MCU（Micro controller Unit）即微掌握器，又称单片机，是把 CPU 的规格与频率做适当 缩减，并将 ROM、RAM、A/D 转换、各式 I/O 接口以及 Timer 等功能整合在单一芯片上， 形成芯片级的打算机。不同于巨型化打算机在运算速率和处理能力的极限提升，我们生 产生活中各种仪器设备在打算掌握方面的需求相对大略单纯，兼具微型化特色和全面功能的 MCU 应运而生。MCU 紧张由三部分组成: 1) CPU（中心处理单元）：包括运算器、掌握器和寄存器组，由运算部件和掌握部件两 大部分组成。个中，运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送 操作；而掌握部件是按一定时序折衷事情，用于剖析和实行指令。
2) 存储器：包括 ROM 和 RAM 两种。个中，ROM 是程序存储器，即用来存放已编的 程序，存储数据掉电后不消失落；RAM 是数据存储器，也被称为主存，可在程序运行 过程中随时写入或读出数据，存储数据在掉电后不能保持。ROM 和 RAM 都可分为 片内存储器和片外（扩展）存储器两种。 3) 外围功能电路：紧张包括 PO/P1/P2/P3 等数字 I/O 接口，内部电路含端口锁存器、输 出驱动器和输入缓冲器等电路。个中 PO 为三态双向接口，P1/P2/P3 数字 I/O 端口， 内部驱动器为“开路集电极”输出电路，运用时内部或外部电路接有上拉电阻。每 个端口均可作为数字旗子暗记输入或输出口，并具有复用功能。除数字 I/O 端口外，还 有 ADC 仿照量输入、输出端口，输入旗子暗记经内部 A/D 转换电路，变换为数字旗子暗记， 再进行处理；对输出仿照量旗子暗记，则先经 D/A 转换后，再输出至外部电路。
电路系统中枢，国产替代价值较高。MCU 具有高性能、低功耗和易扩展的特点，可以高 效提升系统的可靠性，为不同场景供应掌握功能，同时得益于其精良的性价比，运用领 域十分广泛，遍及消费电子、工业掌握、通信、医疗和汽车等市场。一个完全旗子暗记链的 事情事理为：传感器输入旗子暗记——输入处理器放大处理——ADC 模数转换至数字旗子暗记— —MCU 运算处理——DAC 数模转换至仿照旗子暗记——功率驱动运用处景中的各项元件。 MCU 位于中枢位置，其性能参数对全体系统具有决定性浸染，搭建电路常日须要以其为 核心选择元器件，这使得 MCU 每每具有更高的利用粘性和国产替代价值。
MCU 分类办法浩瀚，较常见的有以下四种： 按存储器构造：哈佛构造和冯诺依曼构造。冯诺伊曼构造：又称为普林斯顿体系构造， 最大的特点是将程序存储器和数据存储器合并在一起，利用同一个存储器，经由同一个 总线传输。由于取指令和存取数据要从同一个存储空间存取，并经同一总线传输，无法 重叠实行，因此影响了数据处理速率的提高。哈佛构造：与冯诺依曼构造的差异是其将 程序指令存储和数据存储分开，数据和指令的储存可以同时进行，可以使指令和数据有 不同的数据宽度，并且各自有自己的总线，适宜于数字旗子暗记处理。
按用场：将可开拓资源全部供应给用户的通用型 MCU、按照某种特定用场而设计的专 用型 MCU、超低功耗 MCU、电机掌握 MCU 等，根据芯知汇数据，2020 年海内市场上， 通用型 MCU 占比或达到 73%（本节中市占率口径均为发卖额）。 按指令构造：CISC（繁芜指令集）类和 RISC（精简指令集）类，目前 RISC 指令架构 霸占主流市场，根据芯知汇数据，2020年海内市场上采取RISC架构的MCU占比或76%。
按总线或数据处理位数：可被分为 4 位、8 位、16 位、32 位乃至 64 位 MCU。MCU 的 位数是指每次 CPU 处理的二进制数的位数，位数越多，数据有效数越多，精确度越高， 运算偏差越小，在 CPU 运算速率一样的情形下，位数越多，处理速率越快，所以是衡量 MCU 性能的一个主要指标。MCU 的性能随着位数的增加而提高，适用场景也更加丰富， 个中 8 位和 16 位 MCU 紧张用于一样平常的掌握领域，利用场景不涉及操作系统，而 32 位 MCU 多用于多媒体处理、网络操作等繁芜场景，一样平常须要利用嵌入式操作系统。
32 位 MCU 占比逐年提高。得益于低功耗、低本钱和高稳定性等上风，8 位 MCU 依旧在 工控、消费电子和汽车电子等领域坚持着较高的占比；随着工艺进步带来的本钱低落， 32 位 MCU 的本钱逐渐靠近 8 位 MCU，并且拥有更高的运算能力，份额逐年提高，根据 IC Insights 预测，2022 年环球 MCU 市场中 32 位占比将达到 67%。而 16 位 MCU 的运算 性能不如 32 位产品，性价比又无法与 8 位 MCU 比较，市场份额逐步萎缩。
（二）ARM——MCU架构方舟
