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车用MCU结构性短缺或将延续?头部厂商增资扩产计划进行时

2023年6月14日

编辑:Rokin/中国出海半导体网

 

当下半导体市场中最火热的非汽车市场莫属,随着汽车市场愈发电气化、网络化、智能化、共享化的发展,汽车上所需的芯片也越来越多,其中最引人注目的就是MCU。自2020年以来,MCU一直都是芯片紧缺的重中之重,时至今日,在各大厂商不断积极扩产之后,车用MCU缺芯的情况是否得到了缓解?

 

车用MCU芯片要求高、周期长、投资大、难入局

汽车电子中所使用的芯片主要为主控芯片(MCU/SoC)、功率芯片(IGBT)、图像传感器芯片(CIS)和存储芯片(Flash)四大类,MCU作为运动控制的核心芯片,在汽车电子的应用范围非常广泛,是汽车电子不可或缺的核心元器件。

随着汽车“新四化”的兴起,MCU作为汽车从电动化向智能化发展的关键芯片,其应用领域也越来越丰富,比如车窗控制器、车载诊断系统、雷达应用、车灯应用、汽车中控、车辆动力及安全等等,平均一辆车上会用到100颗左右的MCU,我国车用MCU市场总量约为20亿颗,市场规模高达数百亿元。

 

 

面对如此广阔的市场,越来越多的MCU芯片厂商开始向汽车芯片转型。但是,车规级MCU具有客户认证壁垒高、供应周期长的特点。车用MCU下游车厂完成认证后不会轻易更换供应商,这让很多MCU企业难以在短时间内切入车规级赛道。

另外,汽车向智能化系统演变的过程中,不仅对MCU的安全性、稳定性、一致性提出了越来越高的要求,也需要MCU具备更高的算力、更强的网络接口、更低的功耗。这就导致车规级MCU需要更长的检测和实验时间以及更高的投入,才能走向量产。

 

头部厂商加大力度增资扩产

全球汽车MCU市场长期处于龙头企业垄断的格局,瑞萨、恩智浦、微芯科技、英飞凌、意法半导体、德州仪器六家企业的市占率超过90%,并且均为IDM模式。因此,六大厂商的扩产成为解决车规级MCU缺芯问题的关键因素。

 

 

MCU短缺在供给层面是源于8英寸线产能不足,在需求端则是因为汽车MCU的用量激增。瑞萨表示,为应对因电动汽车的普及所带动的车规级MCU需求急增,计划投资约480亿日元,在2025年2月之前在旗下核心据点那珂工厂内导入40纳米MCU制造设备,在2025年3月之前在川尻工厂内导入130纳米MCU制造设备。

另外,于2014年关闭的甲府工厂也因来自电动汽车的需求增加,计划在2024年上半年重新激活,并将在2026年8月之前导入成膜用制造设备。那珂工厂和甲府工厂新导入的制造设备月产能为1万片;川尻工厂月产能为2万9100片,目标是在2026年年底将MCU的产能提高一成。

恩智浦表示,2022年,汽车核心市场的需求强劲,超过了公司的供应能力,预计2023年车用MCU供应仍然吃紧。恩智浦近期资本支出会维持在高点,确保客户获得足够的产能支持。恩智浦大中华区主席李廷伟向记者指出,2023年恩智浦将不断投资,并调配、保护研发投资,继续促进汽车及核心工业等领域的加速成长。

英飞凌在2022财年第四季度的财报会议上表示,由于成熟制程的供应增加有限,公司汽车MCU业务有望在未来几年增长2.5倍。因此,计划继续扩大其12英寸晶圆制造能力,以满足半导体加速增长的需求。新工厂计划落址于德国的德累斯顿,计划总投资50亿欧元,是英飞凌历史上最大的单笔投资。此外,还与晶圆制造厂联电就车规级MCU签订了长期战略合作协议,意在提高英飞凌车用MCU的生产能力。据了解,其高性能车规级MCU产品将在联电下属子公司的新加坡晶圆厂生产,采用40纳米工艺制造。联电联席总经理王石表示,英飞凌的车规级MCU产品将在联电新加坡的FAB 12生产,相较2019年,联电车规级产品的出货量增长了三倍。

意法半导体总裁兼首席执行官Jean-MarcChery表示:“意法半导体2022全年营收增长26.4%,达到161.3亿美元,汽车和分立器件产品部(ADG)贡献了总收入的30%以上。汽车业务是意法半导体实现200亿美元营收目标的核心。”意法半导体亚太区微控制器和数字IC产品部(MDG)物联网/人工智能技术创新中心及数字营销副总裁朱利安表示,意法半导体将积极扩大产能,确保安全和灵活的供应链。2022年意法半导体的资本支出达到35亿美元。为继续支持产能增长,预计2023年资本支出将增至40亿美元。意法半导体将结合多种措施扩大产能,包括积极投资提升内部产能,加大合作力度,通过外部代工保障供应等。到2025年,晶圆产能将显著增加,预计12英寸晶圆产能将增长1倍。

 

结构性短缺仍将延续

目前,车规级MCU的缺芯状况已经有所改善,从前两年的全面短缺转为结构性短缺。车规级MCU可分为8位、16位和32位,位数越高、性能越强,研发难度和单价也随之提升。

其中,8位MCU的性能可以满足大部分场景需要,广泛应用于基础功能,如风扇、雨刷、天窗、座椅控制等。而32位MCU则用于汽车智能座舱、车身控制、辅助驾驶,行车安全系统等高端领域。受益于体积小、性能优的特性以及汽车智能化的趋势,目前,全球MCU芯片产品以32位为主。根据McClean报告,2021年,超过四分之三的汽车MCU销售额来自32位MCU。随着汽车智能化和电动化进一步发展,32位MCU芯片的占比有望进一步提高。

 

因此,8位的MCU已不再短缺,真正短缺的是高端的32位MCU。纳芯微电子副总裁姚迪表示:“这种结构性短缺主要来自于新能源汽车和泛能源行业对特定芯片需求的快速增长,短期内,汽车芯片在一些特定工艺节点上的产能扩张赶不上需求的增长速度。从半导体整个产业环节上来看,封装测试产能已经在全面缓解。同时,晶圆产能需求也出现了分化,比如汽车芯片中用到的低压工艺晶圆产能供应短缺现象已经全面缓解,采用高压BCD工艺和功率器件工艺的晶圆产能仍然比较缺乏。因此,这种结构性短缺现象还会持续一段时间。”

杰发科技行销业务部高级市场经理孟凡伟表示,目前高端且带有安全功能的ASIL-D产品还有某些料号缺货,例如英飞凌的TCxx系列以及带安全功能的SBC产品。中低端的车规MCU已不再缺货,OEM、一级供应商和代理商开始有库存累积。杰发科技正在加强和车厂与一级供应商的合作,提前规划和布局产品,邀请车企加入到产品规划中来,避免出现产品单一化、集中化问题。此外,加强与晶圆厂的沟通合作交流,提前布局,锁定产能,同时,加快和国内的产业链上下游合作,从设计、制造、封装、测试全产业链化。

赛迪顾问股份有限公司集成电路中心主任滕冉表示,在当前车规MCU市场,部分涉及动力、安全的料号仍处于紧平衡状态。而扩充产能只是一个方面,还需要芯片、系统、整机厂商增加对车规级MCU产品生态的投入力度,从产品定义、应用、开发软件、算法、工程应用、标注制定等环节综合发力布局。