自動車用半導体は、機能チップであるMCU（マイクロコントローラユニット）、パワー半導体（IGBT、MOSFETなど）、およびセンサーの3つのカテゴリに大別できます。MCUは主に、安全性と運転の中核となる部分、自動運転（支援）システムの制御、中央制御システムの表示と計算、エンジン、シャーシ、ボディの制御などの役割を担っています。

車載用半導体デバイスのうち、MCUは約30%を占めています。平均すると、1台の車には70個以上のMCUチップが搭載されています。さらに、自動車は「機能的な機械」から「スマートな機械」へ、「車載エレクトロニクス」から「自動運転」へと進化しており、車載用MCUの市場規模はさらに拡大しています。市場調査会社Gartnerのデータによると、車載用電子チップの需要において、コンピューティングおよび制御チップとパワー半導体チップが現在、市場需要の2大カテゴリーであり、それぞれ車載用チップ全体の需要の26.2%と29.7%を占めています。この2つの合計規模は22.9億米ドルに達し、車載用半導体市場全体の55%以上を占めています。

凡例：車載用半導体製品の構造と市場シェア

例えば、Google WaymoはIntel CPU+Altera FPGAソリューションとInfineon MCUを通信インターフェースとして使用しています。Baidu ApolloはNXP/Infineon/Resas MCU+Xilinx FPGA/NVIDIA GPUソリューションを使用しています。AudiはMobileye ASIC NVIDIA GPU+Altera FPGA+Infineon MCUマルチチップ統合ソリューションを使用しています。自動運転車、車載インテリジェント通信、車内エンターテインメントなどの自動車アプリケーションでは、32ビットMCUの膨大な情報処理能力が求められます。今後のトレンドは多機能統合と低消費電力性能へと向かい、その用途は今後も増加していくでしょう。

さらに、ルネサス、NXP、テキサス・インスツルメンツ、インフィニオン、マイクロチップ、サイプレス、STマイクロエレクトロニクス、東芝といった主要な車載用MCUメーカーが提供する32ビット車載用MCU製品ラインを見ると、ほとんどのメーカーがCPUコアとしてARM Cortex-MまたはARM Cortex-Rを採用したMCU設計を採用しており、MCU製品ラインをより多くの車載アプリケーションに拡大しようと努力していることがわかる。

主要なIPメーカーのCPUコアの採用により、車載用MCUの開発が加速することは予測可能である。

ICVTanKのデータによると、世界の自動車用機能チップ市場は、2019年の7億米ドルから2021年には7.5億米ドルへと着実に増加すると予測されている。

しかしながら、世界の自動車用半導体市場は現在、欧米、日本などの巨大企業によって支配されている。

車載用MCUの主要プレーヤーは誰ですか？

市場調査会社ガートナーのデータによると、2019年の欧州の車載用半導体の生産額は、世界の車載用半導体生産額合計150億8800万米ドルの36.79%を占め、市場シェアで世界第1位となった。米国は32.64%で第2位、日本は26.03%で第3位となった。中国本土の車載用半導体の売上高は2019年にわずか約10億米ドルで、全体の3%未満にとどまった。欧州、米国、日本と比べると、大きな差がある。

凡例：データソース：ガートナー、チャート作成：新文路1号

世界の自動車用半導体メーカー上位20社のうち、アメリカ企業は9社、ヨーロッパ企業と日本企業はそれぞれ5社となっている。しかし、ヨーロッパの自動車用半導体企業の総合的な競争力はより強く、5社のうち3社が世界のトップ5に入っている。中国本土のNexperiaは、NXPの標準部品事業を買収した中国企業によって設立された自動車用半導体企業であり、現在、中国最大かつ最高レベルの車載用半導体メーカーである。

車載用MCUの代表的な企業としては、ルネサスエレクトロニクス、NXP、インフィニオン、テキサス・インスツルメンツ、NVIDIAなどが挙げられます。近年、中国も車載エレクトロニクス分野に積極的に進出しています。例えば、Saiteng Microなどの国内MCU企業は、すでに車載分野に参入しています。2020年5月現在、Saiteng Microの車載用MCUは数百万個出荷されています。

BYDセミコンダクターは2007年にMCU分野に参入し、最初に開発に着手した製品は産業用MCUでした。13年の開発を経て、BYDは産業用汎用MCUチップ、産業用3in1 MCUチップ、車載用タッチMCUチップ、車載用汎用MCUチップ、そしてバッテリー管理MCUチップを擁するに至りました。これは、パワーデバイスに加え、BYDにとってまた新たな飛躍となります。

