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最近的芯片行业总能搞出一些“大新闻”。进入2月，美国和欧盟先后公布了数额巨大的芯片资助计划；2月4日，拜登政府提出拨款520亿美元资助发展半导体产业、450亿美元加强高科技产品供应链的《2022年美国竞争法案》，主要用于加强芯片研发以及解决多行业芯片短缺等问题。欧洲几乎同步，2月8日，欧盟委员会通过《欧洲芯片法案》（The European Chips Act），旨在加强欧盟半导体生态系统，确保芯片供应链弹性和减少国际依赖，其目标是到2030年欧洲生产的芯片将在全球市场上占到20%。
在国内，则掀起了各行各业争相造芯片的热潮，包括传统家电行业。近日，家电行业知名公司纷纷宣布其家电芯片实现量产，这些厂商曾经低调的布局开始浮出水面。
今年1月10日，美的集团回答投资者提问时表示，其研发的芯片已于2021年开始量产，目前投产的主要为MCU控制芯片，去年产量约为1000万颗。上海美仁总经理刘凯后续表示，预计2022年美的芯片量产将达到8000万颗，除了MCU控制芯片外，美的未来还将进一步涉及功率芯片、电源芯片、IoT芯片等家电领域芯片，更引起关注的是，美的正在布局汽车芯片。
来源：深交所“互动易”平台
紧接着1月11日，海信宣布正式发布中国首颗全自研8K AI画质芯片，在CES2022上，海信推出搭载自研8K画质芯片的MiniLED电视85U9H。然后1月12日，格力宣布，目前公司用量较大的微控制器芯片与功率器件芯片皆已自主开发使用，其中EM32系列通用型工控类32位MCU，年产量数千万颗，满足格力空调等电器设备等核心零部件的芯片需求。不久前，康佳芯云存储芯片举行了成功生产100K的揭幕仪式，另外TCL、海尔、创维等家电厂商也均有造芯计划。
海信AI 8K 画质芯片的 感知处理能力，来源：海信
为什么MCU对于美的们如此重要？
在讲述家电芯片之前，先让我们认识一下MCU。MCU的全称是微处理器（Microcontroller Unit），我们知道电脑的核心是中央处理器CPU，为了能用在更多的设备上，像冰箱、洗衣机、遥控器，不需要它们都具备完整的PC电脑功能，就将CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，即MCU，形成芯片级计算机，从而实现终端控制的功能，也就是我们经常所说的单片机。
MCU产业链上游可分为原材料供应商、设备供应商和晶圆代工厂商，原材料主要为硅片、光刻胶、CMP抛光液等，设备供应商主要是光刻机，以及检测清洗设备厂商，代工厂商主要包括我们耳熟能详的台积电、格罗方德、联电、中芯国际、华虹半导体等。
中游是我们通常所说的MCU厂商，又分为IDM与Fabless厂商。IDM厂商是集设计、制造、封装测试到销售自有品牌IC都一手包办的半导体垂直整合型公司，大厂包括意法半导体、瑞萨电子、德州仪器、微芯、英飞凌等，国外个别厂商如恩智浦以及大部分中国大陆厂商则采用Fabless模式，只负责芯片的电路设计与销售，将生产、测试、封装等环节外包给专门的晶圆代工厂。
下游即是我们日常所见的终端应用。通用型MCU是不针对特定应用，如STM32 系列，既可用于先进的智能神经网络处理、语音音频识别、无线互连等高级场景，也可用于图像用户接口、电机控制、安全芯片以及 USB Type-C 快充等常见生活场景；专用型 MCU则重在满足特定场景提出的专有需求，像通过MCU内集成WiFi、蓝牙模块满足无线通信需求，随着物联网的发展，基于场景化的应用更为丰富。
Holtek TWS耳机收纳盒方案，来源：盛群半导体网站
MCU的应用又可以按行业分，主要应用于汽车电子、工控/医疗、计算机和消费电子等四大领域。其中消费电子又可以分为家电、手机、可穿戴设备等子品类。
一般家电芯片包括MCU主控芯片、电源管理芯片、通信芯片、功率芯片、驱动芯片和图像处理芯片。众所周知，黑色家电芯片与显示技术密切相关，而白色家电在大多数人看来，似乎与芯片没有太大关系。实际上，白色家电芯片由来已久，例如生活中常见的上下两门的冰箱，冷藏室和冷冻室，MCU可以用来控制两个储物空间预先设定的温度，另外IPM模块也是变频产品最核心的部件之一。值得注意的是，家电芯片长期以来依赖进口，国产化率仅有10%。
