關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)替代加速 國內(nèi)MCU能替代國外產(chǎn)品嗎

微控制器(MCU)，也就是我們所說的單片機(jī)，是今天電子產(chǎn)品的心臟，被廣泛地應(yīng)用到消費(fèi)和工業(yè)電子產(chǎn)品中。小到體溫計(jì)、無線充電器和智能手環(huán)，大到數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人和汽車，都有MCU的身影。

MCU應(yīng)用“定義權(quán)”在中國。不管從消費(fèi)類的玩具、手機(jī)周邊、家居家電，到工業(yè)類的電機(jī)控制、汽車電子、無線通訊，甚至物聯(lián)網(wǎng)、人工智能，在中國都有大量的開發(fā)團(tuán)隊(duì)和配套的支持體系，以及廣泛的消費(fèi)群體和應(yīng)用場(chǎng)景。這使得MCU產(chǎn)品及方案的“定義權(quán)”逐步移到中國來，而這是本土MCU廠商生存成長的天然土壤。

其次，中國有距離和服務(wù)理念方面的優(yōu)勢(shì)。本土的MCU廠商及其員工，已經(jīng)習(xí)慣了“今日事今日畢”的高效的行事風(fēng)格，堪比外賣訂餐的便捷。這一點(diǎn)在全球其他電子行業(yè)市場(chǎng)是難以想象的。

國產(chǎn)MCU，市場(chǎng)份額和技術(shù)先進(jìn)性，都無法和國外企業(yè)進(jìn)行相比。國內(nèi)來看，當(dāng)前占據(jù)的主流市場(chǎng)還停留在8位MCU，占比50%。16/32位MCU占比分別為20%。這就意味著，國內(nèi)MCU應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)集中在低端電子產(chǎn)品，中高端電子產(chǎn)品市場(chǎng)還在外企手里。

按照位數(shù)來劃分，MCU可分為4位、8位、16位、32位和64位微處理器，現(xiàn)在32位MCU已經(jīng)成為主流，正在逐漸替代過去由8/16位MCU主導(dǎo)的應(yīng)用和市場(chǎng)。若按照指令集架構(gòu)(ISA)來劃分，MCU類型包括8051、Arm、MIPS、RISC-V、POWER等微處理器。基于Arm Cortex-M系列內(nèi)核IP的MCU已經(jīng)成為32位MCU的市場(chǎng)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(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

Arm Cortex-M系列的橫空出世，ST、NXP、TI和瑞薩等廠商的鼎力相助，MCU從早期的百家爭鳴，轉(zhuǎn)向了以Arm Cortex-M為主導(dǎo)的市場(chǎng)。以國內(nèi)市場(chǎng)為例，根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)顯示，Arm內(nèi)核的MCU在國內(nèi)占領(lǐng)市場(chǎng)的份額約為15%，在Arm內(nèi)核和生態(tài)的助推下，國內(nèi)的MCU廠商也如雨后春筍般冒起，也成就了幾家本土巨頭，但是與國外相比，我們依舊存在較大差距。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，包括歐洲的ST、NXP、英飛凌（包括收購的Cypress)，美國的TI、Microchip和日本瑞薩在內(nèi)的領(lǐng)先MCU廠商幾乎統(tǒng)領(lǐng)了包括汽車電子和電機(jī)控制在內(nèi)的高端市場(chǎng)。這些廠商在整個(gè)MCU市場(chǎng)的占有率也超過八成，而隨著新應(yīng)用的興起，這個(gè)數(shù)字勢(shì)必會(huì)繼續(xù)上升。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)做MCU的廠商已經(jīng)超過了一百家，而當(dāng)中有不少是瞄著替換國外廠商目標(biāo)掙一筆“快錢”而去的。這些企業(yè)的運(yùn)營模式也是相當(dāng)簡單，看國外哪個(gè)廠商的MCU在國內(nèi)賣得火、或者抓住國外廠商即將退市的產(chǎn)品，照著做一個(gè)管腳兼容的產(chǎn)品，以更低的價(jià)格去取代，這就造成了賽道擁擠、利潤低下，把原本以拼設(shè)計(jì)為重點(diǎn)的芯片產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨?yīng)量和制造成本取勝的行業(yè)，這做法就限制了公司的成長，不利于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

早年，國產(chǎn)MCU在ARM內(nèi)核方向的一個(gè)重要發(fā)展分支是做歐美品牌的兼容替代。由于與被替代品的價(jià)格差較明顯，Pin-to-Pin甚至是Register-to-Register替代方便，存量市場(chǎng)給初入者帶來了業(yè)績的快速成長。

