汽車(chē)“新四化”大潮下，MCU冠軍花落誰(shuí)家

作者丨許子皓

編輯丨張心怡

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨連曉東

汽車(chē)微控制器（MCU）是汽車(chē)電子系統(tǒng)的核心部件，在汽車(chē)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的“新四化”趨勢(shì)下，各大汽車(chē)廠商對(duì)于車(chē)用MCU的架構(gòu)集成度、功能復(fù)雜度的要求持續(xù)上升，市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。據(jù)了解，高端車(chē)型中每輛車(chē)用到的MCU數(shù)量接近100個(gè)，市調(diào)組織Yole發(fā)布的報(bào)告顯示，2023年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模約229億美元，預(yù)計(jì)至2028年將以5.3%的年復(fù)合增速達(dá)到320億美元。身處這片紅海，各大MCU廠商技術(shù)的創(chuàng)新和迭代也更加頻繁。

1.車(chē)越智能 MCU越重要

在汽車(chē)技術(shù)的飛速發(fā)展中，微控制器單元（MCU）一直扮演著至關(guān)重要的角色。從發(fā)動(dòng)機(jī)控制到車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)，再到先進(jìn)的駕駛輔助技術(shù)，MCU無(wú)處不在，默默地推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的智能化發(fā)展。在燃油車(chē)中，MCU可以精確地管理燃油噴射的時(shí)間和量，確保燃油高效燃燒，提升動(dòng)力性能的同時(shí)降低油耗，有著諸多不可或缺的應(yīng)用。對(duì)于點(diǎn)火系統(tǒng)，MCU能精確控制點(diǎn)火時(shí)機(jī)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

而在電動(dòng)車(chē)中，MCU在汽車(chē)電池管理系統(tǒng)（BMS）中扮演核心控制角色，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，確保電池在安全的工作范圍內(nèi)運(yùn)行，并優(yōu)化充放電過(guò)程。通過(guò)精確控制，MCU可以防止電池過(guò)充、過(guò)放、過(guò)熱，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命并保持其性能。MCU還協(xié)調(diào)電池組內(nèi)各電池單元的均衡，保證電池組的一致性，這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程和整體性能至關(guān)重要。此外，MCU通過(guò)采用先進(jìn)的制造工藝、優(yōu)化的模擬IP、低功耗數(shù)字設(shè)計(jì)方法學(xué)等實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，功能也更加多樣化。北京奕斯偉計(jì)算技術(shù)股份有限公司首席市場(chǎng)官劉帥表示：“隨著汽車(chē)智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，新能源電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)占有率大幅提升，汽車(chē)電子已成為全球MCU最大下游市場(chǎng)。除了智慧座艙、智能駕駛、電池管理等新興應(yīng)用，汽車(chē)零部件的電子化也會(huì)帶來(lái)相當(dāng)大的增量市場(chǎng)，如電動(dòng)后備廂、電動(dòng)吸合車(chē)門(mén)、座椅電動(dòng)調(diào)節(jié)、隱藏門(mén)把手等細(xì)分場(chǎng)景，都需要MCU對(duì)零部件中的微電機(jī)進(jìn)行控制。”一個(gè)值得注意的趨勢(shì)是，在汽車(chē)“新四化”的過(guò)程中，汽車(chē)電子電氣架構(gòu)正在從ECU向域控制器進(jìn)行過(guò)渡，整車(chē)系統(tǒng)的集成度越來(lái)越高，這也讓產(chǎn)業(yè)界對(duì)于車(chē)規(guī)級(jí)MCU能否持續(xù)保持較高的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)表示關(guān)切。對(duì)此，英飛凌科技高級(jí)副總裁兼汽車(chē)業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人曹彥飛在接受《中國(guó)電子報(bào)》采訪時(shí)表示：“整車(chē)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向域控制器以及集成化趨勢(shì)，會(huì)減少部分低端的或者與域控制器集成在一起的小型MCU用量，但汽車(chē)電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化會(huì)帶來(lái)更加豐富的電子化功能，驅(qū)動(dòng)MCU等車(chē)規(guī)元器件需求的大幅增長(zhǎng)。未來(lái)幾年，車(chē)規(guī)MCU依然能夠保持較快的增長(zhǎng)步伐?！?/p>