国产化替代并非发展家电芯片的唯一原因，而是让国产家电借助先进芯片全面跟上科技发展的脚步，拿到智能家居的入场券。如今的智能化竞争核心是32 位MCU，控制系统助力设备联网及高阶功能，比如可以让冰箱实现速冻、保鲜等特殊功能，提升其温度调节、Wi-Fi 连接、智能显示等方面的人机交互水平，这些都变得越来越重要。
如今MCU无论在大家电还是小家电竞争中都起到核心作用 。MCU在大家电中起着系统、马达、显示、逆变控制等作用。如空调内机中MCU处理遥控器和温度数据，并控制空调内机中风力风速相关的马达以及内机上的显示界面，还有就是控制信号传递给空调外机。MCU亦结合小家电多样的功能需求，控制其不同的工作单元，如加热时间及温度。随着智能化的发展，将会有更多创造性的功能出现在小家电上，持续带动MCU使用量的提升。
也正是由于这些改进，促进了MCU不断升级换代。在智能化趋势下，如下图所示，MCU芯片硬件模块配置将逐步升级，包括工艺节点、内核位数和主频、存储器容量、支援通信协议等，达到更高的参数水平；软件方面升级方向主要是运算数据量的增加，在此基础上对人工智能算法、多任务实时操作系统RTOS、先进人机交互界面的改进需求将会越来越广泛。
MCU芯片架构和家电需求主要功能 来源：华西证券
智能家电MCU硬件升级趋势（右），来源：华西证券
一旦先进芯片在家电行业变得不可或缺，缺芯对家电行业就会造成很大的影响。受到疫情的影响，我们看到，从2020年下半年开始，芯片短缺潮在全球范围内愈演愈烈，也蔓延到了家电行业，有些小家电企业生产一度陷入停滞状态，商场里的终端零售价格也应声上涨。
尽管家电行业早就在自我“造芯”，却是由于家电“缺芯”才引起了社会对家电企业自建产能的关注，有关业内人士表示，家电的控制芯片对技术要求没有像汽车、工控芯片那么高，部分家电产品的芯片是可以自主生产的。
与海尔、海信、格力等竞争对手相比，美的进入芯片领域的时间比较晚。2000年海尔就成立了“上海海尔集成电路有限公司”，后更名为东润载波，美的集团直到2018年12月才正式进入芯片领域，成立上海美仁半导体有限公司，聚焦在MCU芯片。
2019年，美的空调曾宣布其在IPM模块上实现自主可控，年产值达1亿元左右，虽然IPM在变频空调上起到关键作用，但此时还不是MCU。而此次美的宣布“造芯”成功，我们看到，这1000万颗芯片已经是MCU控制芯片，如果美的今年能按预期实现8000万颗产量，将具有里程碑意义。
从家电芯片延伸到汽车芯片是一步好棋吗？
真正引起业内关注的，恐怕是美的此次宣布把“造芯”的其中一个目标瞄准在了汽车上。据多家媒体报道，美的投产的1000万颗MCU控制芯片除了满足自用外，多达千颗芯片的目标应用场景可能在于新能源汽车。另据了解，美的集团的“汽车芯片”计划在2024年实现量产，并首先应用于新能源汽车水泵的主控芯片。
美的计划量产的汽车芯片亦与其在新能源汽车部件领域的发展战略相契合。美的威灵汽车部件公司总经理陈金涛表示，美的正在布局新能源汽车部件领域：一是电驱系统，已有产品量产；二是新能源汽车的热管理系统，以汽车空调压缩机为龙头产品，解决冬天续航里程的问题；三是智能驾驶相关业务，主要做控制部分。
美的与汽车的渊源最早可以追溯到1976年其前身顺德县北滘公社汽车配件厂，当时就生产挂车刹车阀，兼营汽车橡胶配件。怀揣着汽车梦，美的在2003年第一次杀入造车领域，但以失败告终，十年之后，美的集团成立威灵汽车零部件公司，将战略方向从整车转变为汽车零部件制造。
截至2022年初，美的旗下汽车零部件产品线销售规模已达到千万元量级。近日，美的集团新能源汽车零部件战略新基地在安庆正式签约，该项目投资额达到110亿元，项目建成后可形成6000万套产能，实现年产值400亿元。美的集团表示，未来十年，美的将投入10亿美元用于技术攻关，致力成为新能源汽车系统级解决方案供应商。
美的五大事业群之一“美的机电”正式更名为“美的工业技术”, 进军汽车产业，来源：美的