隨著進(jìn)入者越來越多，替代產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，這門生意越來越不具有可持續(xù)性。不過我們也慶幸的看到像華大半導(dǎo)體這樣有特色的MCU廠商開始自主定義和開發(fā)更有差異化更有競爭力的ARM MCU產(chǎn)品，這樣的踐行也給華大帶來了業(yè)務(wù)的飛速成長。

那么MCU的未來如何，國產(chǎn)又將如何。日前，兆易創(chuàng)新、中穎電子、國民技術(shù)接待了一些機(jī)構(gòu)的調(diào)研。在調(diào)研中，他們對(duì)MCU的現(xiàn)狀和未來做了一些回應(yīng)，我們摘錄如下，以饗讀者，深入思考。

01

兆易創(chuàng)新如何看待MCU的未來

兆易創(chuàng)新首先指出，MCU今年確實(shí)增長非常快速,在兆易創(chuàng)新方面，公司到三季度的收入已經(jīng)是超過去年全年的業(yè)績了。整個(gè)全球看起來,也出現(xiàn)增長。從他們本身看來，MCU業(yè)務(wù)今年整體增長不僅僅來自某一個(gè)行業(yè)需求,在多個(gè)行業(yè)需求都比較明顯,我們預(yù)測(cè)持續(xù)增長到明年是可以預(yù)期的。

在問到MCU三季度的景氣狀況時(shí)，兆易創(chuàng)新表示，目前看起來跟前幾個(gè)季度沒有太大差別。因?yàn)镸CU產(chǎn)品Design in cycle比較長,所以目前看到第三季度往后,包括10月,在工業(yè)控制領(lǐng)域客戶量產(chǎn)會(huì)越來越多,占的比例會(huì)越來越大。

兆易創(chuàng)新進(jìn)一步指出，MCU產(chǎn)品早期相對(duì)偏消費(fèi)類會(huì)多一些,之后更多的成長在工業(yè)控制這一塊會(huì)越來越多。就工業(yè)控制業(yè)務(wù)來講,大多數(shù)是逐漸起量的,起量的速度不像消費(fèi)類,目前看從客戶出貨速度來講,或者增長趨勢(shì)看工業(yè)控制業(yè)務(wù)會(huì)越來越多。

“MCU相對(duì)是比較長的Design in周期,客戶從小批到上量慢慢起來。目前也看得到,公司MCU產(chǎn)品整個(gè)品牌的認(rèn)知度和接受度是非常高的,再加上國際大廠的缺貨,國內(nèi)越來越多大的廠商在導(dǎo)入我們的MCU產(chǎn)品”，兆易創(chuàng)新強(qiáng)調(diào)。

在問到四季度是否會(huì)漲價(jià)的時(shí)候，兆易創(chuàng)新回應(yīng)道：“目前公司沒有漲價(jià)。雖然說有友商在漲價(jià),但是目前公司沒有計(jì)劃漲價(jià)?！?/p>

最近，因?yàn)镹vidia收購Arm，很多人對(duì)于Arm的未來也有不同的想法，作為一個(gè)Arm架構(gòu)的使用者，兆易創(chuàng)新又是如何看待這筆交易，以及交易對(duì)他們產(chǎn)生的影響呢？

兆易創(chuàng)新表示，兆易創(chuàng)新與ARM是戰(zhàn)略合作的關(guān)系,公司已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品都是拿到了合法授權(quán)的,公司也會(huì)密切關(guān)注AMR控制權(quán)的變化。此外，兆易創(chuàng)新在RSIC-V方面也有布局。他們指出，公司在MCU領(lǐng)域是最早布局的,是全球首家推出基于RISC-V內(nèi)核的32位通用MCU產(chǎn)品的公司。

“公司的目標(biāo)是打造MCU的百貨商店,不論是ARM架構(gòu)還是RSIC-V架構(gòu),我們都有產(chǎn)品供客戶選擇”，兆易創(chuàng)新強(qiáng)調(diào)。

02

中穎電子如何看待MCU的未來

MCU微控制器作為智能控制的核心廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制等領(lǐng)域， 伴隨物聯(lián)網(wǎng)的逐步落地和汽車電子的發(fā)展，MCU微控制器的市場(chǎng)需求長期增長可期。據(jù)IC Insights預(yù)測(cè)， 2020年MCU全球市場(chǎng)規(guī)模接近200億美元，海外前八大MCU廠商占據(jù)全球約88%的市場(chǎng)份額。公司是國內(nèi)較具規(guī)模的工控單芯片廠家，在全球家電MCU及國內(nèi)鋰電池管理芯片領(lǐng)域取得領(lǐng)先，受益于我國已發(fā)展成 為全球最大的家電、電子產(chǎn)品制造基地，而且國家政策上積極支持芯片國產(chǎn)化，中穎電子自2012年起實(shí)現(xiàn) 了持續(xù)性的增長。公司堅(jiān)持自主研發(fā)核心技術(shù)，充分發(fā)揮貼近國內(nèi)客戶的優(yōu)勢(shì)，在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量及 性價(jià)比等方面贏得了市場(chǎng)綜合競爭優(yōu)勢(shì)。