ARM 内核——32 位 MCU 之心。MCU 中的中心处理单元通过内置指令集实现规定的操 作运算，承担着系统中的掌握与运算职能，直接决定 MCU 整体性能。ARM 是 32 位 MCU的主流处理器架构，采取 RISC 指令集，由打算逻辑单元（ALU）、寄存器（register bank）、 桶式移位器（barrel shifter）以及程序状态寄存器（CPSR）组成。MCU 厂商取得 ARM 公司授权后即可在产品中利用 ARM 架构的中心处理器，存储器、外设、I/O 以及其它功 能块则由 MCU 厂根据自身需求设计。
从品牌商到“卖铲人”，经营模式转变及 MCU 家当分工细化匆匆成 ARM 架构遍及。1990 年，ARM 在成立伊始将自身定位为 CPU 设计与生产商，但此后与 Intel 等老玩家竞争时 创造公司鲜有上风，遂决定转变经营策略，不再生产芯片转而以授权的办法将设计方案 转卖给其它公司。2004 年，Arm 推出了第一款 Cortex-M 系列处理器 M3，ST 最先采取 并基于此内核推出了 STM32 F1 系列 32 位 MCU，取得良好市场反馈。在 MCU 打算哀求 日趋繁芜的背景下，行业分工进一步细化大势所趋，MCU 厂商开始外购内核并将紧张精 力投入到外围电路等其他部分的研发，为以 ARM 为代表的 IP 供应商打开了市场空间。
性能稳健、兼容性佳，Cortex-M 垄断 32 位 MCU 内核。ARM 将 ARM11 处理器往后的 处理器核心改用 Cortex 命名，按照运用领域和性能水平分为 A、R、M 三大板块，分别 对应适用于运用型处理器、实时处理器、MCU 的产品。ARM Cortex-M 系列内核具有指 令实行速率更快、寻址办法灵巧大略、实行效率高、指令长度固定等特点，在产品兼具 低售价、低能耗、高性能上风的同时做到了对各家 MCU 厂商软件代码层面的良好兼容 性。
2004 年后，ARM Cortex 系列产品迅速替代各家的自研 MCU 内核盘踞市场，开启了 ARM作为微处理器标准化架构的时期。ARM 如今已成为全天下遍及率最高的 32 位 MCU架构，霸占 32 位嵌入式处理器总市场的 75%。ST、NXP、TI、Infineon 等环球前十 MCU 供应商大部分 32 位产品均利用 ARM Cortex-M 系列内核，仅有瑞萨（80%旁边）和 Microchip（50%旁边）两家的自研内核利用比例超过 50%。海内也只有少数厂商采取自 研核心，别的绝大多数均外购 ARM 内核。截止 2022 年，ARM 的环球互助伙伴已超过 1000 家，处理器累计出货超过 2250 亿颗。
RISC-V 架构：ARM 的有力寻衅者。RISC-V 架构是基于 RISC 指令集建立的开放指令 集架构。RISC-V 完备开源可规避 ARM 授权，采取模块化设计办法，支持针对特定运用 场景进行定制化指令设计，因此采取 RISC-V 指令集设计 MCU 可以让芯片厂商快速完成 低门槛、低本钱的芯片设计。并且同时由于没有 x86 和 ARM 指令集背负的兼容性包袱， RISC-V 指令集在提升芯片性能、降落功耗方面更随意马虎。目前 NXP、瑞萨、Microchip 等 国际 MCU 厂商以及兆易创新、中微半导、乐鑫科技等海内 MCU 厂均已推出 RISC-V 架 构 MCU，SiFive、芯来、平头哥、晶心等厂商正在研发 RISC-V 内核。
（三）技能演进&需求多元化推动行业不断迈进，强者恒强竞争格局相对稳定
1、技能演进趋势：更低的功耗、更大的内存、更新的工艺是永恒的主题。功耗方面，诸如可穿着设备等物联网终端以及工控场景，都对功耗哀求有着非常严苛的 标准。如连续血糖监测仪哀求电池续航 14 天以上、智能水表哀求电池续航 6 年以上、山 体滑坡监测器哀求环境自供电永久续航等等。MCU 系统的功耗包括动态功耗（事情状态， 与处理器主频成正比），以及静态功耗（就寝状态，大部分是恒定的）。
32 位 MCU 常日 主频更高，事情电流更大，单位韶光动态功耗稍逊于 8 位 MCU，但其处理速率更快，可 以通过更快地完成处理任务和更快地进入就寝模式来节省电量。随着低功耗场景越来越 多，如何在特定运用中兼顾到两种模式下的综合效能，成为了 MCU 厂商产品设计中的 主要命题。STM32 的超低功耗型是非常弘大的产品系列，已成为 IoT、工业传感器、可 穿着设备或家庭自动化等超过 20 亿个运用程序的核心。
内存方面，随着总线位数增加，内存长度一定增加。其余在 32 位 MCU 时期，软件 API 调用大幅增加，内存利用相应提升，须要通过提高硬件性能补偿程序效率的相对丢失， 更大的内存是根本。 工艺方面不断进步，为高性能和低功耗供应硬件根本。前段制造从最初的 0.5μm、0.4 μm 工艺，进步到了主流的 90nm、55nm 工艺，目前紧张是 40nm 及以上的成熟制程工 艺节点，前辈车规级 MCU 已采取 28nm 制程。近年来环球 MCU 制程升级节奏放缓，主 要系：1）MCU 本身对算力哀求有限；2）内置的嵌入式存储自身制程限定整系统编制程的提 升。
