大家都知道啊，目前一辆纯电动车搭载的车规芯片数量已经超过了1万颗，车辆越智能，含芯量越高。比如说电动车芯片量为燃油车的2倍，智能车则为8-10倍，可见芯片对一辆汽车的重要性。自2020年末以来，由于全球芯片产能紧缺，引发了整个汽车产业的严重“缺芯”。而在整个缺芯潮中，需求表现最为激烈的正是汽车领域应用广泛的MCU芯片与模拟芯片，今天我们先来聊一下MCU芯片。

MCU也叫单片机，是把CPU、内存、输入/输出接口等主要部件，集成到一片超大规模的集成电路芯片上。能够用软件控制来取代复杂的电子线路控制系统，实现智能化以及轻量化控制。主要应用于汽车电子、工控、计算机和消费电子四大领域。像我们平时用的手机、电脑、洗衣机、冰箱、电风扇、电磁炉里，都有MCU的身影。今天我们主要聊一下MCU的第一大应用市场--汽车电子。

众所周知，MCU芯片是ECU的核心部件,普通传统燃油汽车平均单车搭载ECU的数量为70颗，豪华传统燃油汽车因为对座椅、中控娱乐、车身稳定与安全等性能要求更高，单车搭载 ECU的数量可达150颗，而到了新能源汽车时代，由于自动驾驶和辅助驾驶新增的软硬件需求，平均单车搭载ECU的数量可达300颗。在新能源汽车中MCU不仅数量翻倍，而且价值量仅次于我之前说过的IGBT和碳化硅MOSFET功率半导体。

从位数来看，MCU可以分为4位、8位、16位和32位，位数越高，MCU的处理能力越强，所能应用的场景越复杂。在汽车MCU市场，8位和32位是主流。其中成本更低的8位MCU，主要应用包括风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、低阶仪表板、集线盒、座椅控制、门控模块等较低阶的控制功能。比如说最早的车窗升降采用的是手摇式，座椅调节采用的是机械式。而在MCU运用到汽车电子控制系统后，座椅调节可借助MCU实现更为精准便捷的多方向控制，主驾驶亦可控制前后四个位置的车窗。

至于价格较高、占据绝对优势的32位MCU，可以透过4倍的处理速度来执行更复杂的运算，进一步提高数据处理效率。主要用于整车控制、智能座舱、动力系统、辅助驾驶等高端功能控制。未来的发展趋势是，8 位和16位将通过迁移到32位MCU而从汽车中移除，集成度更高、功能更强大的32位MCU将成为主流。

目前大部分国产厂商主要集中在中低端MCU芯片领域，如在4 位、8 位、16位领域自给率相对较高，而在高端32位MCU市场则主要被微芯科技、意法半导体、瑞萨、恩智浦、英飞凌等国外大厂垄断。所谓车规级并不追求高性能，目前最高制程也就28nm，但对安全性和可靠性的要求极高，要求不良率为百万分之一，与双色球二等奖的中奖概率相当，到了实际装车时又要求不良率为零，而且要在量产装车后能够在各种工况下，安全运行10-15年。

不过从制程节点来看，由于MCU本身对算力要求有限，暂不需要14纳米及以下制程，所以国外主流厂商目前主要采用的是40纳米、55纳米、90纳米及以上的成熟制程，即使是意法半导体这样的全球一线MCU厂商，其产品主要还是以90纳米及以上制程为主，只有部分高端车型已采用恩智浦和瑞萨的28纳米制程产品。

代工厂的话主要集中在台积电、联电、格芯、中芯国际和华虹等，意法半导体、恩智浦、瑞萨这三家，主要是靠台积电和联电代工，其中台积电占据了全球70%的车规级MCU产能，目前的28纳米eFlash制程就是台积电代工的。联电目前能达到的最先进eFlash制程是40纳米，美国格芯也是40纳米，不过美国格芯已掌握22纳米eMRAM技术，也就是eFlash以外的另一种MCU存储方案。国内最先进的eFlash制程是上海华力的55纳米，40纳米技术正在开发中。中芯国际和华虹主要是给兆易创新、芯海科技等企业用于消费电子、工业领域的芯片代工，华虹eFlash制程最高只能做到90纳米。