2.自動(dòng)駕駛給MCU帶來(lái)新挑戰(zhàn)

自動(dòng)駕駛作為一個(gè)全新的火熱領(lǐng)域，需要大量的MCU芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)的支撐，因此，其發(fā)展帶動(dòng)的市場(chǎng)需求成為了車(chē)用MCU市場(chǎng)的關(guān)鍵增長(zhǎng)極。

作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的核心控制器，MCU承載著處理海量數(shù)據(jù)、制定駕駛決策、協(xié)調(diào)各系統(tǒng)間工作的重任。它需要具備高性能的處理器、充足的內(nèi)存以及豐富的接口，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的駕駛環(huán)境和多變的駕駛需求。同時(shí)，高可靠性和穩(wěn)定性也是MCU不可或缺的特點(diǎn)，因?yàn)槿魏挝⑿〉墓收隙伎赡軐?duì)駕駛安全造成嚴(yán)重影響。因此在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，MCU的作用可謂是舉足輕重。它就像一位經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員，時(shí)刻關(guān)注著周?chē)h(huán)境的變化，并基于感知到的數(shù)據(jù)迅速做出決策。無(wú)論是繁忙的城市道路還是崎嶇的山路，MCU都能根據(jù)路況和交通狀況調(diào)整車(chē)輛的行駛速度和方向，確保車(chē)輛安全、平穩(wěn)地行駛。

此外，MCU還需要與車(chē)輛的其他系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系，如動(dòng)力系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等，確保它們之間的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。為了應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的駕駛環(huán)境和更高的安全要求，MCU需要不斷提升自身的性能，這也給MCU帶來(lái)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。賽迪四川平臺(tái)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中心總經(jīng)理池憲念告訴記者，ADAS和自動(dòng)駕駛要求MCU具備高速數(shù)據(jù)處理能力，以實(shí)時(shí)分析來(lái)自多種傳感器（如雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)）的海量數(shù)據(jù)。挑戰(zhàn)在于如何在有限的功耗預(yù)算內(nèi)提供足夠的計(jì)算性能。其次，MCU需要滿足高安全性與可靠性。安全是自動(dòng)駕駛的核心，MCU需實(shí)現(xiàn)功能安全，并內(nèi)置冗余機(jī)制以減少故障風(fēng)險(xiǎn)。此外， ADAS和自動(dòng)駕駛軟件的復(fù)雜度大幅增加，要求MCU支持復(fù)雜操作系統(tǒng)、多任務(wù)處理和快速軟件更新，同時(shí)要確保軟件的安全性和可維護(hù)性。如此嚴(yán)苛的條件，對(duì)MCU的技術(shù)要求提到了新的高度，采用以往的方式顯然已經(jīng)解決不了問(wèn)題，必須要?jiǎng)?chuàng)新才能兼顧所有需求。

芯謀研究總監(jiān)張彬磊告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者：“一是采取多核與異構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)方案，將任務(wù)分配給最適合的處理單元，提高效率并降低功耗。二是強(qiáng)化MCU產(chǎn)品的安全機(jī)制。內(nèi)置硬件安全模塊，采用加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)施功能安全設(shè)計(jì)和冗余系統(tǒng)，以提升整體安全等級(jí)。三是優(yōu)化軟件架構(gòu)。開(kāi)發(fā)高度模塊化、可擴(kuò)展的軟件框架，支持OTA更新，利用AI算法提升決策效率和準(zhǔn)確性。”此外，MCU的模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化也將成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，可以將復(fù)雜的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)拆分成多個(gè)獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊都由一個(gè)或多個(gè)MCU控制。這樣可以降低開(kāi)發(fā)成本、提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。而標(biāo)準(zhǔn)化則可以實(shí)現(xiàn)不同廠商之間的設(shè)備兼容性和互操作性，進(jìn)一步推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。

3.市場(chǎng)上演“冠軍爭(zhēng)奪戰(zhàn)”

