汽车电子行业专题报告：车规MCU空间广阔，国内厂商加速布局

股票研究/2024.08.22 车规MCU空间广阔，国内厂商加速布局电子元器件 评级：增持 ——汽车电子行业专题报告 舒迪(分析师)文越(分析师)陈豪杰(分析师) 021-38676666021-38038032021-38038663 细分行业评级 上次评级:增持 股票研 究 行业专题研 究 证券研究报 告 shudi@gtjas.comwenyue029694@gtjas.comchenhaojie026733@gtjas.com 登记编号S0880521070002S0880524050001S0880524080009 本报告导读： 汽车电子自主可控提速，汽车MCU市场国产替代空间广阔，国内厂商未来可期。 投资要点： 汽车电子成为全球MCU最大的下游市场，其中32位MCU占比最高且增长迅速。微控制单元（MCU）是一种高度集成的计算与控制功能的芯片，具有体积小、成本低、功能强等特点，广泛应用于汽 车电子、消费电子、工业控制和物联网等领域。目前汽车电子代替消费电子成为全球MCU最大的下游市场，占比高达37%。MCU可以按数据位数、指令结构、存储器架构和用途等维度进行分类，其中32位MCU因其高性能和广泛的应用场景，在汽车领域占主导地位。 车规级MCU作为推动汽车智能化和电动化发展的关键组件，其单车用量和价值显著提升，预计到2030年，中国汽车MCU市场规模将达到147亿美元，复合增长率达到21%。车规级MCU作为汽车 电子控制单元的核心组件，广泛应用于ADAS、车身、底盘及安全信息娱乐和动力系统等，对汽车智能化和电动化的发展至关重要。传统燃油车平均单车MCU用量达到70-150颗，而新能源汽车的单车用量将超过300颗。随着汽车智能化、网联化的发展，汽车MCU的平均单车价值超300美金，成为汽车半导体中单车价值量占比最高的细分产品，占比近25%。 车规级MCU长期由海外巨头垄断，国产化是确保我国汽车产业供应链稳定和推动智能网联化长远发展的关键战略。全球汽车MCU市场占有率前�名均为外资头部厂商，且CR5高达91%。车规级 MCU存在技术难度高、车规认证要求严苛和长年供应链体系固化等壁垒，导致国内企业在技术突破和市场导入等方面难以破局。在国家政策、本土主机厂及零部件厂商的鼎立合作及支持下，中国汽车MCU企业已经逐步完成低端汽车MCU市场的国产替代，部分国产MCU芯片公司已经实现向高端车规级MCU迈进。 投资要点。汽车MCU种类多样，从小而散的车身小电子及末端控制 器（单价1美元，数量数百颗）、到应用于底盘及动力控制的高端控 制MCU（单价10美元，数量十余颗），在最高端的满足ASIL-D等级高端车规MCU国产化率几乎为0%。跟随车规电子自主可控趋势，车规级MCU逐步突破。推荐MCU设计龙头：兆易创新。受益标的：国芯科技。 风险提示：行业竞争加剧；产品研发不及预期；客户拓展不及预期 半导体增持 相关报告 电子元器件《Appleintelligence测试版发布驱动用户换机，未来或推出付费订阅》2024.08.01 电子元器件《安卓依靠折叠机冲击高端市场，苹果或将入局》2024.08.05 电子元器件《折叠机市场高速发展，三折机蓄势待发》2024.07.29 电子元器件《海力士业绩大幅向上，持续看好AI 芯片和利基存储》2024.07.28 电子元器件《汽车自主可控需求提升，加速国产替代进程》2024.07.23 表1：本报告覆盖公司估值表（截至2024年8月20日） 公司名称 代码 收盘价（元） 盈利预测（EPS元） 2024E2025E2026E 2024E PE 2025E 2026E 评级 兆易创新 603986.SH 79.23 1.74 2.45 3.43 45.53 32.34 23.10 增持 数据来源：Wind，国泰君安证券研究，注：上述公司数值均来自国泰君安证券预测值 目录 1.MCU行业概述：驱动智能未来的多功能集成芯片4 1.1.