在談到公司MCU表示的時(shí)候，中穎電子表示，針對(duì)家電市場(chǎng) ，公司產(chǎn)品以高性價(jià)比，高可靠性，低不良率，高直通率為核心競爭力，切合家電市場(chǎng)對(duì)于MCU的需求，在行業(yè)競爭中處于領(lǐng)先地位。相對(duì)于外商競爭者，公司可以提供性能相當(dāng)，價(jià)格更優(yōu)的產(chǎn)品。

面對(duì)國內(nèi)競爭者，公司可以在價(jià)格稍高的情況下，提供高可靠性和極低返修率的產(chǎn)品。和歐、美、 日競爭者采用通用型產(chǎn)品做法不同，公司主要專注于細(xì)分市場(chǎng)，開發(fā)行業(yè)訂制的ASSP產(chǎn)品，集成外圍分立 元器件，降低BOM成本;

和國內(nèi)新興崛起的競爭者相比，公司產(chǎn)品在可靠性、品牌認(rèn)可、供貨能力等方面 具有優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)電機(jī)控制市場(chǎng) ，公司在產(chǎn)品可靠性、成本控制、銷售渠道等方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。血壓計(jì)應(yīng)用，公司在數(shù)年前率先推出高精度ADC架構(gòu)血壓計(jì)MCU，搭配專門的血壓檢測(cè)算法，在檢測(cè)精度和穩(wěn) 定性上較傳統(tǒng)日系MCU方案有較大優(yōu)勢(shì)，已被國內(nèi)一線大廠采用。

公司的電競類鍵鼠MCU在制程、芯片資源、燈效控制和BOM上具有相對(duì)比較優(yōu)勢(shì)，處于中國大陸機(jī)械鍵盤市場(chǎng)領(lǐng)先地位;新一代電競鍵鼠專 用MCU產(chǎn)品采用集成大電流LED驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新架構(gòu)，在整體BOM上較傳統(tǒng)方案具有明顯優(yōu)勢(shì)，提升LED燈光效果同時(shí)大幅精簡了整機(jī)成本。

在中穎電子MCU規(guī)劃方面，家電ARM cortex-M3內(nèi)核新產(chǎn)品目前已經(jīng)完成開發(fā)，該芯片專注于白色家電的主控MCU，已經(jīng)有 客戶小批量產(chǎn)。隨著貿(mào)易戰(zhàn)影響的深入，白色家電廠家轉(zhuǎn)換國產(chǎn)MCU的意愿大幅加強(qiáng)，預(yù)計(jì)在未來1 至2年內(nèi)可望被白色家電大廠采用，對(duì)公司業(yè)績做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，家電也準(zhǔn)備推出基于ARM cortex-M0+ 內(nèi)核的大家電面板顯示MCU，預(yù)計(jì)在12月完成開發(fā)，預(yù)計(jì)推出1至2年后，有機(jī)會(huì)進(jìn)入量產(chǎn)，對(duì)公司業(yè) 績做出貢獻(xiàn)。

電機(jī)方面，公司則新推出ARM 內(nèi)核產(chǎn)品,目前已完成開發(fā)，在推廣階段，專注于變頻空調(diào)壓縮機(jī)矢量控制。隨 著國內(nèi)空調(diào)行業(yè)新能效標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，變頻空調(diào)比例大幅提升，目前空調(diào)市場(chǎng)客戶也有變頻芯片國產(chǎn)化 需求，但態(tài)度普遍偏謹(jǐn)慎，推廣周期較長，預(yù)計(jì)1至3年內(nèi)可望被空調(diào)大廠采用，對(duì)公司業(yè)績做出貢獻(xiàn)。

具體到MCU每個(gè)業(yè)務(wù)的表現(xiàn)，中穎電子方面表示，上半年受疫情影響，國內(nèi)大家電市場(chǎng)整體低迷，出貨量下降。與國際MCU大廠競爭者相比，公司在白色家電MCU市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)儆谛逻M(jìn)廠商且市占率還比較低，所以整體行業(yè)出貨量的下調(diào)并沒有對(duì)公司的業(yè)績產(chǎn)生負(fù)面影響。