2、需求端：近年来随着 AIOT 和汽车电子等的发达发展，MCU+渐成风潮。物联网场景下各种终端设备配置的功能呈现井喷之势，如智好手表须要兼具康健丈量、 生物识别、移动支付、社交等多项功能，对付传统 MCU 而言，须要添加越来越多的外 设器件才能知足这些新兴需求。传感器的升级提高了仿照旗子暗记的处理哀求，于是有了 MCU+AFE 的方案，无线运用的遍及催生了 MCU+蓝牙/Wifi，MCU+办理方案提升了集 成度，为客户降本增效，同时也提高了技能门槛，利于家当化发展，更加符合当下技能 迭代和需求升级的背景。
物联网场景和外购内核驱动 MCU 安全性哀求提高。物联网的范例运用，如智能门锁、 智能表计等都有天然的安全性哀求，且 AIOT 时期有大量碎片扮装备，增加了黑客攻击 的潜在风险。早期 8 位和 16 位 MCU 盛行时，主流公司基本都是采取自研内核，之后随 着打算哀求越来越繁芜，内核厂商开始涌现，ARM Cortex M 系列霸占市场主流地位， 各大设计厂商在利用 Arm 内核自身的安全性之余，也会加入非常多自研的安全性设计进 去。
MCU+AI 加速器正在变得越来越盛行。在现行 AI 运作流程中，云端/做事器端实行了核 心的打算功能，高性能/算力的 GPU、CPU 及其他特定芯片为主力芯片，而在实行端， 这部分设备或终端所须要的算力并不太高，利用 MCU/嵌入式系统去合营实行 AI 算法变 得行之有效。 AIOT 场景下，各种终端在知足低功耗哀求以外，对无线连接同样具有较高的诉求。集 成无线连接功能及对各种无线协议（蓝牙、WiFi、Zigbee 等）的支持将是决定 MCU 芯 片在物联网运用市场能否成功的关键。
3、供给端：强者恒强，格局相对稳定。MCU 行业本身变革烦懑，制程工艺等哀求并不高（40nm 即可知足紧张需求），先发厂 商凭借产能、技能、渠道、产品生态等的上风产生规模效应，不断加固护城河，新进入 者很少有创新以及弯道超车的机会。 产能上风至关主要。同等条件下，下贱客户会优先考虑具有稳定产能供给的 IDM 公司， 对 Fabless 公司的交期有较高哀求，2021 年环球 MCU 前七的厂商均采取 IDM 模式，前 十中仅兆易创新和 silicon lab 为 fabless，别的均为 IDM 运营。同时，巨子之间的吞并收 购也是 MCU 行业的常态，NXP 2015 年收购飞思卡尔、英飞凌 2020 年收购赛普拉斯。
经销为主，同时直销力度加大。MCU 行业具有客户浩瀚、订单少量多样的特点，一样平常厂 商多采纳经销为主的发卖模式，尤其对付 Fabless 运营的中小规模设计企业来说，耗费巨 大精力造就直销团队经济效益未必划算。近年来国际领先厂商对付直销渠道重视程度加 大，德州仪器强化直销渠道，19Q1 至 21Q1，其直销比重由 35%提升至 63%，效果显著， 净利率由 34%提升至约 40%。在中国，瑞萨电子的计策客户和大客户霸占直销资源超过 80%。龙头厂商大刀阔斧改进发卖策略，进一步拉开了与中小竞争者的差距。
产品生态是终端客户的利用习气，须要培养。缺货行情之前，客户对付国产 MCU 利用 意愿较低的很大一部分缘故原由在于软件易用程度较差，一旦出问题，费时费力且办理效果 不佳，客户宁肯接管价格更高的 ST MCU。软件能力在产品生态中举足轻重，国产厂商 大多采纳 pin to pin 国外芯片的策略，客户软件若不是基于国产厂商的软件开拓，再转回 其他兼容 ST 产品会比较随意马虎。为了提高用户粘性，须要厂商提高软件能力，匆匆使客户基于自身软件工具进行开拓，构筑自身软硬件生态就显得尤为主要。MCU 龙头意法半导 体近年来实现口碑与销量双丰收，生态系统功不可没，其以 STM32Cube 为核心，搭建了 涵盖软硬件开拓和互助伙伴操持的强大的生态，兆易创新在生态发展方面走在了国产前 列，具有先发上风。
技能方面，国产厂商较国际大厂，须要具备差异化竞争思路。存储是否可以做到足够大 以及 ADC 的精度和速率能否符合哀求、是否能做分外的通信接口、运用和做事是否足 够好（易于设计），这些都将成为国产替代浪潮中的加分项。
（四）MCU市场需求兴旺，国产替代空间广阔
市场需求持续向好。受益于 AIOT、工业掌握、汽车电子等运用的发达发展，环球 MCU 市场规模和出货量触底反弹。在行业高景气度的 2021 年，环球 MCU 出货量同比增长 12% 达到了近 309 亿颗的历史最高水平，同时受产能限定等成分影响，ASP 强劲反弹 10%达 到 0.64 美元，且将保持高增态势有望于 2026 年打破 0.75 美元。根据 IC Insights 数据及 预测，2021 年环球 MCU 市场规模约 196 亿美元，同比增长 23.4%，估量至 2026 年将以 6.7%的复合增速达到 272 亿美元；2021 年环球 MCU 的出货量约为 309 亿颗，至 2026 年估量将达到 358 亿颗。