每輛車(chē)上MCU的需求量不斷增加，汽車(chē)的產(chǎn)量也在持續(xù)上漲。工信部數(shù)據(jù)顯示，今年4月我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量為240.6萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)12.8%。其中，新能源汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)到87萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)35.9%。如此增速下，幾乎所有的MCU廠商都使出渾身解數(shù)搶奪市場(chǎng)份額，競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。全球汽車(chē)MCU市場(chǎng)長(zhǎng)期處于龍頭企業(yè)壟斷的格局，英飛凌、瑞薩、恩智浦、意法半導(dǎo)體、微芯科技五家企業(yè)的市占率超過(guò)90%，并且均為IDM模式，但第一名的爭(zhēng)奪一直十分激烈。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)TechInsights的最新報(bào)告顯示，車(chē)用MCU市場(chǎng)第一名的頭銜易主，英飛凌依靠其汽車(chē)MCU銷(xiāo)售額較上年增長(zhǎng)近44%，約占全球市場(chǎng)的29%，逆襲瑞薩成功登頂，更是在該業(yè)務(wù)的助力下再次躋身全球十大半導(dǎo)體供應(yīng)商。

英飛凌表示，汽車(chē)電子占到其營(yíng)收的一半以上，增長(zhǎng)的最大驅(qū)動(dòng)因素來(lái)自汽車(chē)MCU。旗下的AURIX微控制器在全球市場(chǎng)的交付數(shù)量達(dá)到10億件，使用該芯片的汽車(chē)品牌數(shù)量超過(guò)50家。

英飛凌推出的AURIX? TC4x微控制器瑞薩電子也意識(shí)到了危機(jī)，其公司高管在2024年資本市場(chǎng)日活動(dòng)上表示，最新市場(chǎng)顯示瑞薩電子在汽車(chē)MCU方面的領(lǐng)先地位正在迅速被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手趕超。據(jù)統(tǒng)計(jì)，瑞薩電子在MCU市場(chǎng)的總體份額從2022年16.55%滑落到2023年15%。對(duì)此，公司正在采取措施來(lái)解決產(chǎn)品組合中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，并將進(jìn)一步加強(qiáng)研發(fā)，提供更好的產(chǎn)品促進(jìn)市場(chǎng)增長(zhǎng)。在電動(dòng)汽車(chē)ADAS領(lǐng)域，公司提供不同AI集成水平的可拓展計(jì)算產(chǎn)品系列，預(yù)期第四代、第五代產(chǎn)品組合將取得顯著增長(zhǎng)。

瑞薩電子嵌入式處理器事業(yè)部市場(chǎng)總監(jiān)沈清在接受《中國(guó)電子報(bào)》采訪時(shí)表示：“MCU在汽車(chē)電子系統(tǒng)中的應(yīng)用數(shù)量成指數(shù)型上升，對(duì)于高性能、高可靠性的MCU需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。因此，技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)是推動(dòng)市場(chǎng)長(zhǎng)期增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力，瑞薩電子將不斷投入研發(fā)資源，提升MCU產(chǎn)品的性能、功耗控制和集成度，以滿足各種復(fù)雜的應(yīng)用需求?！本o隨其后的恩智浦也曾登頂過(guò)，恩智浦資深副總裁兼大中華區(qū)主席李廷偉在剛剛舉辦的汽車(chē)生態(tài)技術(shù)峰會(huì)上表示，汽車(chē)電子業(yè)務(wù)占其營(yíng)收的50%，恩智浦汽車(chē)業(yè)務(wù)已經(jīng)在多年前完成了從MCU到MPU的重大轉(zhuǎn)型，以及在產(chǎn)品層面實(shí)現(xiàn)硅片的轉(zhuǎn)型，即在硅片的基礎(chǔ)之上集成更多的軟件。

隨著軟件創(chuàng)新周期和硬件創(chuàng)新周期的分離，軟件和硬件的聯(lián)合設(shè)計(jì)愈發(fā)重要，恩智浦與主機(jī)廠的交流更多聚焦在將硅片平臺(tái)與主機(jī)廠軟件架構(gòu)相匹配。隨著汽車(chē)的智能化持續(xù)發(fā)展，新的應(yīng)用場(chǎng)景和功能還將不斷涌現(xiàn)，MCU技術(shù)還會(huì)繼續(xù)迭代，若想從這片競(jìng)爭(zhēng)紅海中脫穎而出，就需要企業(yè)不斷創(chuàng)新和突破，期待各大MCU廠商帶來(lái)更多驚喜。