公司的產(chǎn)品品質(zhì)在白色家電領(lǐng)域得到了客戶廣泛的認(rèn)可，在未來的一段時(shí)間內(nèi)，公司仍有較好的機(jī)會(huì)進(jìn)一步提高白色家電行業(yè)MCU的市占率。變頻空調(diào)市場(chǎng)隨著新能效標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，內(nèi)銷市場(chǎng)定頻轉(zhuǎn)變頻成為趨勢(shì)，市場(chǎng)空間擴(kuò)大對(duì)公司長期經(jīng)營有益;但目前該市場(chǎng)應(yīng)用都是是國外芯片大廠，替換周期很長，對(duì)公司短期業(yè)績影響不大。

受全球疫情影響，消費(fèi)者在家用餐的次數(shù)更多，生活電器、廚 房家電市場(chǎng)總體增長。公司在生活及廚房家電MCU市場(chǎng)的市占率較高，公司持續(xù)積極拓展廚房家電的應(yīng)用，整體上半年業(yè)績?nèi)〉貌诲e(cuò)的上升，未來生活及廚房家電行業(yè)有向智能化，高端化發(fā)展的趨勢(shì)，必然會(huì)帶來MCU的升級(jí)換代，公司在生活及廚房家電市場(chǎng)的營業(yè)額也有機(jī)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

電動(dòng)自行車 行業(yè)在報(bào)告期內(nèi)經(jīng)歷了新冠疫情和新國標(biāo)落地，加速了企業(yè)的優(yōu)勝劣汰，刺激了電動(dòng)自行車整車市場(chǎng)銷售， 頭部品牌廠商的市占進(jìn)一步提高?；诠疽恢币詠淼拇罂蛻翡N售策略，這一結(jié)果對(duì)公司產(chǎn)生積極影響，公司產(chǎn)品在電動(dòng)自行車市場(chǎng)的占有率進(jìn)一步提高，在國內(nèi)控制器MCU細(xì)分領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位。

血壓計(jì)應(yīng)用，內(nèi)需市場(chǎng)持續(xù)成長，外銷受海外新冠疫情影響大幅成長，行業(yè)發(fā)展保持向上增長趨勢(shì)。電腦周邊鍵鼠應(yīng)用，雖然海外疫情導(dǎo)致商用PC鍵盤需求下滑，但游戲電競市場(chǎng)保持持續(xù)成長態(tài)勢(shì)。

在繼續(xù)談到MCU的發(fā)展方向時(shí)，中穎電子表示，家電主控MCU是一個(gè)發(fā)展比較平穩(wěn)的行業(yè)，特別需要長時(shí)間的耕耘，過去5年來MCU的升級(jí)換代不大， 主流芯片制程較多為8寸晶圓的0.11um制程。未來整體家電市場(chǎng)有向智能化，高端化發(fā)展的趨勢(shì)，公司也會(huì)積極響應(yīng)市場(chǎng)的變化，挑選合適的制程，推出客戶滿意的高性價(jià)比產(chǎn)品。

電動(dòng)車市場(chǎng)受新冠疫情影響，整體需求上升。電動(dòng)工具市場(chǎng)受房地產(chǎn)行業(yè)轉(zhuǎn)冷、新冠疫情和貿(mào)易戰(zhàn)影響，需求略有減弱?？照{(diào) 市場(chǎng)隨新能效比出臺(tái)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)變頻成為趨勢(shì)，風(fēng)機(jī)也由交流轉(zhuǎn)直流變頻趨勢(shì)，未來市場(chǎng)變頻需求大 增，目前公司已有相應(yīng)布局的產(chǎn)品，但還未大批量產(chǎn)。血壓計(jì)MCU目前主流架構(gòu)為高精度ADC搭配高集成度的SoC方案，市場(chǎng)對(duì)國產(chǎn)方案的認(rèn)可度不斷提高，加上普通消費(fèi)者對(duì)健康越來越關(guān)注，市場(chǎng)有所成長。

電腦周邊鍵鼠應(yīng)用，在PC座機(jī)端的需求還是維持下滑趨勢(shì)，電競市場(chǎng)則處于持續(xù)蓬勃發(fā)展的 態(tài)勢(shì)。鋰電池計(jì)量產(chǎn)品技術(shù)要求繼續(xù)提高，主要表現(xiàn)為可靠性、內(nèi)存容量、加密性能等要求的提高，設(shè)計(jì)平臺(tái)由8位逐步過渡到32位，公司在國內(nèi)此領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。電力電表部分在CPU計(jì)算能力、 SOC設(shè)計(jì)、新的計(jì)量要求、計(jì)量精度、通訊接口拓展性等方面的要求進(jìn)一步提高，IC設(shè)計(jì)的制程由早 期的0.25um工藝逐步向90/55nm精進(jìn)。