汽车电子为MCU最大应用市场4 1.2.车规级MCU芯片是汽车半导体中的“价值皇冠”5 2.2030年国内车规级MCU市场规模有望达到147亿美元7 2.1.新能源车及智能网联车的爆发成为车载MCU的主要增长驱动力，国产替代空间巨大7 3.MCU竞争格局集中，国内厂商逐步突破8 3.1.车规级MCU产业一直呈现外资巨头垄断的格局8 3.2.车规级MCU在芯片设计、车规认证、供应链切入等多方面存在较高壁垒8 3.3.中国高端车规级MCU国产化率仍很低，国内厂商逐步突破9 4.公司分析10 4.1.兆易创新10 4.2.国芯科技（受益标的）12 5.风险提示14 5.1.行业竞争加剧风险14 5.2.产品研发不及预期风险14 5.3.客户拓展不及预期风险15 1.MCU行业概述：驱动智能未来的多功能集成芯片 1.1.汽车电子为MCU最大应用市场 微控制单元（MicroControllerUnit；MCU），又称微控制器或单片机，是一种高度集成的芯片。MCU是由中央处理器（CPU）、存储器、I/O端口、串行口、定时器、中断系统等组成的，执行计算与控制功能的芯片。根据应 用场景的不同，部分MCU还集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、ISP等数据传输接口。 图1：MCU示意图 数据来源：ARIATTECHNOLOGY MCU种类繁多，可以按照所处理数据的位数、指令结构、存储器架构、用途等方式分类： 1）按所处理数据的位数分类：4位、8位、16位、32位和64位MCU，位数越高，运算能力越强，但相应的功耗也更高。 2）按指令结构分类：CISC（ComplexInstructionSetComputer，复杂指令集计算机）、RISC（ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）3）按存储器架构分类：哈佛架构、冯诺依曼架构； 4）按用途分类：通用型MCU、专用型MCU。其中通用型是指将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、EPROM）等全部提供给用户的MCU；专用型MCU是指硬件及指令是按照某种特定用途而设计，例如录音机机芯控制器、打印机控制器、电机控制器等。 5%2% 8% 73% 图2：MCU的分类，通用型、32位占主导 12% 通用MCU专用MCU超低功耗MCU电机空机MCU其他 数据来源：IHS，ICinsight，国泰君安证券研究 MCU广泛应用于汽车电子、消费电子、工业控制和物联网等多个领域，其中汽车电子代替消费电子成为全球MCU最大的下游市场。随着新能源汽车的发展，对MCU的需求持续增长。消费电子领域，尤其是智能手机和家 用电器，也是MCU应用的重要部分，特别是在中国，这一需求尤为显著。工业控制领域中，MCU用于实现对工厂设备和自动化生产线的精确控制。物联网技术的快速发展进一步推动了对MCU的需求，因为它们是连接和控制智能设备的核心组件。随着技术的不断进步，MCU行业正朝着更低功耗、更高性能、更小体积和更智能化的方向发展，以满足不断增长的市场需求。 图3：2022年全球MCU下游应用领域占比 数据来源：Yole，国泰君安证券研究 汽车MCU通常以8位或32位的MCU芯片为主，其中32位占比最高且增长迅速，在汽车领域占比已接近80%。8位MCU的工作频率在16-50MHz之间，具有简单耐用、低价的优势，主要应用于车窗、车门、雨刮等较为简 单的车身控制领域；32位MCU工作频率最高，可达300-500MHz，处理能力、执行效能更好，应用也更广泛，主要应用于动力域、座舱域等汽车核心控制领域。为了实现更高级别的智能化功能，域控制器作为汽车运算决策的中心，需要处理传感器收集的海量数据，算力需求呈现指数型增长，车规级MCU芯片的需求也逐渐由8/16位升级到32位。 