汽車是國內MCU行業中占比最大且最具潛力的應用場景，MCU是汽車控制的核心芯片。隨著智能汽車的發展，用戶對汽車的安全性、穩定性、智能性不斷提出更新的要求，每一個車載功能的實現都需要復雜的芯片組和算法的穩定支撐，MCU將會發揮更大的作用。這一發展趨勢對本土車規級MCU行業來講，既是挑戰，也是機遇。

國內MCU產業有百億的市場空間，但競爭格局高度集中，前八大廠商占據了近9成市場份額，且均為國外廠商。在汽車應用方面，國內MCU市場仍由國外品牌壟斷。無論是從市場占有率還是技術先進性上，海外的龍頭企業在現階段都占據著絕對優勢。雖然，國產MCU企業數量并不占少數，但是大多聚焦在消費級的賽道內，真正能在工業控制、汽車電子這些領域實現有效國產替代的鳳毛麟角。因此，國內企業亟待突破技術壁壘，打通產業生態，逐步實現國產替代。

在政策支持、供需推動、技術迭代、資金扶植的共同作用下，車規級MCU的國產替代勢在必行。國內車規級MCU市場的競爭主要存在于海外龍頭企業和本土企業之間，部分本土企業已推出車規級32位MCU并逐步實現量產。國內企業有望繼續打破技術壁壘、看齊國際標準、打通產業生態，改變海外龍頭企業長期壟斷的競爭格局。

我們認為，雖然目前國內企業在車規級MCU領域所占據的市場份額較小，但國內市場空間以及國產替代需求均較大，能夠更好發揮本土企業地緣優勢并能提供可靠、定制化產品的公司有望持續突圍，并獲得更大的市場份額，建議關注比亞迪半導體、芯旺微電子、Chipways、極海半導體、航順芯片等公司的一級市場投資機會。

一、MCU是智能汽車的核心零部件

1.1

MCU廣泛應用于各行各業

微控制器（Micro-controller Unit，簡稱MCU）是指把中央處理器的規格與規格做適當縮減，并將內存、計數器、模數轉換器（A/D轉換）、異步收發傳輸器（UART）、可編程邏輯控制器（PLC）以及各種輸入輸出結構等整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，被廣泛地應用在消費電子、計算機和通信、工業、汽車電子、物聯網等領域。傳統應用的升級以及新興應用的帶動，仍在不斷觸發MCU潛力。 圖1 MCU產品示意圖

資料來源：MIKROE官網 常用的車用半導體芯片主要分為控制類半導體、功率類半導體和傳感器，MCU一般是用于汽車控制的核心芯片。IC Insight數據顯示，2019年車規級MCU銷售額占MCU總銷售額的39%，預計車規級MCU的需求和用量也將進一步提升。對于智能汽車來講，車規級MCU的應用范圍將更為廣泛，無論是簡單的駕車操作，比如發動機控制、雨刷器、車窗控制、電動座椅、空調等控制單元，還是到復雜且智能的車載功能，比如車身動力、行車控制、信息娛樂、輔助駕駛等，每一個功能的實現都需要復雜的芯片組和穩定的算法作為支撐。iSuppli報告稱，一輛汽車內的半導體器件數量中，MCU芯片約占30%，平均每輛汽車大約需要70顆MCU，而一輛新能源汽車大約需要300多顆。 圖2 汽車MCU分布廣泛

資料來源：電子迷

1.2

MCU將是“汽車大腦”的重要組成

MCU作為汽車智能大腦，扮演核心的“思考、運算、控制”的功能，隨著汽車的電子電器架構向集中式演進，MCU不僅需要繼續承擔色彩信息、空間信息等高維數據的采集、轉換和傳送功能，還需要承擔智能決策控制的核心角色，隨著自動駕駛等級的逐步提高，MCU市場有望加速增長。 以自動駕駛車輛的電子控制系統為例。在駕駛過程中，各類傳感器會將采集的數據傳送給底盤系統、動力系統、制動系統和駕駛系統的MCU中，由MCU進行數據的采集和轉換，并傳遞給中央系統進行數學運算和駕駛決策制定，中央系統會繼續將決策指令傳回到MCU中，由MCU傳達到底盤系統、動力系統、制動系統和駕駛系統中的執行對象來進行指令的執行，從而實現MCU對各個執行對象的智能控制。 圖3 MCU成PC端與信息采集的核心樞紐

