五大驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)國產(chǎn)MCU新變局

在物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，MCU芯片作為多種電子產(chǎn)品的核心部件也水漲船高，市場(chǎng)需求非常旺盛。同時(shí)，由于全球芯片供應(yīng)緊張問題，MCU芯片同樣是芯片供應(yīng)的主角，這也使得MCU芯片價(jià)格不斷攀升。

缺貨的現(xiàn)狀也使得國內(nèi)用戶意識(shí)到對(duì)海外芯片的單純依賴使得供應(yīng)鏈非常脆弱，這同樣給本土MCU企業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇。

中國MCU發(fā)展?fàn)顩r

作為一種常用的芯片，MCU芯片已經(jīng)從日常消費(fèi)到工業(yè)領(lǐng)域，再到汽車電子，這些方方面面都需要用到MCU芯片。中國MCU市場(chǎng)規(guī)模很大，大約在250億-300億元。我們可以將中國MCU市場(chǎng)分為六個(gè)部分：消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、智能表計(jì)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制和汽車電子。

在國家政策的幫助下，一如中穎電子、樂鑫科技、晟矽微電、國民技術(shù)、兆易創(chuàng)新、上海貝嶺等眾多國產(chǎn)MCU企業(yè)也都紛紛上市。

國內(nèi)MCU企業(yè)最初是從消費(fèi)級(jí)與工業(yè)級(jí)開始發(fā)展。因?yàn)橄M(fèi)級(jí)MCU技術(shù)門檻低，大多集中在8位MCU和32位低于100MHz的中低端消費(fèi)應(yīng)用領(lǐng)域。以中穎微電子、芯海科技和復(fù)旦微電子為代表的MCU企業(yè)依托中國家電和消費(fèi)電子終端的發(fā)展逐步搶占全球家電、消費(fèi)市場(chǎng)MCU的份額。

如果按照位數(shù)來劃分，MCU可分為4位、8位、16位、32位和64位微處理器，現(xiàn)在32位MCU已經(jīng)成為主流，正在逐漸替代過去由8/16位MCU主導(dǎo)的應(yīng)用和市場(chǎng)。而作為國內(nèi)最早研發(fā)MCU的企業(yè)兆易創(chuàng)新，已經(jīng)保持著連續(xù)7年在中國32位MCU市場(chǎng)本土排名第一位的記錄。以累計(jì)10億顆出貨量領(lǐng)跑中國MCU市場(chǎng)，產(chǎn)品覆蓋各類市場(chǎng)，例如工業(yè)自動(dòng)化、電機(jī)控制、變頻器、消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)產(chǎn)品、通信網(wǎng)絡(luò)、便攜醫(yī)療、汽車周邊等。

而對(duì)于未來業(yè)務(wù)的規(guī)劃，國內(nèi)MCU芯片廠商也主要分為三個(gè)方向：第一，豐富產(chǎn)品群，布局物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車領(lǐng)域芯片；第二，提升集成電路集成度，沖刺中高端MCU發(fā)展；第三，通過投資，并購等方式導(dǎo)入外部資源，增強(qiáng)整體研發(fā)實(shí)力。

在MCU行業(yè)上市公司中，中穎電子、晟矽微電的MCU業(yè)務(wù)占比較高，主要以國內(nèi)銷售為主，產(chǎn)品主要應(yīng)用于家用電器、電腦、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)測(cè)量、汽車等領(lǐng)域。

國產(chǎn)MCU發(fā)展的五大驅(qū)動(dòng)力

1.國產(chǎn)替代

中國的存量市場(chǎng)巨大，在地緣政治摩擦下引起的對(duì)國產(chǎn)替代的需求是國產(chǎn)MCU發(fā)展的一大驅(qū)動(dòng)力之一。相比海外品牌，國內(nèi)MCU公司有著獨(dú)一無二的先天優(yōu)勢(shì)。

