MCU是一種針對特定應用的控制處理而設計的微處理器芯片,其工作頻率和功耗一般比PC和手機的CPU/MPU都要低。現今的MCU都是系統級芯片(SoC),在單個芯片上集成了多種功能模塊和接口,包括存儲器、I/O端口、時鐘、A/D轉換、PWM等,以及SPI、I2C、ISP等數據傳輸接口。
(資料圖片)
按照位數來劃分,MCU可分為4位、8位、16位、32位和64位微處理器,現在32位MCU已經成為主流,正在逐漸替代過去由8/16位MCU主導的應用和市場。若按照指令集架構(ISA)來劃分,MCU類型包括8051、Arm、MIPS、RISC-V、POWER等微處理器?;贏rm Cortex-M系列內核IP的MCU已經成為32位MCU的市場主流,最近幾年開源的RISC-V微處理器也開始流行起來,特別是在新興的物聯網領域。
不過,近兩年來以智能手機和PC為代表的消費電子市場增長乏力,反觀新能源汽車領域卻成為了拉動半導體增長的重要動力。受產業爆發以及供需關系的緊張,全球車用微控制器(MCU)規模也出現大幅度提升,2022年市場規模為82.86億美元,年成長11.4%。展望2023年,隨著新能源汽車繼續成長和智慧化持續推進,全球車用MCU將繼續成長到86.46億美元,較2022年成長4.35%。
強者恒強,五大巨頭引領MCU市場
根據ICInsights數據顯示,2021年全球MCU銷售額為196億美元,同比增長23%,預計2021-2026年復合增長率為6.7%,2026年銷售額將達到272億美元,足以見得MCU市場的廣闊前景。
從整個業界來看,全球MCU市場主要由歐洲、美國與日本主導。以2022年營收來看,前五名廠商分別是意法半導體(ST)、英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、瑞薩(Renesas)、微芯(Microchip),從各自的營收情況分析來看:
意法半導體2022年營收161.28億美元,年成長26.39%,其中MDG部門營收與前一年度相比成長37.5%,達到59.67億美元,營運利潤率也從23.9%提高到35%,主要是汽車產業與工業領域對MCU和射頻產品需求的提升推動;
英飛凌去年營收150.09億美元,年成長38.14%,來自汽車業務的營收為68.78億美元,年成長35%,貢獻總營收45.83%;此外,英飛凌來自車用MCU營收為15.73億美元,較前一年成長88%;
恩智浦去年營收132.05億美元,年成長19.36%,其中汽車業務成為核心增長動力,年收入68.8億美元,年成長25%。由于在中國新能源汽車增長迅猛,因此恩智浦在中國的汽車晶片訂單存在積壓情況,在全球其他地方供需已得到緩和;
瑞薩電子去年營收114.96億美元,年成長51.12%,增長動力來自2021年8月收購Dialog后的財務報表合并,以及汽車業務快速增長。去年瑞薩電子來自汽車業務的營收為49.35億美元,年成長42.93%;
微芯方面尚未公布去年營收,不過其2022會計年度第4季營收情況顯示,微芯在第一季度的營收年增25.7%(季增4.9%),達到18.44億美元,再創歷史新高。微芯主要是MCU和以太網物理層與交換機,以太網物理層與交換機業務增長不錯。除觸摸屏外,微芯車載MCU供應還是比較緊張。
不難發現,除了通用MCU以外,意法半導體、英飛凌、恩智浦、瑞薩等都在持續發力車用MCU業務。這也是因為歐洲、美國、日本等海外車企起步早,且全球占有率高,其在崛起成長階段就與這些廠商建立了長期合作關系,雙方在技術方面合作已久,且上述廠商的產品線已十分成熟且完備,加上MCU具有專屬架構,因此新入局者很難打破既有格局。
目前,車用MCU市場集中度很高。五大MCU巨頭就占據了將近70%的市場占比。
國產MCU具備一定競爭力
相比于海外巨頭的全方位布局,中國本土MCU廠商早期幾乎都從消費類市場切入,通過消費級市場積累后,再開始向工業級甚至車規級切入。
目前,國內MCU發展最為成熟的場景落在了小家電等產業,再然后是智能表計、傳感觸控等,隨后便是工業控制、安全加密等。而車規級MCU需要的可靠性要求極高,具有十分嚴苛的認證標準,因此這一領域也是目前國產替代最難突破的陣地。