資料來源：電子迷-汽車電子版塊 以新能源汽車的車輛控制系統為例。整車控制器（Vehicle Controller Unit，簡稱VCU）是實現整車控制決策的核心電子控制單元，是新能源汽車的中央控制單元。VCU通過采集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖，并通過監測車輛狀態（車速、溫度等）信息，由VCU判斷處理后，通過MCU向動力系統、動力電池系統發送車輛的運行狀態控制指令，從而實現對發動機和車載電力系統工作模式的控制。 圖4 新能源汽車整車控制器示意圖

資料來源：經緯恒潤官網

二、行業整體處于導入期末期

根據IC Insight數據，2019年全球MCU市場規模達到204億美元，預估2022年MCU全球市場規模有望接近240億美元。 圖5 2015-2022全球MCU市場規模

資料來源：IC Insights，國泰君安證券研究 MCU應用主要集中在汽車電子、工控、計算機網絡和消費電子等領域，2019年市場占比分別33%、25%、23%和10%。 圖6 全球市場和中國市場的MCU應用領域形成對比

資料來源：IHS，ASPENCORE，國泰君安證券研究 中國制造業的扎實基礎為MCU企業創造了廣闊的市場空間和優越的成長環境。2019年，國內MCU市場已達256億元，同比增長達14%。其中，消費電子的MCU市場占比最大；汽車電子排在第二位，占比16.2%。參照全球MCU市場格局，國內車規級MCU發展廣闊且占比有望進一步提升。據IC Insights預測，車規級MCU芯片銷售額將在2020年接近65億美元，隨后在2021-2023年漲幅逐步加大，2023年銷售額將達到81億美元。 圖7 2015-2022中國MCU市場預計呈加速增長趨勢

資料來源：電子工程專輯，國泰君安證券研究 從技術成熟度角度來看，國內MCU企業面對較高的技術門檻和嚴格的國際標準，很難突破技術壁壘，所以技術成熟度較低。目前的產品多聚焦在8位/16位產品，32位高端產品仍有較大的鴻溝要跨過，車規級產品僅有部分企業實現量產，相比國際巨頭仍有一定的技術代差。 從行業競爭情況來看，車規級芯片被國外芯片廠商壟斷多年，主要是恩智浦、英飛凌、TI等國際一流電子廠商。而國內企業僅有比亞迪、兆易創新、芯旺微電子等企業能夠突破車規級標準并正在逐步提升量產。但是，國內車規級MCU行業的產業生態并未構建完整，國內企業的競爭力并不夠強，短時間較難取得市場主導權，目前仍處于跟跑階段。 綜上對市場規模、市場份額、技術成熟度、行業競爭情況等分析，我們判斷，車規級MCU行業仍處于導入期末期向成長期過渡的階段，國產替代市場空間廣闊。 圖8 我國車規級MCU行業處于導入期末期

資料來源：國泰君安證券研究

三、多方驅動國內車規級MCU步入成長階段

3.1

相關政策利好集成電路和車規級MCU行業

2020年10月，國務院常務會議通過的《新能源汽車產業發展規劃（2020-2035）》提到，以市場主導、創新驅動、協調推進、開放發展為基本原則，力爭經過15年持續努力，使我國新能源汽車核心技術達到國際領先水平，我國進入世界汽車強國行列。汽車電子作為新能源汽車的核心零部件，將成為半導體行業中極具發展活力與潛力的市場方向，強大的政策支持和產業的打通融合將推動車規級MCU的成長、發展和廣泛應用。 表1 相關政策大力支持MCU、智能汽車、新能源汽車及集成電路產業發展

資料來源：政府網站，國泰君安證券研究

3.2

國產替代需求推動突破車規級MCU瓶頸

從目前國內汽車的保有量來看，車規級MCU的需求將提升。同時，隨著汽車智能化程度的提高，車規級MCU的需求也將進一步擴大，車規級MCU的數量和價值有望得到大幅提升，其中32位MCU用量的提升速度將會更快。但是，國內MCU廠商在車規級MCU領域所占據的市場份額仍較小，考慮到中國半導體進口受限的現狀，國產替代的需求日益增加。 表2 車規級MCU的技術標準遠高于消費電子類芯片

