半导体MCU行业之兆易创新研究报告

青山绿水

2022-02-17 10:39·认是

（报告出品方/作者：中信证券，徐涛、王子源）

公司概况：“存储+控制+传感”协同发展，打造万物互联时代一站式芯片厂商

历史沿革：凭借 NOR Flash 起家，随后通过自研结合并购的途径逐步拓展 MCU、 DRAM 领域，成为国内领先的 MCU 厂商。1） 2004-2008 年，公司成立，起步阶段：兆 易创新在 2004 年诞生于美国硅谷，2005 年 4 月成立北京总部，同年发布第一颗国产 SRAM IC；2）2008-2014 年，开创首颗 Flash 产品并不断迭代：2008 年发布国内首颗 SPI NOR Flash；2013 年推出 32 位通用 MCU，并同步发布全球首颗 SPI NAND Flash； 2016-2018 年，资本加持，加速扩产、研发、布局：2016 年在上海证券交易所成功上市， 随着加速扩产和研发，公司逐步引领 MCU 领域；2019-至今，进军传感器领域，形成 “存储+MCU+传感器”三足鼎立业务布局：2019 年收购思立微，补齐传感器版图，同时 发布了全球首颗 RISC-V 32 位通用 MCU；2020 年 11 月发布主流型、高性能 CortexM33，开拓 5G 传输、云服务器等光模块市场。如今的兆易创新是集存储器、微控制器、 传感器于一体的国内领先的半导体解决方案供应商，是全球排名第一的无晶圆厂 NOR Flash 供应商；在 SPI NOR Flash 领域，市场占有率全球第三；是中国排名第一的 Flash 以及 32 位通用 MCU 供应商，中国排名第二的指纹传感器供应商。根据 2021 年中报， 公司 21H1 实现营收 36.41 亿元，同比+119.62%；实现归母净利润 7.86 亿元，同比 +116.32%，三大业务齐发力，MCU、存储产品高速增长，其中，存储器业务增加约 12.83 亿元，同比+98%；MCU 业务增加约 5.5 亿元，同比+222%；传感器业务增加约 1.48 亿元，同比+53%。

主营业务：存储芯片为基石，发力 MCU，布局传感器。MCU 业务：公司是国内领 先 MCU 厂商，立足通用 MCU 拓展低功耗、Wi-Fi、车载等专用领域，并以“外挂+叠封” 拓展周边，产品不断丰富，生态系统逐渐完善，凭借优质性能、稳定性以及口碑加速国 产替代；DRAM 业务：公司结合“代销+自研”两条路径，代销合肥长鑫主流型 DRAM，同时销售自有品牌利基型 DDR4 及 DDR3 产品；NOR Flash 业务：批量销售车规级 Flash 产品；传感器业务：销售指纹识别芯片、OLED 触控产品和新一代 LCD 触控产品 等，同时公司布局 ToF、3D 图像等业务。

同时公司布局 ToF、3D 图像等业务。 ——存储芯片：2021H1 收入占比 71%，Flash 产品继续引领同行业，DRAM 产品 有望成为公司新的盈利增长点。Flash：公司提供高性能（包括车规级 GD25/GD55）、大 容量（512Mb/1Gb/2Gb SPI）、低功耗（GD25E/LE）、小尺寸（WLCSP/USON 封装） 等多样化 Flash 产品组合。公司 2G 大容量产品现已通过车规认证、SPI NOR Flash 车规 级产品在 2Mb-2Gb 容量区间内全线铺齐，产能方面从 65nm 向 55nm 转换；DRAM：公 司与长鑫存储建立战略合作关系，2020 年开始代销 DRAM 产品，并于 2021 年 6 月量产 首款自研 4Gb DDR4 产品，同时公司正在推进 17nm DDR3 的量产，自有品牌销售占比 有望进一步提高。

——微处理器芯片：2021H1 收入占比 22%，MCU 仍处在高速发展期，需求持续向 好。公司于 21H1 量产电机驱动芯片、电源管理芯片以构建 MCU 新生态。此外，针对智 能家电、可穿戴智能终端、医疗等市场，公司成功开发第一代无线 Wi-Fi 产品以及第一代 低功耗产品。公司积极拓展车规级 MCU 产品，第一颗车规级 MCU 产品已流片并预计在 22Q2 实现量产。

——传感器：2021H1 收入占比 7%，布局 ToF、3D 图像等领域。公司触控、电容/ 光学指纹等产品营收 2021H1 同比均有所增长。其中，公司指纹产品在电容侧边、电容 侧边弧形、电容后置以及光学指纹等已有系列产品，配合自有算法，与行业多家领军客 户均有合作。公司 LCD 触控产品在行业应用广泛，即将推出的 OLED 触控产品和新一代 LCD 触控产品处于行业领先地位，将用以满足消费电子、车载等市场需求。公司现为中 国排名第二的指纹传感器供应商。

消费领域起家，正向汽车工控领域拓展。目前兆易创新的芯片客户包括但不限于： 海康威视、大华股份、宇视科技、大疆创新、小米生态链，科沃斯、石头科技、科大讯 飞、新北洋等，同时包括博世、松下等全球知名企业。

