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股市头条

MCU(微控制单元)产业分析

2023/5/12 17:04:28

一、MCU产业介绍

MCU(Micro Controller Unit),即微控制单元,是采用超大规模集成电路技术将CPU、SRAM、Flash、计数器、UART及其它数字和模拟模块集成到一颗芯片上,构成一个小而完善的微型计算机系统,是各种电子设备不可或缺的主控芯片。

MCU 将 CPU 的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、USB、A/D 转换、UART、PLC、DMA、LCD 驱动电路等多种接口都集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。

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二、MCU行业市场状况

1、行业政策 

当前,中美贸易摩擦不断升级,美国不断打压中国半导体产业。从中兴、华为断供,至中芯国际被美国商务部列入实体名单等,中国半导体产业逆境前行。究其根本,我国芯片自给率极低。另外一方面,国家及地方政府出台了一系列的政策,对国内集成电路行业进行大力扶持。

近年来,中国MCU行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策,鼓励MCU行业发展与创新,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)》《关于新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》等产业政策为MCU行业的发展提供了明确、广阔的市场前景,为企业提供了良好的生产经营环境。

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2、MCU发展历程

MCU出现的历史并不长,但发展十分迅猛。它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步,自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来,它的发展到目前为止大致可分为五个阶段。

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3、MCU分类

根据用途可分为通用型和专用型;根据存储器架构可分为哈佛架构和冯诺伊曼架构;根据指令结构可分为 CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机微控制器)。

早期的 MCU 都是 CISC 架构,它具有庞大的指令集,试图使用最少的机器语言/代码行数,从而牺牲了整台机器的执行效率。

RISC 架构的计算机系统只有少数指令,且每条指令的长度相同,执行时间短,因此 MCU 可以用很高的频率来运算。但 RISC 架构使处理器运行速度更快、设计更简单、更廉价、制造更简单的同时,编写的代码量会非常大,软件的开发会变得更加复杂。

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4、MCU市场规模

近年来,受益于物联网快速发展、工业4.0对自动化设备需求的增长及汽车电子渗透率的提升等因素影响,MCU应用领域不断扩大,全球MCU市场规模呈现持续增长的态势。数据显示,2021年全球MCU市场规模约196亿美元。预计2023年全球MCU市场规模将达243亿美元。

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我国MCU行业起步较晚,随着下游需求的持续增长,我国MCU市场进入快速发展阶段。根据IHS数据统计,2015-2020年中国MCU市场CAGR为8.4%,同期全球市场几乎没有增长,2021年中国MCU市场增长了36%(高于全球市场增速的23.4%)至365亿元。预测,2023年中国MCU市场规模将达420亿元。

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5、MCU市场格局

国内MCU市场以海外厂商为主,行业集中度高。全球 MCU 市场前 6 大厂商均为海外厂商,即瑞萨电子、恩智浦、英飞凌、微芯科技、意法半导体、德州仪器,市占率分别为 18.1%、17.6%、16%、12.4%、12%和 7.8%,合计占据 84%的市场份额。中国厂商的市场份额较低,仅有新唐科技(中国台湾)、芯科科技(中国台湾)和华大半导体进入前十,合计市占率不足 4%。此外,大陆厂商中颖电子、兆易创新等企业在细分领域也开始占据一定的市场份额。

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6、MCU发展趋势

32位MCU占比逐年提高

得益于低功耗、低成本和高稳定性等优势,8位MCU依旧在工控、消费电子和汽车电子等领域维持着较高的占比;随着工艺进步带来的成本下降,32位MCU的成本逐渐接近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年全球MCU市场中32位占比将达到67%。16位MCU的运算性能不如32位产品,性价比又无法与8位MCU相比,市场份额逐步萎缩。

高度集成方案成为大趋势

集成传感器+MCU+无线模块”的高度集成方案是MCU技术发展的一大趋势,高度集成不仅可以降低成本,而且可以降低功耗。Sip等技术的发展更是为高整合度MCU的发展提供了技术可行性。高安全性MCU,成为互联互通时代的必然选择。u智能终端也逐步增强AI功能,头部企业开始加速AI布局,推动其融入新一代MCU产品。

三、MCU产业链

MCU行业市场规模超400亿的市场,且处于高速增长阶段

MCU产业链来看,原厂位于中游位置,上游主要有原材料厂商、设备厂商等。

MCU行业本身变化不快,制程工艺等要求并不高(40nm即可满足主要需求),先发厂商凭借产能、技术、渠道、产品生态等的优势产生规模效应,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,产能优势至关重要。

MCU 下游应用十分广泛。MCU 凭借高性能、低功耗、可编程、灵活性等特点被广泛应用于各个领域,主要包括消费电子、工业和汽车电子领域等。其中,消费电子的应用包括家用电器、电视、游戏机和音视频系统等;工业领域包括智能家

