汽车电子专题报告

汽车电子专题报告汽车MCU：电动智能提升用量，功能升级抬高均价MCU（微控制器）为一类轻量化的计算芯片，在单芯片上实现基础的计算机系统，广泛应用于汽车电子电控。MCU（MicrocontrollerUnit）即微控制器，又称微控制单元或单片机，是把微处理器的频率和规格适当缩减，并将内存、闪存、计数器、A/D转换、串口等集成到单一芯片上，形成的芯片级计算机。MCU是许多电子设备的控制核心，因其高性能、低功耗、可编程、灵活性，在消费电子、医疗电子、工业控制、汽车电子和通信等领域广泛应用。汽车所有电子电控均需用到电子控制单元（ECU），而每个ECU均需要至少一颗MCU作为核心控制芯片。我们认为汽车MCU将在智能电动化趋势下迎来量价齐升机遇，下面从量和价两个角度分析。量的维度：单车MCU用量从几十到几百颗不等，后续将受益于智能化、电动化。根据中国市场学会汽车营销专家委员会研究部的数据，普通传统燃油汽车平均单车搭载ECU70个；豪华传统燃油汽车平均单车搭载ECU150个，新增的MCU主要用于提升乘驾体验（座椅按摩、中控娱乐）、车身稳定性与安全性等；智能汽车平均单车搭载ECU300个，新增的MCU主要用于自动驾驶相关硬件控制。汽车MCU用量提升的推动因素：智能化及电动化。智能化：当前汽车行业仍处于中低等级自动驾驶渗透率快速提升阶段，ECU及MCU用量均持续提高；我们预计2025年以后，行业将进入高等级自动驾驶发展阶段，集中式架构及域控制器的应用将显著减少ECU用量，但MCU用量或将相对平稳。目前L2及以下ADAS硬件方案仍采用分布式架构，即便在中高级别自动驾驶中，宝马、奥迪等传统大厂仍以分布处理器“叠罗汉”方式实现L3级ADAS功能，因此自动驾驶应用会提升MCU应用数量。而集中式架构也不会导致MCU数量需求的显著下降，如特斯拉的底盘控制系统，ECU数量由14个简化为3个，但每个ECU中包含3-4个MCU，除极个别基础功能MCU（如车门车窗）有望在集中式架构下发生融合，出于安全冗余的考虑，ECU融合并不会带来车身及底盘相关MCU数量的降低，但部分MCU功能会被弱化，仅保留执行功能，运算统一由集中式域控制器负责。2）电动化：三电系统的电控需求增加。电动车对MCU需求的提升主要体现在：

i）电池管理系统（BMS）需要对充放电、温度控制、电池间均衡进行控制，其中主控面板需要一颗MCU，每个从控面板也需要一颗MCU，因此MCU数量会显著增加。ii）整车控制器（VCU），电动车的动力系统相较燃油车更为复杂，能量管理必须增加一个整车控制器，同时需要配备32位高阶MCU芯片，数量依据车厂方案不同而各异。iii）引擎控制器/变速箱控制器（存量替换），电动车的逆变器控制MCU会替代燃油车的引擎控制器，由于电动机转速较高，需要经过减速器减速，其配备的MCU控制芯片替换了燃油车的变速箱控制器。价的维度：32位高阶MCU占比提高，带动整体ASP提升。汽车MCU主要包含8/16/32位三种。1）8位MCU，主要应用于车体的各个次系统，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。一般价格小于1美元。2）16位MCU，主要应用为动力传动系统，如引擎控制、齿轮与离合器控制和电子式涡轮系统等；也适合用于底盘机构上，如悬吊系统、电子式动力方向盘、扭力分散控制和电子帮辅、电子刹车等。一般价格在1~5美元之间。3）32位MCU，主要应用包括仪表板控制、车身控制、多媒体信息系统（TelemaTIcs）、引擎控制以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统，如预碰撞（Pre-crash）、自适应巡航控制（ACC）、驾驶辅助系统、电子稳定程序等安全功能以及复杂的X-by-wire等传动功能。一般价格在5~10美元之间，部分高端产品在10美元以上。伴随汽车电子电控功能日趋复杂，叠加电子电气架构集中化的趋势，车载MCU中32位占比提高，带动整体ASP提升。产业现状：海外巨头引领，国内初步渗透全球MCU市场规模平稳增长，汽车MCU增速快于行业。