一方面，MCU主要應(yīng)用市場(chǎng)在國內(nèi)，國內(nèi)公司距離客戶近，對(duì)客戶的需求把握精準(zhǔn)，客戶轉(zhuǎn)換合作的意愿也會(huì)更高。上海復(fù)旦微電子集團(tuán)股份有限公司電力電子事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)總監(jiān)梁磊曾表示：“能夠有自己的產(chǎn)品特色、質(zhì)量過硬且有完整生態(tài)的國內(nèi)MCU產(chǎn)品會(huì)有較好的發(fā)展機(jī)會(huì)。”

另一方面，在地緣政治緊張的情況下，出于對(duì)供應(yīng)鏈安全的考慮，很多國內(nèi)客戶愿意首選或者至少嘗試國產(chǎn)器件，這對(duì)于改變MCU芯片使用慣性是極為難得的。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示，有些客戶甚至?xí)貏e設(shè)置，要求所有供應(yīng)商都是國產(chǎn)廠商，如果不是國產(chǎn)就會(huì)被舉之門外。

2.芯片短缺

從前，因?yàn)榧夹g(shù)的限制，很多客戶都認(rèn)為國內(nèi)的廠商只能生產(chǎn)中低端MCU，因此更愿意選擇國外廠商。但是現(xiàn)在隨著技術(shù)的提升，加上全缺芯的趨勢(shì)，中國的廠商開始開發(fā)高性能的MCU芯片，國內(nèi)客戶也愿意接受國產(chǎn)MCU。

3.物聯(lián)網(wǎng)與智能汽車

MCU是物聯(lián)網(wǎng)的核心零部件，其價(jià)值占到物聯(lián)網(wǎng)終端模組的35%-45%。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的進(jìn)一步落地，在終端模組方面需求龐大，從2014年起，MCU+傳感器結(jié)合成為主流物聯(lián)網(wǎng)方案。

此外，在單輛汽車半導(dǎo)體元器件數(shù)量中，MCU芯片占比達(dá)到30%。隨著汽車電動(dòng)化和智能化趨勢(shì)演進(jìn)，汽車電子的自動(dòng)化程度高，車內(nèi)系統(tǒng)與功能的增加帶動(dòng)了ECU數(shù)量的增長(zhǎng)，MCU作為ECU的必備元器件，也將伴隨這單車ECU數(shù)量的提升迎來快速增長(zhǎng)。

近年來，不少國內(nèi)廠商從安全性能相關(guān)不大的中低端車規(guī)MCU切入，例如遙控器、環(huán)境光控制、動(dòng)態(tài)流水燈等車身控制模塊，并逐步開始研發(fā)未來汽車智能化所需的高端MCU，如智能座艙、ADAS等。目前，行業(yè)內(nèi)推進(jìn)較為快速的廠商包括華大北斗、兆易創(chuàng)新、比亞迪半導(dǎo)體、杰發(fā)科技等。

4.RISC-V

MCU當(dāng)前的競(jìng)爭(zhēng)格局形成主要是架構(gòu)變化加上并購整合帶來的。從上個(gè)世紀(jì)70年代推出的MCU至今已有50多年的歷史。MCU架構(gòu)從8051發(fā)展到AVR再到各家自定義架構(gòu)，直至如今廣泛用于32位通用MCU 的 ARM 架構(gòu)，每個(gè)階段中，把握主流架構(gòu)的 MCU 廠家都能快速搶占市場(chǎng)份額。

在1970-1980年代，MCU架構(gòu)由Intel架構(gòu)主導(dǎo)架構(gòu)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，支持 8 位 MCU 蓬勃發(fā)展。之后的一段時(shí)間內(nèi)，各個(gè)廠商積極開發(fā)自由的架構(gòu)及內(nèi)核。到2007年后，ARM架構(gòu)開始爆發(fā)并且迅速占領(lǐng)了32位MCU市場(chǎng)。

但傳統(tǒng) ARM 內(nèi)核 MCU受到高昂授權(quán)費(fèi)的影響，很多 MCU 廠商開始轉(zhuǎn)型或入局RISC-V內(nèi)核MCU。RISC-V具有袖珍化、低能耗的特點(diǎn)，而這對(duì)于嵌入式應(yīng)用可能至關(guān)重要。并且由于RISC-V是一個(gè)新興領(lǐng)域，國內(nèi)外MCU廠商在上面的技術(shù)和生態(tài)差距不大，因此RISC-V也稱為MCU新的驅(qū)動(dòng)力之一。