近年來，我國涌現(xiàn)出一批MCU企業(yè)，部分已經(jīng)在A股或新三板上市。但是，以MCU細(xì)分領(lǐng)域看，全球主要供應(yīng)商仍然以國際廠商為主，行業(yè)集中度較高。而且國內(nèi)MCU集中在低端市場(chǎng)，中高端市場(chǎng)被國際廠商占據(jù)。如何形成差異化競爭能力，向中高端市場(chǎng)延伸，成為擺在國民技術(shù)等本土MCU供應(yīng)企業(yè)的重要課題。

03

國民技術(shù)如何看待MCU的未來

國民技術(shù)成立于2000年，是國家“909工程”重要承建單位之一。在成立之初，國民技術(shù)以專用MCU、信息安全、無線射頻產(chǎn)品等為研發(fā)方向，其“MCU+金融級(jí)安全技術(shù)”的網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證SoC產(chǎn)品與方案持續(xù)保持80%以上市占率，是國內(nèi)首家通過EMVCo金融IC卡高安全級(jí)別認(rèn)證的企業(yè)。

2015年，國民技術(shù)推出面向金融支付的專用MCU，也是國內(nèi)首款金融支付終端主控芯片，在支付終端、二維碼支付等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通過深耕專用MCU領(lǐng)域，國民技術(shù)積累了大量的芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，幫助行業(yè)客戶解決了實(shí)際問題。

作為網(wǎng)絡(luò)安全的先行者，國民技術(shù)密切注意著網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì)的發(fā)展變化。隨著物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入萬物互聯(lián)新階段，萬物互聯(lián)的泛在接入、高效傳輸、海量異構(gòu)信息處理和設(shè)備智能控制，以及由此引發(fā)的安全問題等，對(duì)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用提出了更高要求。

由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域眾多，涉及面廣。相比針對(duì)特定場(chǎng)景的專用MCU，通用MCU資源豐富、外設(shè)接口眾多，能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境。順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和市場(chǎng)趨勢(shì)，國民技術(shù)決定，將長年以來在芯片設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)安全的技術(shù)積累結(jié)合起來，形成了“通用+安全”的MCU發(fā)展策略。

國民技術(shù)相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的碎片化在帶來挑戰(zhàn)的同時(shí)，也給國產(chǎn)MCU帶來發(fā)展機(jī)遇。國內(nèi)MCU企業(yè)有望在智能家居、消費(fèi)電子、健康醫(yī)療、汽車后裝、智能表計(jì)等領(lǐng)域形成落地應(yīng)用，并針對(duì)特色行業(yè)形成定制方案，推出本地化的定制芯片。同時(shí)，國內(nèi)MCU廠商可以基于更加貼近用戶需求的解決方案，以及快速響應(yīng)的本地化技術(shù)服務(wù)，逐步向高端汽車電子與車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域滲透。

為此，國民技術(shù)面向MCU技術(shù)與細(xì)分市場(chǎng)，規(guī)劃了高中低端100余款MCU型號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)、核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、固件保護(hù)、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備認(rèn)證、通信數(shù)據(jù)高速加解密等安全功能，將覆蓋工業(yè)控制、智慧城市、智能家電、醫(yī)療健康、生物識(shí)別、機(jī)器人控制等多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。

同時(shí)，國民技術(shù)將持續(xù)跟蹤先進(jìn)技術(shù)發(fā)展方向，提升產(chǎn)品的核心競爭力。2020年，在“通用+安全”MCU基礎(chǔ)上，國民技術(shù)將采用更先進(jìn)的工藝制程，進(jìn)一步提升產(chǎn)品集成度。同時(shí)，進(jìn)一步完善從芯片、終端到云的物聯(lián)網(wǎng)安全體系，將“云-端”一體化安全解決方案推向更多物聯(lián)網(wǎng)細(xì)分領(lǐng)域。

此外，國民技術(shù)將加強(qiáng)資源整合能力，為MCU發(fā)展構(gòu)建良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在業(yè)務(wù)發(fā)展過程中，國民技術(shù)將采取合作開放的模式，聚集產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作伙伴，形成從晶圓廠和封測(cè)廠、行業(yè)解決方案商和集成商、終端生產(chǎn)商，到電信運(yùn)營和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等資源整合型生態(tài)合作鏈，與合作伙伴實(shí)現(xiàn)共贏。

04

比亞迪的車規(guī)級(jí)MCU

MCU即微控制單元，是將CPU、存儲(chǔ)器都集成在同一塊芯片上，形成芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，可為不同應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)施不同控制，可應(yīng)用于電控系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、充電逆變系統(tǒng)、整車熱管理系統(tǒng)、ADAS、車身及其他附件。