根据ICinsights数据，2021年全球MCU销售额达到196亿美元，同比增加23%，未来5年CAGR预计为6.7%，2026年销售额将达到272亿美元。2021年MCU总出货量为309亿颗，同比增长12%，未来五年CAGR预计为3.0%，2026年将达到358亿颗。2021年全球MCU市场ASP逆转了20年来的下行趋势，上涨10%至0.64美元，主要因为供货紧张，32位等高阶MCU需求的提升将为ASP增长提供长期动力，未来五年，ASP预计以3.5%的复合年增长率增长至0.76美元。全球MCU市场中，汽车MCU销售额为76亿美元，约占39%，另外46%来自通用嵌入式应用MCU（包括智能手机、计算机和外围设备、工业用途和消费产品），其余来自智能卡市场（银行卡、公交卡、身份证等）及其他用途。未来五年，汽车MCU销售额预计将以7.7%的复合年增长率增长，稍快于MCU行业增速，至2026年销售额将增长至110亿美元。中国MCU市场规模尚小，汽车MCU占比较低。根据前瞻产业研究院，2021年中国MCU销售额（本文中如未作特殊说明，中国MCU销售额指国内生产的MCU销售额）达到46亿美元，同比增加8.3%，全球占比23.3%，未来5年CAGR预计为8.5%，2026年销售额将达到69亿美元，全球占比提升至24.8%。中国MCU市场中，汽车MCU销售额为6.8亿美元，约占15%。未来五年，汽车MCU销售额预计将以5.3%的复合年增长率增长，至2026年销售额将增长至8.8亿美元。全球MCU市场以汽车、工控应用为主，国内MCU集中于消费电子市场。需求端，据ASPENCORE，2019年全球MCU市场下游消费以汽车电子、工控为主，分别占比为33%、25%；国内MCU消费以消费电子为主（26%），其次是计算机（18%）及汽车领域

（16%），与全球情况略有不同。其中，消费电子包括洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电冰箱、家用影音娱乐系统、智能音箱、AR/VR等，工业领域包括工业传感、电机控制、步进马达、仪器仪表等，汽车领域包括汽车动力总成和安全控制系统等。欧美龙头遥遥领先，国内厂商正从通用型市场追赶，车载市场初步开始渗透。根据IHS，2020年MCU全球行业CR8=83%，行业集中度较高。在MCU芯片技术领域，低端MCU产品如4位、8位、16位国内自给率较高，中高端MCU市场则主要被微芯科技（Microchip）、意法半导体（ST）、瑞萨（Renesas）、恩智浦（NXP）、英飞凌（Infineon）等国外大厂垄断。根据CSIA，2019年中国MCU市场份额排名前列的包括瑞萨电子（17.1%）、NXP

（14.5%）、意法半导体（8.5%）、微芯科技（7.7%）等公司，合计份额接近50%，而国内厂商尚未进入前列，具有较大的替代空间。产业变化：供需紧缺持续，国产替代推进我们详细梳理了MCU原厂端及渠道端的价格及交期以及供需两端的制造扩产和整车需求，整体来看，全球汽车MCU供货紧缺持续，国内厂商有望借机导入整车厂供应链并逐步提升份额。从MCU产业链来看，原厂位于中游位置，上游主要有原材料厂商、设备厂商等，Fabless型相比IDM型额外需要晶圆代工厂商支持，下游通过经销商向终端应用分散，包括汽车、工控、消费、通信等不同领域。MCU原厂端：2021年以来，海外主流MCU厂商多次涨价，2021H1主要因为供需紧张，2021H2至2022Q1叠加上游原料、加工、物流等成本上行。2020年初，全球新冠疫情爆发，各个领域供需均受到严重冲击；2020H2后疫情恐慌趋缓，需求端受经济复苏、居家办公催生的宅经济以及新能源汽车等新型应用驱动回归景气，且部分终端厂商积极备货导致订单激增，然供给端由于8英寸晶圆产能紧缺、物流发货受限等导致产品供应有限，MCU行业严重供不应求，原厂产品价格上涨成为主旋律。意法半导体、英飞凌、瑞萨、微芯、恩智浦等国际MCU巨头2021年初起多次发布涨价公告，主要因需求强劲造成供应链短缺，原料、晶圆、封测、物流等成本持续上行，且部分IDM型MCU原厂亦有制造端扩产投资，涨价范围基本覆盖全产品线。根据产业调研，原厂MCU产品价格整体平均每季度提价10%左右。