展望未来，公司存储、控制、传感协同发展，有望打造“感存算控连”一体的物联 网芯片平台。公司以存储芯片设计起家，覆盖 NOR Flash 全容量产品并逐步聚焦大容量 高端市占率，国内第一、全球前三的市场地位稳固；而后布局 MCU 赛道，引领 32 位高 端 MCU 国产替代，行业景气下营收及盈利水平快速增长；此外，通过收购思立微拓展传 感领域，通过“Virtual IDM”模式深度合作长鑫进军 DRAM 市场，自研产品即将量产出 货。展望未来，公司在存储、控制、传感领域协同发展，有望打造“感存算控连”一体 的物联网芯片平台，通过新领域布局、新品迭代及高端市场布局，在行业周期中保持出 货量增长持续，盈利水平稳健，我们持续看好公司在物联网、工业和汽车电子赛道的成 长潜力。

兆易创新为国产 MCU 领先玩家，受益国产替代

兆易创新正在成长为具有国际竞争力的物联网芯片企业，其中 MCU 作为物联网算力 核心，近期正在迎来快速成长机遇。本篇报告我们主要针对兆易创新 MCU 业务进行分析。 我们认为兆易创新 MCU 业务在早期布局、生态建设、产品多样性、市场认可度方面存在 优势，后续在客户导入、新品发布方面有望迎来积极变化和发展机遇。

市场空间：工业、汽车、物联网控制核心，千亿市场快速成长

MCU（微控制器）为一类轻量化的计算芯片，在单芯片上实现基础的计算机系统。 MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，又称微控制单元或单片机，是把微处理器的频 率和规格适当缩减，并将内存、闪存、计数器、A/D 转换、串口等集成到单一芯片上，形 成芯片级的计算机。MCU 是许多电子设备的控制核心，因其高性能、低功耗、可编程、 灵活性，在消费电子、医疗电子、工业控制、汽车电子和通信等领域广泛应用。一般而 言，根据总线或数据寄存器的位数，MCU 可分为 4 位、8 位、16 位和 32 位微控制器； 按照指令集的不同，可分为 RISC 和 CISC；根据应用领域的不同，可以分为通用型 MCU 和专用型 MCU（ASSP MCU）等。

MCU 市场规模：2021 年全球 MCU 市场空间有望达 160 亿美元，折合人民币千亿 市场，预计 2020-2024 年年复合增速 6.7%。根据半导体调研机构 IC Insights 于 2020 年 预测，全球 MCU 市场规模 2021 年有望达到 160 亿美元，2020~2024 年 CAGR=6.7%， 2024 年 MCU 全球市场规模将达 193 亿美元。随着中国大陆消费电子、汽车电子和物联 网的快速发展，据 IHS 预测 2021 年国内 MCU 市场规模约 290 亿元，2020-2022 年 CAGR 为 9%，增速高于全球。

MCU 典型应用下游：全球 MCU 市场以汽车、工控应用为主，国内 MCU 集中于消 费电子市场。需求端，据 iFind，2019 年全球 MCU 市场下游消费以汽车电子、工控为主， 分别占比为 33%、25%；国内 MCU 消费以消费电子为主（26%），其次是计算机（18%） 及汽车领域（16%），与全球情况略有不同。其中，消费电子包括洗衣机、空调、微波炉、 吸尘器、电冰箱、家用影音娱乐系统、智能音箱、AR/VR 等，工业领域包括工业传感、 电机控制、步进马达、仪器仪表等，汽车领域包括汽车动力总成和安全控制系统等。

青山绿水

竞争格局：兆易创新正成长为具有国际竞争力的 MCU 国内头号玩家

国际格局：全球龙头仍然是欧美企业，市场集中度较高，领先厂商进行并购整合。 根据 IHS，2020 年 MCU 全球行业 CR8=83%，行业集中度较高。在 MCU 芯片技术领域， 低端 MCU 产品如 4 位、8 位、16 位 MCU 国内自给率较高，中高端 MCU 市场则主要被 微芯科技（Microchip）、意法半导体（ST）、瑞萨（Renesas）、恩智浦（NXP）、英飞凌 （Infineon）等国外大厂垄断。国际领先竞企的 MCU 产品能满足汽车类、工控类、消费 类的产品性能技术指标要求。同时由于 MCU 的应用需求处于不断变化中，领先厂商需要 不断改进产品组合以应对关键市场的需求，包括合并、收购竞争对手以迅速立足特定的应用领域市场，如 2015 年 MCU 行业主要厂商均大力布局汽车电子和物联网，恩智浦收 购 Freescale 布局汽车电子领域，Cypress 收购 Spansion 加强 MCU 的竞争力，微芯科 技收购 Atmel 补充产品线等。

国内格局：中国市场由国际领先厂商主导，本土厂商份额尚低，正从通用型市场追 赶。由于海外厂商起步较早，产品线丰富且生态完备，目前 MCU 市场多被国际巨头把控。 根据 CSIA，2019 年中国 MCU 市场份额排名前列的包括瑞萨电子（17.1%）、NXP （14.5%）、意法半导体（8.5%）、微芯科技（7.7%）等公司，合计份额接近 50%，而国 内厂商尚未进入前列，具有较大的替代空间。

