瞻布局量子安全芯片技术,国内首颗毫米级QRNG芯片实现从0到1突破。在量子通讯领域的前瞻布局有望为公司奠定先发优势,进一步丰富和完善“云-边-端”信息安全矩阵,提升产品价值量和毛利水平。

公司与量子技术进行结合的信创和信息安全产品包括:量子安全芯片、量子安全TF卡、量子安全U盘key、量子安全PCI-E密码卡等,目前多款量子安全产品已经被中电信量子、问天量子、国盾量子等量子领域头部企业实际采用和实现小批量销售,成功应用于电力等关键领域中。
量子技术作为全球前沿的新质生产力,在2023年中央经济工作会议和2024年《政府工作报告》均被多次提及,未来应用前景广阔。

F,定制量产订单充沛,车规MCU和RAID芯片放量在即
2023年MCU处于去库周期,占比最大的定制芯片量产服务由于采用较为先进的制程,上游晶圆代工产能紧张,晶圆成本大幅调涨但价格端由于合约签订较早无法向终端客户传导,导致毛利率从2022年的18.1%降至2023年的10.1%。
后续随着晶圆厂产能趋于缓和,新增定制量产服务订单定价上修,叠加毛利率40%左右的车规MCU产品有望加速放量,规模效应显现逐渐摊薄代工成本,公司毛利率有望在2024年逐季改善。

13, 四维图新旗下高端MCU杰发科技


杰发科技属于车联网企业四维图新旗下,2023年底宣布推出首款符合功能安全ASIL-D基于Arm Cortex R52内核的多核高主频MCU—AC7870x。
AC7870x的发布将正式开启杰发科技在高端车规级MCU领域的布局,并有力推动智能汽车电子电气架构的创新与发展,提升自主汽车芯片在全球汽车电子市场的竞争力。

AC7870x系列芯片采用多核Arm Cortex R52内核,主频高达350MHz,可支持锁步核和Hypervisor,提高系统的冗余度和容错能力,减少故障影响,确保系统稳定运行。
在功能安全方面,AC7870x首次达到ISO 26262 最高等级ASIL-D,可满足汽车核心ECU的ASIL等级需求,确保汽车电子应用在极端复杂、高风险场景下的安全可靠性。同时,该芯片符合AEC-Q100 Grade 1要求,工作温度范围达到-40~125℃。
杰发科技首技术官李文雄表示,AC7870x是杰发科技面向高端车规级MCU领域的首次尝试,它的发布标志着四维图新在汽车芯片领域的战略布局取得了新的重要突破。


14,存储、MCU双龙头兆易创新


之前的大牛股兆易创新,2022年占比近60%的存储为其基本盘,是国际第三大龙头。
在MCU上,是兆易营收占比第二大的产品线,2022年接近35%。主要产品为基于ARM Cortex-M和RISC-V内核的32位通用MCU产品。产品的PIN定义、规格、生态系统均对标意法半导体(STMicroelectronics)。
2023年底,公司MCU产品累计出货已超过15亿颗。围绕MCU布局的PMU产品,兆易创新继续提升研发能力,积极开拓消费、工业、网通等市场。
在汽车市场,公司车规级闪存产品不仅在后装市场获得成功,还成功进入前装市场,并与多家国内外主流车厂及Tier1供应商建立了密切合作关系,
如埃泰克车身控制域、保隆科技胎压监测系统,并同时已与多家国际头部公司开展合作。报告显示,车规级闪存产品累计出货量已超过1亿颗,标志着公司在汽车电子市场的坚实步伐。
2023年公司GD32A503系列车规级MCU产品市场拓展稳步推进,并进一步推出GD32A490系列高性能车规级MCU新品,以高主频、大容量、高集成和高可靠等优势特性紧贴汽车电子开发需求。

此外,公司推出的基于ARM Cortex-M7内核的GD32H系列超高性能微控制器,为数字信号处理、电机变频等多种应用提供了超高性能的微控制解决方案,

但从布局来看,行业中大部分厂商均开始已开始布局车规级MCU产品,产品结构向高端领域进军;所以其他未上市企业的实力是强有力的竞争。

15,值得一提的未上市企业曦华科技


智能硬件的快速开发与上市、减小体积并提高可靠性,对敏感器件、调理芯片、处理芯片及算法在内的数字传感器提出了更高要求。因此,信号调理功能的模拟芯片与信号处理功能的 MCU 芯片的融合趋势愈发显著。

1年融资数亿元,曦华科技抓住了芯片国产化的机遇。是最强劲的MCU车规黑马。
2023年内,曦华科技已连续完成两轮融资。2月曦华科技完成数亿元B轮融资,11月完成由景林资本、洪泰基金、鲁信创投联合投资的超2亿元B+轮融资,融资后估值22亿元。
曦华科技把MCU打到独特的细分市场TMCU,要做自动驾驶赛道的“最佳辅助”。

