盤點2021缺貨暴漲的微控制器（MCU）市場及廠商

　　　

從2020下半年開始，半導體行業(yè)出現(xiàn)的缺貨浪潮，各種芯片價格飆升，像一些常用芯片如STM32F103C8T6，價格從幾塊錢一片漲到幾十塊一片，漲幅超過10倍，下面就來聊聊微控制器（MCU）的市場及廠商。

一、詳解MCU：行業(yè)概況

MCU簡介：MCU（MicrocontrollerUnit），又稱微控制器或單片機，是把CPU的頻率與規(guī) 格做適當縮減，并將內存(Memory)、計數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉換、UART、 PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級計 算機。從而實現(xiàn)終端控制的功能，具有性能高、功耗低、可編程、靈活度高等優(yōu)點 點。MCU一般分為4位、8位、16位、32位和64位。

內部功能部件：MCU內部的功能部件主要是CPU、存儲器（程序存儲器和數(shù)據存儲器）、I/O端口、串行口、 定時器、中斷系統(tǒng)、特殊功能寄存器等八大部分，還有一些諸如時鐘振蕩器、總線控制器和供 電電源等輔助功能部件，此外，很多增強型單片機還集成了A/D、D/A、PWM、PCA、 WDT等功能部件，以及SPI、I2C、ISP等數(shù)據傳輸接口方式，這些使單片機更具特色、更有 市場應用前景。

信號鏈：在MCU應用中，物理世界中的各種模擬量或物理量，通過傳感器轉換為電信號，經 信號調理，再通過放大器進行放大，然后通過ADC把模擬信號轉化為數(shù)字信號，在 MCU或CPU或DSP等處理后，再經由DAC還原為模擬信號，最后通過功率驅動器實 現(xiàn)輸出。

MCU分類

根據處理的數(shù)據位數(shù)分類：4位、8位、16位、32位和64位。

根據指令結構分類：CISC(Complex Instruction Set Computer，復雜指令集計算機)。RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)。

根據存儲器架構分類：哈佛架構和馮諾依曼架構。

根據用途分類：通用型微控制器和專用型微控制器。

MCU市場概況

市場上MCU，32位占比54%、8位占比43%；RISC指令集的 MCU占比76%，CISC指令集的MCU占比24%；通用型MCU為主，占比73%；市場上MCU內核類型以 ARM Cortex、8051和RISC-V為主，分別占比52%、22%和2%。

二、鳥瞰于胸：產業(yè)鏈分析

產業(yè)鏈上游簡況

代工廠商寡頭競爭，上游議價能力強。MCU產業(yè)鏈上游可分為原材料供應商和代工廠商（與中游Fabless廠商合作），原 材料主要為圓晶、以及來自于ARM等的內核授權；代工廠商主要包括臺積電、格力 羅方德、聯(lián)電、中芯國際、華虹半導體等。

代工廠商行業(yè)集中度較高，2019年頭部的臺積電、格羅方德、聯(lián)電、中芯國際等 廠商市占率超過90%，其中臺積電市占率高達58.6%，由于原材料的不可替代性與 代工廠商的高度集中性，上游廠商議價能力較強。

MCU行業(yè)競爭簡況

行業(yè)集中度高，國內廠商市占率較低。

全球MCU供應商以國外廠商為主，行業(yè)集中度相對較高：全球MCU廠商主要為瑞薩電子（日本）、恩智 浦（荷蘭）、英飛凌（德國）、微芯科技（美國）、意法半導體等，TOP7頭部企業(yè)市占率超過80%。

中國MCU奮起直追，逐步擴大市場份額：國內MCU芯片廠商在中低端市場具備較強競爭力。兆易創(chuàng)新、 華大半導體、中穎電子、東軟載波、北京君正、中國臺灣企業(yè)新唐科技、極海半導體等市占率穩(wěn)步上升。

國外廠商IDM模式為主，國內廠商Fabless模式為主：國外大廠如意法半導體、瑞薩電子、德州儀器、微 芯、英飛凌采用IDM模式，集芯片設計、芯片制造、芯片封裝和測試等多個產業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一身；國外個別 廠商如恩智浦以及大部分大陸廠商采用Fabless模式，只負責芯片的電路設計與銷售；中國臺灣企業(yè)成群、 松翰、新唐以及大陸廠商士蘭微、華大半導體等采用IDM模式。

下游及終端應用

MCU應用領域：全球汽車電子占比最高，中國集中在家電領域。2019 年全球MCU下游應用主要分布在汽車電子(33%)、工控/醫(yī)療(25%)、計算機(23%)和消費 電子(11%)四大領域。具體到中國，2019年中國MCU市場銷售額集中在消費電子(26%)、 計算機網絡(19%)領域，而汽車電子(16%)及工業(yè)控制(11%)領域的MCU占比則顯著低于全 球水平，中國MCU應用仍主要集中在家電等品類。

