车载MCU一文读懂

　　中游紧要是MCU原厂（1）MCU资产链的，DM和Fabless形式遵守贸易形式可分为 I，表资大厂为主前者紧要以，Fabless形式国内企业则多采用，代工场援帮更依赖晶圆。美欧日芯片巨头为主环球MCU原厂以，83.4%CR6高达。紧要由美欧日芯片巨头主导2022年环球MCU墟市，萨电子、恩智浦、微芯科技、英飞凌德州仪器）墟市据有率高达 83.4%Omdia数据显示2022年环球前六大 MCU 厂商（意法半导体、瑞。相对与之，85%被表资独霸（2019年为94%）2021年国内 MCU（含消费级）墟市，化率不够15%MCU总国产，消费级产物且多聚集于；级MCU国产化率则不够5%而行为最大下游墟市的车规，产代替空间仍有极大国。

　　及IP、资料及开发、晶圆代工及封测三大周围（1）MCU资产链上游紧要可分为芯片策画，辘集和寡头垄断的特色上游周围全体透露本领，才能较强全体议价。EDA软件和 IP核授权商芯片策画及IP供应商紧要是，的底层根柢是芯片策画，美企业垄断紧要由欧。片策画的中心器材EDA软件是芯，门子EDA（德国）三家垄断环球近80%的墟市份额其紧要由新思科技（美国）、楷登电子（美国）和西，等企业也正在该周围踊跃结构国内方面华大九天、华为。片的底层架构和谋划机指令表率CPU IP核决计了MCU芯，国的ARM公司主导这一周围紧要由英，于 ARM 的内核架构策画环球突出50%的MCU基；Intel 8051策画绝民多半8位MCU则基于；因为其免费、生动、指令集简略等上风以 RISC-V为代表的开源指令集，长迅猛近年增，职位变成必定寻事希望对ARM的。

　　片工艺准则厉苛（1）车规级芯，求极高质地要。作处境庞大汽车芯片工，味着告急后果一朝失灵就意，全性平安稳性条件极高于是车规MCU关于安。级MCU比拟与消费和工业，作处境庞大多变车规级芯片工，磁搅扰、温度限造广等特色拥有高振动、多粉尘、多电，般正在-40-155℃对温度耐受性条件一，温交变、防水、防晒、抗搅扰才能同时还要具备耐振动冲锋、坎坷。时同，命周期较长因为汽车生，求为15-20年产物职业寿命要，正在 15年以上供货周期条件也，性也提出了极为厉苛的准则因此对产物不良率和牢靠。

　　MCU第一大下游墟市（1）消费电子是国内，极为普及利用周围。费电子资产大国我国行为环球消，费电子产物的缔造和拼装闭节高度聚集PC、手机、家电、可穿着开发等消，U的需求量较大关于消费级MC，内MCU最大的下游墟市于是消费电子目前仍为国。其低功耗、高性价比消费级MCU依据，等上风低延时，居、可穿着开发等利用场景普及利用于智在行机警能家。

　　理与构造上千差万表传感器传感器正在原，象以及丈量处境合理地选用传感器奈何遵照简直的丈量目标、丈量对，量时起初要处理的题目是正在举办某个量的测。确定之后当传感器，举措和丈量开发也与之相配套的丈量就

　　况下般情，值、应承缺点和标称功率对电阻器应试虑其标称阻；称容量、应承缺点和耐压对电容器则需解析其标。

　　微掌握器即车用，oller Unit的简称是Micro Contr，电途与接口电途接连掌握紧要是正在汽车的种种表围。升级

　　排泄率尚不够20%（3）我国智能家居，上的排泄率仍有较大追逐空间比较欧美繁荣国度30%以。家来看从国太平洋在线排泄率正在30%以上的国度紧要以欧美繁荣国度为主Statista统计 2022 年环球智能家居，透率尚不够20%中国智能家居渗，国和印度尼西亚超10%东南亚只要马来西亚、泰，率均低于10%非洲各国排泄，有较大的追逐空间非欧美国度总体仍。能家居的体验一直升级咱们以为跟着异日智，联的需求一直抬高消费者对万物互，和智能家居周围的踊跃结构和用户培植叠加米家、华为等科技厂商正在IoT，率将希望延续抬高我国智能家居排泄，CU注入新的驱动力从而一直为消费级M。