海内市场增速高于环球市场。根据 IHS 数据统计，2015-2020 年中国 MCU 市场 CAGR 为 8.4%，同期环球市场险些没有增长，同时该机构估量 2021 年中国 MCU 市场增长 36% （高于环球市场增速的 23.4%）至 365 亿元。得益于海内物联网和新能源汽车市场在全 球具有的高影响力和不俗增长，未来数年 MCU 发展将迈入一个新的台阶，IHS 预测至 2026 年中国 MCU 市场规模或以约 7%的 CAGR 提升至 513 亿元。
外洋企业霸占绝对领先地位，国产替代空间广阔。根据 Omdia 数据，环球竞争格局来看， MCU 龙头厂商保持了较高的市占率，行业集中度相对较高。根据 Omdia 统计，2021 年 环球前 5 大 MCU 生产厂商分别为 NXP（17.3%）、瑞萨电子（16.8%）、意法半导体 （15.4%）、英飞凌（13.9%）以及微芯科技（12.6%），CR5 约 76%。我国 MCU 市场大 部分份额同样被外洋巨子霸占。根据 CSIA 数据，2019 年中国前 5 大 MCU 生产厂商 分别为意法半导体（20.9%）、NXP（20.2%）、微芯科技（14.2%）、瑞萨电子（13.0%） 以及英飞凌（6.2%），CR5 约 74%，海内厂商紧张在消费和中低端工控领域竞争，汽车、 高端工控等市场国产化率较低，兆易创新等企业已开始打破。
汽车是环球 MCU 市场最大的下贱运用领域。2019 年环球 MCU 下贱运用紧张分布在汽 车电子(33%)、工控/医疗 (25%)、打算机网络（23%）和消费电子（11%）四大领域。2020年中国 MCU 市场发卖额前五大领域依次为消费电子(26%)、打算机网络（19%）、汽车电 子（15%）、IC 卡（15%）和工控（10%），随着中国汽车和工业市场的快速发展，干系 领域的 MCU 芯片需求将显著增长，需求构造进一步向环球靠拢。
二、汽车/工控/新兴消费驱动，MCU行业进入高质量发展期（一）汽车智能化、网联化驱动汽车MCU市场加速扩展
MCU 是实行 ECU 运算和处理的大脑。随着新能源汽车智能化程度及边界的不断拓展， 车规级 MCU 芯片在汽车电子中的运用处景也不断丰富，涵盖逆变器掌握、发动机和电 池管理、变速箱掌握、安全掌握、ADAS、主动悬架、LED 照明、传感器领悟等几十个 次系统中。ECU（Electronic Control Unit，电子掌握单元）是汽车 EE 架构的基本单位， 每个 ECU 卖力不同的功能，ECU 一样平常由 MCU、扩展内存、扩展 IO 口、CAN/LIN 总线 收发掌握器等设备组成。当传感器输入旗子暗记，输入处理器对旗子暗记进行模数转换、放大等 处理后，通报给 MCU 进走运算处理，然后输出处理器对旗子暗记进行功率放大、数模转换 等，使其驱动如电池阀、电动机、开关等被控元件事情。
车规级电子设备的技能哀求要远高于一样平常性电子产品，具有显著的工艺技能和客户认证 壁垒。车规级半导体对产品的可靠性、同等性、安全性、稳定性和长效性哀求较高，产 品整体研发周期长、投资规模大，企业须要较永劫光的技能积累和履历沉淀实现技能打破，形成了较高的行业壁垒；车规级半导体对汽车的安全性和功能性起到至关主要的作 用，认证周期和供货周期较长，因此车企与芯片厂商在形成稳定的互助关系后，就很难 在原有车型上再次改换供应商。
汽车 MCU市场欣欣向荣。根据 IC Insights 数据，汽车 MCU市场规模在经历了 2018~2020 年的低迷之后，在 2021 年迎来了 23%的爆发式上涨，发卖额达到 76 亿美元，该机构预 计 2022 和 2023 年仍旧会保持 16%的年复合增长率。 车用 MCU 以 32 位芯片为主。车载 MCU 位数越多对应构造越繁芜, 处理能力越强，可 实现的功能越多。8 位 MCU 紧张用于大略车身掌握，如空调、雨刷、门窗、座椅、低 端仪表盘等；16 位 MCU 紧张用于中真个底盘和低端发动机掌握，如制动、转向、悬 架、刹车等；32 位 MCU 紧张用于高真个发动机和车身掌握，如高端仪表盘、高端发 动机、多媒体信息系统、安全系统等。在 76 亿美元的环球市场发卖额中超过 3/4 是由 32 位 MCU 贡献的，达到了 58 亿美元，16 位 MCU 的收入为 13 亿美元，8 位 MCU 的收入 为 4.41 亿美元。未来估量 32 位 MCU 还会连续蚕食 16 位和 8 位 MCU 市场份额。
