從MCU產(chǎn)品料號(hào)數(shù)量，看MCU市場(chǎng)發(fā)展格局及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（文/程文智）3月初Yole發(fā)布了一個(gè)MCU市場(chǎng)報(bào)告，數(shù)據(jù)顯示2021年MCU市場(chǎng)銷售額位189.1億美元，預(yù)計(jì)今年的銷售額為206.2億美元。2021年MCU的出貨量比2020年增長(zhǎng)5.4%，達(dá)到了282億顆，預(yù)計(jì)今年會(huì)達(dá)到292億顆。這個(gè)數(shù)據(jù)相對(duì)于此前IC Insights的數(shù)據(jù)更加保守一點(diǎn)。

一般來(lái)說(shuō)，MCU會(huì)劃分為4/8/16位與32位兩個(gè)類別，根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2021年4/8/16位MCU市場(chǎng)的占比繼續(xù)被32位MCU蠶食，32位MCU的市場(chǎng)占比為57%，預(yù)計(jì)到2026年，32位MCU市場(chǎng)的占比將會(huì)擴(kuò)大到66%。

MCU市場(chǎng)發(fā)展格局
MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局，正在通過(guò)大量的兼并和收購(gòu)而發(fā)生著變化，根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，全球主要供應(yīng)商仍以國(guó)外廠家為主，行業(yè)集中度相對(duì)較高，前5大MCU廠商在2020年占了整個(gè)MCU市場(chǎng)的80%以上，而且他們幾乎都是IDM模式。當(dāng)然，這幾年，他們也有一些產(chǎn)品線是找代工廠幫他們生產(chǎn)的。

目前排名靠前的MCU供應(yīng)商有瑞薩、恩智浦、英飛凌、ST、Microchip、TI、三星、SiliconLabs、新唐，以及華大半導(dǎo)體等幾家。


相較于8位和16位MCU產(chǎn)品，32位MCU產(chǎn)品的集中度更高，前6大廠商均有布局，市場(chǎng)占有率接近90%。其中瑞薩和恩智浦在32位市場(chǎng)占有率均接近20%。ST在2007年推出ArmCortex-M內(nèi)核MCU后，通過(guò)外購(gòu)Arm內(nèi)核快速鋪開產(chǎn)品，并憑借良好的生態(tài)，市占率持續(xù)提升。不過(guò)，因?yàn)槿鹚_和恩智浦主攻的市場(chǎng)是汽車電子，因此，ST成為了國(guó)內(nèi)MCU廠商在32位市場(chǎng)的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，也是最重要的模仿對(duì)象。

在前6大MCU廠商中，瑞薩主要以自研MCU內(nèi)核為主，其他廠商的MCU產(chǎn)品主要基于ArmCortexM內(nèi)核。根據(jù)各公司官網(wǎng)和中泰證券的統(tǒng)計(jì)，總共有4500款A(yù)rmCortex-M系列的產(chǎn)品，占所有統(tǒng)計(jì)的32位MCU料號(hào)數(shù)量的64%。

其中，國(guó)外MCU供應(yīng)商基本是ArmCortex-M系列的高中低端內(nèi)核產(chǎn)品都有涉及，低端、中端、高端的料號(hào)數(shù)量分別占38%、52%和10%。

也有少數(shù)廠商會(huì)選擇購(gòu)買ArmCortex-A系列內(nèi)核，通常用于手機(jī)和電腦CPU等，用于高端產(chǎn)品，比如瑞薩共推出了118款多核產(chǎn)品，其中主核多采用A系列，輔核多采用M系列。

另外，TI推出了43款基于ArmCortexR系列產(chǎn)品，定位中高端的汽車ADAS系統(tǒng)和工控領(lǐng)域。

在自研內(nèi)核方面，前6大MCU供應(yīng)商中，僅瑞薩以自研內(nèi)核為主，占了78%，外購(gòu)內(nèi)核為輔。其他幾家的自研產(chǎn)品基本在100~300款之間。

從內(nèi)核數(shù)量上，除Microchip側(cè)重8 位產(chǎn)品、TI側(cè)重模擬產(chǎn)品外，其他廠商僅32 位產(chǎn)品料號(hào)數(shù)量就有上千種，并且每個(gè)系列通常都有幾十種型號(hào)，用來(lái)提供不同存儲(chǔ)容量、不同頻率、不同下游應(yīng)用的針對(duì)性產(chǎn)品。

在國(guó)內(nèi)MCU廠商中，采購(gòu)Arm內(nèi)核的企業(yè)占比超過(guò)了90%，有少部分廠商推出了RISC-V內(nèi)核的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)MCU廠商一般前期都會(huì)主攻消費(fèi)市場(chǎng)，在消費(fèi)市場(chǎng)基本是ST的天下，而且ST的32位MCU產(chǎn)品全部都是基于Arm內(nèi)核的，因此，很多國(guó)內(nèi)MCU廠商推出了很多與ST產(chǎn)品pin2pin兼容的型號(hào)，降低替換的難度。

