微控制單元(MCU) ，又稱單片微型計算機或者單片機，是把中央處理器的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將各類部件整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機。

MCU按其存儲器類型可分為無片內(nèi)ROM型和帶片內(nèi)ROM型兩種； 根據(jù)指令結(jié)構(gòu)，可分為CISC（復(fù)雜指令集計算機）和RISC（精簡指令集計算機）；按用途分為通用型和專用型；根據(jù)數(shù)據(jù)總線的寬度和一次可處理的數(shù)據(jù)字節(jié)長度可分為4位、8位、16位、32位MCU（位數(shù)越高，運算能力越強），其對應(yīng)占比分別是2%、43%、1%、54%。

目前32位和8位占據(jù)市場主流，未來32位產(chǎn)品占比將不斷提高。

MCU行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈及市場規(guī)模分析

MCU行業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)主要為各類原料，包括硅片、掩膜版等；制造設(shè)備，如光刻機等；同時還包括ARM相關(guān)的專利授權(quán)；中游是MCU的制造；下游應(yīng)用市場最為廣泛的是汽車電子、消費電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

MCU行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

上游硅片作為制造MCU芯片最重要的原料，其年復(fù)合增長率在5%左右，市場規(guī)模2021年維持在126億美元，且預(yù)計未來全球半導(dǎo)體硅片的市場規(guī)模將進一步擴大，半導(dǎo)體硅片市場的穩(wěn)步增長保證了MCU芯片行業(yè)原料供應(yīng)的穩(wěn)定。同樣，光刻機作為生產(chǎn)MCU芯片的重要設(shè)備，2020年全球光刻機銷量約為413臺，預(yù)計2025年銷售量將達637臺，目前光刻機設(shè)備落地正在進程中。

                          2012-2021年全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)市場規(guī)模          金額單位：億美元

資料來源：SEMI，芯八哥整理

中游產(chǎn)業(yè)是最核心的MCU芯片的制造，根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)顯示，2021全球MCU銷售額增長23%達到196 億美元。IC Insights 預(yù)測，2022 年全球 MCU 銷售額將增長 10%達到 215 億美元，從 2021 年到 2026 年，MCU 總銷售額預(yù)計將以 6.7%的復(fù)合年增長率增長，并在2026年達到 272 億美元。

由于中國物聯(lián)網(wǎng)和新能源汽車行業(yè)等領(lǐng)域快速增長，下游應(yīng)用產(chǎn)品對MCU 產(chǎn)品需求保持旺盛，中國 MCU 市場增長速度繼續(xù)領(lǐng)先全球。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計，2021-2026 年，我國 MCU 市場規(guī)模將保持 8%的速度增長，其中 2021 年約為 365 億元（占比全球近30%），至 2026 年我國 MCU 市場規(guī)模將達到 513 億元。

隨著物聯(lián)網(wǎng)終端需求不斷推進，汽車駕駛信息系統(tǒng)、油門控制系統(tǒng)、自動泊車、先進巡航控制、防撞系統(tǒng)等 ADAS 系統(tǒng)對 32 位 MCU 芯片需求量將大幅度提升，車載和工控領(lǐng)域?qū)⑹?MCU 行業(yè)未來在全球市場中開拓的主要目標市場。

2015-2026年中國MCU市場規(guī)模        金額單位：億元

資料來源：IHS，芯八哥整理

MCU下游應(yīng)用領(lǐng)域全球汽車電子占比最高，中國主要集中在消費電子領(lǐng)域：2020年汽車電子是全球MCU第一大應(yīng)用領(lǐng)域，占比為33%，其次是工業(yè)控制、醫(yī)療、計算機網(wǎng)絡(luò)、消費電子等領(lǐng)域。2020年中國MCU市場銷售額第一的應(yīng)用領(lǐng)域為消費電子，其次是計算機網(wǎng)絡(luò)，而汽車電子及工業(yè)控制領(lǐng)域的MCU占比則顯著低于全球水平，中國MCU應(yīng)用仍主要集中在消費、家電等品類。