　　界和数字寰宇的桥梁MCU是接连切实世。类输入/输出口接口MCU常常装备了各，器举办接连可与传感，等物理量能够透过传感器转换为电信号切实寰宇中的温度、后光、压力、电压，大器的推广经由信号放，散化为谋划机不妨识另表二进造数字信号通过模数转换器ADC）将模仿信号离，算法运算和逻辑计划转达给MCU举办，造信号天生控，器DAC）转换为模仿信号该掌握信号再经由数模转换，传输到表界的实践开发经由功率驱动器的放大，闭、阀门等功用的掌握从而杀青对电机、开。此因，字寰宇举办交互的运算中枢MCU是衔尾物理寰宇和数，慧化的中心也是化、智。

　　CU第一大下游墟市（1）汽车电子是M。23所示数据遵照前文图，游利用周围中正在MCU的下，占比最大汽车电子，模约为86亿美元2021年墟市规，达 39%墟市份额，年升高态势且透露逐，游墟市和紧要驱动力是 MCU第一大下。源汽车发达起色跟着近年新能，得汽车费产对电子元器件的需求水涨船高汽车电动化、智能化和网联化的趋向使，源整车缔造中的本钱比重抬高了汽车电子正在新能，本的价钱量比重近年来一直抬高因此发动了汽车电子占整车成。谍报网预测遵照中商，030年估计到2，缔造本钱的近50%汽车电子将占整车。

　　认证的准则庄敬（2）车规芯片，漫长流程，较高门槛，周期也较长但产物性命。入整车供应链前汽车芯片正在进，9和ISO26262的三大车规准则：正在策画阶段须同时知足AEC-Q100、IATF1694，6262的功用安适准则务必庄敬根据ISO2；封装阶段正在流片和，949则是务必知足的准则AECQ和IATF16；试阶段而正在测，0/Q104举办测试需根据AEC-Q10。

　　内墟市来看（2）从国，聚集正在消费电子周围MCU下游墟市紧要。nsights遵照IC I，场最大下游利用是消费电子2020年国内MCU市，26%占比，仅占16%而汽车电子。环球比拟区别较大国内下游组成和，）我国为寰宇工场这紧要是因为 1，消费电子拼装和缔造闭节高度聚集PC、手机、IoT、家用电器等，MCU需求量相对占比更高于是国内消费电子闭系的；场份额由美欧日IDM芯片巨头独霸2）汽车电子MCU约95%的市，终年由繁荣国度主导下游的整车品牌也，自给率平昔以还较低于是国内车规MCU， 企业较难打入本土 MCU。源汽车时期但步入新能，品牌强势兴起国产电动车，业纷纷结构车规交易多家国内MCU企，车电子缺芯所带来的时机窗口叠加2020-2022汽，模占比希望逐渐得到抬高国内车规MCU的墟市规。

　　供芯片缔造闭节所需的资料和开发（2）资料及开发供应商紧要提，M形式的MCU厂商紧要合用于采用ID，荷巨头主导紧要被美日。、电子特气、溅射靶材、掷光资料等半导体资料紧要网罗硅片、光刻胶，日企业主导紧要由美。刻蚀机、冲洗开发、封测开发等半导体开发紧要网罗光刻机、，荷兰）垄断超环球80%的墟市此中光刻机紧要是由ASML（，分食糟粕的墟市份额日本的佳能和尼康则。国）、LAM Research（美国）、东京电子（日本）等美日巨头主导刻蚀、掷光、冲洗等开发则紧要由Applied Materials（美。

　　.0时期工业4，场延长空间空旷工业主动化市。3 年由德国起初提出工业4.0是 201，、人为智能等先辈本领融入古板缔造业其素质是将谋划机、物联网、大数据，动、智能化、高度主动化的宗旨转型将缔造业从分娩因素驱动向数据驱，四次工业革命被称为人类第。业4.0的中心工业主动化是工，产经过正在无人为干扰条件下其素质是指机械开发或生，等讯息经管和经过掌握的统称按预期方向杀青丈量、左右，机械视觉等周围的一门归纳性本领是涉及呆板、微电子、谋划机、。tista遵照Sta，墟市界限达2343 亿美元2022年环球工控及主动化，抵达3396亿美元估计2026年将，AGR达9.7%异日 4 年C。缓、劳动力本钱上升跟着我国生齿盈余趋，水平抬高老龄化，正在缔造业核心发力的周围工业主动化已成为我国，转型和升级的厉重方式也是我国杀青缔造业。国工控网遵照中，化墟市界限达2530亿元2021年我国工业主动，化墟市界限将延长至3115亿元估计2023 年我国工业主动，于环球增速高，景空旷异日前。

