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2023年汽车半导体产业发展分析报告11:MCU(上)

2024年3月6日
  • 编辑:Ana Hu
  • 中国出海半导体网

 

导读:随着汽车电动化和智能化的飞速发展,MCU(Microcontroller Unit)在汽车领域扮演着关键角色。本文是报告1的第五章节第一部分,将深入探讨MCU在汽车中的主要应用,重点关注车规级MCU的要求与特点,以及与消费级、工业级MCU之间的差异。车规级MCU在驾驶环境、温度范围、加工工艺、设计寿命、质量目标、测试覆盖率和开发周期等方面与其他类别存在较大差异,需符合严格的国际汽车电子协会标准、供应链质量管理规范,以及功能安全和信息安全认证。车载MCU供应链壁垒高,产品开发周期较长。

MCU在汽车中的应用广泛,不同位数的MCU用于不同系统。8位车载MCU主要支持车身域基础控制功能,16位车载MCU主要支持信息娱乐系统和底盘域控制功能,而32位车载MCU则主要支持高端控制功能,如智能座舱和自动驾驶。市场上,8位MCU自研内核占比高,市场规模趋于稳定;而32位MCU市场快速增长,占比不断提升,尤其受到汽车智能化和电气化趋势的推动。

最后,随着汽车电动化和智能化趋势的推动,汽车电子电气架构也朝着域控制式的方向发展。从传统分布式架构向基于域的集中式架构演变,博世提出的“五域”划分,即辅助驾驶域、底盘域、动力域、座舱域和车身域,正受到行业广泛认可。本文将深入剖析汽车E/E架构的演变路线,为读者提供全面了解MCU在汽车电子领域的最新发展趋势。接下来,看原文的具体调查和分析:

 

第五部分:MCU篇

 

一、 MCU 在汽车中的主要应用

(一)车级 MCU 的要求与特点

车规级MCU和消费级、工业级 MCU 存在较大差异,由于车规级 MCU 在运行环境方面与消费级和工业级存在巨大差异,两者在温度范围、加工工艺成熟度、设计寿命、质量目标、测试覆盖率以及开发周期等方面存在较大差异。

表1:车规级MCU与工业&消费级MCU的区别

表1:车规级 MCU 与工业&消费级 MCU 的区别

车载 MCU 供应链壁垒高,产品开发周期长.为了保证车辆驾乘安全,在功能安全、数据安全、可靠性方面的标准远超工业类和消费类 MCU , MCU 须获得国际汽车电子协会的 AEC -Q100可靠性标准、符合零失效的供应链质量管理标准IATF16949规范,符合ISO26262标准的 ASIL 功能安全保证级别以及 EVITA HSM 的信息安全认证才有机会进入汽车供应链,开发周期一般在34~48个月。

表2:车规MCU认证标准

表2:车规 MCU 认证标准

二) MCU 在汽车中应用广泛

不同位数的 MCU 用于汽车不同系统. MCU 在智能电动汽车中用于智能座舱、电池管理系统、电机控制系统、汽车照明系统、车身控制系统中,8位车载 MCU 主要支持车身域的基础控制功能,16位车载 MCU 主要支持信息娱乐系统、分立式动力系统以及底盘域的控制功能,32位车载 MCU 主要支持智慧座舱、自动驾驶中的高端控制功能。

表3:不同位数MCU在汽车电子领域的应用场景

3:不同位数 MCU 在汽车电子领域的应用场景

8位 MCU 市场规模趋于稳定,自研内核占比高。随着8位 MCU 在内核、低功耗以及开发环境上的改善,8位 MCU 在无需高性能的应用场景方面性价比优势明显。由于8位 MCU 应用时间长,当初许多厂商采用自研内核,目前8位 MCU 以自研内核为主,如 Microchip 有PIC16, AVR DB , AVR DA ,8位 MCU 性价比高,已经与客户形成长时间的绑定,未来市场规模会保持稳定。

图1:全球不同位数MCU市场规模(亿美元)

1:全球不同位数 MCU 市场规模(亿美元)

下游需求促进32位 MCU 市场快速增长,占比提升。随着下游汽车、工业控制以及物联网的发展,32位 MCU 的需求逐渐提升,32位 MCU 销售额快速增长,全球市场规模从2014年75.8亿美元增长到2021年的127.6亿美元, CAGR 达7.7%,远高于 MCU 整体市场3%的增增速。2021-2026年,预计32位 MCU 销售额的 CAGR 将达9.4%.32位 MCU 销售额占比从2014年的47.8%增长到2021年的65.4%,预计到2026年将会进一步提升到73.8%。

图2:32位MCU占比提升

2:32位 MCU 占比提升

32位车载 MCU 用量将持续提升,由于汽车智能化和电气化的发展趋势,未来车载 MCU 将更多地应用高位 MCU 来支持自动驾驶的实现,因此高位 MCU 的用量和价值都处于上升通道,随着L1和L2的市场占有率增加以及车企智能化、电动化的发展,高位车载 MCU 的应用将随之增加,同时由于 MCU 的功能化加强, MCU 的单价也将随之上升。

(三)汽车 E / E 架构走向域控式

汽车电动化、智能化趋势促进汽车电子电气架构走向域控制式.随着汽车智能化程度的提高和功能的多样化,分布式架构与 ECU 的局限性对于车辆的生产成本、功能实现、未来发展都提出了挑战,汽车电子电气架构目前正经历从传统分布式架构到基于域的集中式架构的转变,目前被行业普遍认可的是博世定义的"五域":辅助驾驶域、底盘域、动力域、座舱域和车身域。

图3:汽车电子电气架构演变路线

图3汽车电子电气架构演变路线

图4:博世经典五域划分示意图 

4:博世经典五域划分示意图

 

 

下期预告:

全球汽车 MCU 市场规模及预测

*1.中国汽车技术研究中心有限公司、《中国汽车报》联合爱集微咨询(厦门)有限公司对几十家半导体企业进行了调研分析,并发布了《中国汽车半导体产业发展白皮书2023》。本文来自中国出海半导体网对于该报告的全面解读。