虽然国产车规级MCU的市场份额不足5%，但还是有几家在车规MCU上做的不错的，比如说四维图新旗下的杰发科技，是国内唯一一家所有产品线都通过车规级认证的汽车半导体厂商。2018年研发出了国内第一颗通过车规级认证,并实现客户端量产的32位MCU芯片，截至目前杰发科技的芯片产品已经在全球500多款车型上量产，车规级MCU出货量已超1000万颗。

再比如说比亚迪半导体作为中国最大的车规级MCU芯片厂商，从2018年推出国内首款量产8位车规级MCU芯片，到2019年推出第一代32位车规级MCU芯片，然后批量装载在比亚迪全系列车型上，目前为止比亚迪车规MCU芯片装车量已超1000万颗，马上要推出的技术更先进的32位双核高性能MCU芯片，主要应用于域控制器等车身控制领域。再比如说国芯科技在发动机控制、车身控制及车联网安全等领域实现批量供货。

毫不客气的讲，除了比亚迪、杰发科技等少数几家，国内大部分MCU企业，几乎连亏本打价格战的资格都没有，只能在一些不涉及汽车安全的部位猥琐发育。因为这东西一旦通过下游车厂认证后，整车厂是不会轻易更换供应商的，同一型号芯片可稳定供货长达5年以上，而对于国产MCU企业来说，想要完全的进入车企的供应链，是一个漫长的过程。产品一旦出插错，引发车祸之类的事故，想要再得到客户的信任，将会难上加难。所以我刚才就说了，做车规MCU是高风险、低回报的生意，国内很多企业都不太愿意干，但是越没人想干，差距越大。

这样的局面一直持续到汽车缺芯事件之后才迎来了转机，2020年第四季度开始，全球汽车行业遭遇了史无前例的芯片短缺，2021年全球车企因缺芯减产1000万辆。中国几乎所有车企都派出了一位副总级别的高层常驻上海，他们的任务只有一个，搞到芯片，尤其是最为紧缺的MCU。投机者则借机大发横财，芯片黑市一度将原价13元的MCU炒上了4000元一枚的天价。

面对巨大的利益诱惑哪个厂商还能无动于衷？此前在工控和消费电子领域观望的兆易创新、中颖电子，嗅到了巨大的商机，紧急上马车规级MCU项目，其中兆易创新是国内最大的32位通用MCU厂商，其40纳米车规MCU产品目前已经进入客户送样测试阶段，芯海科技发布公告募资2.9亿元，用于车规级MCU芯片开发，芯旺微、旗芯微、云途半导体也相继完成亿元融资。所以我每次听到美国要禁运断供的时候就特别高兴，因为绝大多数国产厂商，只有在巨大利益驱动的情况下，才会砸重金投身于这种高风险，低回报的生意。

从长远来看，汽车MCU国产化是一场持久战，上面这些芯片设计公司纷纷入场还远远不够，我们还面临2大挑战：一个是晶圆制造，如果国产MCU想要供应链安全，今后势必要转向国内生产，也就是说要尽早打破台积电对28纳米eFlash制程的垄断，另外一个就是芯片行业人才稀缺的问题，我的观点是，只谈情怀不谈钱的工作都是耍流氓，没有钱，大部分高端人才全都跑国外了，这是一个很现实的问题。总之，缺芯荒给了国产MCU更多导入机会，国外品牌价格暴涨，且交期也越来越长，越来越多的客户倾向于选用国产MCU替代。随着越来越多的项目批量量产，国产MCU的份额也会越来越大，车厂对国产的信心也会越来越足。