　　下游利用极为普及（1）MCU的，子、谋划与存储、收集通讯六大下游墟市紧要笼罩汽车电子、工业掌握、消费电，球来看从全，汽车电子占比最高MCU下游墟市中。sights遵照ICIn，CU最大下游墟市汽车电子为环球M，份额占比达39%2021年墟市，升高的态势且透露逐年，的需乞降本能条件的抬高密不行分这与新能源汽车革命对汽车电子。也必定水平推高了MCU的ASP2020年以还的汽车“缺芯”；掌握类利用其次为工业，%的墟市份额攻陷环球25，比相对平稳近年来占，术的起色是其紧要驱动力工业主动化和机械人技。谋划与存储（14%）剩下的36%依序是，%）以及（8%）消费电子（14。

　　现智能化操作的中心元器件（1）MCU是IoT实。of Things）即物联网IoT（Internet ，本领观念是一种，备（如家电、汽车等）接连到互联网其中心是指将物理寰宇中的各式设，、通讯、运算和长途掌握以杀青数据的收集、相易，联互通和智能化利用从而杀青开发的互。模组（收集层）和MCU（利用层）三大中心模块所组成的嵌入式编造IoT本领的杀青正在硬件层面紧要依赖传感器（感知层）、无线通信，入式编造的“大脑”此中MCU行为嵌，离等数据举办收集判辨、逻辑运算紧要掌握对传感器输入的温度、距，掌握功用的杀青并最终完毕各式，智能化操作的中心元器件于是MCU是IoT杀青。

　　可或缺的中心元器件MCU是汽车电子不。主控芯片（MCU/SoC）车规级芯片按功用紧要可分为，IGBT）功率芯片（，芯片（Memory）四大类传感器芯片（CIS）和存储，编造、智能座舱及主动驾驶编造车规芯片普及利用于汽车的动力。电子中正在汽车，和座椅医治幼到车窗，力总成大至动，掌握车身，机掌握电池电，统治编造整车热，U的插足均有MC。

　　业链中其他闭节的直接纳益摄像头的迅疾发展将发动产，传感器、DSP、模组拼装及其他部件摄像头紧要构成部门是镜头、CMOS。你一带文

　　型谋划机级的微，中无处不正在其正在生涯。troller Unit）MCU（Micro Con，控芯片即主，又称

　　测试分娩线分为 IDM形式和Fabless形式（2）MCU厂商凭借是否自筑晶圆分娩线或者封装，用IDM形式表资大厂均采，以Fabless为主国内 MCU 企业则。又称全栈形式IDM形式，业链笔直整合即企业将产，封装测试到发卖都一手代替从MCU的策画、缔造、。织程度以及墟市影响力等方面都有极高的条件该形式对企业的本领才能、资金势力、统治组，头均采用IDM形式上述表资MCU龙，产能控造日常也会表包给台积电等专业代工场但部门90nm以上较高造程MCU受原厂。式即无晶圆厂形式Fabless模，M差别与ID，于MCU的研发、策画和发卖Fabless下原厂仅埋头，包给台积电、日月光等专业的代工和封测厂商而将重资产的晶圆缔造、封装测试等闭节表。ss形式下Fable，模的资金开支企业无需大规，危机也相对较低资金门槛和运营，业采用Fabless形式于是环球绝大部门MCU企，及台湾的科技采用IDM形式国内仅士兰微、华泰半导体以。

　　要供应芯片的缔造和封测闭节（3）晶圆代工及封测厂主，形式的MCU厂商至闭厉重关于采用Fabless。紧要掌握芯片缔造此中：晶圆代工场，6.7%）、联电（6.6%）、中芯国际（5.6%）、华虹集团（3.0%）2023Q2的CR6为台积电（56.4%）、三星（11.7%）、格芯（，场份额为90%CR6合计市，中度较高行业集，才能较强上游议价。造品晶圆封装成最终的造品器件封测厂紧要掌握将代工场分娩的，靠性的测试并举办可，圆代工门槛相对更低这一闭节有关于晶，率更高国产化，（Amkor）表除了美国的安靠，大陆和中国台湾紧要聚集于中国。

　　多采用Fabless形式（3）因为车规MCU厂商，列和ISO26262两项认证于是紧要合用于 AEC-Q系。要对元器件举办牢靠性测试此中：AEC-Q系列主， 0至3四个品级涵盖Grade，温度限造抵达了-40至150度此中Grade 0 级的职业，场的准入“门票”是进入汽车前装市。量分娩到报废的全性命周期所需的失效防治本领和统治流程ISO26262准则笼罩了从观念策画、产物开拓、批，完善性品级（ASIL）以确保芯片适应汽车安适。呈现率和可控性等目标遵照风险变乱告急度、，为A到D四等ASIL被分，-D为最上等级此中ASIL，条件最为庄敬对功用安适，有功用安适危机QM则表现不具。上综，证经过贫穷重重车规级芯片认，较长周期，量产出货从流片到，到3年的韶华往往必要2。打入整车供应链然而一朝告成，年以上的供货周期就能享福起码10，厂创造深度绑定从而和下游车。