中国 ARM Cortex 内核 MCU 市场中，国产厂商兆易创新位于前列。兆易创新主要 布局 32 位通用型 MCU，我们认为 32 位 Cortex MCU 为主流，根据 IHS Markit 的数据， 2018 年兆易创新在中国 Cortex MCU 市场的销售额排名第三位，市场占有率为 9.4%。最 大供应商为意法半导体（STMicroelectronics），市场份额为 47.4%，第二大供应商为恩 智浦半导体（NXP），市场份额约为 25.2%，前两大厂商合计市场份额超过 80%。

国内企业中，兆易创新在 32 位 MCU 产品领域布局领先。公司领跑国产 32 位 MCU 产品，在国内 32 位 MCU 的发展历史上创造了四个“第一颗”——2013 年 4 月，公司发 布第一颗国产 Cortex-M3 32 位 MCU；2016 年 6 月，发布第一颗国产 Cortex-M4 32 位 MCU；2018 年 10 月，发布第一颗 Cortex-M23 32 位 MCU；2019 年 8 月，发布第一颗 国产 RSIC-V 32 位 MCU。

行业现状：MCU 缺货难解，催化国产替代加速

MCU 缺货状况 2022 年或将持续，渠道端部分交期长达一年以上。今年以来，半导 体芯片均出现不同程度的涨价缺货，而 MCU 是本轮芯片缺货中最严重的品类之一。根据 富昌电子数据，MCU 产品的正常交货期在 8-10 周左右，而目前包括微芯科技、恩智浦、 意法半导体、瑞萨电子等在内的国际大厂交期大多延长至 30 周以上，部分品牌交期 40~50 周，且 2021 年第四季度较第三季度部分品牌紧缺状况加剧，2022 年第一季度紧 缺延续。由于海外品牌主要应用于汽车、工业等偏高端市场，我们认为高端 MCU 的紧缺 状况或将在 2022 年持续。

渠道经销商价格飙涨后有所回调，但原厂价格相对稳定。在 2021 年 MCU 缺货状况 下，一方面原厂进行了一定幅度的价格调涨，另一方面渠道端出现了炒货状况，价格飞 涨。但值得注意的是，原厂价格与渠道端价格并无关联；据我们估测，原厂端价格调涨 幅度全年累计可能在 40%~50%左右，但渠道端价格部分有翻 10 倍以上，但通常有价无 市 。 21Q3 以 来 ， 渠 道 价 格 开 始 逐 渐 回 归 理 性 。 以 意 法 半 导 体 热 销 型 号 STM32F103RCT6 为例，根据网上平台立创商城报价，2019 年 10 月购买价格为 12.35 元/片（以 10 片零售价格计算，下同），2020 年 12 月为 73.13 元/片，为 2019 年价格 6 倍左右，2021 年 5 月价格达到 157.95 元/片，为 2019 年价格近 13 倍，2021 年 8 月价 格达到 306.53 元/片，为 2019 年价格近 25 倍，2021 年 12 月回到 98.26 元/片，为 2019 年价格的 8 倍左右。但据我们产业调研了解，原厂价格仍保持稳定。展望未来，我们预 计 2022H1 供需仍较紧，原厂价格有望维持稳定。

2021 年的缺货涨价带来 MCU 企业的业绩腾飞，也使得国产 MCU 跨过门槛开始大 范围替代，国内厂商营收市占率受益。国产 MCU 大多可以对国际大厂产品实现兼容替代， 且部分产品 CPU 主频更高，内存更多，外设也较为丰富，更适应本土化应用需求。在当 前国际大厂 MCU 一芯难求，价格飙涨的状况下，国内 MCU 厂商产品获得更多采用，终 端厂商已开始逐步替换。众多国产 MCU 厂商经多年积累，产品技术指标已经完全满足下 游客户需求，在缺货背景下提供优质便捷的替代方案，下游终端厂商从本地服务效率、 供货安全和产品质量等方面综合考量，也逐步备份本土厂商方案，或直接将海外供应商 替换为本土厂商。同时在此前海外厂商占据优势的汽车和工业级别市场，国内厂商也逐 步导入。我们判断国产化替代不是短期效应，MCU 国产厂商迎来历史性发展机遇。（报告来源：未来智库）

完善产品矩阵，产品走向高端

产品矩阵：品种多样，扩展高性能、低功耗产品，工艺业界领先

公司产品线布局完善，正积极拓展工控和车规产品。兆易创新 GD32 系列为 32 位 MCU，按照内核分别 Arm 内核和 RISC-V 内核两大类，按照性能类型分为：入门型、主 流型、高性能、专用型四类。目前公司已推出 32 个系列 400 余款产品，新开发产品均在 40nm 及以下工艺。后续车规级 MCU 蓄势待发，根据公司公告，公司首颗车规级 MCU （GD32A 系列）已流片，并于 2021 年底左右送样测试，有望于 2022 年中量产。

兆易创新新品面向高性能、低功耗、无线连接等领域，扩展广泛应用。近年公司在 不断拓展高性能、低功耗等各特性 MCU，例如，2021 年下半年针对电池供电的便携式 设备、电池管理系统、工业表计等，推出 GD32L233 系列低功耗 MCU，针对无线连接场 景推出 GD32W515 系列 WiFi MCU 等。公司于 2020 年推出的 GD32E5 系列则采用台积 电低功耗 40nm 工艺打造，具有业界领先的性能和更经济的开发成本，可应用于高精度 工业控制领域，其中 GD32E501 系列增强型微控制器可应用于光模块市场的国产化需求。

