汽车电子专题报告：汽车MCU，芯片紧缺持续，国产替代加速

（报告出品方：中信证券）

1 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（Microcontroller Unit）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 ECU 70 个；豪华传统燃油汽车平均单车搭载 ECU 150 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 ECU 300 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。（报告来源：未来智库）

2 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 IC insights 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。

3 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。（报告来源：未来智库）

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（ARM Cortex-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。据中国台湾资策会 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 SUMCO 2018 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。（报告来源：未来智库）

4 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、智能家居家电及物联网等领域，是中国首个推出 Arm M3、M4 及 M23 内核的通用 MCU 产品系列的厂商。2020 年公司实现 MCU 收入 7.55 亿元，同比 增长 70.14%，过去 5 年 CAGR 为 39.9%，增速快于全球市场。

2022 年，集中受益 MCU 国产替代，我们预计公司出货量从 2021 年 4 亿颗增长到 2022 年接近 8 亿颗（受益新客 户项目陆续导入、产能陆续释放），公司车规级 MCU 有望于 2022 年年中量产，公司工规 级 MCU 此前已有后装市场和商用车模块采用，产品品质稳定性好（公司拥有长期 MCU 量产经验和其他车规级产品量产经验，如 NOR Flash 存储车规产品已出货 6 年），我们预计 2022年公司工业+汽车相关应用占MCU 业务收入比重有望超过 50%，高端产品带动整体 ASP 和毛利率中枢上移。我们预计 2022 年公司 MCU 业务收入有望达到 40 亿元左右， 有望同比增长约 50%。

芯海科技：公司专注于物联网 MCU、SoC和高性能混合信号集成电路设计，其核心 技术涵盖高精度 ADC、低功耗/高可靠性 MCU、混合信号 SoC及工业级高可靠性 ASIC 等， 产品广泛应用于智慧健康、智能家居、智能终端、智能工业控制等领域。2020 年公司实 现通用 MCU 收入 1.04 亿元，同比增长 31.46%，过去 4 年 CAGR 为 38.7%，增速快于全 球市场。

2021年公司首个车规级信号链 MCU 通过 AEC-Q100 认证，可应用于智能座舱 等领域，目前已导入汽车前装企业的新产品设计。公司 2022年拟通过可转债募资 4.2 亿 元，其中 2.94 亿元用于汽车 MCU 芯片研发及产业化项目。公司已规划的汽车 MCU 产品 包括 M 系列和 R 系列，其中 M 系列产品主要应用在端控制比如车窗、车灯、雨刮、空调 等，R 系列主要用在域控制相关领域，如动力总成、汽车底盘等。我们预计 2022 年随着 公司通用型 MCU 的客户快速导入，MCU 业务有望继续实现高速增长。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。