国内首款车规级电容触控型32位MCU,即“TMCU”(Touch MCU),该产品为曦华科技车规级电容触控型CVM012x系列MCU,是国产首颗可以实现HoD量程达4nF的车规级单芯片解决方案。

1)先了解TMCU是什么?
通俗的举个例子,2024 年春节后,华为余承东先生驾驶华为问界 M9 从安徽老家抵达深圳,全程使用了自动驾驶功能。

在余总的朋友圈分享中,感受到他对华为自动驾驶技术的自豪,但同时也提到了一个问题——在自动驾驶过程中,手不能长时间离开方向盘。这一问题,其实涉及到一个专业术语,即方向盘离手检测。
如何实现方向盘离手检测呢?
目前市场上的主流方式包括预感应、光学感应、压力感应以及电容感应等

通过对这些方式在成本、算法、用户体验、误判概率以及鲁棒性等方面的对比,电容检测因为其低成本高精度和抗干扰性,用户体验好,成为了主流的 HoD 的技术方向。
2024 年 5月,第七届智能驾驶与人机共驾论坛上,曦华科技市场 VP 关振源介绍到,目前曦华 TMCU 感应电容最高可达 4000pF,远超国内外可测量水平。
电容感应提供了一种生物体感应的解决方案。它类似于压力感应,在方向盘上实现时通常依附于加热丝,因此成本较低。
电容感应的独特之处在于,它依赖于生物体与大地之间产生的感应电容,从而能够准确地区分人体与其他物体。
因此,即使放置苹果或袋子在方向盘上,也不会产生误判。当然,电容感应对算法的要求较高,需要采用更精细的算法来实现精确检测。
因其高性价比和良好的用户体验,成为了目前主要的实现方式。
所以核心战略来说,作为一家专注于计算控制与智能感知领域的芯片设计公司,曦华科技目前的发力重点是以通用MCU为基础在MCU+领域做差异化产品
目前,曦华科技在MCU+赛道上,已经布局了触控、方向盘HoD、车灯、电机驱动、屏幕、电池等细分方向。

凭已有的全球顶尖触控技术研发团队及成熟量产经验,进一步实现了消费电子+汽车电子业务的“跨界”融合,不限于TMCU,据悉在屏幕、电机、电池等方面也进行系列布局。

2)为什么曦华能突然推出这么高规格的 TMCU 芯片?

首先曦华科技在该领域具有超千万量产数据算法经验背景,能够最大程度实现用户需求。凭已有的全球顶尖触控技术研发团队及成熟量产经验,进一步实现了消费电子+汽车电子业务的“跨界”融合,不限于TMCU,据悉在屏幕、电机、电池等方面,曦华科技也进行了系列布局。
其次,之前曦华的车规通用 MCU 已经在车身应用大量出货,而且消费触控芯片在高规格品牌 TWS 耳机出货量超千万颗。拥有成熟的 IP,以及成熟的算法。
第三,此次设计的TMCU 并不是单一一颗芯片,是一个系列的产品。

不只是在 HoD 应用,还在方向盘按键、空调面板、车门把手、车尾门脚踢等应用方向拿到定点。

CVM012x系列支持多封装和多Flash配置,具有丰富的产品矩阵,并且满足可靠性AEC-Q100 Grade 2,可支持ISO 26262 ASIL-B功能安全标准的车规应用。

庞大的L2级和未来L3 L4市场所催生的人机交互以及智能驾驶需求,带给车规级电容触控MCU的市场,无疑也将巨大。
曦华科技认为MCU作为一个通用产品,已经不再满足于单一芯片产品,而是要做好丰富的产品路线规划;同时要从软件到硬件到系统,慢慢打造出生态;再者企业要稳健,能够实现长期可持续运营。

3)新战略主线

如何获得持续的“输血”能力也是关键,尤其是面对近年来汽车资本市场的“冷却”之势。
曦华科技采用“飞轮战略”——即在2018年创立之初从共性的IP先用在消费电子设备入手,2020年在行业如火如荼之际以车规MCU切入车载终端芯片赛道。
现如今,实现正向盈利的消费业务源源不断向汽车MCU业务“输血”,同时两项业务技术及产业链协同,不断提升产品研发效率及创新可能。
过去一年,曦华科技凭借原有技术积累以非常快的速度发布了4~5颗芯片。
按其规划,未来也将维持相对快速的节奏,面向特定场景,沿着MCU+的主线不断向外扩容,迭代更多面向汽车的车身域、动力域、底盘域、网关域、智能驾驶域等汽车电子应用领域的优秀产品,持续保持竞争力。



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