「MCU」汽车智能化核心部件

青山绿水

趋势为王Mr2020-11-18 07:28:52

一、MCU即微控制器，相当于一台功能相对简单的芯片级计算机MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，通过降低CPU的频率和规格，将计数器、内存、A/D转换、USB等接口和驱动电路都集成在单一芯片上，相当于一台功能相对简单的芯片级计算机。目前主流MCU的工艺节点集中在180nm-40nm。按总线宽度分类，MCU可分为4位、8位、16位、32位和64位产品，相同主频下位数越高则数据处理能力越强，适用场景越复杂。目前32位MCU在总体市场份额中稳定保持在40%，而国内厂商在4位、8位、16位MCU领域已基本实现国产替代。
按指令结构分类，MCU可分为CISC和RISC，目前RISC指令集是主流。采用RISC的MCU可按处理器架构进一步分为ARM架构、MIPS架构、Power PC架构和Intel架构。MCU广泛应用于消费电子、汽车电子、计算机与网络、工控等领域。2019年全球MCU市场规模达204亿美元，预计到2022年市场规模将达239亿美元。国内MCU市场在2017至2022年将保持超过11%的增速，明显高于国外市场，预计2022年市场规模将达到709亿元。市占率方面，全球MCU市场高度集中，2017年前五大供应商市占率合计超过70%（美国微芯20.4%、意法半导体17.1%、瑞萨科技14.3%、德州仪器11.8%、恩智浦9.2%）。而国内MCU市场则主要被国外企业占据，前8大供应商均为国外厂商，2018年市占率合计87.3%（意法半导体20.9%、恩智浦20.2%、美国微芯14.2%、瑞萨科技13.0%、英飞凌6.2%、德州仪器4.2%、赛普拉斯3.1%、芯科实验室2.4%）。

国产厂商中颖电子（2.3%）、兆易创新（2.1%）位列第9和第10，份额相对较小，国产替代空间广阔。

二、目前MCU产品供给紧张需求旺盛，未来汽车智能化将驱动车规级MCU量价齐升，国产替代空间巨大

1、MCU主要采用8英寸成熟制程制作，目前晶圆代工厂8英寸产能紧缺8英寸产线的产品主要包括MOSFET、电源管理芯片、CIS、MEMS和MCU等，目前均出现不同程度的缺货。早在9月份，显示驱动IC供货缺口达15%至20%；国内MOSFET厂商接连发布涨价通知，MOS管涨幅高达20%；8月份许多手机行业客户为防止下半年出现CIS缺货的情况，都已提前下单备货。造成8英寸产能紧缺的原因众多。需求端，新能源车、家电、AIOT设备需求持续景气；供给端，由于此前芯片代工厂聚焦在先进芯片制程工艺，产业一直在大力扩展12英寸晶圆的产能，相应的设备厂商也将注意力集中在了12英寸所需设备上，导致8英寸晶圆代工厂在扩产时面临设备供应方面的难题，导致8英寸扩产周期较长。目前全球8英寸产线基本全部满载，产能利用率接近100%，MCU需要与其他产品抢占8英寸产能，导致供应紧张。

2、MCU下游需求旺盛，新能源车和工控是发展重点
2018年，全球MCU主要下游市场有汽车电子（33%）、工控/医疗（25%）、计算机（23%）和消费电子（11%），车载和工控是主要下游。
而在中国，目前MCU最大下游市场是消费电子（26%）和计算机（19%），其次为汽车电子（16%）、IC卡（15%）和工业控制（11%）。由于我国本土汽车工业和制造业相对落后，国内MCU市场主要集中于较为低端的消费市场。
随着我国新能源汽车产业发展规划的提出和工业4.0的逐步推进，未来更加高端的车载和工控市场是我国MCU的发展重点。

3、汽车智能化是未来趋势，驱动车规级MCU量价齐升，目前国产化率不足5%，国产替代空间巨大
近日，国务院发布《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，指出要实施新能源汽车基础技术提升工程，突破车规级芯片、车用操作系统、新型电子电气架构、高效高密度驱动电机系统等关键技术和产品。MCU是车规级芯片的一种，价值量占车载半导体器件的30%，随着汽车不断智能化，MCU单车价值量有望翻4倍。具体来看，传统汽车平均每辆车用到70颗以上的MCU芯片，而随着汽车电动化和智能化程度提升，每辆智能汽车有望采用超过300颗MCU。同时智能汽车MCU功能更复杂，单价更高。相比消费电子等领域，车规级MCU技术壁垒更高、研发周期更长、资金投入更大、质量要求更严，导致目前国内车规级MCU技术相对落后，国产化率不足5%。2019年，我国车规级MCU市场规模为21.1亿美元，预计2025年将达32.9亿美元，2030年将达47.6亿美元，国产替代空间巨大。国产方面，比亚迪已研发出车规级8位和32位MCU，目前基本装车量突破500万颗；四维图新子公司杰发科技成功研发出车规级MCU产品AC7801X，可广泛用于天窗、车窗、座椅、车灯、倒车雷达等部位；兆易创新与多家汽车厂商合作，车规级MCU产品处于导入阶段，2022年将立项研发满足车身控制系统和辅助驾驶系统的车规级MCU；芯旺微与国内主流车厂上汽、东风、吉利等合作生产KungFu MCU产品，2019年车规级MCU销售额超3000万。