比亞迪半導(dǎo)體MCU芯片，在今年發(fā)布的高端旗艦車型比亞迪“漢”的前大燈、后尾燈、室內(nèi)燈、空調(diào)控制面板以及后視鏡控制等諸多應(yīng)用場(chǎng)景中，均扮演了十分關(guān)鍵的角色，每一個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的背后都離不開復(fù)雜芯片組的支撐。得益于自研MCU芯片的強(qiáng)大實(shí)力，比亞迪電動(dòng)車的超凡智能化性能得以落地并具備持續(xù)迭代升級(jí)的能力。

作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算和處理的核心，MCU是實(shí)現(xiàn)汽車智能化的關(guān)鍵。據(jù)iSuppli報(bào)告顯示，一輛汽車中所使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU芯片約占30%。這意味著每輛車至少需要使用70顆以上的MCU芯片。隨著汽車不斷向智能化演進(jìn)，MCU的需求增長也將越來越快。

近幾十年來，國內(nèi) MCU多集中在消費(fèi)類領(lǐng)域。公開數(shù)據(jù)顯示，中國車規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)占全球份額超過30%，但卻基本100%依賴于進(jìn)口。在過去很長的一段時(shí)間內(nèi)，車規(guī)級(jí)MCU技術(shù)都掌握在國際巨頭的手中，為國外廠商壟斷，國產(chǎn)替代空間巨大。隨著比亞迪半導(dǎo)體的入局和突破，逐步打開了國產(chǎn)工控和汽車級(jí)MCU芯片的大門。

相比消費(fèi)電子領(lǐng)域，尤其是在汽車領(lǐng)域，車規(guī)級(jí)芯片存在研發(fā)周期長、設(shè)計(jì)門檻高、資金投入大和認(rèn)證周期長等特點(diǎn)。做車規(guī)級(jí)MCU的難點(diǎn)，在于車載產(chǎn)品要求做到零失效，品質(zhì)達(dá)到AEC-Q100 Grade 1，使用周期 15到20 年，技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子類芯片。此外，車規(guī)級(jí)MCU僅僅是單個(gè)產(chǎn)品的資金投入就高達(dá)幾千萬甚至上億人民幣。因此，只有具備豐富芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、全面產(chǎn)品質(zhì)量管控、充足人力物力的公司，才有可能研發(fā)出滿足汽車正常運(yùn)行需求的MCU芯片。這也使得國內(nèi)很多廠商對(duì)車規(guī)級(jí)MCU望而卻步。

結(jié)合多年工業(yè)級(jí)MCU的技術(shù)和制造實(shí)力，比亞迪半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了從工業(yè)級(jí)MCU到車規(guī)級(jí)MCU的高難度跨級(jí)別業(yè)務(wù)延伸，在2018年成功推出第一代8位車規(guī)級(jí)MCU芯片，2019年推出第一代32位車規(guī)級(jí)MCU芯片，批量裝載在比亞迪全系列車型上，已累計(jì)裝車超500萬顆，標(biāo)志著國產(chǎn)車規(guī)級(jí)MCU在市場(chǎng)上邁出了一大步。比亞迪半導(dǎo)體還將推出應(yīng)用范圍更廣、技術(shù)持續(xù)領(lǐng)先的車規(guī)級(jí)多核高性能MCU芯片。

05

2020年市場(chǎng)受到疫情影響，2021或?qū)?fù)蘇

在破壞全球經(jīng)濟(jì)的Covid-19病毒影響下，用于汽車，工業(yè)和商業(yè)設(shè)備，家用電器，消費(fèi)電子產(chǎn)品以及許多其他嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的功能強(qiáng)大的MCU在主要IC產(chǎn)品類別中遭受的痛苦是最大。

根據(jù)IC Insights2020年的McClean集成電路年中更新報(bào)告的預(yù)測(cè)顯示，全球MCU銷售額在2019年下降7％之后，在2020年下降了8％，而在2019年下降了7％，當(dāng)時(shí)全球經(jīng)濟(jì)疲軟使微控制器市場(chǎng)從2018年創(chuàng)紀(jì)錄的176億美元的營收上跌了下來（圖1）

現(xiàn)在預(yù)計(jì)微控制器將在2021年出現(xiàn)溫和復(fù)蘇，銷售額將增長5％至157億美元，其次是2022年將增長8％，2023年將增長11％，屆時(shí)MCU收入將創(chuàng)下188億美元的新高。