2020年3月、NavInfoの完全子会社であるAutoChipsは、車載グレードMCU製品ラインAC7801Xが、国内初の32ビットCortex-M0+車載グレードMCUチップであることを発表しました。AC7801Xは主に車体電子機器向けで、サンルーフ、窓、シート、LEDライト、ETC、バックレーダー、レインセンサーなどの製品分野で幅広く使用できます。Jiefa Technologyはアフターマーケットでの優位性を活かし、フロントローディング市場の業界リーダーであるNavInfoを補完することで、フロントローディング市場とアフターローディング市場における互いの競争力を高めています。

2020年9月、上海新旺微電子科技有限公司は、シリコンハーバーキャピタルが主導し、SAIC恒旭、SMIC巨源、ビヨンドムーア、フェド証券、巨成投資が参加したシリーズA資金調達で1億元を調達した。新旺微電子は、独自のIPであるKungFuコアアーキテクチャに基づいて、信頼性が高く高品質な8ビットMCUと32ビットMCU&DSPを開発したことが分かっている。新旺微電子は、独自のMCUコアとアーキテクチャに加え、統合開発環境、Cコンパイラ、エミュレータなど、独自の研究開発を可能にする一連の開発ツールも開発しており、チップからツールチェーンまで完全な自律性を実現している。

中国の製造業は依然として追いつくのに苦労している。主な理由は、車載用MCUチップの開発サイクルが長く、設計ハードルが高く、設備投資額が大きいことにある。現在、国産MCUは主に各種自動車のヘッドライト、テールライト制御システム、および窓ガラス昇降、ワイヤレス充電などの周辺快適性制御に使用されている。

上流の生産能力から末端調達まで、2021年の車載用MCU不足の理由

今回深刻な不足が生じている車載用チップは、ESP（横滑り防止装置）やECU（電子制御ユニット）システムで使用されるMCUである。

自動車用チップの不足原因を、上流の生産能力から末端の調達に至るまで分析し、学習と参考資料とする。

供給面では、2020年上半期の悲観的な予測が、下半期の車載用半導体生産能力の計画をある程度阻害している。在庫ゼロ、あるいはマイナス在庫も、この不足の大きな要因となっている。これまで半導体在庫にあまり注意を払っていなかった企業も、今では在庫の重要性を強く認識している。

一方、世界的な流行の拡大は、チップやチップの上流工程にも影響を与えている。上流工程の8インチウェハーのMCUチップ生産能力は逼迫しており、東南アジアのチップ組立工場は生産を停止し、イタリアのチップ大手ST（STMicroelectronics）は大規模なストライキに見舞われ、MCUチップの不足をさらに悪化させている。SUMCOが発表したデータによると、2020年の自動車分野における8インチウェハー生産能力は約33％、12インチウェハー生産能力は約5％を占める見込みだ。半導体業界全体の生産能力が逼迫する中、家電業界がチップ生産能力をさらに奪っている。

凡例：2020年の8インチウェハー生産能力の用途別割合　図表：国際電子機器事業データ　出典：SUMCO

凡例：2020年における12インチウェハー生産能力の用途別割合　図表：国際電子機器事業状況　データ出典：SUMCO

需要面では、中​​国の自動車産業は回復を続けており、市場実績は予想を上回っている。車載エレクトロニクスとインテリジェンスの発展により、1台の車両における車載チップの需要はさらに増加し​​ている。車載チップの不足に伴い、部品メーカーの納期は長期化し始めている。インフィニオンの32ビットMCUの納期は現在15～24週間、STマイクロエレクトロニクスのMCUの納期は24～35週間となっている。

今回の車載エレクトロニクス市場では、NXP、インフィニオン、ST、ボッシュといった大手国際メーカーのチップが不足しているのが現状です。一部のメーカーの車載用MCU製品の価格は20～30%上昇しています。国内の車載用チップの自給率は10%未満であるため、私たちは基本的にこのチップ不足を傍観しているに過ぎません。結局のところ、車載グレード認証、信頼性、長期認証といった厳しい要件は、中国のチップ企業が自動車サプライチェーンに参入する際の大きな障害となっているのです。

自動車用チップの不足は半年続く可能性があり、2021年上半期も自動車用チップの供給にいくらか圧力がかかることが予想されます。自動車用チップの不足は、国内自動車産業チェーンにさらなる警鐘を鳴らしています。国内のMCUが自動車サプライチェーンに参入するのは一般的な傾向です。たとえば、長城汽車は最近、北京ホライズンロボット技術研究開発有限公司への戦略的投資を完了しました。これは、長城汽車が正式にチップ業界に参入したことを意味します。吉利汽車も新青科技と新君能に投資しています。国内の新エネルギー車の台頭は、国内サプライチェーンの台頭を牽引します。このプロセスは、国内の携帯電話ブランドの台頭が携帯電話サプライチェーンの台頭を牽引するのと同じです。

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