例如愛普特微電子推出的基于RISC-V CPU內(nèi)核（平頭哥玄鐵E系列）開發(fā)的32位高性能高可靠性MCUAPT32F1/7；先楫半導(dǎo)體 HPM6000列旗艦產(chǎn)品HPM6750采用雙RISC-V內(nèi)核（AndesCore D45），創(chuàng)下了MCU高于9000 CoreMar和4500以上 的DMIPS性能新記錄，為邊緣計(jì)算的應(yīng)用提供了極大的算力。

2022年國產(chǎn)MCU廠商如何發(fā)展？

對(duì)于2022年國產(chǎn)MCU廠商如何發(fā)展，或許可以從其2021年發(fā)布的年報(bào)中找到答案。去年整體看，國產(chǎn)MCU的上市公司其營(yíng)收同比增長(zhǎng)率均達(dá)到50%以上，例如中穎電子同比增長(zhǎng)47.58%；樂鑫科技同比增長(zhǎng)66.77%；兆易創(chuàng)新（MCU部分）同比增長(zhǎng)225.36%等。

中穎電子作為中國家電 MCU 龍頭，其2021年?duì)I業(yè)收入為14.93億元，對(duì)于營(yíng)收增長(zhǎng)中穎電子表示是由于國外IDM大廠將供應(yīng)重心放在汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域，導(dǎo)致國內(nèi)白電MCU應(yīng)用市場(chǎng)國產(chǎn)化進(jìn)程加快，中穎電子在變頻大家電領(lǐng)域獲得量產(chǎn)突破。

在未來，中穎電子將策略性地放棄一些低價(jià)和低毛利率的產(chǎn)品市場(chǎng)。隨著未來小家電行業(yè)有朝向智能化，高端化發(fā)展的趨勢(shì)，必然還會(huì)帶來MCU的升級(jí)換代，其已在小家電的大型客戶端率先量產(chǎn)了32位MCU，中穎預(yù)期在小家電市場(chǎng)的營(yíng)業(yè)額也將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

對(duì)于兆易創(chuàng)新來說，MCU產(chǎn)品已經(jīng)成為業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)最快的產(chǎn)品線，2021年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入24.56億元，同比增長(zhǎng)達(dá)到225.36%。并且工業(yè)領(lǐng)域銷售占比持續(xù)增長(zhǎng)，有望在2022年與消費(fèi)類應(yīng)用持平，成為公司MCU產(chǎn)品第一大營(yíng)收來源。

對(duì)于未來，兆易創(chuàng)新表示，在汽車應(yīng)用領(lǐng)域，除在汽車后裝市場(chǎng)的已有應(yīng)用外，公司MCU產(chǎn)品正穩(wěn)步進(jìn)入車規(guī)市場(chǎng)，積極拓展在汽車領(lǐng)域應(yīng)用。目前，公司正在積極推進(jìn)40nm車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品量產(chǎn)，現(xiàn)已流片并進(jìn)入客戶測(cè)試，該產(chǎn)品將主要面向通用車身市場(chǎng)。

樂鑫科技是全球領(lǐng)先開源硬件平臺(tái)，占有 WiFi MCU 市場(chǎng) 35%的份額，已形成強(qiáng)大的軟件和生態(tài)影響力，以通用品主攻小客戶碎片化市場(chǎng)。從樂鑫科技2021年的年報(bào)來看，去年樂鑫科技的研發(fā)費(fèi)用為2.7億元，同期增長(zhǎng)40.92%。對(duì)于未來，樂鑫將，研發(fā)項(xiàng)目范圍也從 Wi-Fi MCU 這一細(xì)分領(lǐng)域擴(kuò)展 Wireless SoC 領(lǐng)域，方向?yàn)?ldquo;處理+連接”，涵蓋包括 AI、RISC-V MCU、Wi-Fi 6、Bluetooth LE、Thread/Zigbee 等芯片設(shè)計(jì)技術(shù)。