信息娱乐系统占汽车 MCU 发卖额的 10%。根据 IC Insights 预测，汽车信息娱乐（娱乐 和信息系统，如检索数字舆图、识别位置以及从互联网和卫星传输访问数据的系统）预 计将占 2021 年汽车 MCU 发卖额的 10%，而用于车辆的其他部分（发动机掌握、动力系 统、刹车、转向、电动车窗、电池管理、安全功能、ESD、ADAS 等）估量将占整年销 售额的 90%。
汽车 MCU 市场具备较高的市场集中度。从环球市场竞争格局来看，国际厂商在车规级 半导体领域中霸占领先地位，根据英飞凌数据，2021 年环球 MCU 市场 TOP5 瑞萨电子、 恩智浦、英飞凌（包含赛普拉斯）、德州仪器、微芯科技市占率超过 90%。海内车规级 MCU 起步较晚，目前市场份额尚低，兆易创新、复旦微、芯海科技、中颖电子、国芯科 技、杰发科技、芯旺微、比亚迪半导体等厂商均在发力车规级 MCU 产品并已陆续通过 AEC-Q100 认证，领先厂商已量产或即将推出车规级 MCU 产品，国产厂商有望逐步取得 打破。
MCU 是汽车从电动化向智能化深度发展的关键元器件之一。电动化、智能化、网联化 是汽车家当转型升级的主要方向。汽车电动化对实行层中动力、制动、转向、变速等系 统的影响更为直接，其对功率半导体、实行器的需求比较传统燃油车增长明显。汽车的智能化、网联化带来的新型器件需求紧张在感知层和决策层，包括摄像头、雷达、IMU/GPS、 V2X、ECU 等，直接拉动各种传感器芯片和打算芯片的增长。电动化是汽车家当从燃油 车时期走向节能环保时期的基本的哀求，可以视为家当转型升级的上半程，近年来已取 得不俗进展，而下半程智能化是提升用户体验的核心，随着汽车半导体行业技能演进和 需求升级，智能化将逐步成为干系厂商竞争的主沙场，接力电动化成为主要驱动力，MCU 作为核心算力芯片有望深度受益。
单车 MCU 代价量提升核心逻辑：1）配置区域增加，运用领域由传统底盘延伸至整车， 随着汽车电子化发展，ECU 逐渐盘踞全体汽车，遍布车身掌握、座舱、动力总成、底盘 安全、新能源三电、ADAS 智能驾驶等域；2）芯片算力和集成度提升，高性能 MCU 占 比提高，产品升级驱动 ASP 增长。
新能源汽车 MCU 用量更多。与燃油车比较，新能源汽车以电机替代了汽油发动机并增 加了动力电池，电池管理系统和整车掌握器运用的增加将驱动 MCU 用量的增长。以 BMS 为例，动力电池是整车的核心部件之一，其充放电情形、温度状态、单体电池间的均衡 均须要进行掌握，因此电动车需额外配备一个电池管理系统（BMS），每个 BMS 的主 掌握器中须要增加一颗 MCU 芯片，BMS 中的 MCU 芯片起到处理仿照前端芯片 （BMS AFE 芯片）采集的信息并打算荷电状态（SOC）的浸染。SOC 是电池管理系统 中较为主要的参数，别的参数均以 SOC 为根本打算得来，因此对 MCU 芯片的性能要 求较高。 根据 Gartner 和国际汽车制造商协会数据，均匀单车配置约 25 颗 MCU。通过 IHS 拆解数 据，我们可以看到部分汽车整机厂对付车规级 MCU 的采购情形：本田雅阁 20 颗，雪佛 兰 Equinox 27 颗 MCU，奥迪 Q7 39 颗。比亚迪燃油车 F3 装有 12 颗 MCU，而其电动车 型唐的 MCU 数量增加到了 55 颗，用量大幅增加。
汽车电子电气架构（E/E）重构下 MCU ASP 有望稳步上行。传统汽车利用的分布式 ECU 架构大多基于成熟工艺的 MCU 芯片，靠增加 ECU 的数量或针对单个 ECU 进行 MCU 芯 片的替代来提升汽车性能，在环球晶圆厂成本开支向高阶制程和工艺倾斜的本日，供应 链安全难以得到有效保障。为了打破 ECU 的性能瓶颈，博世在 2015 年描述出了全新的 汽车电子电气架构技能路线图，并率先提出 DCU（Domain Control Unit，域掌握器）这 一观点，即将汽车电子部件功能由整车划分为动力总成，智能座舱和自动驾驶等几个区 域，利用处理能力更强的掌握器芯片相对集中地掌握每个域，以取代目前分布式电子电 气架构。DCU 的涌现，标志着以 ECU 为主的分布式电气架构涌实际质进化。
传统架构下，ECU 与所需 MCU 的数量基本上为 1：1，在域集中架构下，DCU 的算力需 求显著提升，一块 DCU 配置的打算芯片将超过 2 颗，个中高性能 MCU（兼具跨域功能） 和各式异构 SoC 将蚕食过去低端 MCU 的市场。而在核心打算模块以外的各细分车域执 行端，MCU 必不可少。可以预见到的趋势是单车 MCU 在用量保持基本稳定的同时，高 端品类占比将逐步提升，整体汽车 MCU ASP 稳步向上。奥迪 A8 利用的 zFAS 共搭载四 枚异构式 SoC 芯片，包括：Mobileye EyeQ3（ASIC），英伟达 Tegra K1（GPU+CPU）， 英特尔 Cyclone V（FPGA），英飞凌 Aurix TC297T 芯片（MCU）。英飞凌在其法说会文 件中表露，受益于分层软件、故障操作配电、电源管理优化、线束减少、智能实行器/传 感器增加、更高冗余度、电子设备可靠性提升等架构升级带来的积极变革，公司 MCU业务有望在未来 5 年保持 20%以上的复合增速。