工艺节点处于行业前列，有利于降低成本、提升性能，同时易于获取产能。目前业 内主流 MCU 公司工艺节点集中在 180nm~40nm，以 90nm 为主。部分海外大厂如恩智 浦、瑞萨等已实现 28nm 工艺，ST 等众多国外厂商已实现 40nm 工艺。兆易创新 MCU 产 品 覆 盖 180nm 、 110nm 、 55nm 、 40nm 工 艺 制程， 2020 年 度 推 出 的 GD32E507/GD32E505 采用台积电低功耗 40nm 嵌入式闪存制程，公司目前研发的超高 性能 MCU 已采用更先进的 22nm 制程，将继续带来 GD32 在性能和成本上的优势。

晶圆代工产能稀缺背景下，SiP 片外存储方案助力公司保障产能。目前 MCU 芯片内 搭载的闪存有两种常用解决方案，其一是采用 eFlash（嵌入式闪存）工艺将逻辑部分和 闪存制作在同一晶粒中，另一种是将 MCU 的逻辑部分单独制作，然后与 NOR Flash 闪 存采用系统级封装（SiP）合封在一个封装中。目前全球多数 MCU 厂商采用 eFlash 工艺， 但 eFlash 工艺限制了 MCU 所能达到的制程节点和所能获取到的产能；而 SiP Flash 方案 由于可以使用标准的、现成的逻辑制程简化和缩短设计周期，对于规模较小的公司来说 具有一定吸引力，也为后进者实现弯道超车提供了机会。兆易创新 eFlash 方案和 SiP Flash 方案均有采用，例如 GD32E 系列为 eFlash 方案，GD32F 系列为 SiP Flash 方案。 由于公司业务范围涵盖 MCU 和 NOR Flash，因此公司部分产品采用晶圆厂代工生产逻辑 die+封测厂叠封自家 NOR Flash die 的模式，在增加了自身业务协同性的同时，避免了嵌 入式工艺产能不足的问题。

根据 Zeptobars 的芯片拆解资料可以看出，兆易创新 GD32F103CBT6 MCU 芯片由 两颗晶片（die）叠封而成。其中一颗为 SRAM+逻辑晶片，另一颗为闪存晶片（NOR Flash），由于公司本身拥有 NOR Flash 业务，其 GD32F 系列 MCU 可以在封装阶段灵活 搭配闪存存储容量，推出多样化的产品料号，并且相比于 eFlash 工艺的 MCU，可以提 供更高的闪存容量。同时，由于逻辑晶片上提供的 128KiB SRAM 上电后预读取 Flash 中 代码（前 128KiB 零等待），前 128KiB 部分可能比典型的 eFlash 工艺 MCU 数据访问速 度更快。在工艺方面，逻辑晶片无需采用 eFlash 工艺，一般采用普通逻辑工艺即可，在 晶圆厂产能获取方面更加灵活。

展望未来，公司综合采用嵌入式集成和 SiP 叠封方案，助力打造 MCU“百货商店”。 （1）嵌入式集成工艺方面，可在 MCU 内部集成 WiFi、蓝牙等嵌入式射频模块，目前已 经配备 eFlash，公司未来有望推出集成 eMRAM、eRRAM 的 MCU 产品，以增强产品的 可靠性和高速吞吐性。（2）SiP 叠封方面，公司除了可以将 MCU 与 NOR Flash、NAND Flash、DRAM 等叠封外，还可以与各类传感器、高性能 ADC、高性能运算放大器、电 源管理单元等进行叠封，对 MCU 进行灵活配置，以满足客户的差异化需求。2021H1 公 司已量产电机驱动芯片（应用于电动工具、机器人、工业自动化三相 BLDC 和 PMSM 电 机）和电源管理芯片（应用 TWS 耳机、便携医疗设备等）。

青山绿水

扩展边界：借助 MCU 优势，进入电源管理芯片领域

公司于 2021 年下半年推出 GD30 系列电源管理芯片产品线，扩展新市场。GD30 系 列目前包含四个产品系列，涉及电机驱动、LDO、电池充电管理芯片、TWS PMIC 等。 其中（1）电机驱动芯片 GD30DR8306 是一款高集成度的三相栅极驱动器，可以应用于 电动工具、机器人、工业自动化场景；（2）LDO 芯片 GD30LD3300/3301 是两款高性能 的低噪声、低压降的线性稳压器，适用于高速通信、射频、医疗等噪声敏感型领域；（3） 电池充电管理芯片 GD30BC2501 是一款高度集成的低静态电流开关电池充电器控制 IC， 可以用于 4/6 串联锂电池场景；（4）TWS 电源管理芯片 GD30WS8805，集成了充电、 放电、通信、保护、耳机检测、LDO 等六大功能，可以给充电盒锂电池、耳机锂电池以 及 MCU 供电，实现充电管理三合一。