資料來源：芯八哥整理

汽車電子：全球 MCU 市場增長主要驅(qū)動力及增長點，MCU 被廣泛應(yīng)用于各類汽車電子中，從車身動力總成，到車身控制、信息娛樂、輔助駕駛，從發(fā)動機控制單元，到雨刷、車窗、電動座椅、空調(diào)等控制單元，每一個功能的實現(xiàn)背后都需要復(fù)雜的芯片組支撐，MCU在其中扮演著最重要的角色。一輛汽車所裝備的所有半導(dǎo)體器件中，MCU占比約30%，平均每輛車包含70顆以上的MCU芯片，需要實現(xiàn)車內(nèi)各類應(yīng)用場景，同時對安全性要有足夠保證。

2020年全球車用 MCU 市場規(guī)模達到62億美元，我國車規(guī)MCU市場規(guī)模已經(jīng)達到了23億美元，預(yù)計2025年時我國有望達到33億美元。受益于汽車智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化的迅猛發(fā)展，MCU 在汽車電子領(lǐng)域的滲透正在逐步深入，汽車電子已是全球MCU市場最大的下游應(yīng)用領(lǐng)域之一。盡管2020年受制于疫情，汽車 MCU 市場仍保持增長 8%。根據(jù) IC insights 的預(yù)測，未來五年汽車 MCU 銷售額或?qū)⒁?7.7%的復(fù)合年增長率增長。

 2018-2025年中國車規(guī)MCU行業(yè)市場規(guī)模          金額單位：億美元

資料來源：芯八哥整理

汽車電子行業(yè)對車載MCU的市場需求主要集中在8、16和32位的微控器，可按汽車電子產(chǎn)品的不同需求用于相關(guān)場景。

汽車電子領(lǐng)域MCU產(chǎn)品應(yīng)用分類

消費電子：智能化和變頻化提升滲透率，國內(nèi) MCU 市場中，消費電子是第一大應(yīng)用需求，下游覆蓋面較廣。MCU 在消費類電子產(chǎn)品如手機、可穿戴設(shè)備、智能家居等被廣泛應(yīng)用。2015 年以來，AIoT 物聯(lián)網(wǎng)興起，智能家居概念下的智能音箱、掃地機器人等 各類智能家電帶來了大量 MCU 需求。例如在智能音箱中實現(xiàn)語音交互， 掃地機器人中實現(xiàn)動作控制，以及智能電飯煲中的溫度控制都離不開 MCU。

MCU具低功耗、低成本與可運算的特性，能為智能終端提供基礎(chǔ)的功能控制。因此在物聯(lián)網(wǎng)（IOT）中的應(yīng)用非常廣泛。2020年全球MCU應(yīng)用于IOT的市場規(guī)模為39.3億美元。未來隨著物聯(lián)設(shè)備數(shù)量的增加以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的升級，2025年MCU的市場規(guī)模有望擴大至79.7億美元。

2018-2025年全球MCU應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模    金額單位：億美元

工業(yè)控制：受益于逆變器需求提升，工業(yè)控制領(lǐng)域 MCU 市場規(guī)模略低于汽車應(yīng)用，工業(yè)MCU產(chǎn)品主要被應(yīng)用在自動化控制、驅(qū)動電機、逆變器、工業(yè)機器人等場景，發(fā)揮著電機控制運算、數(shù)據(jù)采集控制等功能。其中MCU 是光伏發(fā)電控制逆變系統(tǒng)的核心，光伏新增裝機放量疊加存量替代空間擴大，逆變器滲透率提升將帶動上游工業(yè)MCU需求增長。

全球MCU市場競爭格局

 目前，從競爭格局來看，全球主要供應(yīng)商以國外廠家為主，集中度相對較高，這些龍頭廠商主要為IDM模式為主。意法半導(dǎo)體、瑞薩電子、NXP、微芯科技、德州儀器、英飛凌等第一梯隊的MCU廠商，其MCU產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)等領(lǐng)域；新唐科技、芯科科技、三星電子、東芝等產(chǎn)品競爭力位居第二梯隊，其中，三星電子、東芝MCU業(yè)務(wù)占比較小。