三、主要国产MCU公司介绍
1、兆易创新兆易创新是国内领先的芯片设计企业，公司NOR Flash产品2019年全球市占率第三，同时协同合肥长鑫研发国产DRAM芯片，存储芯片、MCU、传感器业务营收占比分别达79.4%、13.9%、5.5%。公司是国产32位MCU领军企业，产品实现低中高端全覆盖。公司基于ARM架构的GD32系列MCU产品累计出货量超过4亿颗，主要面向工业和消费领域；Arm Cortex-M系列MCU在国内市场份额达9.4%，仅次于意法半导体和恩智浦；同时推出业内首颗基于RISC-V架构的GD32V型号MCU。 公司已经与多家汽车厂商合作，车规级MCU产品处于导入阶段，同时2022年将立项研发满足车身控制系统和辅助驾驶系统的车规级MCU。

2、比亚迪旗下比亚迪半导体目前拥有工业级、车规级和电池管理MCU产品。公司于2018年推出第一代8位车规级MCU芯片，是首款国产量产车规级MCU芯片；同时于2019年推出第一代32位车规级MCU芯片，批量装载在比亚迪全系车型上。目前公司正在推出车规级32位双核高性能MCU芯片，基于Arm Cortex-M4F+M0双核设计，可适用于域控制器等车身控制领域。迄今为止，比亚迪半导体的MCU产品累计出货量已超过20亿颗，其中车规级MCU装车量已超过500万颗，搭载了超50万辆车。
3、芯海科技芯海科技是国内领先的信号链ADC和MCU平台设计企业，智慧健康芯片、通用MCU芯片、工业测量芯片、智慧家居测量芯片营收占比分别为65.9%、21.7%、7.9%、3.1%。公司拥有8位到32位MCU产品，主要应用于移动电源、快充、TWS充电盒等消费电子领域。其中32位快充协议芯片具有多协议、高集成度、低成本等优势，有望充分受益于快充市场放量。

4、中颖电子中颖电子专注于MCU设计，其MCU产品营收占比达95%，下游主要为家电市场（贡献超50%营收），同时积极布局电机、电表、电脑、锂电池管理等应用。在白电MCU领域，公司顺应家电变频化、智能化趋势积极推出32位产品，并通过收购澜至的WiFi业务强化连接能力，在美的、海尔等家电大厂份额逐步提升；在锂电池管理MCU领域，公司目前主要为动力电池和3C锂电池提供电池管理芯片。

5、北京君正北京君正是国内领先的存储器（DRAM、NAND Flash）设计公司，在收购北京矽成后拥有MCU及智能视频芯片等业务。公司存储芯片、MCU芯片（包括智能视频芯片）、模拟及互联芯片业务营收占比分别为53.7%、38.8%、6.1%。公司MCU芯片主要面向物联网市场，分为X/T/M三大系列，其中X系列主打智能物联，T系列主打智能视频，M系列主打智能穿戴。同时公司以MCU芯片为核心，布局模组、操作系统和应用平台。 公司的M200系列低功耗MCU已经供应华米手表，预计2020年华米手表出货量将达到500万台，公司将充分受益。

6、上海贝岭上海贝岭是国内领先的模拟和数模混合芯片设计公司，主要产品为智能计量SOC、电源管理、接口电路、非挥发存储器、模数转换器等，其中MCU产品营收2.31亿元，占总营收26.1%。 公司MCU业务主要由子公司锐能微负责，锐能微主要从事智能电表计量芯片研发，其产品主要包括单相、三相计量芯片、控制类MCU，客户主要是国内电能表厂商，最终用户主要包括南方电网和国家电网。

7、乐鑫科技乐鑫科技为国内领先的Wi-Fi MCU通信芯片设计企业，同时拥有ESP32系列Wi-Fi模组产品，其中W-iFi MCU芯片业务营收占比达68.8%，Wi-Fi模组产品营收占比达30.7%。公司的Wi-Fi MCU芯片2019年产品市占率约30%，连续三年排名全球第一。公司主要客户为小米、涂鸦智能等物联网设备品牌商，核心客户在物联网市场的快速增长有望带动公司MCU业务加速成长。

8、四维图新四维图新是国内领先的高精度地图服务商，近年来公司提出“数字地图+车联网+自动驾驶+大数据+芯片”五位一体的“智能汽车大脑”战略，目前公司车联网业务、数字地图、MCU芯片、大数据服务业务营收占比分别为45.1%、27.8%、12.3%、10.0%。公司于2017年收购杰发科技，2018年底杰发科技自主研发的国内首款高标准车规级MCU正式量产，2019年底自主设计的国产首颗车规级TPMS芯片量产。2020年3月，杰发科技研发成功首款国产32位基于ARM Cortex-M0的车规级MCU产品AC7801X，打破国外垄断。

9、纳思达纳思达主营打印机、打印耗材和MCU产品，公司打印机出货量位列全球第四，打印机及耗材业务营收占比达85.9%，MCU业务营收占比2.5%，目前主要为打印机用MCU，通用型MCU正逐步放量。公司通用MCU业务由子公司艾派克微电子负责，2019年全年MCU芯片出货量2.4亿颗，其中用于打印机产品的32位高端MCU芯片出货2.13亿颗，用于非打印机的通用MCU出货数量约0.27亿颗。公司于2018年全面获得ARM Cortex M0+、M3、M4内核无限次授权，并于2019年推出基于ARM架构的APM32F系列MCU产品，快速打开消费电子及工业控制市场。

10、东软载波东软载波主营低压电力线载波通信设备和SOC芯片，两者营收占比分别为63.0%、29.4%。公司是国内电力载波龙头，具备多种规格电力载波通信芯片；此外公司不断加大物联网领域芯片研发，构建了全系列的物联网芯片产品组合。2016年公司收购上海海尔，并更名为上海东软载波微电子有限公司，打造“MCU+射频收发芯片”生态系统。上海东软载波微电子的MCU产品主要应用于智能家居、工业控制及消费电子等领域。公司继承上海海尔的客户渠道，为海尔集团提供MCU产品，此外还开发了包括海信电器、苏泊尔、格兰仕、公牛等智能家居客户。