資料來源：電子產品世界，國泰君安證券研究 目前，車規級MCU的瓶頸較為明顯。一般而言，汽車電子產品的技術標準比商業級和工業級更加苛刻，對工作溫度、交付良率、工作壽命等方面的要求僅次于軍工級。例如，車規級MCU需要符合零失效的ISO-16949質量標準、AEC-Q100可靠性標準、ISO26262功能安全保證級別標準等，使用周期15到20年，技術難度遠遠大于消費電子類芯片。另外，生態系統建設較為復雜，車規級標準包含了從芯片設計、流片工藝、封裝測試到產品測試全產業鏈的要求，只有具備豐富芯片設計經驗、全面產品質量管控、充足人力物力的公司，才有可能研發出滿足汽車正常運行需求的MCU芯片。 車規級MCU芯片研發周期長、設計門檻高、資金投入大，目前國內車規級MCU市場仍然是瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌、賽普拉斯、意法半導體等國外半導體廠商的天下，國產車規級MCU企業也處于奮力追趕的階段。考慮到車規級MCU對穩定性要求極高，產品一旦被車廠使用，就很難被替代；而且，由于車企的切換成本較高，一般不會輕易去更換其零部件產品，所以率先卡位十分重要。一旦初創企業可以突破車規級技術瓶頸、成功進入市場，便可建立起極高的護城河，并進入10-15年的穩定供貨階段，很難被替換。這一特點使得國產MCU企業，有極大的機會通過突破車規級技術瓶頸來逐步滲透國內廣闊的汽車電子市場。 表3 車規級MCU瓶頸較高

資料來源：電子產品世界，國泰君安證券研究

3.3

智能網聯推動車規級MCU升級，32位已成主流發展方向

在ADAS以及自動駕駛領域中，MCU主要配合負責感知的高算力MPU或SoC，根據當前車輛的運動狀況和感知目標進行控制變量的計算。在汽車向智能化系統演變的過程中，行業和政策對于智能汽車安全性、環保性的規定越來越高，所以對MCU的控制運算能力有了更高的要求。尤其是域控制器和眾多ECU的執行架構成為了汽車電子控制的主流架構，其對算力、網絡接口的功能有了更高的需求，同時需要降低功耗，這對MCU芯片提出了更高的要求，也直接推動了車規級MCU的升級。 從總線寬度方面，車規級MCU逐漸由8/16位升級到32位，32位MCU工作頻率大多在100-350MHz之間，處理能力和執行效能比8/16位更好，其應用也更為寬泛。此外，隨著先進制程工藝的采用，32位MCU的成本逐年降低，價格上將更有競爭力。未來，隨著汽車智能化程度的不斷增加，車規級MCU將向多功能集成及超低功耗方向發展，且使用數量將不斷增加；同時，大量使用的車載傳感器、車載攝像頭，也需要高性能的MCU來做模擬數據的運算處理與驅動控制。因此，在未來更高階自動駕駛等級的汽車中，加以多傳感器融合的大趨勢下，32位車規級MCU將成為主流產品。 表4 車規級MCU的應用領域

資料來源：工研院，國泰君安證券研究 從工藝制程方面，目前主流為55nm工藝制程，未來40nm和22nm制程有望得到推廣。相對于目前集成電路5nm、3nm的先進制程，40nm和22nm并不是前沿的技術節點，但對于車規級MCU已經足夠，這對中國相對滯后的半導體技術而言壓力較小。工藝越先進的MCU動態功耗越好，但靜態功耗反而會因此變差，市場普遍認為40nm和22nm是非常適合MCU的技術節點，在這兩個尺寸上面的MCU可以實現成本最優。

3.4

資本市場逐漸入局，支持車規MCU產業發展

汽車電子是典型的高投入、長周期的行業，近年來受到資本的持續關注。隨著車規級MCU國產替代需求的提升，以及未來自動駕駛和新能源汽車的需求擴張，資本主要關注具有較強研發能力、能夠研發車規級32位MCU的本土企業，其中Chipways、芯旺、比亞迪半導體等于近些年獲得較多融資，普遍被資本看好。 Chipways現已掌握32位車身MCU、域控制器MCU、新能源汽車電池組監控傳感芯片BMSAFE、以及車聯網V2X通訊芯片等一系列汽車智能控制和傳感芯片及套片方案的關鍵核心技術，已經完成A輪融資。芯旺已實現從8位到32位車規級MCU的全覆蓋，一躍成為國內最全面的汽車級MCU供應商，覆蓋智能座艙、車身控制、汽車電源與電機和汽車照明領域，已完成億元A輪融資。2020年5月和6月，比亞迪半導體完成了A輪和A+輪融資，吸引了紅杉資本中國基金、中金資本、國投創新等30家知名投資機構共44名投資主體，總融資金額高達27億人民幣。兩輪融資后，比亞迪半導體的估值從75億漲到300億。