（二）工业设备繁芜度提升，MCU需求长期量价双升
工业级 MCU 运用十分广泛，其功能紧张是电机掌握运算和数据采集掌握等，一个完全 的工业掌握系统常日分为监视层、掌握层、现场层三层架构，而个中位于掌握层的可编 辑逻辑掌握器（PLC）、现场层的仪表和电机/变频器被称之为三大核心支柱，工控系统的 整体性能每每伴随着上述部件的优化升级而提升，而在个中发挥核心“大脑”浸染的 MCU 更是紧张升级目标（MCU 搭配 FPGA、预驱、IGBT 等即可构成范例工控场景电气架构 中的核心掌握模块），增加系统节点、提高掌握精度、提升通信连接安全性、降落功耗等 需求在工业掌握领域具有长期可持续性，工业级 MCU 市场稳步向好。
工业客户紧张考虑可靠性、仿照性能、供货稳定性、方案成熟度。工业掌握紧张分为现 场层和掌握层两个层次，相对应的，MCU 须要具备丰富外设、超低功耗、高掌握力三项 条件。工业类 MCU 的关键特性有 EMI（电磁滋扰）、EMC（电磁兼容性），从功能上来 说，在空想环境中表现不出这些特性，须要经由严格的稳定性测试可以测出。
1、工厂自动化带来效率品质双提升，MCU 功不可没。工厂自动化驱动 PLC 用 MCU 性能提升。工厂自动化带光降盆效率和产品质量的提升， 并有效办理了有限人力的困境。根据雅特力官网先容，传统工厂升级成为智能工厂须要 将老旧的机器设备进行可程序化逻辑掌握器（PLC）和传感器（Sensor）对接，利用 Sensor 前端采集资料，可视化的设备进行数据剖析，通过通讯设备将资料传输至掌握器做实时 监控，末了回传到云端管理，形成完全的工业联网。从上述路径可知，用于旗子暗记撷取和 驱动掌握的 PLC 对系统处理的哀求进步神速，PLC 发展趋势表示在向高速率/大容量演进、 超大型场景增加、联网通信能力增强、外部故障的检测与处理能力提升，以及编程措辞 多样化。与之对应的，传统 8 位 MCU 已无法知足制造商的需求，采取 32 位 MCU 能达 到更好的性能哀求。
中国自动化市场增速创新高，MCU 厂商与工业客户相辅相成推进国产化进程。近年来， 随着我国制造业的逐渐升级，传统的低技能含量、劳动力密集型制造业逐渐外迁至东南 亚等发展中国家，包括数控机床、精密机器、锂电设备、3C 电子、新能源汽车、机器人 等科技含量更高的新兴家当逐渐成为海内制造业的主要身分。新兴家当的发达发展为我 国工业自动化市场供应了广阔的空间，我国工业自动化掌握技能、家当和运用有了很大 发展。根据 MIR DATABANK 数据，2021 年中国整体自动化市场规模为 2923 亿元，同 比增长 16.8%，同时内资厂商市场经由多年的技能提升，本土化供应链上风逐渐展现， 市场份额有所提升，根据 MIR DATABANK 数据表明，2021 年在中国低压变频器、伺服、 传感器、小 PLC 市场中，本土品牌份额均有提升，个中伺服市场份额提升最快。MCU 作为主要的上游电子零部件，行业内领先厂商已与海内自动化客户建立了深厚的互助关 系，未来有望不断打开新的发展局势。
2、MCU 是电机驱动与掌握运用中不可或缺的核心器件。驱动电机的浸染是将电源的电能转化为机器能，通过传动装置或直接驱动事情装置。电 机在当代生活中无处不在，除汽车领域外，根据国际能源署的数据，电机占环球总电力 花费的 45％，因此电机驱动电子产品的可靠性和能效会对下贱各种运用的舒适性、便利 性和环境产生影响。
电机驱动系统对掌握的精准度具有极高的哀求，比如掌握位置、扭矩和速率都须要实时电机掌握的旗子暗记处理，这对作为核心掌握元器件的 MCU 提出了很 高的哀求，同时能耗、可靠性、效率以及利用寿命等指标都与 MCU 的性能息息相关。 正由于下贱需求的多样化，在电机掌握领域更易涌现专门针对一类行业/运用去开拓的 MCU 产品，根据紧张运用处景的功能需求差异，紧张有侧重高能效的家电类、侧重掌握 精度和安全性的工控类、侧重集成度与性价比的电动工具&高端消费类，受益于电机控 制领域的百花齐放特色，国产 MCU 厂商根据自身上风深耕特定客户/行业，在部分细分 领域已初步完成国产替代。
无刷电机驱动掌握的市场不断增长。与其他类型电机比较，无刷直流电机（BLDC）具 有电机效率高、驱动掌握办法多样化、驱动掌握算法繁芜、可靠性高、噪音低、能耗低 等上风，可在较宽调速范围内实现快相应、高精度的变速效果，充分契合终端运用领域 对节能降耗、智能掌握、用户体验等越来越高的哀求，BLDC 下贱运用市场广泛且不断 扩展。根据 Grandview research 数据，环球 BLDC 市场规模估量将由 2021 年的 179 亿美 元增长到 2028 年的 263 亿美元，复合增速约 5.7%。以峰岹科技招股书中对日本电产 2016-2020 五个司帐年度均匀毛利率 23.82%、电机驱动掌握芯片本钱占 BLDC 电机本钱 比例 25%两项数据为根本进行测算，目前环球 BLDC 驱动掌握芯片市场规模在 34 亿美 元旁边，通用电机驱动掌握系统中除主掌握芯片 MCU 外还包含 LDO、运放、比较器、 预驱动，以及部分 MOS，考虑到在整套系统中的核心地位，MCU 应为代价量最大品类。
