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国产MCU技术梳理

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国产MCU技术梳理

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国产MCU技术及厂商梳理

国产MCU技术及厂商梳理


预计全球MCU市场空间将持续增长,2019年全球MCU市场规模达164亿美元,预计2023年将达到200亿美元;
需求端来看,汽车电气化提升、IoT加速渗透、家电智能变频化需求提升、可穿戴设备快速迭代、工控领域稳定增长持续拉动MCU行业快速成长;(以车用MCU为例,2020年-2023年全球市场复合增速为7.7%,至2023年预计市场空间81亿美金)
供给端来看,受到2020年疫情影响,MCU行业呈现出持续型缺货状况;英飞凌,NXP和ST等海外MCU大厂陆续出现价格上涨几倍至数十倍,交期拉长至50周以上等情况;我们预计持续型缺货将至少持续到2021年年底至2022年一季度,后续随着明年晶圆厂持续性扩产,未来MCU行业缺货状况将持续缓解;
赛道壁垒来看,按照MCU产品环境温度,良率以及使用寿命等参数来看,MCU下游领域中汽车赛道要求最高,工业、家电赛道其次,消费电子相对要求略低;
行业竞争格局来看,国产MCU厂商市占率较低,短期受益于缺货导致的加速替代,长期受益于提升空间充足:

  • 全球MCU市场格局较为集中,微芯、意法半导体、瑞萨、TI、NXP、英飞凌等厂商占据80%以上市场份额;
  • 中国MCU市场约250亿元,国产MCU厂商合计市占率不足12%,主要集中在消费类市场,可拓展空间充足;
  • 缺货导致国产MCU厂商导入节奏加速,在汽车、工业乃至消费类赛道,国产MCU认证节奏持续加快;

 

MCU是Micro Control Unit(微控制器)的简称,又称单片机,是把中央处理器的频率与规格做适当缩减,并将内存(memory)、计数器(Timer)、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,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制;
MCU在信号链中起核心处理作用,信号链是连接真实世界和数字世界的桥梁,是电子产品智能化、智慧化的基础;
MCU内部组成主要包括CPU(包括运算器、控制器和寄存器组)、存储器(包括ROM和RAM)、输入、输出I/O接口、定时器、中断系统、特殊寄存器等;处理功能类似于小型CPU。

MCU主要分类方法为应用领域和位数:

  • 按照应用领域可分为:通用型和专用型,通用型MCU将可开发的资源(ROM、RAM、I/O、 EPROM)等全部提供给用户,功能相对更全面;专用型MCU其硬件和指令是按照某种特定用途设计的,功能略有阉割;

  • 按照位数,MCU可以分为4位、8位、16位、32位、64位。


MCU位数指的是MCU每次处理数据的宽度或者总线以及数据暂存器的宽度,处理器位数越高,其运算速度越快,支持的存储空间越大,越能适应更为复杂的应用场景;


目前全球市场来看,32位MCU由于其更高的规格和性能以及不断降低的成本已经成为市场主流,广泛应用于汽车电子、工控/医疗等领域;但由于仍有大量应用场景只需简单控制,而低位MCU具备成本优势,因此仍占据较大市场;

 

MCU产品未来提升方向主要集中在六个维度:

✓更强计算性能:MCU朝着500Mhz主频,MPU增加更多处理器内核;

✓更多无线连接功能:集成更多射频模块

✓高能效比,低功耗:集成模拟芯片,以及低功耗模拟外设

✓硬件加速器的持续加持:算法与工具的高度集成

✓安全性:提高抗干扰能力以及安全性✓性价比:降低成本

 

MCU市场空间广阔,行业增速稳定,据IC Insights显示,2019年全球MCU市场规模约为164亿美元,到2023年可达200亿美元左右;

 

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国内MCU市场2019年规模约256亿元,占全球市场26%左右,其中2015-2019年复合增速达9%;

 

从全球市场来看,汽车赛道以占到全球MCU市场33%的市场份额;根据IC Insights数据显示,车用MCU市场空间将在2023年达到81亿美元,整体增速可观;

从格局来看,2020年全球车用MCU市场份额占比前五名分别为瑞萨、恩智浦、英飞凌、德州仪器和微芯占比合计达87%。


工业MCU单机使用数量持续提升

工业MCU产品主要用于电机控制,仪器仪表,低压配电,电动工具,工业机器人等应用场景,主要用于电机控制运算,数据采集控制等功能;