美的制造汽车芯片的计划恰逢全球芯片荒的大背景下，比较有意思的是，美的与韩国现代集团的战略不谋而合，后者拟采购家电IC控制器替代一部分汽车芯片，以缓解芯片荒导致的汽车停产等问题。
据TheElec报道，由于家电控制芯片比汽车芯片更容易获得，有些汽车设备，像用于控制前后灯的芯片不必遵循更严格的标准，所以这家集团一直在测试，确定是否可以使用家电的通用控制器来替代目前使用的汽车芯片。不只是现代一家，丰田和日产等日系车厂也有类似的考量。
如今汽车芯片在全球都严重短缺，连主流车厂都纷纷减产、减配，间接导致汽车销量大幅下降。如今年2月8日起福特因为芯片短缺关停其在美国、加拿大、墨西哥三地工厂的8条生产线，斯巴鲁日本宣布其三家工厂因芯片短缺分别于2月18日、2月21日两个工作日停产。根据AutoForecast Solutions的预测数据，受芯片荒影响，2021年全球汽车市场累计减产量或达到1132.4万辆，导致全球汽车行业在2021年的收入损失超过2000亿美元。
由于芯片短缺，也导致下游供货商囤货，上游晶圆厂供不应求，其结果就是价格上涨。据悉，包括联电、台积电、三星在内的多个晶圆代工大厂多次宣布上调芯片代工价格，其中最高上调幅度达到了30%。
根据德勤的预测，2022年期间许多类型的芯片仍将面临短缺问题，紧缺状况还将持续24个月才会得到缓解。近期，AMD、英伟达等多家芯片和半导体企业高管，都在不同场合透露过“2022年内芯片短缺问题不会得到缓解”的论调。美国商务部在上月透露，一项对半导体芯片生产商和用户的调查显示，芯片短缺问题将在2022年持续存在。即便不发生新冠疫情，晶圆产能也会不足，美国商务部长吉娜-雷蒙多（Gina Raimondo）表示，主要是现在各行业对芯片的需求量越来越大，并称当前需求较2019年的水平高出约20％。
全球半导体行业协会（SIA）总裁John Neuffer表示，2022年对芯片的需求只会更迅猛地增长。现在芯片越来越重要，越来越多的核心科技都得用芯片。
全球半导体行业协会（SIA）总裁 John Neuffer，来源：SIA
随着全球芯片的战略格局被重塑，芯片的自主化发展也成为欧美政府的战略重点，以减少对外部的依赖，这便有了本文开头的那一幕。不容忽视的是，实际我国才是目前全球最大集成电路消费市场，据中国海关总署最新公布的数据，2021年我国集成电路进口6354.8亿个，增加16.9%，价值2.79万亿元（约合4396.9375美元），增长15.4%。
从MCU的全球市场来看，汽车电子为MCU第一大应用领域。而中国的状况却有所不同，中国MCU占比最高的是消费电子领域。由于中国是全球最大的消费电子制造中心，如今国内消费电子市场无论在规模还是在质量上都在不断崛起。从供给侧来看，目前国产消费电子类芯片，国内厂商能够较好地兼顾性能、功耗、成本等因素，被市场广泛认可，国产化替代能力越来越强。另外，我国MCU可能弯超车的逻辑也是先从消费电子切入，通过在消费市场积累后，再往工业及汽车领域拓展。
然而从家电往汽车芯片过渡并非易事。首先MCU对于汽车来说更为至关重要，从个数来看，家电MCU含量只需1-2颗，而电动车则需要50-100颗，现在的电动车平均包含50-100个ECU，每个ECU就包含一个或多个MCU，而且还需要长达一公里的电线将它们连接到多个不同的网络。
其次，ASPENCORE资深产业分析师顾正书撰文指出，消费级MCU的不良率只要≤200DPPM就可以了，但车规级MCU要≤1DPPM，这就意味着每百万个MCU，最多只能有一个不良品。另外，消费级MCU的工作温度范围在-30-85℃，而车规级MCU的运行环境相对恶劣，往往要求-40-125℃；车规级MCU的工作寿命一般要超过15年，消费级MCU要求3-5年即可。
现在的汽车需要很多MCU来控制不同的功能，来源：Microchip
基于此，家电企业研制的芯片大都是中低端的芯片设计产品，尽管消费级 MCU是厂商切入的理想起点，但由于其技术门槛较低，进入汽车行业的时候，像雨刷、车窗、遥控器、环境光控制、动态流水灯、水泵、空调面板等车身控制模块影响还不大，一旦切入与安全性能密切的主要部件，现有的消费级MCU还有相当的差距。