MCU 与电源管理芯片配合，形成有效补充，完善解决方案。一方面，电源管理芯片 市场空间广阔，据市场调研机构 The Insight Partners 数据，2021 年电源管理芯片全球市 场空间 约 378 亿美元， 该机构 预 测 2028 年 这一市场 有 望 提升至 550 亿美金（CAGR=5.5%）；另一方面，电源管理与 MCU 可以紧密配合，终端客户更愿意从一个 原厂采购完整的解决方案，因为 MCU 不能单独使用，客户从一家企业购买 MCU 后，还 需要从其他企业购买周边配套芯片，管理成本将大幅增加。国内外厂商均有 MCU+模拟 芯片的类似布局，例如日本 MCU 大厂 Renesas 连续收购了 Intersil、IDT、Dialog 三家 模拟芯片厂商；国内如芯海科技从模拟芯片起家同时布局 MCU 芯片，思瑞浦等模拟芯片 厂商亦入局 MCU 市场。完善的产品组合有望给公司带来更大竞争优势。

看齐龙头：逐步替代，对标 ST 发展路径

国产 MCU 大多对标 ST，逐步完善产品线及工具链，助力实现国产替代。ST（意法 半导体）是第一个基于 ARM Cortex M 系列内核的 MCU 供应商，也是目前 32 位 MCU 的市场领导者，拥有 20 大产品线及千款型号，产品覆盖高性能、主流、超低功耗和无线 等。国内 MCU 厂商产品线命名规则大多对标 ST 以方便用户快速完成选型。兆易创新工 具链相对完善便于客户迁移，此外也逐渐形成差异化优势和自主产品定义规则。

——相比同级别的 ST 产品，公司的产品主频更高、内存更多、外设更丰富，价格更 具优势。以热门型号 STM32F10x 系列和 GD32F10x 为例，公司主频为 108MHz，显著 高于 ST（72MHz），同时受益独特封装方式，Flash 高达 3M Flash、前 256K Flash 零等 待。此外，根据立创商城数据，公司产品渠道价格低于 ST，具备性价比优势。

对标 ST 发展路径，从存储、传感器到 MCU，打造平台型厂商；MCU 出货量有望线 性增长。意法半导体早期主营业务包括 MEMS、功率器件、存储器等，2004 年 ARM 公 司推出 Cortex-M3 内核，加快了 MCU 行业发展，意法半导体也从 2007 年开始推出自己 的 MCU 产品。2012 年意法半导体推出基于 Cortex-M4、Cortex-M0 的 MCU 产品，当年 STM32 出货量首次突破 1 亿颗，2013 年 STM32 出货量突破 2 亿颗；2014 年 9 月公司 推出了基于 Cortex-M7 的 MCU 产品，当年 STM32 出货量近 4 亿颗，2015 年 STM32 出 货量超过 5.5 亿颗接近 6 亿颗，2017 年当年出货量突破 10 亿颗，2018 年突破 12 亿颗， 2013~2018 年期间 STM32 出货量每年增加大约 2 亿颗。从 32 位 MCU 出货量和 ARM 内核推出节奏来看，兆易创新当前的发展阶段大致可以类比 2014 年的意法半导体。

生态布局：完善社区、工具、培训生态，易于持续推广

打造完善 MCU 开发生态。MCU 龙头企业 ST 能够获得开发者的广泛认可以及长期 的销量增长，生态系统是关键。ST 成功的秘诀包括（1）完善的工具软件，（2）与应用 商深层次合作提供解决方案，（3）与 OS 厂商合作，（4）完善的社区论坛，（5）吸引学 生群体等。兆易创新在生态系统建设方面走在国内前列，联合全球合作厂商，推出了多 种集成开发环境 IDE、开发套件 EVB、图形化界面 GUI、安全组件、嵌入式 AI、操作系 统和云连接方案，包括在物联网领域联手 OneOS，与 Embeetle 合作推出 IDE 使开发人 员能够迅速上手使用 GD32 MCU。此外，兆易创新与大学生竞赛合作、配套在线培训视 频、搭建 GD32 技术社区，进一步完善 MCU 的生态环境。

拓宽应用场景，关注汽车、工控、物联网等边际增量

消费电子领域 MCU 龙头，拓展汽车、工控、物联网等领域打开更高毛利增量市场。 公司已推出 32 个系列 400 余款产品，立足完善的产品生态及“百货商店”，消费电子领 域 MCU 龙头的客户优势，不断完善产品矩阵，拓展汽车、工控、物联网等增量市场，有 望继续引领高端应用领域的国产替代：1）汽车电子：公司 MCU 主要通过与 Tier1（车厂 一级供应商合作），应用于汽车仪表、娱乐、座舱等市场，应用场景包括智能车载 OBD、 行车记录仪、新能车电池管理系统等，合作伙伴包括中移物联、博世等，公司首颗车规 级 MCU（GD32A 系列）已流片，2022 年量产在望，未来有望深度受益于车载 MCU 市 场快速增长及大客户进展带来的量价齐升；2）工控：公司工业级 MCU 新品迭代，与 2021 年发布的电机驱动芯片产品协同用于工业 4.0 产品，此外还应用于变频、储能等方案；3）通信：公司推出布局中低速、中高速光模块市场，有望加速光模块产业链国产化； 4）物联网：公司推出 WiFi、低功耗等 MCU，适应物联网领域多样广阔需求，并发布电 源管理芯片及“MCU+PMIC”解决方案，有望随下游市场成长迅速放量；5）其他：此外， 公司广泛布局医疗、智能家电领域。展望未来，公司客户导入后，产品料将加速放量， 同时高端 MCU 产品线价格有望保持稳定，驱动公司 MCU 业务持续成长。