随着工业设备复杂度的提升,工业MCU单机使用数量持续增长,以工业机器人为例,单机至少使用十余颗MCU产品。


家电MCU:广泛应用的传统MCU市场

MCU在家电中应用广泛,主要用于实现系统控制、电机控制、面板显示控制等功能;

家电市场主要分为小家电和大家电,小家电包括厨房家电(微波炉、电磁炉、豆浆机等)、家居家电(吸尘器、电风扇、电暖器等)、个人生活小家电(电动牙刷、电吹风等),大家电主要为空调、冰箱、洗衣机等白色家电。

 


渗透率提升是大家电MCU成长核心动能
 

大家电中MCU主要包括主控MCU、变频MCU和其他MCU(显示、触控等),其中主控MCU占比一半以上,变频和其他MCU则分别在20%左右;主控MCU市场主要由Renesas和Cypress主导,两家厂商即占据70%以上份额;而变频MCU则是Renesas、Cypress和TI三家市占率超过70%。


瑞萨电子-全球第一汽车MCU厂商

瑞萨是成立于2003年,由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并而成,主营覆盖汽车、工业、通信等领域,是全球第一的汽车MCU厂商,2020年汽车MCU市占率高达30%。

瑞萨车用MCU具有完整的产品线,覆盖EV/HEV、动力系统、电动汽车、汽车仪表盘、汽车网络、底盘控制、ADAS等应用领域。

 

微芯科技-8位MCU主力特色,收购Atmel补充32位MCU实力

微芯科技公司(Microchip)成立于1989年,微芯科技是全球领先的单片机和模拟半导体供应商。公司主营为微控制器,存储器产品,模拟接口与混合信息产品,技术授权等。

 

产品主要应用于嵌入式控制系统与IOT相关的产业,包括数据处理,医疗互联网+(IoT),智能城市,工业4.0,智能医疗等。主要客户有英特尔,戴尔,洛克希德马丁,惠普,波音公司等。


意法半导体-ARM架构MCU王者

意法半导体(ST)成立于1987年,产品主要运用于汽车产品,电脑周边设备,通讯系统,消费产品,工业自动化控制系统等方面。其主要客户包括苹果,黑莓,博世,思科,孔蒂,惠普,诺基亚,欧贝特,三星和西部数据等。

 

MCU车规级产品占公司营收比重32.13%。意法半导体占有目前MCU市场的8.5%,是细分32bitMCU市场中的领导者。

 

ST在汽车半导体领域深耕多年,加上公司拥有完备的产业链,其产品有着极高的性价比,在车规级MCU中占有主导地位。其客户厂商包括日产,奥迪,上汽,特斯拉等多家公司。


恩智浦-全球领先的汽车MCU老牌厂商

恩智浦半导体公司成立于2006年。其前身为飞利浦公司的半导体事业部。恩智浦主营业务为MCU和MPU等产品,可广泛应用于汽车电子、工业控制、智慧城市,智能家居,可穿戴产品领域。其推出的基于S32汽车平台的MCU/MPU在安全性与效率方面优势明显,已被全球主流OEM厂商采用;

 

恩智浦自主研发的业界首款跨界MCU:i.MX RT系列。此类产品以高集成度,性价比和安全性,得到了诸多互联网平台的认可(如Amazon);

 

恩智浦2015年收购Freescale(由摩托罗拉创立)深度布局汽车行业。2020年其营收有47%来自车规级MCU。目前公司在全球汽车MCU行业占比27.8%,位列全球第二。恩智浦为智能汽车提供完整的半导体解决方案包括汽车娱乐系统,高级驾驶辅助系统(ADAS)。

 

中颖电子-国产最大的家电MCU厂商

 

中颖电子是一家单片机(MCU)产品集成电路设计公司,产品主要包括8-bit Flash MCU、8-bit OTP/Mask MCU、16-bit DSP、4-bit OTP/Mask MCU,广泛运用于家电、汽车、工业控制、安防等领域;

 


公司在小家电领域竞争对手主要为韩国ABOV、中国台湾盛群,白色家电领域主要是欧美竞争对手,包含瑞萨、NEC、TI、STM等。