三月_車用MCU專題｜車用MCU市場與技術發解析(下)

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• 跨域融合是進行多域整合，例如將動力、底盤、車身域合併為整車控制域，讓五個功能域可縮減成三個以降低成本，並改由跨域控制單元操控，例如:VW的MEB平台由車輛控制、智慧駕駛、資訊娛樂等三個應用伺服器組成，BMW的iNEXT車型由車身域控制器、自動駕駛系統、多媒體圖形單元組成。
• 整車融合是形成中央+區域的架構。隨著功能域深度融合後轉換成位置區，由區控制單元負責該區域內的感測器資料初步計算和處理、網路通訊協定轉換等工作。多個車載中央處理器(VCC)組成計算平台，提供整車所需的訊息處理、存儲、傳輸和管理能力。其具有減少線束用量、簡化裝配程序、節省安裝空間、系統更具彈性、更好的感測器資料融合、可持續OTA軟體升級等優點。Tesla的Model 3率先採用此架構，它由一個中央計算平台和前、左、右等三個車身控制器(Body Controller)組成，負責所屬區域設備的配電、邏輯控制和驅動。後續推出的Model Y取消前方車身控制器，其功能分散至右、左車身控制器。
• 整車雲計算是將部分功能轉移至雲端以簡化架構，並讓所有零組件標準化，最終實現軟體定義汽車(SDV)的境界，各種感測和執行器都能被軟體定義和控制。

圖2、汽車的電子電氣架構變化趨勢

資料來源 : Bosch

隨著汽車的電子電氣架構從分散式朝向集中式發展，會讓汽車電子供應商數量逐漸減少，並提高汽車電子組件標準化程度，進而讓車廠擁有更大整車系統開發主導權。在此趨勢下預期電子控制單元使用量將縮減且功能弱化，進而降低車用MCU需求量，然而因為須搭載性能更強大的MCU，如圖3所示，有助於帶動平均單價增加，可使車用MCU銷售額成長。另外此趨勢將引發三大新商機，其一是創造車用高性能處理器與AI晶片的需求，目前推出自動駕駛用晶片有NVidia的Xavier與Orin、Mobileye的EyeQ4與EyeQ5H、Qualcomm的Snapdragon Ride，推出的智慧座艙用晶片有Qualcomm的8155與820A、NVidia的Tegra、Intel的Atom3950、AMD的NAVI23、Renesas的R-CAR H3。車廠除了外購亦可能採取自行研發或與IC設計商合作開發高性能運算晶片，達到產品差異化以提高市場競爭力；其二是車用軟體日趨重要，車廠會投入大量的人力從事軟體開發工作或讓軟體供應商參與其中，例如全球已有25個以上車型採用搭載TTTech Auto的MotionWise平台，這些軟體商勢必和Tier1的汽車電子系統整合商形成競爭局面，促使Bosch、Continental、Denso等指標大廠都紛紛推出自家軟體平台以供車廠選用。其三是商機龐大的域控制單元吸引更多廠商投入。除了如Tesla等少數指標車廠有能力自行研發域控制單元，中小型車廠會選擇與本土系統整合商、國外晶片大廠共同開發域控制單元，目前這種模式盛行於車廠眾多的中國，如Nvidia與德賽西威合作為14家車廠開發智慧座艙、自動駕駛用域控制單元。

圖3、汽車的電子電氣架構變化趨勢對MCU需求之影響

資料來源 : Horizon Robotics

重要MCU廠商發展動向分析

MCU市場由歐、美、日大廠主導，2021年全球前五大廠商為NXP、Microchip、Renesas、STMicroelectronics、Infineon，各廠商發展狀況說明如下 :

• NXP成立於2006年，前身為Philips的半導體事業部，產品主要用於汽車電子、工業控制、智慧城市，智慧家庭、穿戴式裝置等領域。2015年收購Freescale以積極佈局汽車市場，2022上半年營收約50%來自車用產品。除了在美國Texas的晶圓廠生產外，採用16nm、28nm、90nm等製程的MCU都交由晶圓代工廠製造。
• Microchip成立於1989年，產品主要用於數據處理、智慧城市、智慧製造、智慧醫療、汽車電子等領域，2022上半年營收約有57%來自車用產品。2015年收購Atmel以強化32位元MCU產品競爭力。除了在美國Arizona、Oregon的晶圓廠生產外，採用40/45nm、65nm等製程的MCU都交由晶圓代工廠製造。
• Renesas成立於2003年，係由Hitachi和Mitsubishi Electric的半導體部門合併而成，產品主要用於汽車電子、工業控制、通信等領域，2022上半年營收約44%來自車用產品。2021、2022年相繼收購Dialog與Reality AI，後者強項在於感測器數據解析和學習用內嵌式AI技術，收購案可強化AIoT、汽用產品的競爭力。除了在日本茨城縣的晶圓廠生產外，大部分MCU都交由晶圓代工廠製造，涵蓋28nm、40/45nm、55/65nm、90nm、110/130nm等製程。
• STMicroelectronics成立於1987年，產品主要用於汽車電子，資通訊，消費電子、工業控制等領域，2022上半年營收約35%來自車用產品。除了在法國Crolles和Rousset的晶圓廠生產外，採用28nm、40/45nm等製程的MCU都交由晶圓代工廠製造。
• Infineon成立於1999年，前身為Siemens的半導體部門，產品主要用於汽車電子、工業控制、保全防護等領域，2022上半年營收約有44%來自車用產品。2016年收購Innoluce以取得自動駕駛用感測器和光達系統技術，2019年併購Cypress後顯著提高MCU產品的市占率。除了在美國、荷蘭與新加坡的晶圓廠生產外，採用40/45nm、65nm、90nm、110/130nm等製程的MCU都交由晶圓代工廠製造。

目前台灣MCU廠商主要有新唐、盛群、松翰等公司，其中僅新唐因為於2020年收購日本Panasonic半導體事業部而跨入車用MCU市場，並讓產品組合從電腦應用轉換為工業控制和汽車電子為主，2022上半年營收約36%來自車用產品。2022年推出通過ACE-Q100認證的M0A23系列之32位元MCU產品。

結論

綜前所述，為了降低成本、減少組裝複雜度與達到軟體定義汽車，中央集中控制已成為汽車電子電氣架構的未來發展趨勢，不過在安全至上的考量下，車廠通常採取循序漸進的技術變革，短期內應該會先導入域控制技術，屆時車用MCU需求偏向量少、高性能產品，於是32位元MCU成為指標大廠開發重點，主要用於動力、底盤與車身等功能域。由於國外MCU指標大廠深具車用MCU開發經驗且產品深獲車廠信賴，導致其他廠商難以切入，故預期該市場仍由特定國外大廠所掌握，產業生態難有顯著改變。