MCU原厂端对比：汽车占比高的厂商业绩景气度更高，消费占比高的厂商景气度已有所回落。瑞萨电子是全球领先的MCU厂商，产品主要应用于汽车电子、工业控制、基础设施、消费等，2021年营收中汽车电子占比高达46.48%；应广科技是中国台湾专业微控制器IC设计的领先厂商，2020年营收近乎100%来自消费电子市场。从两者季度营收环比数据来看：1）2021H1，两家企业营收均环比增长且应广科技增幅更大，反映消费供需更为紧张：由于MCU上游供给与下游需求严重不匹配，推动原厂产品量价齐升，瑞萨电子、应广科技月度营收均呈环比增长，瑞萨电子2021Q1/Q2营收分别环比+6%/+7%，应广科技2021Q1/Q2营收分别环比+9%/+18%，反映下游快速复苏且消费电子市场增速高于汽车、工控等市场。2）2021H2，瑞萨电子营收持续环比大幅提升，应广科技营收出现环比下滑，反映汽车供需紧张仍持续：瑞萨电子2021Q3/Q4营收分别环比+19%/+22%，应广科技2021Q3/Q4营收分别环比+7%/-6%，说明下游应用中消费电子需求表现疲软，导致应广科技营收环比下行；汽车电子、工控等领域需求持续上行，瑞萨电子业绩环比快速提升。渠道端：渠道价格是实际供需错配的放大器，2022Q1再涨价表明下游需求提升。MCU渠道价格、交期指由经销商向终端厂商出货时的价格、交期，是跟踪MCU行业景气度的核心指标之一，其由下游终端需求强度以及发货物流情况决定，同时也受到上游MCU原厂供给情况影响。我们以意法半导体（如STM32F103RCT6、STM32F103RET6等）、兆易创新（如GD32F103VCT6、GD32F103RBT6等）主流MCU产品月度价格、海外MCU原厂季度交期的波动情况追踪MCU渠道的整体趋势，纵向分析不同时期MCU渠道价格、交期的变动：20H2：供不应求，渠道价格环比+10%~100%，交期环比略有延长。从下游终端需求来看，整体疫情恐慌趋缓，各个市场需求由降转升、稳步复苏，导致MCU渠道价格提升、交期延长。从物流情况来看，疫情好转缓解交运压力，港口通航逐步开放。从上游原厂供给来看，由于疫情后复工复产需要调整时间，叠加全球8吋晶圆（MCU主要代工产线）产能本身较为吃紧，扩产需要建设时间且意愿有限，8吋晶圆ASP逐季环比提升，导致MCU渠道价格提升、交期延长。基于以上影响，海外MCU产品20H2渠道价格较20H1普遍提升约50~100%，而国内产品价格提升约10%~40%；NXP、瑞萨MCU产品交期基本持平，微芯、意法MCU产品交期环比略有延长。21H1：供需缺口加大，渠道价格环比+300~800%，交期环比严重拉长。从下游终端需求来看，伴随疫情步入常态化、居家办公催生宅经济以及新能源汽车等创新应用兴起，各个市场需求进一步复苏，终端厂商亦加大订单需求弥补库存以应对未来需求，且经销商受“牛鞭效应”影响亦有囤货意向，整体需求情况远超预期，导致MCU渠道价格提升、交期延长。从物流情况来看，由于贸易往来激增，运输成本持续环比攀升，21H1货柜平均运价约为20H2的2倍以上，导致MCU渠道价格提升、交期延长。从上游原厂供给来看，意法半导体法国工厂疫情期间缩产50%且出现工人罢工事件，日本AKM晶圆厂失火、瑞萨NAKA工厂遭受地震影响，美国得州暴雪大规模停电影响NXP、英飞凌等厂商产能，IDM及代工厂生产进度受到严重冲击，上游晶圆产能雪上加霜，8吋晶圆ASP环比提升幅度扩大，导致MCU渠道价格提升、交期延长。基于以上影响，海外MCU产品21H1渠道价格较20H2普遍提升约300%~800%，而国内MCU产品价格提升约300%~500%；海外MCU巨头产品交期严重拉长，其中意法半导体产品进入紧缺，而微芯产品最长交期达55周。21H2：需求出现分化，渠道价格相对平稳，然贸易物流受阻，交期环比进一步拉长。从下游终端需求来看，宅经济红利缩窄，手机、IoT等消费电子市场需求增速放缓，但汽车电子、工控等维持较高景气，市场需求出现分化但整体仍较旺盛。从物流情况来看，海运价格延续环比翻番式增长，自2021年7月以来亚马逊大规模查封店铺（涉及较多中国卖家），贸易严重受阻，经销商开始抛售积货，导致MCU渠道价格下降。