國內(nèi)100多家MCU廠商，總體呈現(xiàn)散而弱的局面，兆易創(chuàng)新、中穎電子、樂鑫科技等國內(nèi)企業(yè)構(gòu)成行業(yè)的MCU廠商第三梯隊，其中，兆易創(chuàng)新布局32位通用型MCU市場，MCU產(chǎn)品線已推出35個系列450余款產(chǎn)品；樂鑫科技在物聯(lián)網(wǎng)WiFi MCU通信芯片領(lǐng)域具備領(lǐng)先地位；中穎電子專注于家電MCU產(chǎn)品。

國內(nèi)MCU市場主要是外國廠商主導(dǎo)

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

全球MUC廠商競爭格局

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

全球MCU行業(yè)主要廠商基本信息

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

中國MCU行業(yè)競爭格局

我國MCU龍頭企業(yè)有兆易創(chuàng)新、樂鑫科技、中穎電子等，其中兆易創(chuàng)新在 32 位 MCU 產(chǎn)品領(lǐng)域布局領(lǐng)先，領(lǐng)跑國產(chǎn) 32 位 MCU 產(chǎn)品，在國內(nèi) 32 位 MCU 的發(fā)展歷史上創(chuàng)造了四個“第一顆”。

2013 年 4 月，公司發(fā) 布第一顆國產(chǎn) Cortex-M3 32 位 MCU；2016 年 6 月，發(fā)布第一顆國產(chǎn) Cortex-M4 32 位 MCU；2018 年 10 月，發(fā)布第一顆 Cortex-M23 32 位 MCU；2019 年 8 月，發(fā)布第一顆 國產(chǎn) RSIC-V 32 位 MCU。樂鑫科技已從Wi-Fi MCU這一細分領(lǐng)域擴展至更廣泛的Wireless SoC（無線通信SoC）領(lǐng)域，發(fā)展空間已擴展至“Wireless SoC+AI +軟件+云”；中穎電子在小家電MCU領(lǐng)域相對領(lǐng)先，顯示驅(qū)動芯片是新的業(yè)務(wù)增長點。

中國主要MCU廠商VS意法半導(dǎo)體競爭格局對比分析

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

從最新公告的2022年業(yè)績情況了解到，兆易創(chuàng)新上半年凈利潤15.2億，同比增長93.46%，主要受益于持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、客戶結(jié)構(gòu),繼續(xù)提升工業(yè)、汽車等領(lǐng)域營收貢獻；中穎電子上半年凈利潤2.6億，同比增長67.12%，主要受益于海外變頻電機控制MCU 繼續(xù)增長；樂鑫科技上半年凈利潤0.63億，同比減少37.68%，主要是受消費類市場影響收入增長停滯和研發(fā)費用的繼續(xù)增長所致。

兆易創(chuàng)新MCU產(chǎn)品連續(xù)7年在國內(nèi)32位MCU市場市占率位列本土廠商第一，累計出貨量超過10億顆，布局日益完善；從產(chǎn)品線來看，截至2022年5月底，公司MCU產(chǎn)品線已推出35個系列450余款產(chǎn)品，近期推出低功耗MCU、WiFi MCU等新品，公司首顆車規(guī)級MCU（40nm）面向通用車身市場，已流片并進入客戶測試，即將量產(chǎn)；從下游進展來看，車載領(lǐng)域公司MCU芯片在OBD、EDR、動力電池等均已量產(chǎn)落地，車規(guī)級產(chǎn)品競爭力2022年有望進一步增強；從工藝方面看，公司制程覆蓋110nm~22nm，與臺積電、中芯國際、華虹等多家晶圓廠合作，新品均采用40nm及以下工藝，兼具eFlash和SiPFlash方案，打造MCU產(chǎn)品矩陣平臺式供給。

