汽车mcu(中国十大mcu公司)

MCU(MicrocontrollerUnit)又称微控制器或单片机，适当降低CPU的频率和规格，将存储器、定时器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA，甚至LCD驱动电路等外设接口集成在一个芯片上，组成芯片级计算机。从而实现终端控制的功能，具有高性能、低功耗、可编程、高灵活性等优点。

MCU最早由Intel提出，经过4位、8位、16位、32位甚至64位MCU的迭代更新，已经广泛应用于各种场景。目前市场上以8位和32位单片机为主。随着产品性能要求的不断提高，未来32位MCU的市场规模将进一步扩大。在国内，目前以8位和32位MCU企业居多。未来企业将加大R&D投资，这将进一步实现MCU的国产替代。

单片机广泛应用于许多领域。在这次“芯片荒”浪潮中，MCU是受影响最严重的芯片。

本期智能内参推荐方正证券的报告《MCU深度报告》，从行业概况、产业链分析、应用领域三个方面还原MCU行业全景。

原标题:

MCU深度报告

作者:陈航

一、MCU简介

微控制器单元(微控制器单元；MCU)就是我们俗称的“单片机”。MCU内部的功能部件有CPU、存储器(程序存储器和数据存储器)、I/O口、串口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等。还有时钟振荡器、总线控制器、电源等一些辅助功能部件。

此外，许多增强型单片机还集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、ISP等数据传输接口。，使单片机更具特色，更有市场应用前景。

MCU结构

在单片机的应用中，现实世界中的各种物理量通过传感器转换成电信号，经过信号调理，放大器放大，再通过ADC转换成数字信号，经过单片机、CPU或DSP处理，再通过DAC转换成模拟信号，最后由功率驱动器输出。

MCU信号链

MCU最早由Intel提出，经过4位、8位、16位、32位甚至64位MCU的迭代更新，已经广泛应用于各种场景。目前市场上以8位和32位单片机为主。随着产品性能要求的不断提高，未来32位MCU的市场规模将进一步扩大。在国内，目前以8位和32位MCU企业居多。未来企业将加大R&D投资，这将进一步实现MCU的国产替代。

目前市场上的MCU主要是8位和32位。其中，8位单片机以其超低的成本和简单的设计活跃在市场上，尤其是在国内。

由于32位MCU的出现及其不断降价，以及8位MCU的低价优势，使得夹在中间的16位MCU市场不断被挤压，成为出货比例最低的产品。

单片机位数及其应用场景

目前市场上主流MCU CPU有Intel公司开发的MCS-51内核，英国ARMHoldinds公司开发的ARM Cortex-M内核，摩托罗拉公司开发的6800内核，MIPSTechnologies，Inc公司开发的MIPS内核，Atmel公司开发的AVR内核，MicrochipTechnologies公司开发的PIC内核，加州大学伯克利分校开发的RISC-V内核。

普通MCU CPU

根据2020年中国通用微控制器市场简报:32位微控制器占54%，8位微控制器占43%。RISC指令集的MCU占76%，CISC指令集的MCU占24%；以通用单片机为主，占73%；市场上的MCU核心类型主要是ARM Cortex、8051和RISC-V，占比分别为52%、22%和2%。

二、产业链概况

MCU产业链上游可分为原材料供应商和OEM厂商(与中游无晶圆厂厂商合作)。原材料主要是来自ARM的圆晶和内核授权等。制造商主要包括TSMC、高方、UMC、SMIC、华虹半导体等。

2019年，TSMC、格罗方德、UMC、SMIC等厂商在头部的市场份额超过90%，其中TSMC的市场份额高达58.6%。由于原材料的不可替代性和主机厂的高度集中，上游厂商有很强的议价能力。

2019年MCU代工厂竞争格局

全球MCU供应商以国外厂商为主，行业集中度较高:全球MCU厂商有瑞萨电子(日本)、恩智浦(荷兰)、英飞凌(德国)、微芯片科技(美国)、意法半导体等。，TOP7头部企业市场份额超过80%。