电机芯片平台化及一体化办理方案大势所趋，国产厂商寻求打破。板级器件的精简化程度，以及平台软件的完善程度和开拓便捷性，逐渐成为电机 MCU 厂商新的竞争焦点。 为提高电机掌握芯片的可靠性、掌握性能，降落掌握系统体积以适应 BLDC 电机小型化、 定制化的发展趋势，BLDC 电机驱动掌握架构由完备分立逐步向全集成模块发展。而在 软件方面，国产厂商致力于完善开拓平台，针对不同下贱需求搭建产品方案，以及完善 的支持调试文档及上位机赞助开拓，助力于电机方案开拓，加快国产替代步伐。
3、能源革命推动 MCU 不断迭代升级。智能表计市场高速发展，驱动 MCU 需求抬升。表计是国计民生配套产品，市场份额相 对稳定且持续，有其稳定的轮换周期及用量需求，行业的颠簸起伏不大。目前我国表计 市场仍处于传统机器表和智能表共存的局势，MCU 芯片作为主控芯片，在智能表计中 发挥掌握、折衷及调度的功能。长期来看，从机器表到机电一体式、再到纯电子表的演 进，使得表计行业经历了从不用 MCU、到用大略的 MCU、再到整体电子化 MCU 扮演 主导角色的变革；短期来看，表计从普通功能表向智能电表、物联网表的演进，对付性 能哀求的提升亦推动了 MCU 从 8 位向 32 位进行升级。表计智能化浪潮驱动了 MCU 的 用量和迭代升级。
IR46 标准推动电表 MCU 代价量迅速提升。水表和燃气表产品功能相对大略，对 MCU 的哀求紧张表示在低功耗方面。而智能电表作为智能电网培植的关键终端产品之一，承 担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、剖析优化和信息展现的根本，对付电网实现信息化、自动化、互动化具有主要支撑浸染，电表对 MCU 哀求最 高，对丈量精度哀求严苛，可兼容的通信办法也更多，须要 MCU 产品具备更好的处理 性能、更高精度的 ADC 模块和更大的存储空间。
IR46 标准在计量偏差哀求、功率成分、 环境适应性、谐波影响、负载平衡等方面均有更高哀求，基于 IR46 标准的智能物联电 能表升级需求将成为智能电表市场未来扩容的紧张驱动力。根据钜泉科技招股解释书中 引用国电招标数据，2020 至 2022 年，国家电网分别试点招标智能物联表 1.95 万只、 13.05 万只和 137.51 万只，招标量呈快速增长趋势。IR46 物联表设计上最大的变革是采 用双芯模组方案，计量芯片升级为计量+MCU 的 SoC 芯片，管理芯 MCU 从 M0 升级 到 M3/4 规格，整体套片代价量显著提升。
MCU 逆变器市场高景气。逆变器是光伏发电系统的核心设备，据 Wood Mackenzie 统计， 环球光伏逆变器出货量从 2015 年的 59.7GW，上升至 2021 年的 225.4GW，年复合增长 率达到 24.8%。逆变器在光伏系统发挥着交/直流转换、功率掌握、并/离网切换等主要功 能，主控 MCU 硬件处理性能和软件算法共同决定了 MPPT（最大功率点跟踪，起“大脑” 浸染）的事情效率，同时也是决定光伏逆变器发电量的关键成分。
因此为了知足光伏逆 变器高效率、高可靠性哀求，主控 MCU 须要配备多路高精度 ADC 用于采集电压和电流 旗子暗记、高精度定时器用于输出 PWM 掌握及频率捕获功能、并支持硬件乘除法器、浮点 运算、三角函数加速器等模块高效运行掌握算法。此外，MCU 还被广泛运用于数据监控、 通讯传输、人机交互、拉弧检测快速关断、效能优化、BMS 监测保护、光伏配件等在内 的多种运用处景，随着环球光伏与储能家当的发展，MCU 需求呈现出快速增长的趋势。
（三）新兴运用层出不穷，消费市场欣欣向荣
在目前海内的 MCU 市场中，消费电子仍是最大的下贱。MCU 凭借其低功耗、性价比和 稳定性高档上风在泛消费电子领域有非常丰富的运用处景，包括 PC、手机、平板、智能 穿着和 TWS 耳机等。随着 IoT 技能的不断发展，在万物互联的需求推动下，各种新兴智 能终端为 MCU 供应了成长空间。 MCU 在物联网系统中扮演核心角色，在远程掌握、数据网络、监控和剖析方面发挥关键 浸染，具有传感器和网络接口的 MCU 可以为汽车、工业自动化、仪器仪表、医疗和保 健设备、家用电器、消费产品和可穿着电子产品供应物联网连接。目前前辈的物联网传 感器节点整合了传感器功能，并利用 8/32 位 MCU 来运行 RF 协议栈。