四、車規級MCU產業鏈及產業生態仍待完善

MCU產業鏈包括晶圓、封裝測試、微處理器、控制器硬件等環節。在國家大力提升自主可控的要求下，已經有蘇州國芯等公司進入汽車微處理器領域，配套部分軍品項目。目前，國際MCU產業生態已經非常成熟，但是國內MCU產業生態仍不夠完善，必須要實現包括IP、芯片設計、晶圓廠、封測廠等產業鏈上下游資源協同，才能提高車規級MCU產品的安全性、穩定性與可靠性。根據ittbank數據顯示，目前國內MCU廠商數量越來越多，但產品多集中在低端電子產品，中高端市場還在外企手里。對于中國企業而言，目前國產產品占據的主流市場還停留在8位MCU，占比50%左右，16/32位MCU占比分別為20%左右。 圖9 晶圓廠、封裝廠為MCU制造產業鏈上游主要供應商

資料來源：蓋世汽車

五、國產替代加速導致行業格局持續變化

5.1

外部競爭環境持續變化

（1）供應商議價能力 在MCU制造產業鏈條中，晶圓制造商和封裝廠作為MCU制造商的上游，議價能力呈現提升趨勢。2020年10月，上證報報道，晶圓廠、封裝廠訂單已經排到2021年下半年。在整個產業鏈產能吃緊的情況下，半導體晶圓制造、封裝、元器件等多個環節紛紛開始漲價。議價能力和價格提高主要是由以下原因造成：①智能手機、安防、汽車等多個領域的各類芯片需求不斷增長；②疫情的不確定性使得全產業鏈提升了備貨周期和庫存需求，繼而增加了產能的需求；③海外疫情爆發導致海外的晶圓廠、封裝廠產能暴跌，國內芯片廠商紛紛尋求國產替代，進一步加劇了國內產能的緊張程度。綜上，車規級MCU的供應商議價能力將進一步得到提升。

（2）購買者議價能力 汽車電子模塊更新速度快于車型更新速度，且汽車電子產品的更新換代依賴于設備更新，因此設備更新頻率也較快。在設備更新過程中，下游廠商一般會直接把汽車電子設備換掉，而不會改造舊設備，因此每年汽車電子自動化設備市場保持著較快增速。同時，由于汽車半導體的高技術壁壘，汽車電子市場往往供小于需，所以具有核心技術的車規級MCU企業的話語權較高，議價能力較強。

（3）新進入者的威脅 車規級MCU的技術門檻非常高，不僅需要具有強大的研發能力、制造能力，能夠制造出符合國際標準的半導體芯片；同時還需要企業能夠有效地整合產業資源，打通產業生態，才能夠實現市場份額的提升。更為重要的是，汽車半導體行業作為典型的高投入、長周期的科技行業，在短期內很難有黑馬公司迅速地做出突破來沖擊市場。目前，國內市場被海外龍頭企業壟斷，包括恩智浦、英飛凌、意法半導體等；國內MCU市場僅有比亞迪、兆易創新等上市公司和Chipways、芯旺微電子等初創企業參與該賽道，所占比重非常小。所以，就目前來講，國內新進入者的威脅并不大。

（4）競爭者的競爭程度 目前，國內汽車電子和車規MCU的競爭主要存在于海外龍頭企業和本土企業之間，海外龍頭企業占據壟斷地位，競爭程度較為激烈。但是，考慮到一方面是美國對中國半導體產品不斷施加限制，另一方面國內汽車市場對MCU的需求不斷提升，國產替代的需求持續升溫。我們預計，本土企業將繼續突破技術重圍，憑靠與國內車企的緊密合作奪得主導權，競爭格局有望被重塑。

（5）替代品的威脅 MCU的替代來自于內部產品的升級。從結構形式來講，MCU的芯片結構形式將由通用型向SoC型方向發展。通用型MCU可視為簡化版本的CPU，將內存、計數器、IO接口、I/D轉換等結構都整合到單一芯片，形成芯片級的計算機，主要進行控制指令運算；SoC是一顆系統級芯片，常由CPU+GPU+DSP+NPU+各種外設接口、存儲類型等電子元件組成，現階段主要應用于座艙IVI、域控制等較復雜的領域。SoC較MCU集成程度更高，常集成AI處理單元，功能更復雜，可以集成規模更為龐大的硬件系統，提升資源利用率和處理效率。隨著汽車電子電器架構向集中型過度，市場需要更多的專用型芯片，SoC型MCU的種類會更多一些，廠家也會更多一些。但是，通用型MCU用途比較廣泛，當然也會在市場中繼續存在。 表5 通用型與SoC結構的性能對比