中国MCU奋起直追，市场份额逐步扩大:国内MCU芯片厂商在低端市场有很强的竞争力。易创新、华大半导体、中盈电子、东软开利、京华、中国台湾省企业新塘科技、吉海半导体等的市场份额。稳步增长。

此外，国外大厂如意发半导体、瑞萨电子、德州仪器、微芯片、英飞凌采用IDM模式，集芯片设计、芯片制造、芯片封装、测试于一体；个别国外厂商如恩智浦和大部分大陆厂商采用无晶圆厂模式，只负责芯片的电路设计和销售；中国企业盛群、松寒、新塘以及大陆厂商士兰威、华大半导体采用IDM模式。

2019年全球MCU竞争格局

2019年中国MCU竞争格局

国外厂商产品种类齐全，国内厂商集中在消费电子领域:国外厂商产品种类齐全，涵盖消费电子、汽车电子、工控领域，产能分布相对均衡。国内厂商的产能主要集中在消费电子领域，尤其是家电领域。新网威、比亚迪等公司拥有车规MCU产品，其他厂商还处于研发或认证阶段。

国内外厂商的产品数量差别不大:国外厂商如如意发半导体、恩智浦、微芯科技等主流产品均为32款，而国内部分厂商如中盈电子则以8款为主。目前国内大部分厂商都有32位产能，整体差别不大。

内核方面，各厂商主要使用ARM内核。国内厂商主要使用ARM Cortex-M0/M3内核，国外厂商使用性能更好的M4/M7内核，速率较低。此外，一些国外制造商，如微芯片技术公司，拥有自主开发的核心，而国内制造商SMIC王维公司，拥有自主开发的核心。

在应用领域，汽车电子占全球比例最高，中国集中在家用电器领域。IC Insights数据显示，2019年全球MCU下游应用主要分布在汽车电子(33%)、工业控制/医疗(25%)、计算机(23%)和消费电子(11%)四个领域。具体来看，在中国，2019年中国MCU的销量集中在消费电子(26%)和计算机网络(19%)领域，而汽车电子(16%)和工业控制(11%)领域的MCU占比明显低于全球水平。单片机在中国的应用仍然主要集中在家用电器和其他类别。

2019年全球MCU应用分布

2020年中国MCU应用销售分布

三、应用领域1、物联网

随着物联网的发展，单片机市场经历了价量齐升的过程。未来物联网将实现端到端的人机交互，几乎每台设备每端都需要一个甚至更多的MCU。更多的数据和更高的计算要求推动设备升级到32位高端MCU。

GSMA数据显示，2018年全球物联网设备数量为91亿，2010-2018年复合增长率为20.9%。预计2025年全球物联网设备数量将达到252亿台。

中国物联网整体规模逐年增长。2015年，我国物联网整体规模为7500亿元，预计2020年将达到1.83万亿元，2015-2020年复合增长率为19.5%。

世界物联网设备连接数量和预测

中国物联网总体规模和增长率

组网设备的关键在于组网技术，包括LoRa(长距离无线电)、Zigbee(短距离低速)、WiFi、NB-IoT(蜂窝网络)、蓝牙。需要匹配响应的网络模块来远程控制设备。

2020年中国物联网连接数量将达到35亿，2017-2020年复合增长率为34%。主要的组网方式有WiFi和蓝牙。2020年，WiFi和蓝牙联网技术占比67.3%，蜂窝联网占比逐年上升，从2017年的3%上升到2020年的8.75%。

中国物联网连接数量(单位:亿)

根据Techno Systems Research在2017年2月和2018年2月发布的年度研究报告，在物联网Wi-Fi MCU芯片领域，乐心是与高通、德州仪器、满妹、赛普拉斯、锐宇、联发科等厂商排名相同的大陆企业。