具、自动化、医疗应用及新能源生成与分配等;汽车领域包括汽车动力总成和安全控制系统等。

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重点关注

兆易创新603986

兆易创新是集存储器、微控制器、传感器于一体的领先的半导体解决方案供应商。兆易创新是一家全球化的芯片设计公司,致力于各类存储器、控制器及周边产品的设计研发,产品广泛应用于手机、平板电脑等手持移动终端、消费类电子产品、物联网终端、个人电脑及周边,以及汽车电子及工业控制设备等领域。公司主要业务为闪存芯片产品、微控制器产品(MCU)和传感器模块和动态随机存取存储器(DRAM)的研发技术支持和销售,其中传感器业务由 2019 年公司收购上海思立微电子科技有限公司运作。

MCU 业务上,公司是国内 32bit MCU 产品领导厂商,GD32 MCU 基于 ARM Cortex-M 系列和 RISC-V 内核,拥有 350 余个产品型号、24 个产品系列及 12种不同封装类型。公司不断研发新产品, 拓展 MCU 产品在物联网、数字电源、工业控制的广泛应用,满足工业应用级别的高精度、高可靠性需求市场。公司提供嵌入式生物识别传感芯片,电容、超声、光学模式指纹识别芯片以及自、互容触控屏控制芯片。

中颖电子300327

公司是国内知名的智能家电MCU供应商,智能家电控制MCU占公司销售约近四成。2022上半年,半导体行业除汽车电子、高效能服务器等产业的芯片供应仍然吃紧,其他应用领域的芯片供应已充分满足市场需求,上游产能逐渐宽松;终端市场需求受全球经济增长乏力影响有所下滑,整个MCU行业的景气程度受到一定影响。

公司是国内手机品牌大厂主要的锂电池管理芯片供应商之一,锂电池管理芯片占公司销售约近三成。公司在此领域深耕很多年,技术积累已经达到国际一流水平,相关产品种类齐全,预计未来市占率会继续提高。发展上,公司将进一步完善产品线布局,发挥BMS+优势,有序扩充充电管理、电源管理产品品类,由工控级锂电池管理芯片延伸到车规级应用领域。

公司各类产品将持续往高端化提升,采用的制程技术也不断向较高阶制程迁移。方向上,公司将以在MCU领域奠定的优势基础上,进一步以MCU+进军智能家居及智能物联领域;以锂电池管理领域积累的技术基础,延伸至充电管理及电源管理,进军智能汽车的动力电池管理;持续积累AMOLED显示驱动新技术,致力多款品牌手机AMOLED屏应用的加速推出。

公司采用灵活的Fabless轻资产经营模式,可以充分利用国内完整的半导体产业链,从而公司可以把精力集中于芯片的设计和开发,确保在激烈的市场竞争中能够快速调整、快速发展。

四、总结

MCU(Micro Controller Unit),即微控制单元,是采用超大规模集成电路技术将CPU、SRAM、Flash、计数器、UART及其它数字和模拟模块集成到一颗芯片上,构成一个小而完善的微型计算机系统,是各种电子设备不可或缺的主控芯片。

近年来,中国MCU行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策,鼓励MCU行业发展与创新,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《关于新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》等产业政策为MCU行业的发展提供了明确、广阔的市场前景,为企业提供了良好的生产经营环境。

根据用途可分为通用型和专用型;根据存储器架构可分为哈佛架构和冯诺伊曼架构;根据指令结构可分为 CISC(复杂指令集计算机)和RISC(精简指令集计算机微控制器)。

近年来,受益于物联网快速发展、工业4.0对自动化设备需求的增长及汽车电子渗透率的提升等因素影响,MCU应用领域不断扩大,全球MCU市场规模呈现持续增长的态势。数据显示,2021年全球MCU市场规模约196亿美元。预计2023年全球MCU市场规模将达243亿美元。

2021年中国MCU市场增长了36%(高于全球市场增速的23.4%)至365亿元。预测,2023年中国MCU市场规模将达420亿元。

国内MCU市场以海外厂商为主,行业集中度高。全球 MCU 市场前 6 大厂商均为海外厂商,即瑞萨电子、恩智浦、英飞凌、微芯科技、意法半导体、德州仪器,合计占据 84%的市场份额。大陆厂商中颖电子、兆易创新等企业在细分领域也开始占据一定的市场份额。

MCU行业市场规模超400亿的市场,且处于高速增长阶段MCU行业指标要求严苛,认证过程复杂,具有较高的行业壁垒,后来者很难弯道超车。建议关注行业内技术领先,规模优势明显的企业如兆易创新与中颖电子等。

五、风险提示

1、半导体行业发展不及预期的风险

2、行业竞争加剧的风险

3、技术更新迭代的风险

4、国际摩擦加剧的风险

 

 

 

 

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编辑:策略研究中心
主稿:产业透析 执业编号:A0380621040006
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