此外，公司圍繞MCU業(yè)務(wù)涉足模擬芯片領(lǐng)域，于21H2推出GD30系列電源管理芯片，涉及電機驅(qū)動、LDO、電池充電管理、TWSPMIC等，未來有望持續(xù)擴展料號，與MCU業(yè)務(wù)協(xié)同，類比意法半導(dǎo)體從存儲到MCU再到模擬芯片的發(fā)展路徑；從行業(yè)來看，公司產(chǎn)品口碑好，生態(tài)完善，作為國產(chǎn)第一大通用型MCU綜合性公司，在整體規(guī)模和潛力方面均優(yōu)于樂鑫科技、中穎電子，且當(dāng)前公司工業(yè)+汽車后裝市場應(yīng)用占比已超過消費領(lǐng)域，標志兆易創(chuàng)新全面邁入高端MCU市場，有望持續(xù)引領(lǐng)高端MCU國產(chǎn)替代。

2022年上半年國內(nèi)主要MCU廠商業(yè)績情況對比分析

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

加速國產(chǎn)替代，兆易創(chuàng)新對標意法半導(dǎo)體發(fā)展

  意法半導(dǎo)體是第一個基于 ARM Cortex M 系列內(nèi)核的 MCU 供應(yīng)商，也是目前32位 MCU 的市場領(lǐng)導(dǎo)者，擁有 20 多個產(chǎn)品線及千款型號，產(chǎn)品覆蓋高性能、主流、超低功耗和無線等。相比同級別的意法半導(dǎo)體產(chǎn)品，兆易創(chuàng)新的產(chǎn)品主頻更高、內(nèi)存更多、外設(shè)更豐富，價格更具優(yōu)勢。以熱門型號 STM32F10x 系列和 GD32F10x 為例，兆易創(chuàng)新主頻為108MHz，顯著高于意法半導(dǎo)體（72MHz）。此外，根據(jù)立創(chuàng)商城數(shù)據(jù)，兆易創(chuàng)新產(chǎn)品渠道價格低于意法半導(dǎo)體，具備性價比優(yōu)勢，但同時在性能、功耗方面也存在巨大差距。

兆易創(chuàng)新與意法半導(dǎo)體產(chǎn)品系列和型號對比

數(shù)據(jù)來源：芯八哥整理

對標意法半導(dǎo)體發(fā)展路徑，兆易創(chuàng)新從存儲、傳感器到MCU發(fā)展，打造平臺型廠商。意法半導(dǎo)體早期主營業(yè)務(wù)包括 MEMS、功率器件、存儲器等，2004 年ARM 推出 Cortex-M3 內(nèi)核，2007 年開始推出自己的MCU產(chǎn)品，加快了 MCU 行業(yè)發(fā)展；2012 年意法半導(dǎo)體推出基于 Cortex-M4、Cortex-M0 的MCU產(chǎn)品，STM32 出貨量首次突破 1 億顆；2013 年 STM32 出貨量突破 2 億顆。2014 年 9 月兆易創(chuàng)新推出基于 Cortex-M7 的MCU產(chǎn)品，STM32出貨量近 4 億顆；2015 年 STM32 出貨量近 6 億顆；2017 年出貨量突破10億顆；2018 年突破12顆， 2013~2018 年期間 STM32 出貨量每年增加大約 2 億顆。從32 位MCU出貨量和 ARM 內(nèi)核推出節(jié)奏來看，兆易創(chuàng)新當(dāng)前的發(fā)展階段大致可以類比 2014 年的意法半導(dǎo)體。

以GD32為代表的國內(nèi)芯片廠商的崛起勢必沖擊意法半導(dǎo)體，但目前整體與意法半導(dǎo)體之間的差距較大，主要體現(xiàn)在產(chǎn)品線不完整，產(chǎn)品性能以及穩(wěn)定性等。國產(chǎn)芯片任重道遠。 國產(chǎn)芯片在國內(nèi)MCU市場好比較小，未來進步空間巨大。