三、窺見核心：增長驅動力

MCU增長驅動力 ：

（1）物聯(lián)網

2018年全球物聯(lián)網設備數(shù)量為91億個，2010-2018年復合增長率為 20.9%，預計2025年全球物聯(lián)網設備將高達252億個。中國物聯(lián)網整體規(guī)模逐年增長，2015年中國物聯(lián)網整體規(guī)模為7500億元，預計2020年達到 18300億元，2015年-2020年復合增長率為19.5%。

伴隨著物聯(lián)網的發(fā)展，MCU市場經歷價量齊升的過程。未來物聯(lián)網將實現(xiàn)端到端的人機互動， 幾乎每個設備每個端都需要一個甚至多個MCU。更多的數(shù)據更高的計算要求，推動設備向32 位高端MCU升級。

設備聯(lián)網方式

設備聯(lián)網的關鍵在于組網技術，組網技術有 LoRa（遠距離無線電）、Zigbee（短距離低 速）、WiFi、NB-IoT（蜂窩網絡）、藍牙， 需要搭配相應的組網模塊才能遙控設備。

我國物聯(lián)網連接數(shù)2020年達到35億，2017- 2020的復合增長率為34%。主要的組網方式 是WiFi和藍牙，2020年WiFi和藍牙組網技術 占比達67.3%，蜂窩網絡組網占比逐年提升， 由2017年的3%上升到2020年占8.75%。射頻廠家紛紛推出通信協(xié)議+MCU方案。

（2）智能家居

家電智能化趨勢：機械按鍵交互向觸摸語音交互轉變、數(shù)碼管顯示向液晶顯示轉變、單頻向 變頻轉變等。計算能力和抗干擾能力要求增大，需求向更高級的MCU轉移。

2020年，中國智慧家庭產品出貨總量達到2.8億臺，到2025年出貨總量將增長至8.1億臺， 年復合增長率可達23.7%。

家庭視頻視訊設備（電視機、機頂盒）和智慧安防產品（攝像頭、門鎖）占比最高，分別達 39.2%和19.6%；智能白電（冰箱、空調、洗衣機）占比接近兩成，達到17.1%。

住宅智能化

智能住宅利用綜合布線技術、網絡通信技術、安防技術、 自動控制技術、音視頻技術等將家居生活有關設施集成， 通過主機中的MCU來進行綜合調控，構建高效的住宅設 施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)。

房地產市場從增量轉為存量，地產商正在積極尋求轉型道 路，以智能家居提升房產附加值，成為房產市場發(fā)展轉型 之剛需。

（3）智能穿戴

2016年蘋果發(fā)布第一代Air Pods，開創(chuàng)真 無線耳機（TWS）時代，iPhone 12系列取 消標配耳機，再次引發(fā)TWS耳機銷量暴增。

傳統(tǒng)有線耳機線路簡單，無需配置MCU主控 芯片。TWS產業(yè)鏈主要包括ODM廠商，無線耳機 和充電盒元器件廠商，其包括主控芯片、存 儲芯片、FPC、語音加速感應器、MEMS、 過流保護IC、電池等。

TWS耳機市場空間與競爭格局

TWS耳機市場會有十年前智能手機一樣的增長趨勢，智能手機市場 2009-2012年CAGR為80%，預計TWS市場2019-2022年CAGR為80%。

在Air Pods引爆市場后，各手機廠商如華為、OPPO、vivo、小米以及傳統(tǒng)音頻廠商Sony、 BOSE、1MORE、漫步者紛紛跟進推出相關產品，蘋果市場份額雖仍是第一，其他品牌耳機 也在加速搶占，使得蘋果市場份額逐年減少。

（4）汽車電子

汽車電子應用已經占據超過1/3的MCU市 場，汽車向智能化過程中，對安全、環(huán)保 要求越來越高，因此對MCU的需求增長 迅猛。車用MCU銷 售額將在2020年接近65億美元，并在 2023年達到81億美元。傳統(tǒng)燃油車 中MCU占整車半導體價值的23%，純電 動汽車MCU占整車半導體價值的11%， 2018年傳統(tǒng)燃油車單車半導體價值量為 338美元，新能源汽車單車半導體價值量 為704美元，MCU價值量在傳統(tǒng)燃油車 和新能源車中相當，均為78美元左右。

（5）工業(yè)控制

MCU是實現(xiàn)工業(yè)自動化的核心部件，如步進馬達、機器手臂、儀器儀表、工業(yè)電機等。以 工控的主要應用場景——工業(yè)機器人為例，為了實現(xiàn)工業(yè)機器人所需的復雜運動，需要對電 機的位置、方向、速度和扭矩進行高精度控制，而MCU則可以執(zhí)行電機控制所需的復雜、 高速運算。

工業(yè)4.0時代下工業(yè)控制市場前景廣闊，催漲MCU需求。2019年全球 工業(yè)控制的市場規(guī)模為2310億美元，預計至2023年全球工業(yè)控制的市場規(guī)模將達到2600億 美元，年復合增長率約為3%。2020年中國工業(yè)控制市場規(guī)模達到 2321億元，同比增長13.1%。2021年市場規(guī)模有望達到2600億元。

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