目前主流嵌入式WiFi芯片公司有高通(美国)、瑞宇(中国台湾省)、乐心、博通集成、联盛德、刘波等，国内替代率较高。

主流WiFi MCU性能对比

2、智能家居

家电智能化趋势:机械按键交互到触摸语音交互，数码管显示到液晶显示，单频转变频等。对计算能力和抗干扰能力的要求提高，需求向更高级的MCU转移。

2020年，中国智能家居产品总出货量达到2.8亿台，到2025年，总出货量将增至8.1亿台，年复合增长率为23.7%。

家用视频设备(电视机、机顶盒)和智能安防产品(摄像头、门锁)占比最高，分别达到39.2%和19.6%；智能电器(冰箱、空调谐器、洗衣机)占比近两成，达到17.1%。

中国智能家居出货量及预测(单位:百万台)

国家家用电器产业信息中心数据显示，2019年国内市场家用电器零售额为8032亿元，同比增速为-2.2%。

IDC《中国智能家居设备市场季度跟踪报告》显示，2019年上半年，中国智能家电出货量约为2838万台，同比增长22.8%。

家电市场整体表现平稳，智能家电市场销售保持稳定增长态势。传统家电的智能化改造迫在眉睫。

2016-2019年中国家电行业零售额

八大家电企业自给率较高，因此加快了智能化转型，加快了家电芯片的国产换代进程。

一般家电芯片包括MCU主控芯片、电源管理芯片、通信芯片、驱动芯片、图像处理芯片。目前家电企业几乎所有的芯片都已经布局完毕。在八大家电企业的制芯布局中，MCU占比最高，达到34%。

家电MCU国内替代度高，中盈电子在中国小家电MCU中处于领先地位。据中国工业信息统计，2017年中盈电子在中国家电MCU中的份额为19.8%，排名第三，与前两位MCU厂商盛群半导体(22.6%)和盛群电子(21.2%)差距不大。预计未来MCU在小家电领域的国产替代率将进一步提高。

八大家电布局芯片类型比例

2017年中国小家电MCU竞争格局

3、智能穿戴

2016年，苹果发布了第一代Air Pods，开创了真正的无线耳机时代(TWS)。iPhone 12系列取消了标准耳机，这再次引发了TWS耳机销量的激增。

传统的有线耳机线简单，不需要配置MCU主控芯片。

TW产业链主要包括ODM厂商、无线耳机和充电盒元器件厂商，包括主控芯片、存储芯片、FPC、语音加速度传感器、MEMS、过流保护IC、电池等。

根据Counterpoint的预测，TWS耳机市场将出现与十年前智能手机相同的增长趋势，2009-2012年智能手机市场CAGR为80%，预计2019-2022年TWS市场CAGR为80%。

Air Pods引爆市场后，华为、OPPO、vivo、小米等各手机厂商，以及传统音响厂商索尼、BOSE、1MORE、Rambler等纷纷跟进推出相关产品。虽然苹果的市场份额仍然是第一，但是其他品牌的耳机正在加速抢占，这使得苹果的市场份额逐年减少。根据Statista的数据，苹果TWS耳机的市场份额从2018年第四季度的60%下降到2019年第三季度的45%。

Tw耳机市场竞争格局

高端手表处理很多任务，需要使用嵌入式操作系统的SoC，而手环只需要时钟、计步、计热小号、测血压等简单功能。，和MCU都可以。

随着智能手表性能和功能的增强，系统使用SoC+MCU将是一种趋势，其中MCU集成在WiFi模块中，需要多一个MCU链接多个传感器，辅助SoC进行数据采集。

3米波段拆卸

得益于硬件创新，智能手表逐渐成熟，智能手机组成的应用生态也越来越完善。通过专注于体育、健康和移动支付，行业继续加速发展。预计2021年智能手表支出将达到273.88亿美元。

相比智能手表，智能手环性能较低，功能单一，仅支持苹果或安卓的单一操作系统。T4ai预测未来整个智能手环市场将继续萎缩。

小米手环市场占有率较高，预计未来市场集中度会进一步提高。

全球智能手表消费趋势

未来智能手表行业会进一步向头部集中。苹果、三星、华为和Garmin将占据75%以上的市场份额。

参考智能手机市场的发展，未来苹果TWS耳机的市场份额将进一步下降，而国内厂商如小米、华为、OPPO、vivo等手机厂商将迅速崛起，为国产替代芯片提供了条件。目前国内充电箱的MCU方案比较成熟，如新海科技、晟盛威、威远半导体等。，已被TWS各大品牌采用。