復(fù)旦微是國內(nèi)較早起步進(jìn)入智能電表專用MCU芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，其MCU芯片累計(jì)出貨超過5億顆。其在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)耕耘多年，憑借優(yōu)異的低功耗性能，在芯片功耗極為敏感的物聯(lián)網(wǎng)、水氣熱表和智慧城市等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。

在2021年中，復(fù)旦微LG系列MCU已成功獲得AEC-Q100認(rèn)證，目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域包括車用雨刮器、車窗、座椅、門鎖、空調(diào)、電子換擋器等。對(duì)于未來MCU規(guī)劃，復(fù)旦微報(bào)告中表示，將依托在智能電表領(lǐng)域多年積累的豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)能力，在積極向智能水氣熱表、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)拓展。

國民技術(shù)在2021年年報(bào)中表示，針對(duì)通用MCU領(lǐng)域，公司將擴(kuò)大32位MCU產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)路徑，做精做深做廣，落實(shí)更高性能技術(shù)路徑；在高端高性能MCU、高可靠性車規(guī)MCU、高可靠性BMS等戰(zhàn)略產(chǎn)品線上投入資源。

上海貝嶺2021年?duì)I收為20.24億元，其成功研發(fā)IR46 計(jì)量芯片+計(jì)量 MCU 一體集成的計(jì)量芯 SoC 物聯(lián)表解決方案實(shí)現(xiàn)批量出貨。

華大半導(dǎo)體擁有行業(yè)主流的16位、32位MCU，目前華大半導(dǎo)體的超低功耗在國內(nèi)IC設(shè)計(jì)不論是出貨量還是技術(shù)均為第一位，與此同時(shí)與國際超低功耗芯片也可相媲美。在MCU領(lǐng)域，華大的產(chǎn)品遵循著整體的戰(zhàn)略，總方向是朝著高端的工控和汽車電子方向發(fā)展，最終目標(biāo)是設(shè)計(jì)出具有高可靠性和安全性的國產(chǎn)芯片，以解決國內(nèi)卡脖情況。

士蘭微是國內(nèi)為數(shù)不多的IDM廠商，2021 年，士蘭微的電控類 MCU 產(chǎn)品持續(xù)在工業(yè)變頻器、工業(yè) UPS、光伏逆變、紡織機(jī)械類伺服產(chǎn)品、各類變頻風(fēng)扇類應(yīng)用以及電動(dòng)自行車等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

對(duì)于未來的戰(zhàn)略規(guī)劃，士蘭微年報(bào)中表示將點(diǎn)瞄準(zhǔn)當(dāng)前汽車和新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的契機(jī)，聚焦先進(jìn)的車規(guī)和工業(yè)級(jí)電源管理產(chǎn)品、車規(guī)和工業(yè)級(jí)功率半導(dǎo)體器件與模塊技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域。

同樣作為IDM的華潤(rùn)微，其產(chǎn)品包括以 MOSFET、IGBT 為代表的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品和以光電傳感器、煙報(bào)傳感器、MEMS 傳感器為主的智能傳感器以及 MCU 等。在去年報(bào)告期內(nèi)，華潤(rùn)微建立了 0.153 微米 NVM 工藝平臺(tái)，奠定了MCU 系列化批量開發(fā)基礎(chǔ)，其中 32 位 MCU 得到客戶批量使用，并且驅(qū)動(dòng)及 MCU 產(chǎn)品線同比增長(zhǎng) 95%。

國產(chǎn)MCU走向成熟

目前國內(nèi)MCU廠商主要在消費(fèi)電子、智能卡和水電煤氣儀表等中低端應(yīng)用領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，在市場(chǎng)潛力大且利潤(rùn)比較高的領(lǐng)域，比如工業(yè)控制、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，都被國外的MCU廠商壟斷。

對(duì)于MCU廠商來說，充足的資金儲(chǔ)備、一流的成建制核心團(tuán)隊(duì)、精準(zhǔn)的產(chǎn)品和戰(zhàn)略布局以及強(qiáng)大的資源平臺(tái)，一個(gè)都不能少。從垂直市場(chǎng)切入利用國產(chǎn)替代的機(jī)會(huì)，國產(chǎn)MCU從低端應(yīng)用走向高端應(yīng)用，從“年輕”走向“成熟”。