青山绿水

汽车电子：车载 MCU 出货，车规级量产在望，EDR 等增量市场中有望快 速拓展

汽车是 MCU 重要的增量市场，MCU 是汽车电控系统不可或缺部件，传统汽车单车 MCU 用量在 70 颗以上，智能汽车单车用量有望超过 300 颗。根据 2021 年全国汽车标 准化技术委员会智能网联汽车分标委的报告，普通传统燃油汽车的 ECU（电子控制单元） 数量平均在 70 个左右，豪华传统燃油汽车 ECU 数量在 150 个左右，智能汽车 ECU 数量 在 300 个左右。ECU 中均需要 MCU 芯片。根据 IC Insights 数据，2020 年全球车用 MCU 市场规模约 65 亿美元；据前瞻产业研究院，2020 年国内车用 MCU 市场规模约 41 亿元。随着汽车智能化推进，汽车 MCU 市场正快速成长。

兆易创新已有量产 MCU 用于车载领域，进入车用市场稳步放量。竞争格局来看，车 载 MCU 领域仍然由海外龙头厂商意法半导体、恩智浦、微芯科技、英飞凌、德州仪器、 瑞萨等维持领先优势，国内厂商正逐步导入。目前公司 MCU 主要通过与 Tier1（车厂一 级供应商）合作，应用于汽车仪表、娱乐、座舱等市场，模块统一车规认证。已公开的 部分应用场景包括：

——智能车载 OBD：OBD(On Board Diagnostics)即车载自动诊断系统，可监测车 辆系统故障，实时读取诊断数据。公司 GD32C103 系列 MCU 已用于中移物联设计的物 联网智能车载 OBD 方案，搭载开源操作系统 OneOS，具有快速，稳定等特点，可用于 汽车诊断、远程监控、驾驶行为分析等场景。针对整车电气系统的检测，方案采用 GD32C103 系列 MCU 自带的 CAN 总线模块，最高速率可达 6Mb/s。

——EDR：汽车智能化下重要性凸显，政策驱动下市场渗透率有望激增。EDR （Event Data Recorder，事件数据记录系统）主要用于记录碰撞事件发生时的车辆相关 数据，相较行车记录仪可提供更多车辆本身数据信息。在汽车电动智能化，自动驾驶级 别提升之下，重要性大幅提升。目前海外 EDR 配置较成熟，国内商用车近全覆盖，乘用车尚在起步：依据 2004 年《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》，以及商用车均 要求加装行驶记录仪，2017 年中国机动车国家安全标准中的 GB7258 要求，商用车中行 驶记录仪几乎全覆盖；据 2021 年 2 月工信部新出台的《机动车运行安全技术条件》，自 2022 年 1 月 1 日起，所有新生产乘用车（包含新款车型及新生产的旧款车型）均需加装 EDR，暂未对存量车的后装提出指导。据高工产业研究，国内 2020 年搭载 EDR 设备的 新车为 135.71 万辆，渗透率约 7.12%；其中乘用车 EDR 搭载率较低。若假设 2022 年新 生产乘用车为 2300 万辆，同时 80%以上加装 EDR，而每个 EDR 搭载一颗 MCU，则对 应 MCU 增量需求约 1840 万颗。

公司商用车行驶记录仪场景已有出货，乘用车 EDR 有望顺利导入。目前公司 GD32F105 已用于商用货车行驶记录仪中。我们认为，该使用场景与乘用车 EDR 具有较 高地相似性，未来有望随 EDR 在乘用车领域装载爆发加速打入车载市场。

——动力电池：新能源车快速放量，BMS 带动 MCU 需求提升。公司已有解决方案 面向新能源汽车的电池管理系统(Battery Management System, 即 BMS)，GD32MCU 网 站于 2021 年 9 月发布用于新能源汽车的 BMS 开发平台，采用 GD32E230 + GD30BC2501 芯片。此外，锐祺智能基于 GD32E230 MCU 芯片开发的 BMS 解决方案 可适用于 16 串锂电芯管理，可对锂电池组提供过充、过放、过流、过温、欠温及短路保 护功能。新能源车快速放量带动动力电池出货量迅速提升，GGII 于 2021 年预测，全球 动力锂电池出货量 2025 年将提升至 1111GWh，2020-2025 年 CAGR 为 49.9%；国家统 计局数据显示，2020 年我国锂离子电池产量达 188.45 亿只，同比+19.87%，据 GGII， 中国动力锂电池出货量 2021 年达 220GWh，同比+175%，我们预计未来有望保持高速 增长，带动 BMS 及 MCU 需求提升。

车规级 MCU 已流片，2022 年量产在望。产品进展来看，公司首颗车规级 MCU 已 于 2021 年中流片，该产品面向通用车身市场，公司 2021 年底左右提供样品供客户测试， 力争 2022 年中左右实现量产。从公司层面来看，公司 NOR Flash 已完成全容量车载认 证，同时已导入博世等客户，有利于加快未来车规级 MCU 客户认证及产品出货。