美的集团副总裁、美的工业技术总裁伏拥军表示，从家电行业进入汽车行业挑战巨大。不只是技术的挑战，作为一个新进入者，客户的认可需要时间和过程。美的汽车部件公司成立三年半，前期实质性的研发准备可能已经超过五年。今年美的汽车部件的销售收入还很少，只有几千万元。
各家电企业走向“自主可控”，是否意味着重复造轮子？
对于中低端芯片设计制造产业，我国的产业布局越来越成熟。中颖电子作为国内家电MCU龙头，也是包括美的在内的国内家电厂商的主要选择，2020年其MCU收入达到7.5亿元；另一家龙头厂商兆易创新定位于通用MCU市场，预计2021年出货量将近5亿颗，累计服务客户超2万家；前段时间科创板递表的中微半导体，专做家电、车规级MCU，有800余款芯片，近三年来累计出货量超过16亿颗。
我们看到，过去家电厂商是这些IDM、Fabless的下游客户，所谓家电造芯实际是家电厂商意图从纯下游往中游延伸，打着国产自主可控的旗号，恐怕意在企业“自主可控”。
某位业内人士近日表示，首先，目前家电企业自主研发的MCU也好、SoC也好，主要是覆盖各家的中低端产品，高性能产品型号系列的主控芯片仍然与国外大厂存在差距。因此保证中低端家电产品芯片逐渐自主可控，同时逐渐向高端芯片设计能力渗透，寻求更高更好的国产替代方案，才是家电造芯在未来应有的优势。否则一直在中低端芯片上发力，容易变成重复造轮子，造成资本与资源的浪费。
不过，像美的、格力这样的白电企业目前如此宣传“造芯”，也给外界一种误导。美的于去年1月成立美垦半导体，实现了“材料到成品”的半导体生产线，对外宣称具备高度柔性、数字化、信息化的生产条件，但它还是针对芯片的封测环节，和全链路IDM的体量完全不一样。
2019年，董明珠曾高调宣布花费500亿资金来支持格力研发芯片，随后对闻泰科技投资了30亿，并获得其10%的股份，闻泰科技拿这笔资金收购了半导体巨头安世半导体，如今闻泰科技的市值已超过1500亿，格力对外号称赚了300亿。尽管不排除它们之间的战略合作，但很明显，这300亿仍属资本运作层面的预期投资回报。倒是比亚迪半导体上会公布的招股说明书（申报稿）对格力现实的产业链情况有所暴露。
来源：比亚迪半导体招股说明书（申报稿） https://pdf.dfcfw.com/pdf/H2_AN202201141540363427_1.pdf
最近两年，以武汉弘芯半导体投资千亿元为首的造芯烂尾工程引起广泛关注。芯片制造的复杂程度超过了外行的直观认识，部分企业不顾自身能力条件，盲目上马“造芯”项目给企业和国家造成了巨大损失，也给不法分子创造了可乘之机。汉德工业促进资本主席蔡洪平曾评价董明珠500亿研发芯片是“荒唐的” 。蔡洪平表示：“造芯片是循序渐进、多方合作的过程，这是一个漫长的科学，甚至需要几代人的努力，根本不是你钱投进去就能有产出的。”
海银资本创始合伙人王煜全认为：“有的企业为了多申报经费，从头搞到尾，拿到了资金，并不愿意和其他企业分享，完全是一套内生产业，重复建设不说，还造成了很多“烂尾工程”。现在政府的投资恰恰助长了各家企业不和别人合作，独立发展。处于市场经济时代的我们，需要具备构建生态的意识，生态的核心是协作。只有当我们的企业更会协作，当我们的监管者更会推动企业协作，我们的生态才会健全，我们的芯片，才会真正的做大做强。”
中国工程院院士倪光南曾在接受媒体采访时直言道：“芯片的加工生产往往只有少数大企业能够承担，生产规模很大，投入太少就很难推进。但芯片设计公司在中国却有很多，因为设计往往可以面向应用，小公司也可以做，所以格力们的规模做芯片设计毫无问题。但芯片的产业链很长，家电企业想要覆盖整个产业链不太现实。”
不过也有不同观点认为，面对现在的芯片危机，“自主可控”意识在全球蔓延，大型企业自我储备、未雨绸缪并不为过。比较典型的像去年华为受到芯片供货的影响，其手机的销量只有3500万台，先后被小米、苹果超越，市场份额下滑高达82%。由于受到需求变化、材料供应、灾害疫情、地缘政治等多因素影响，芯片的产业链条并没有大多数人想象得那般牢固，其依赖的供应商很可能出现产能不足，导致供货下降，直接影响企业的销售收入。
文：陆易斯 / 数据猿