随着物联网技能的不断优化，智能家居市场风起云涌，但大多各自为战打造自家生态， 涌现了平台之间无法互联的痛点。“碎片化”的利用体验也导致了这一市场与最初万物互 联的设想背道而驰。为办理这一问题，2021 年 Google、Apple、Amazon 等科技巨子联合 推出了一项新的物联网连接协议 Matter，旨在冲破家居设备跨平台互联的壁垒，提高智 能设备互联的大略性、互操性、可靠性和安全性。越来越多的软硬件厂商加入了支持 Matter 协议的阵营。 除了底层协议的进一步统一，硬件厂商在跨平台互联问题上做出了努力，英飞凌就智能 家居的新旧设备和跨平台互联问题，推出了一系列的软硬支持。英飞凌紧张是对已采取 AIROC Wi-Fi、AIROC Bluetooth 和 PSoC 6 系列 MCU 的硬件产品供应免费的固件升级服 务，可添加 Matter 功能支持，增加设备的互操性。
根据 Grandview research 数据，2021 年物联网干系 MCU 的总发卖额达到 46.9 亿美元， 同时估量至 2030 年，物联网干系 MCU 的收入将以 12.7%的复合增速达到约 122 亿美元。 随着物联网技能的发展、海量数据以及场景领悟（医疗、消费、工控等领域协同），更强 大的打算处理能力呼之欲出，推动设备向32 位高端MCU 升级。根据 Iot analytics 的展望， 到 2025 年，环球将有超过 300 亿终端连接到物联网，人均近 4 台设备，较 2019 年这一 数据实现超两倍的增长。
智好手表/手环为迅速崛起的新兴智能运用处景。智好手表、手环等常日标配一颗 MCU 用于通讯、感知、音频 DSP 等功能。受制于终端产品体积，每每无法承载大容量电池和 过多元器件，目前智能穿着设备紧张采纳：低功耗 MCU+低功耗蓝牙通讯方案+传感器+ 电源的集成办理方案。该方案紧张依赖 MCU 为主控芯片，掌握蓝牙、传感器、电源、 LED 屏等诸多器件。以用于智好手表的恩智浦 i.MX RT 500/600 MCU 为例，其集成了 TenSilicon Fusion 1 或 HiFi 4 DSP，可供应高性能音频 DSP 功能，支持智好手表实现语音 助手和语音呼叫功能；集成 2D GPU 以呈现图形，实现当代化的人机交互界面设计，适 用于低功耗运用。根据 GlobalNewsWire 数据，2020 年环球智好手表市场规模约为 186.2 亿美元，该市场估量将以 14.9%的 CAGR，从 2021 年的 220.2 亿美元增长到 2028 年的 582.1 亿美元。
三、库存持续消化，供需改进可期
MCU 价格跌幅趋缓。根据与非网统计数据，10 月份中国本土市场 MCU 热度榜（按近一 月用户搜索次数）Top100 料号中，价格上升型号数量明显增多。而根据芯片超人统计的 数据，环球 MCU 代表 ST 意法、台系 MCU 代表新唐科技、国产 MCU 代表兆易创新， 各种 MCU 的渠道价格向常态价不断靠近，跌幅收窄，走势逐步企稳。渠道库存情形有所改进。在与非网在近一个月需求（搜索）热度榜中，选取 Top10 型号， 在第三方平台检视其库存近一年来的变革，个中有 5 个型号渠道库存数低于近一年来 50 分位，整体来看，10 月库存持续改进。
货期有所缩短。进入 2022 年四季度以来，多数产品的货期缩短到两年以来新低，MCU 的货期也有所缩短，但仍处于较高水平。根据富昌电子数据，在 2022 Q4 最新的 MCU 货期统计中，仅有英飞凌的汽车芯片仍呈“配货”状态，瑞萨、意法半导体、恩智浦等 汽车芯片跳转至“紧缺”状态，供货环比有所缓解。MCU 紧缺与否与芯片整体行情强相 关，通用、消费类及低端工业类 MCU 原厂价格趋于稳定，汽车、高端工控干系的 MCU 仍旧存在紧缺情形。
原厂库存持续消化，板块进入筑底期。主打消费类 MCU 的盛群 2022 年 11 月单月营收 约 3.28 亿新台币，同比下滑 49%，为历史第三大单月跌幅，仅次于 2022 年 9 月的 51% 和 2009 年 1 月的 57%。库存方面，公法律说会表露预期将调度到明年第三季，届时有望 回到合理水位，同时考虑到下贱需求疲软，2022Q4 投片数估量季减 45%。同时，另一 MCU 台企松翰亦在法说会中表示受困于需求端低迷，公司投片量已逐步调度，库存有望 陆续低落。整体来看，板块库存随着 2023 年 H1 库存状况逐步改进，叠加代工厂价格松 动带来的本钱优化，2023H2 MCU 公司毛利率有望回温。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需利用干系信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】「链接」