資料來源：維基百科，國泰君安證券研究

5.2

國內企業在車規級產品實現突圍

自我國大力倡導半導體行業發展之后，本土的車規級MCU企業也取得了技術突破，加之中美貿易趨勢的影響，本土企業正在逐步搶奪國內汽車電子車規級MCU市場。本土企業正在跳出8位MCU、低端產品和解決方案的困境，積極研發32位MCU，進軍中端產品和發展通用性芯片及其解決方案。比如，比亞迪半導體在2018年成功推出第一代8位車規級MCU芯片，2019年推出第一代32位車規級MCU芯片，批量裝載在比亞迪全系列車型上，車規級MCU已經裝車突破500萬顆，MCU累計出貨超20億顆，實現了國產MCU在市場上的重大突破。芯旺微電子用自主KungFu內核的穩定表現，成功通過嚴格車規級標準，進而打破了國外巨頭多年的壟斷，其車規級MCU已經在車身控制和汽車照明系統領域全面開始量產，針對智能座艙的大量項目也正在研發，憑借十多年的汽車電子市場行業經驗和出色的市場表現，KungFu MCU已成功應用于包括上汽大眾、通用、長安、吉利、東風、鐵將軍在內的多家知名車企。 圖10 海外龍頭企業已占據中國MCU主要市場

資料來源：蓋世汽車，國泰君安證券研究

5.3

國產替代依托于產業生態的持續完善

國內汽車電子和車規MCU的競爭主要存在于海外龍頭企業和國內本土企業之間。一方面，海外龍頭企業已經長期保持壟斷地位，與車企保持合作關系，擁有自己的IP，占據了海內外絕大多數的市場份額，但國內的同業卻大多數IP不全；第二，汽車電子技術壁壘很高，對于國內本土企業來講，不僅需要高額研發投入，還需要整合上下游資源、打通產業鏈，從而占據市場份額。此外，國外的企業因為各細分行業的滲透時間較長，能夠針對客戶的使用場景、系統、軟件算法等進行開發，不斷降低開發成本。所以，目前國內的競爭依然較為激烈。

不難看出，生態系統的建設已成為當下國產MCU企業突圍的焦點。從海外廠商的發展歷程可以看出，頭部企業構建的MCU產品系列有成百上千種，可為客戶提供所有產品全系列的選擇。這也為國產MCU揭示了突破的方向——構建多維度的產業生態體系，將互聯網思維納入產業生態中，通過建設個性化定制的平臺化MCU產品服務為客戶提供更多選擇，爭取讓其選擇一家廠商就能滿足所有需求，縮短產業鏈并降低生產成本，最終實現突圍。隨著智能汽車在國內的落地開花，能夠更好發揮本土企業優勢并提供可靠、定制化產品的公司有望獲得更大的市場份額，重塑競爭格局。 表6 國內涉足車規級MCU領域的公司

資料來源：企名片，國泰君安證券研究

六、主要結論

主要結論一：隨著智能汽車滲透率的提升，每一個車載功能的實現都需要復雜的芯片組和算法的穩定支撐，MCU將會發揮更大的作用，單車的裝載量和價值量將會同步提升。2019年，國內MCU市場已達256億元，但車規級MCU市場整體被海外龍頭企業占據，國內企業實現局部突破，但在高端產品中仍需要投入研發、打破技術壁壘，國產車規MCU行業整體仍處于到導入期。

主要結論二：在政策端的支持、市場需求的推動、技術的迭代、資金的扶植下，車規級MCU的國產替代勢在必行。國內汽車電子和車規級MCU的競爭主要存在于海外龍頭企業和本土企業之間，國內企業正逐漸推出車規級32位MCU實現國產替代，并逐步實現量產。國內企業有望繼續打破技術壁壘、看齊國際標準、打通產業生態，海外龍頭企業長期壟斷的競爭格局正在逐步被重塑。

主要結論三：能夠更好發揮本土市場優勢并提供可靠、定制化產品的公司有望獲得更大的市場份額，建議關注比亞迪半導體、芯旺微電子、Chipways、極海半導體、航順芯片等公司的一級市場投資機會。

編輯：黃飛