青山绿水

工控：工业级新品迭代，随工业智能化成长

工控是 MCU 仅次于汽车类的第二大应用市场，下游应用主要为工业自动化控制、驱 动电机、表计类应用等。公司 2019 年发布的 GD32E231 系列 MCU 全部符合工业级高可 靠性和温度标准，并提供至少十年的持续供货保证。2020 年，公司量产发布基于 Arm® Cortex®-M33 高精度实时工业控制 E507/E505/E503 系列微控制器，采用台积电低功耗 40nm 嵌入式闪存制程，集成了硬件加速器、超高精度定时器等全新高性能外设，具备业 界领先的能耗比和高集成度，能够以更经济的成本价格助力产业升级，成为替代传统 DSP，满足电机控制、开关电源等高精度工业控制应用需求的开发利器。未来公司营收 有望随工控市场成长持续提升：

——电机驱动：电机市场规模增长、节能要求提升，MCU 驱动控制芯片需求潜力巨 大。业界通常使用 MCU 对电机的启停及转速进行控制，兆易创新于 2021 年下半年推出 GD30DR8306 电机驱动芯片，配合 GD32E230 系列 MCU，开发了 GD32E230C-FOC 电机驱动参考设计，可以用于工业 4.0、电动工具等应用领域。

——通用变频器：适用于工业控制领域的电机变频调速节能。方案商智玩无疆公司 已推出基于兆易创新 GD32F303RCT6 的矢量变频器控制系统方案，具有结构简单、实 现方便、成本低、可靠性高、电压利用率高、控制精度高等特点，可应用于各类工业控 制领域。

——储能：用于双向储能逆变器，有望随储能市场持续成长。针对家庭储能、便携 式储能应用，方案商智玩无疆公司提供基于兆易创新 GD32E505 MCU 的 7KW 图腾柱无 桥 PFC 变换器方案，实现电压外环，电流内环双闭环控制，具有系统稳定，输出无静差， 动态性能响应快，低 THD，PF 值大于 0.99 等一系列优点。能源结构调整与新型电力系 统建设之下，据 IHS 预计，2021-2026 年逆变器市场规模将快速成长，CAGR 分别为 13%、17%，有望带动 MCU 需求持续提升。

通信：最新架构内核布局高速光通信领域，加速光模块产业链国产化

5G 时代光模块市场迅速放量 CAGR 为 14%，产业链国产化为国内 MCU 厂商打开 空间。光模块是用于短中长距离数据传输的核心器件，为光通信产业链中游的关键节点， 每个光模块需搭载一颗 MCU 芯片。据 Yole，2020 年光模块市场规模为 96 亿美元，Yole 预计 2026 年达 209 亿美元， CAGR 为 14%。据 Lightcounting 全球前十大光模块厂商排 名，中国厂商市场地位稳步提升，下游需求国产化带动国内 MCU 需求。

公司推出 GD32E232 系列、GD32E501 系列 MCU，分别布局中低速、中高速光模 块市场。公司 2020 年 2 月发布的 GD32E232 系列 MCU 已经进入光模块市场，主要适 用于 2.5G OLT、10G PON、25G 前传等中低速光模块应用场景。2020 年 10 月公司发 布 GD32E501 系列 MCU，能够覆盖中高速光模块市场，适用于 100G/400G 光模块产品 开发需求，可广泛应用于 5G 基站、高速数据中心、云服务器等市场。

物联网：需求多样空间广阔，Wi-Fi、低功耗等 MCU 有望大显身手

公司 Wi-Fi MCU 等新品陆续推出，适配物联网市场，有望快速放量。2021 年 11 月 24 日，公司正式发布基于 Arm® Cortex®-M33 内核的 GD32W515 系列首款 Wi-Fi 微控 制器。全新 MCU 具备领先的基带和射频性能，内置 TrustZone 架构打造安全数据存储的 硬件可信赖执行环境，并延续了 GD32 MCU 家族的软硬件兼容性，可以应用于智能家居、 工业物联网、消费类电子等各类应用场景，该系列产品于 2021 年 12 月正式量产供货。

公司发布电源管理芯片，“MCU+PMIC”解决方案布局 TWS 市场。2021 年 9 月， 公司发布用于 TWS 耳机市场的电源管理芯片 GD30WS8805 系列，可搭配 GD32E230 系列入门级 MCU 提供完整的 TWS 耳机充电仓电源管理方案。目前该款电源管理芯片已 经批量出货，且公司下一代 PMIC 产品在研有望加速耳机仓快充。公司过去凭借 NOR Flash 在大容量领域的产品优势，为 Airpods 等行业领先产品供应，后续有望继续受益 TWS 耳机快速增长，“MCU+PMIC”新品有望导入客户快速拓展市场。

低功耗 MCU 适配便携式 AIoT 设备，有望加速下游市场放量。2021 年 10 月，公司 推出 GD32L233 系列主流型低功耗微控制器，可用于 TWS、手表、血压仪等对功耗敏感 的 AIoT 设备，产品还集成了高精度温度传感器，适用于血氧仪、血压仪等便携式个人健 康监护设备以及环境监测传感器的开发。此外，该产品主要优势为 1）基于超低功耗工艺 制程。采用了业界领先的 40nm 超低功耗(ULP)制造技术；2）集成了专门优化的低功耗 模拟 IP；3）遵循了多种低功耗数字设计理念，特别是多电压域设计，实现了优异的功耗 效率。这些低功耗的技术积累未来有望拓展应用至公司其他 PMIC、Flash 等产品线中， 从而提升其综合竞争力。