　　T墟市空间空旷（2）环球Io，量一直加添开发接连数，CU 需求上升希望发动 M。tista遵照Sta，界限约为 9700 亿美元2022年环球IoT墟市，25.4%同比延长 ，希望打破2万亿美元估计2028 年，R 达13.6%异日5年CAG。接数目来看从开发连，备接连数约为131亿台2022年环球IoT设，抵达亲近300亿台估计到2030年将，GR达9.0%异日5年CA。 本领的赋能以及万物互联需求的催化咱们以为跟着5G收集的普及、AI，化、集成化的趋向愈加显着消费电子产物智能化、网联，能掌握、互联通讯和实践输出的厉重硬件而MCU行为杀青数据收集判辨、长途智，都希望获得明显发动其需求量和价钱量。

　　C墟市稳步延长（2）环球PL，大有作为国产代替。渡数据遵照亿，墟市界限为112亿美元202 年环球PLC，望抵达131亿美元估计到2026年有，R约为3.37%异日四年CAG。 墟市界限约为154亿元2021年中国 PLC，望抵达193亿元估计2026年有，GR达4.65%异日4 年CA，球增速高于全。份额来看从墟市，仍由海表龙头企业主导眼前我国 PLC墟市，韦尔总共攻陷70%的墟市份额西门子、三菱、欧姆龙、罗克，产 PLC 企业只管仍有差异台达、汇川本领、信捷电气等国，场已逐步出现竞赛力但正在幼型 PLC市，企业市占率逐步升高跟着异日国产PLC，CPU 企业正在工控周围的导入希望加快国产MCU/嵌入式 。

　　过50年的史册MCU已有超，构的变迁是行业起色的主轴高本能、低功耗和指令集架。以追溯到上世纪70年代MCU的起色过程最早可，4位4004英特尔推出，算时期正式开启自此嵌入式计，、16位到32位以致64位的迭代更新以来MCU遵守辨别历经了从4位、8位，一直加强本能获得。拓展到各家自帮内核架构(如微芯的PIC和瑞萨的RX)MCU的内核架构也从首先的Intel 8051逐步，PC、ARMRISC指令集以及MIPS、Power，器核的告成揭橥标记着MCU进入32位时期2004年ARM Cortex M3经管，MCU的主流架构ARM逐步成为。、免费、高度可定造等特色也逐步受到国表里芯片策画厂商的热捧而2010年以还逐步崛起的开源指令集RISC-V由于其开源，和工业主动化等周围的发达起色跟着近年来AIoT、智能驾驶，化、模块化的需求一直升高嵌入式周围对MCU定造，MCU周围的当先职位提议寻事RISC-V希望对ARM的正在。

　　革命重塑整车费产链（2）汽车“三化”，来新时机MCU迎。三化”的大靠山下正在碳中和和汽车“，油车的禁售韶华表做出了准许环球各个紧要国度均已对燃，的代替已不行逆转电动车对燃油车。汽车能源编造的革命新能源车带来的对，燃油车的整车供应链仍旧推倒和重塑了，而今已逐步被高度电气化的电池、电机和电控编造所代替古板燃油车时期的“三大件”（启发机、底盘、变速箱），源汽车的厉重元器件而MCU 行为新能，的大靠山下得到价钱重估也希望正在汽车智能化趋向。

　　望推倒古板白电资产（1）智能家居有，子周围的紧要驱动力是IoT正在消费电车载MC。e）是指将家中常用的各式开发智能家居（Smart Hom，冰箱、彩电等硬件如照明、声音、，oT编造接连收集通过嵌入式的I，造、长途掌握、语音掌握等智能化操作以杀青家居开发的互联互通、主动控，捷度的一种智能硬件处理计划从而抬高人们栖身适意度、便。家电比拟与古板，联化、集成化特色明显智能家居智能化、网，谋划人为智能等本领其调解了IoT、云，覆性的功用和体验对古板产物有着颠，接连芯片的本能和数目需求有着明显的提拔于是其对经管器芯片、传感器芯片、通讯，承载的功用愈加庞大这意味着 MCU所，接口越发充分所需的表设，本能规格的条件也将一直抬高主频、Flash、RAM等。