IC Insights的年中更新顯示，微控制器的出貨量在2019年下降9％，2018年增長9％后，在2020年下降8％至235億個(gè)。預(yù)計(jì)2021年MCU的出貨量將反彈6％，至249億個(gè)，其次預(yù)計(jì)2022年將增長8％，2023年將增長10％，屆時(shí)全球MCU交付量預(yù)計(jì)將達(dá)到296億美元的新紀(jì)錄。

具有諷刺意味的是，在冠狀病毒危機(jī)中，系統(tǒng)中微控制器的普遍性正在與MCU競爭，后者在今年削弱了大多數(shù)最終用戶市場(chǎng)的應(yīng)用。消費(fèi)者，學(xué)校和企業(yè)在病毒大流行中增加了對(duì)Internet的使用，對(duì)計(jì)算機(jī)的需求正在增加，但預(yù)計(jì)這些系統(tǒng)在2020年將僅占MCU銷售額的4％。Covid-19的健康危機(jī)正在拉動(dòng)主要市場(chǎng)MCU最終用途應(yīng)用包括汽車，預(yù)計(jì)到2020年將占微控制器銷售額的40％（60億美元），而工業(yè)預(yù)計(jì)將占今年收入的29％（43億美元）。

06

工程師怎么看國產(chǎn)MCU

著名工程師Edward Huang認(rèn)為，STC（宏晶科技）的創(chuàng)始人姚永平是一個(gè)傳奇人物。他表示，在51單片機(jī)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)到期之后，此人憑一己之力，獲得了一份51單片機(jī)的源代碼，同時(shí)修改了份舶來品，使其更適合國情，創(chuàng)新性地加入了ISP（在線系統(tǒng)編程），從此拋棄了昂貴的傳統(tǒng)芯片下載器。

說起樂鑫科技，他認(rèn)為，談及智能家居，物聯(lián)網(wǎng)，首先想到的肯定是WIF，說到WIFI模塊，肯定會(huì)首先想到目前出貨量極大、話題度極高的ESP8266模塊。他表示，五六年前做智能家居的時(shí)候，基本都是慶科，海凌科等模塊，彼時(shí)平均價(jià)格都要40左右。自從ESP8266出現(xiàn)，徹底將WIFI模塊拉進(jìn)了10元時(shí)代。

談到兆易創(chuàng)新的時(shí)候，他表示，以前在電子元器件網(wǎng)站找STM32的時(shí)候，無意中看到了一款芯片，叫做GD32F103C8T6，好奇心驅(qū)使下點(diǎn)擊詳細(xì)的資料發(fā)現(xiàn)，此芯片和STM32F103C8T6的引腳一模一樣，雖然Flash和RAM和原版的STM32F103C8T6一模一樣，但是108MHz的主頻足以讓原版汗顏，而且價(jià)格也要比原版便宜。不僅如此，它還有很多與STM32原版芯片Pin to pin兼容的產(chǎn)品。開始他以為這家公司只是一家“高度致敬STM32”的公司，直到后來看到自研的RISC-V產(chǎn)品，他認(rèn)為RISC-V是未來的發(fā)展方向。

07

國產(chǎn)MCU的未來

2020年MCU的產(chǎn)品現(xiàn)狀和趨勢(shì)如下：

1、32位MCU工作頻率大多在100-350MHz之間，處理能力和執(zhí)行效能比8/16位更好，其應(yīng)用也更為寬泛，因此，既滿足廠商需求又具有豐富生態(tài)系統(tǒng)資源的Arm內(nèi)核成為32位MCU的主流方向，其優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)占有率會(huì)越來越大。此外，隨著先進(jìn)制程工藝的采用，32位MCU的成本逐年降低，其平均售價(jià)(ASP)正逐漸逼近8位MCU。低功耗是MCU器件的核心指標(biāo)，因?yàn)楹芏郙CU都是內(nèi)置于電池供電的電子設(shè)備中，續(xù)航能力不足會(huì)嚴(yán)重影響消費(fèi)領(lǐng)域的用戶體驗(yàn)。

2、汽車電子應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)超過1/3的MCU市場(chǎng)，而汽車自動(dòng)化、電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化正在推動(dòng)著汽車電子行業(yè)快速發(fā)展，這將大幅拉動(dòng)高集成度MCU器件的需求。

3、疫情影響帶動(dòng)了測(cè)溫儀市場(chǎng)，一時(shí)需求快速增長供不應(yīng)求，帶動(dòng)了傳感器、MCU及運(yùn)算放大器等需求迅猛增長。預(yù)計(jì)2020年國內(nèi)手持測(cè)溫儀總產(chǎn)量達(dá)65萬臺(tái)，同比增長117%，全球紅外MCU出貨量將呈跳躍式增長。