2020年上半年全球主要智能手表公司

4、 汽车电子

ECU(发动机控制单元)是发动机控制单元，尤其是电喷发动机的电子控制系统。但随着汽车电子的快速发展，ECU的定义发生了巨大的变化，成为了电子控制单元，泛指汽车中所有的电子控制系统。原厂发动机ECU被很多公司称为EMS(发动机管理系统)。

常见的ECU有导航ECU、安全气囊ECU、发动机ECU、电动车窗ECU、悬挂系统ECU。

ECU由MCU、存储器、I/O接口、A/D转换器、驱动器等集成电路组成。其中，MCU是ECU真正控制功能的关键。

汽车ECU

汽车中的电子应用已经占据了MCU市场的1/3以上。在汽车智能化的过程中，对安全和环保的要求越来越高，因此对单片机的需求增长很快。根据IC Insights的数据，2020年汽车MCU的销售额将接近65亿美元，2023年将达到81亿美元。

根据Strategy Analytics的统计，传统燃油汽车中的MCU占整车半导体价值的23%，纯电动汽车中的MCU占整车半导体价值的11%。2018年，传统燃油汽车的单个半导体价值为338美元，新能源汽车为704美元。MCU价值相当于传统燃油车和新能源车，都是78美元左右。

以及燃料和电动汽车半导体的比例

据Strategy Analysis数据显示，全球和国内汽车MCU市场主要被恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器和微芯科技占据，约占85%的市场份额。

汽车MCU产品质量要求严格，认证流程复杂，投入大，短期内难以盈利。目前，国内已经量产的汽车MCU公司有:捷发科技、上海王新微电子、赛腾微电子、中威半导体等。

国内汽车MCU起步较晚，涉足这一领域的公司很少，未来国内替代潜力很大。

5、工业控制

单片机是工业自动化的核心部件，如步进电机、机械臂、仪器仪表、工业电机等。以工业控制的主要应用场景——工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电机的位置、方向、速度和转矩进行高精度的控制，而单片机可以进行电机控制所需的复杂、高速的运算。

工业4.0时代，工控市场前景广阔，带动了MCU需求的上升。据Prismark统计，2019年全球工控市场规模为2310亿美元。预计到2023年，全球工控市场规模将达到2600亿美元，年复合增长率约为3%。CCID智库数据显示，2020年中国工控市场规模将达到2321亿元，同比增长13.1%。预计2021年市场规模将达到2600亿元。

全球工控市场规模及其增长率

中国工控市场规模及其增长率

MCU市场现在由外国制造商主导。国内厂商虽然百花齐放，但份额相对较低，国内替代空巨大。前瞻产业研究院数据显示，2019年全球MCU市场主要被微芯片、意法半导体、瑞萨、德州仪器、恩智浦等厂商占据，前五大厂商市场份额合计达到72.8%。中国的MCU市场主要被意法半导体、恩智浦、微芯片、瑞萨、英飞凌等厂商占据，前五大厂商的市场份额合计达到74.42%。

近期MCU市场供不应求持续，本土MCU产业链有望加速产品的市场拓展，提升产品的价值或出货量，从而充分受益于MCU市场应用需求的上升。另一方面，高性能MCU的价格和数量不断攀升，带来可观的毛利率，带动更多国内优秀企业进入MCU领域，加速实现国产替代。

国内厂商在工控MCU产品上，销售收入及其占比逐年上升，产品出货量大幅增长，国产替代指日可待。

东西认为，随着中国电动汽车的快速发展，MCU在汽车电子中的应用注定在未来中国的芯片产业中扮演非常重要的角色。但目前国内的MCU主要集中在家电等低端应用行业。好消息是，虽然现在32位MCU是主流，但国内厂商优势的8位芯片在物联网等行业仍有广泛应用。在国外巨头的统治下，国产MCU仍然有很好的成长土壤，假以时日大规模国产替代也不是不可能。