从上游原厂供给来看，晶圆产能仍维持紧缺，8吋晶圆ASP维持环比提升趋势。基于以上影响，MCU渠道价格在21Q3维持上升趋势，但21Q4因需求分化及贸易受挫而快速下降；海外MCU巨头产品交期进一步拉长，NXP产品进入紧缺。22Q1：终端需求分化，渠道价格涨跌不一，交期环比维持高位。从下游终端需求来看，消费电子等需求相对疲软，汽车电子、工控医疗维持景气，市场整体增速放缓且持续分化，导致汽车电子、工控医疗相关MCU渠道价格提升、交期延长。从物流情况来看，海运价格环比略有下降，物流压力减轻。从上游原厂供给来看，意法半导体、微芯等多家厂商因原料、加工成本上升而持续涨价，反映晶圆产能仍维持紧缺，导致MCU渠道价格提升、交期延长。基于以上影响，部分MCU价格出现回升，但增速不如21H1；交期环比维持高位，NXP、ST产品处于紧缺，微芯、瑞萨产品最长交期达52/45周。渠道端拆分：中高端产品价格更为坚挺，国内厂商跟随海外涨价但幅度有限。我们根据内核规格（ARMCortex-M0/M0+为低端，M23/M3为中端，M4/M4F/ARM7为高端）、提供厂商（海外/国内）将MCU进行分类，进一步分析渠道价格波动特点：对比低/中/高端MCU：中高端产品价格更为坚挺。20H2-21H2期间，MCU市场严重供不应求，各产品价格持续提升，随后受需求波动和物流影响又出现回落。21H1相对20H1涨幅，低端产品涨价幅度普遍在100%~500%之间，而中高端产品涨价幅度普遍在300%~1000%之间，反映中高端产品较低端产品更为紧缺；

对比价格波动情况，低端产品价格在21Q2初就由涨转跌，而中高端产品价格在21Q3末才开始回落，反映中高端产品价格更为坚挺。对比海外/国内MCU：产品价格同趋势变动，但国内涨价相对滞后且幅度有限。对比海外/国内价格变动趋势，国内产品与海外产品价格同趋势波动，但国内产品涨价相对海外滞后1-2月且幅度低于海外产品，这主要由于国内厂商普遍采取跟随海外巨头策略，且较缓和的涨价有利于取代海外厂商份额。聚焦高端产品，虽然21Q4整体MCU价格普遍下跌，海外高端产品价格依然维持高位，这主要因高端市场由海外少数巨头把控，竞争壁垒较高，价格也更为坚挺。制造端：IDM及代工厂MCU扩产有限，预计供给紧张持续。车用芯片的规格主要是8英寸晶圆，部分厂商开始向12英寸平台迁移。据台湾资策会MIC表示，车用芯片IDM制造厂委外比重约15%，委外产品以MCU为主，其中约70%的部分由台积电制造代工。我们梳理了台积电和主要MCU厂商的扩产计划，其中台积电通过扩产和重新分配产能的方式应对汽车芯片供给缺口，而主要IDM厂商扩产计划集中于12英寸，8英寸扩产较少。根据SUMCO2018年的统计数据，8寸晶圆需求占汽车半导体需求中的79%，12寸晶圆需求占比仅12%。对应的晶圆需求方面，根据SUMCO的测算，2018年汽车半导体晶圆总需求约200万片/月，其中8寸片约160万片/月，到2022年整体需求有望增长至约315万片/月，其中8寸片需求达到240万片/月。根据SEMI数据，2013-2019年，全球8英寸晶圆产能CAGR仅约3%，2019年仍然不足每月600万片。8英寸投入产出比低于12英寸，二手设备采购困难是新产能增量不足的主要原因。整车厂需求端：缺芯仍影响交付，部分公司公告减产或减配交付。复盘历史，2020年初疫情影响全球汽车及电子产业链的生产销售，2020H2开始汽车需求快速复苏，而整车厂芯片库存不足，导致2021H1的缺芯问题，而缺芯也导致2021H1全球及国内汽车月度销量相对走弱；2021H2开始缺芯略有缓解，全球及国内汽车销量逐月向好；2022年初以来，整车厂普遍加大订单，而上游芯片产能仍相对紧张。我们统计了国内外主流整车厂，其中大众、福特、丰田、通用、宝马等均表示仍存在芯片短缺情况，导致汽车减产或减配交付。沃尔沃表示半导体供应和产量正逐步改善，然而这一趋势还未能解决公司当前的困境。此外，我们关注到疫情、俄乌冲突等导致部分工厂停产，或将影响中期需求，须关注后续进展。投资分析兆易创新：公司为国内高性能通用MCU领跑厂商，产品适用于工业自动化、人机界面、电机控制、安防监控、智能家居家