此外，少數(shù)廠商推出了基于RISC-V內(nèi)核的MCU產(chǎn)品，比如兆易創(chuàng)新、樂(lè)鑫科技、沁恒微電子等。樂(lè)鑫科技目前的產(chǎn)品中，更多的是基于美國(guó)廠商Tensilica（2013年被Cadence收購(gòu)）的Xtensa系列內(nèi)核。

從技術(shù)上來(lái)看，國(guó)外大廠一般會(huì)低中高端全面覆蓋，但國(guó)內(nèi)MCU廠商在高端領(lǐng)域的布局較少，主要集中在中低端。目前僅有兆易創(chuàng)新在2020年10月正式推出了基于ArmCortexM33內(nèi)核的高性能產(chǎn)品，國(guó)民技術(shù)的M7內(nèi)核產(chǎn)品還在研發(fā)當(dāng)中。

從料號(hào)數(shù)量上來(lái)看，國(guó)內(nèi)MCU廠商與國(guó)外MCU廠商仍存在較大差距，恐在10倍以上。比如兆易創(chuàng)新目前僅有370多種料號(hào)，華大半導(dǎo)體為100多種，國(guó)民技術(shù)為80多種。其他樂(lè)鑫科技、靈動(dòng)微、芯海科技、航順、凌鷗創(chuàng)芯、BYD半導(dǎo)、中穎電子等MCU廠商的料號(hào)都在100以下。

MCU發(fā)展趨勢(shì)
就目前來(lái)看，MCU的主頻普遍在30~200MHz；架構(gòu)以單總線、雙AHB總線，以及總線矩陣為主，同時(shí)非對(duì)稱雙核也在MCU領(lǐng)域得到很大的發(fā)展。對(duì)于MCU用戶比奧關(guān)注的Flash大小、內(nèi)置ADC位數(shù)、地址器、比較器和計(jì)時(shí)器、串口個(gè)數(shù)等外設(shè)也在不斷完善中。各MCU企業(yè)在這些方面都各有側(cè)重，就看客戶怎么選擇了。

在工藝方面，由于工藝的進(jìn)步，帶來(lái)了成本的降低，讓單位面積能夠?qū)崿F(xiàn)更多功能，而且還能讓功耗進(jìn)一步降低。因此，MCU的工業(yè)也在不斷進(jìn)步，從最初的0.5μm、0.4μm工藝，進(jìn)步到了限制主流的90nm、55nm工藝，甚至有的廠商用上了28nm工藝。

在封裝方面，由于消費(fèi)類電子產(chǎn)品中，封裝越來(lái)越小，BGA/CSP的應(yīng)用也增多了。不過(guò)工業(yè)類電子產(chǎn)品仍然傾向于容易焊接、成本較低的QFP、QFN、TSSOP等封裝，即便如此，DIP等大體積封裝應(yīng)用也還是明顯減少了。

在MCU軟件開發(fā)環(huán)境方面，Keil，IAR依舊是商用主流；同時(shí)，各個(gè)MCU廠家紛紛推出基于Eclipse架構(gòu)的免費(fèi)IDE+gcc編譯器；輔助開發(fā)的軟件工具逐漸發(fā)揮作用，如代碼生成工具，管腳配置工具等。

隨著32位MCU使用越來(lái)越多，工程師的開發(fā)方式也在發(fā)生著很大的變化，以前，8位MCU時(shí)代，一位工程師掌握所有軟件，精通整個(gè)系統(tǒng)，用匯編或C語(yǔ)言直接操作底層硬件，代碼量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

但在32位MCU時(shí)代，工程師嚴(yán)重依賴供應(yīng)商或第三方的軟件開發(fā)庫(kù)，工程師一般不再直接操作寄存器，而是通過(guò)軟件API調(diào)用實(shí)現(xiàn)；他們也較少關(guān)心底層操作，更專注于上層的應(yīng)用開發(fā)；軟件結(jié)構(gòu)化，可移植性，可繼承性增強(qiáng)；內(nèi)存使用大幅增加，程序效率相對(duì)降低，通過(guò)硬件性能的提高得到補(bǔ)償；軟件工作在整個(gè)系統(tǒng)中的比重大幅增加。

可以明顯地看到，MCU設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝在持續(xù)進(jìn)步中，更大的Flash和RAM，給了工程師更多的發(fā)揮空間，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)不再局促；MCU的性能更高、外設(shè)更加豐富，功耗更低，安全也更強(qiáng)了。而且，生態(tài)系統(tǒng)以其強(qiáng)大的力量對(duì)MCU開發(fā)產(chǎn)生潛移默化的影響；

不過(guò)，通用MCU產(chǎn)品區(qū)分度越來(lái)越小，如果要想市場(chǎng)對(duì)MCU產(chǎn)品的接受度更高，就需要MCU廠商的產(chǎn)品經(jīng)理對(duì)細(xì)分市場(chǎng)有更準(zhǔn)確的定位。

從應(yīng)用方面來(lái)看，汽車電子、IoT、安全將會(huì)是未來(lái)MCU增長(zhǎng)的重要推手。