其他应用：广泛布局医疗、家电等领域

家电：变频节能及智能化在家电行业渗透率提升，带动 32 位 MCU 需求。目前，兆 易创新的 32 位 MCU 在变频冰箱、变频空调、扫地机器人、豆浆机、破壁机、筋膜枪、 跑步机、家庭网关、智能门锁、智能音箱、无线耳机等诸多领域都有较高的市场占有率 和出货量。公司在家电领域的主要优势为 1）以高速的运算处理能力和硬件资源支持各种 电机控制和变频方案；2）接口组合丰富，支持多种有线和无线互联需求并可以直接上云 3）片上集成的触摸按键、LCD 控制器、图形图像加速器为人机交互提供了增强的体验； 4）成本优势突出，封装形式灵活多样，多产线的供货保障，如 55nm 和 40nm 低功耗嵌 入式闪存工艺构建 MCU，提供 5V 供电 MCU 和 0.65mm 宽管脚间距封装的 MCU 产品， 并承诺长达 10 年的持续供货保障。

医疗：公司推出生命体征监测、护理仪等医疗产品的 MCU 解决方案。受疫情影响， 测温仪意外带动需求猛增，带动传感器、MCU 等需求迅猛增长。根据 ASPENCORE 测 算，2020 年国内手持测温仪总产量约达 65 万台，同比+117%。兆易创新 2020 年推出采 用 GD32F450 系列 MCU 设计红外热成像仪方案，GD32E230 系列 MCU 用于多款量产 额温枪产品并稳定供货。公司还推出了基于 GD32E230C8T6 的指夹式血氧仪方案，有望 受益于相关医用仪器需求增长。（报告来源：未来智库）

MCU 业务预测：产品扩张+出货量增长有望拉动业务持续成长

2021 年，受行业缺货及国产 MCU 替代趋势影响，公司 MCU 产品销售量大幅提升， 产品 ASP 亦有所提升。 销售量方面：我们估算 2021 前三季度合计出货量 2.5~3 亿颗，超过 2020 年全年出 货，预计 2021 全年出货量或达 4~4.5 亿颗。根据兆易创新官方微信公众号 9 月 29 日发 布的文章，GD32 MCU 累计出货量已超过 8 亿颗。根据公司招股书和历年年报，自 2013年公司首次批量生产 MCU 起，截至 2020 年 MCU 累计销售量约为 5.5 亿颗，2020 年销 售量为 1.91 亿颗。由此计算，2021 年前三季度，公司 MCU 销售量超过 2.5 亿颗，2021 年前三季度销售量已经显著超过 2020 全年。按照当前行业需求和季度出货趋势推算，我 们预计 2021 全年出货量有望超过 4 亿颗。

价格方面：我们判断 2021 年 ASP 显著提升。根据我们测算，2021 年兆易创新 MCU 全年 ASP 或在 5.5~6 元左右，较 2020 年的 4 元左右均价提升幅度约 40%~50%。 一方面，据公司公告和全景网投资者关系互动平台，为控制市场部分贸易商炒货乱象， 公司在 2021Q1 开始多次调价，调价同时也为了覆盖晶圆代工厂端成本的涨幅。另一方 面，公司产品组合有所优化，新签约部分汽车、工控、大家电领域新客户，高端产品出 货比例有所提升也带动整体 ASP 和毛利率上行。

展望 2022 年，我们预计供不应求状况或仍存在，尤其是高端 MCU 产品线价格有望 保持稳定，但考虑到 2021 年价格涨幅明显，保守估计 2022 年 ASP 存在回稳可能，但 MCU 出货量的增长有望对冲 ASP 回落的影响，驱动公司整体 MCU 业务继续稳步增长。

销售量方面：我们预计 2022 年公司 MCU 出货量达 7~8 亿颗。一方面，公司在产能 方面与台积电、中芯国际、联电、华虹集团等多家晶圆厂合作，并受益华虹半导体等晶 圆厂扩产，SiP Flash 的产品思路使公司更易获得产能增量；同时公司积极选用 40nm、 22nm 等较先进制程打造产品，提高产品性能和实际产出。另一方面，公司当前生态环境 建设相对完善，市场认知度高，国内市场占有率大，我们认为公司的产品阶段和出货量 成长可以类比 ST 在 2013、2014 年后的发展情况（见前文“看齐龙头：逐步替代，对标 ST 发展路径”部分）。

价格方面：我们预计 2022 年公司 MCU ASP 有望稳定在 5~5.5 元左右。我们认为 2022 年 MCU 价格可能有所回落，但回落幅度相对有限，幅度在 10%~20%相对合理。 值得注意的是，尽管近期渠道价格回落（部分渠道价格前期涨幅超 10 倍），但与原厂价 格并不相同，对于原厂价格影响也有限，原厂价格变动相对稳健。由此，我们预测 2022 年，公司 MCU 业务收入有望达到 40 亿元。