而根據(jù)ittbank數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)MCU廠商越來越多，但國內(nèi)MCU應(yīng)用領(lǐng)域多集中在低端電子產(chǎn)品，中高端電子產(chǎn)品市場(chǎng)還在外企手里?？傮w看國產(chǎn)MCU，不論是市場(chǎng)份額還是技術(shù)先進(jìn)性，都無法和國外企業(yè)相比。對(duì)于中國企業(yè)而言，目前占據(jù)的主流市場(chǎng)還停留在8位MCU，占比50%左右。16/32位MCU占比分別為20%左右。這意味著，國內(nèi)MCU應(yīng)用領(lǐng)域多集中在低端電子產(chǎn)品，中高端電子產(chǎn)品市場(chǎng)還在外企手里。

據(jù)行業(yè)資深專家介紹，歐美日廠商，他們之所以能籠絡(luò)大部分的MCU市場(chǎng)，這主要得益于他們?cè)诋a(chǎn)品、軟件和使用的生態(tài)環(huán)境這四方面給客戶樹立了一個(gè)標(biāo)桿，同時(shí)建立了其他競爭者不能輕易跨越的壁壘：

第一看產(chǎn)品：國外領(lǐng)先的廠商基本有自己的IP，但國內(nèi)的同業(yè)卻大多數(shù)IP不全，不少是把現(xiàn)有的IP拿過來做拼湊開發(fā)產(chǎn)品，這就使得他們的產(chǎn)品從誕生開始就有天生的“缺陷”。加上國外的MCU廠商經(jīng)歷了長時(shí)間的不同行業(yè)的耕耘，甚至還是從零開始扶持行業(yè)起來的。他們對(duì)眾多行業(yè)規(guī)格的了解，已經(jīng)體現(xiàn)到MCU的內(nèi)部以及外部的設(shè)計(jì)上，這也是本土MCU所欠缺的。

第二看軟件：所謂軟件算法，是要基于行業(yè)以及客戶的需求，從簡單的硬件堆積，到理解客戶的需求再到和客戶共同創(chuàng)造。在這個(gè)過程中，離不開MCU公司對(duì)軟件和算法的著力。在過往，很多算法以前需要軟件處理，但國外的企業(yè)因?yàn)閷?duì)具體的行業(yè)吃得比較透，時(shí)間也長，所以他們針對(duì)客戶的使用場(chǎng)景、系統(tǒng)、軟件算法等吃透，然后共同創(chuàng)造，用芯片來實(shí)現(xiàn)，將主芯片周邊的其他器件，盡可能的包括到芯片內(nèi)部去。這樣不但節(jié)省了成本，還使得產(chǎn)品更加容易開發(fā)。

第三看生態(tài)：MCU的生態(tài)包括兩個(gè)方面：首先，MCU整體的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工、制造幾個(gè)環(huán)節(jié)是否完整。例如在加工時(shí)，客戶在生產(chǎn)過程中會(huì)對(duì)某款量產(chǎn)燒錄器非常熟悉，如果要換一種量產(chǎn)燒錄工具，客戶的產(chǎn)線上就需要重新購買，重新培訓(xùn)等等，這就對(duì)生產(chǎn)造成影響。為此MCU廠商就必須將此種生態(tài)考慮進(jìn)去。生態(tài)需要考慮的第二個(gè)層面是在客戶設(shè)計(jì)過程中，是否有完善的資料，豐富的網(wǎng)上資源，良好的口碑及流量支撐。

既然大家都看到了國產(chǎn)MCU產(chǎn)品的市占率低的問題，那有什么辦法可以提升國產(chǎn)MCU的市占率呢？

1、珍惜整個(gè)來之不易的市場(chǎng)機(jī)遇，扎扎實(shí)實(shí)把產(chǎn)品品質(zhì)做好，好的產(chǎn)品是國產(chǎn)MCU提升市場(chǎng)占有率的關(guān)鍵。

2、國產(chǎn)MCU廠商需要盡快完善自己的生態(tài)系統(tǒng)。

3、國產(chǎn)MCU要深入本土市場(chǎng)的客戶需求，找到客戶的痛點(diǎn)，做出自己特色MCU。在細(xì)分領(lǐng)域形成差異化優(yōu)勢(shì)，提供質(zhì)量可靠，性價(jià)比高，有競爭力的產(chǎn)品，并提供優(yōu)質(zhì)的本地化服務(wù)。

附MCU主要國內(nèi)外廠商：

來源：ittbank

原文標(biāo)題：關(guān)注 | 國內(nèi)MCU能替代國外產(chǎn)品嗎？MCU的未來又將如何？

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