表1：车规级MCU分类及其主要应用场景 位数汽车中的应用 4位汽车仪表、汽车防盗装置等 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、低阶仪表盘、集线盒、 8位 16位 32位 座椅控制、门控模块等较低阶控制功能 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，电子帮浦、电子刹车等 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。 64位—— 数据来源：《车规级MCU芯片发展综合研究报告》，国泰君安证券研究 1.2.车规级MCU芯片是汽车半导体中的“价值皇冠” 车规级MCU是汽车生产制造中的核心半导体器件，是汽车各种电子控制单元ECU的主要组件。车规级MCU广泛应用于ADAS、车身、底盘及安全、信息娱乐、动力系统等，其作为运行控制的核心，负责各类信息的运算 处理并控制其他设备工作。在汽车电子中，小到车窗、雨刮、车灯和座椅调节，大至动力总成，底盘控制，电池电机控制等，均有MCU的参与。 表2：MCU在汽车中的主要应用 汽车域MCU所应用的系统功能安全等级 ADAS辅助泊车、雷达、前向摄像头、ADAS控制器等ASIL-C/D 车身采暖通风及空调、车灯、门锁控制、座椅、网关、胎压监测、盲点监测系统等ASIL-B/C 底盘及安全 信息娱乐 安全气囊、刹车、防盗、转向、悬架、保险及继电器盒、电子稳定性控制、电子驻车制动器、定速巡航、防抱死刹车系统、自适应巡航控制系统、自动紧急制动系统等 音响、抬头显、CD播放器、仪表盘、屏、麦克风、后视镜、车载信息服务系统、人机界面等 ASIL-D ASIL-B/C 动力四驱系统、变速器控制单元、冷却系统、发动机、油泵等ASIL-C/D 数据来源：盖世汽车研究院，国泰君安证券研究 图4：车规级MCU在汽车领域主要应用场景 数据来源：芯旺微招股说明书 随着汽车智能化和电动化崛起，单车MCU用量及价值量不断攀升，被誉为汽车半导体中的“价值皇冠”。不同类型汽车对于车规级MCU的需求量都非常大，传统汽车平均单车用量达到70颗以上。根据StrategyAnalytics 预测，新能源汽车搭载的MCU数量是传统燃油车中MCU数量的三倍多，使用量将超过300颗。同时，MCU是汽车半导体中单车价值量占比最高的细分产品，超300美金/车，占比近25%。 表3：不同类型汽车使用MCU的数量 汽车类型MCU芯片（颗） 传统燃油车70-150 新能源智能汽车300+ 数据来源：IHS，国泰君安证券研究 表4：新能源汽车单车MCU分布及数量 汽车模块MCU芯片（颗） 随着汽车底盘线控化、智能网联化发展，单车MCU数量将不断上升 底盘及动力控制10-15 车身域控制器20-50 车身小电子及末端控制器80-300 数据来源：专家访谈，国泰君安证券研究 在全球短芯的情况下，保证国产车规级MCU芯片供应稳定是推动汽车产业稳健发展的关键。2020年下半年以来，疫情、全球经济、俄乌冲突等影响，全球半导体供需变化导致汽车芯片产能不足、供货期拉长、价格上涨， 导致“芯片荒”，全球汽车产销量下降。汽车芯片尤其是车规级MCU芯片受到的影响最大，供货周期一度提升到40周以上，严重影响汽车行业正常发展。全球芯片短缺使芯片驱动我们汽车产业开始关注供应安全与供应自主的重要性，因此我国开始加强本土产业链建设，以求实现区域自主化供应能力。 同时，国际贸易关系的紧张也给芯片供应链带来了不确定性，增加了供应风险，国产化替代是解决技术受控、供应受控的关键。2023年10月17日，美国商务部产业与安全局（BIS）发布了新的出口管制规则，对先进计算芯 片及半导体制造设备的出口进行更严格的限制。汽车芯片的国产化替代是应对国际贸易紧张局势下芯片供