不過,也有部分廠商進入該領域布局并取得一定的成績,比如比亞迪半導體、兆易創新、華大半導體等等,均有通過車規驗證的產品。
以下為筆者整理匯總的50家國產MCU企業及其核心技術和關鍵產品信息:
(整理自各企業官網資料)
從過去只能依賴進口,到如今部分領域可實現“國產替代”,本土MCU發展迅速的原因有很多,最主要還是本土化的替代優勢。
眾所周知,不管是消費電子產品還是工業電子、汽車電子,我國都擁有全球最大的市場規模,近幾年國際形勢的變化,讓國內的應用端企業對于國產半導體廠商的接受度增加,國產MCU企業自然也就有了更多獲得合作的機會;第二點是產能問題,前兩年的疫情黑天鵝導致全球產能分布不均,而“缺芯”困擾持續了近一年半的時間,無疑給國產MCU廠商創造了良好的市場需求和環境。尤其是不少具有車規級MCU設計能力的廠商抓住機會,在過去一年多時間里推出車規級MCU產品,目前這些產品有的在車規認證中,有的已進入量產供貨階段。整體而言,過去幾年中國MCU產業發展迅速,已具備一定競爭力。
“大起大落”之后,MCU面臨新一輪博弈
過去兩年,MCU行業經歷了過山車般的“大起大落”。最初是芯片原廠為了應對原材料價格上漲而頻繁調漲價格,因此代理商、下游經銷商,最后到終端廠商也被迫無奈只能選擇漲價。有些熱門型號MCU甚至漲了幾倍到幾十倍之多,部分產品交期甚至達到了50周以上。
據IC Insights數據顯示,2021年MCU平均價格上漲10%創下了25年來的最大漲幅記錄。但是到了2022年上半年,疫情下持續下行的經濟環境打斷了終端廠商的囤貨需求,以智能手機、平板、可穿戴設備為代表的消費電子市場需求驟冷,消費類MCU市場拉貨動能明顯趨緩,大量貨品根本賣不動。
另外,由于在之前缺貨時,芯片設計原廠為了搶產能與晶圓廠簽署的往往是“不可撤銷訂單”,導致MCU廠商庫存積壓的情況越來越嚴重,因此積壓的庫存也只能硬著頭皮等待消化。在市場降溫,庫存難消化等多重壓力下,漲價幾十倍的MCU,在去年至今出現雪崩式下滑甚至是價格腰斬的情況。
2023年的MCU市場將會迎來怎么樣發展?目前看來,MCU庫存基本恢復正常水準,需求回暖至少等到2023年第二季。但在某些細分領域,MCU又開始面臨新一輪的博弈。
汽車領域,MCU正在“狂飆”。在上文中已經指出,全球MCU龍頭都在朝著汽車領域發力,從行業背景看,新能源汽車銷量高增,各類汽車半導體需求量均有不同程度地提高,車規級MCU作為汽車“三化”進程下的核心部件之一,發展大勢不可阻擋。
有調研機構指出,在基于新能源汽車滲透率超預期提升的背景給出的樂觀預期下,中國2022年-2025年車規級MCU市場規模約在33.63-45.93億美元;2021-2025年CAGR為11.22%。當前國內汽車芯片進口率高達95%,而 中國汽車是車規級芯片需求最大的市場。非常時期催生歷史機遇,國內廠商有望異軍突起,在半導體國產替代主線這一黃金賽道躍馬揚鞭。
另一大領域將發生在人工智能賽道,如今人工智能掀起新一輪浪潮,MCU又擔起了新的使命。傳統意義上的AI芯片的特點是算力強但功率和尺寸較大,針對的更多是對計算速度、算力較高的應用。如果將FPGA或者GPU用到邊緣端,一是成本受不了,二是沒有辦法用電池進行供電。
隨著MCU的算力進一步提升,高頻MCU的主頻已經提升到GHz級別,已經可以滿足邊緣端低算力人工智能需求。將人工智能集成在MCU上,只用一顆芯片實現端側部署,正在成為新的潮流。全球MCU市場規模保持穩定增長,多種因素推動下,未來數年MCU發展有望邁入一個新的臺階,IHS預測至2026年,中國MCU市場規模或以約7%的CAGR提升至513億元。
隨著經濟的發展,目前在消費電子、汽車電子、計算機與網絡、工業控制等領域隨處可以見到MCU的身影。我國MCU行業雖然起步較晚,但近年來在政策的大力支持下迎來了快速發展,2023年MCU將會迎來哪些發展與變化呢?值得拭目以待!
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