　　家居开发中利用普及（2）MCU正在智能，CU需求提拔发动消费级M。接口、差别模仿传感器输入检测USB接口以及电池充电与监控等浩瀚功用的杀青MCU智能家居开发中紧要利用于诸如电容式触摸感觉接口、触摸屏接口、摄像头，着物联网、云谋划和AI等本领的促使可普及合用于智能家居的各式场景随，率希望延续提拔智能家居的排泄，需乞降价钱量随之提拔从而驱动消费级MCU。

　　CU需求延续延长（2）消费级M，百亿级墟市希望成为。资产讨论院遵照前瞻，自2015年以还平昔透露稳步上升态势我国消费电子资产对MCU的需求界限。G的普及跟着5，新兴本领的赋能AI和IoT等，网联化水平将一直抬高消费电子产物智能化和，MCU发达起色从而发动消费级，026年估计到2，求界限将希望达97亿元我国消费电子MCU需。

　　，能都是大同幼异其根本道理和功，块的摆设及数目、指令编造等所差别的只是其表围功用模。令编造关于指，看似千差万别固然方式上，是符号的差别但实质上只，寄义、所要完其所代表的成

　　况下般情，值、应承缺点和标称功率对电阻器应试虑其标称阻；称容量、应承缺点和耐压对电容器则需解析其标。

　　支柱是、仪表和电机/变频器（1）工业掌握编造的三大，此中的中心MCU是。视层、掌握层和现场层三大架构构成一个楷模的工业掌握编造常常由监，软件、报警编造和数据存储编造组成此中：1）监督层紧要由ERP ，分娩经过掌握监督，举办及时监测对开发、数据，平稳性和安适性从而确保分娩；S掌握编造、通讯开发和掌握软件构成2）掌握层紧要由PLC掌握器、DC，的参数调理、开发启停等掌握操作掌握将监督层的指令转化为实质；、仪表、电机/变频器组成3）现场层紧要由传感器，指令并实质实践工业经过掌握收受掌握层发来的，转达给掌握层和监督层及时监测参数并将数据，统的平稳运转确保工控系。编造中正在工控，电机/变频器常常被以为是三大中心支柱位于掌握层的PLC掌握器、现场层的，统的全体本能决计着工控系，开发的中心掌握器而MCU行为这些，输出、读取和判辨各式参数可用于经管各式信号的输入，速和功率等掌握电机转，和智能化的症结部件之一是杀青工业掌握主动化。

　　给车规MCU带来强劲驱动力（3）新能源汽车高速起色。中汽协遵照，成705.8万辆和688.7 万辆2022年我国新能源汽车产销辨别完，9%和 93.4%同比延长 96.，年位居环球第一产销量已连绵8；23年7月截至20，7%(同比提拔11.2pct)我国新能源车墟市排泄率达35.，间仍绝顶空旷异日代替空。墟市协会遵照中国，输入/输出接口等集成电途构成的电子掌握单位）约为70个古板通俗燃油车带领ECU（由MCU、存储器、传感器、，U 约为150个华丽燃油车EC，高级别辅帮驾驶等高算力需求而智能汽车因为智能座舱和，会激增至约300个其带领ECU数目，车4.3倍为通俗燃油，必要操纵一颗MCU芯片而每个ECU单位里起码。此因，能化水平加深跟着汽车智，量也随之增加MCU的需求，游组成占比逐年升高至近40%的源由这也佐证了汽车电子正在环球MCU下。

　　为庞大的环球生态编造MCU资产链是一个较U一文读懂。涉及闭节浩瀚MCU资产链，造、封装测试、分销等浩瀚闭节网罗IP授权、芯片策画、造，分工化的特色透露高度环球。芯片策画原厂MCU中游为，日芯片巨头所把控紧要由美、欧、，额较幼但正正在振作直追中国企业眼前墟市份；开发、晶圆代工及封测三大周围上游可分为芯片策画、资料及，件和IP核紧要由英、美企业供应此中：芯片策画所需的EDA软；要由美欧日企业主导半导体资料和开发主；则紧要散布正在东亚和东南亚晶圆缔造和封装测试工场，相对较高国产化率，欧美回流的态势但缔造闭节有向。掌握和消费电子三大墟市组成下游紧要由汽车电子、工业，产物较为庞大因为MCU，繁多品种，较为星散下乘客户，经销商形式向下游终端客户分销于是MCU产物的发卖紧要通过。

　　感器及编程关于新手而言DS18B20温度传,根本观念仅做解析DS18B20,DS18B20举办编程最厉重的是行使单片机对,度讯息读取温,度讯息行使数码管并把读取到的温,02或者上LCD16位