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收录于话题#投资专栏#财富专栏来历|?智工具导读MCU（MicrocontrollerUnit），又称微节制器或单片机，是把CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，组成芯片级计较机。从而实现终端节制的功能，具有机能高、功耗低、可编程、矫捷度益处。MCU由Intel率先提出，经由4位、8位、16位、32位甚至64位MCU迭代更新，已普遍操作于多种场景。今朝市场上以8位和32位MCU为主，未来跟着产物机能要求的不竭提高，32位MCU的市场规模将进一步扩除夜。而在国内，现阶段8位、32位MCU企业占年夜都，未来企业加除夜研发投入，将进一步实现MCU的国产替代。MCU芯片在良多规模都有着普遍的操作，在此次“芯片荒”浪潮中，MCU是受影响严重的芯片.相关链接【已投项目】-华夏芯除夜国“芯”生态华夏芯荣获“中国IC设计成就奖之年度手艺打破IP公司”十问华夏芯AI与5G浪潮下，重塑芯片底层架构，实现我国“自立手艺可控”，“异构计较”或为破局点异构计较时代正式起飞01MCU简介微节制单元(Microcontroller Unit；MCU) 就是我们俗称的“单片机”。MCU内部的功能部件主若是CPU、存储器（法度楷模存储器和数据存储器）、I/O端口、串行口、按时器、间断系统、不凡功能存放器等八除夜部门，还有一些诸如时钟振荡器、总线节制器和供电电源等辅助功能部件。此外，良多增强型单片机还集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件，和SPI、I2C、ISP等数据传输接口编制，这些使单片机更具特点、更有市场操作前景。▲MCU结构在MCU操作中，真实世界的各类物理量，经由过程传感器转换为电灯号记号，经灯号记号调剂，再经由过程放除夜器进行放除夜，然后经由过程ADC把摹拟灯号记号转化为数字灯号记号，在MCU或CPU或DSP等措置后，再经由DAC还原为摹拟灯号记号，经由过程功率驱动器实现输出。▲MCU灯号记号链MCU由Intel率先提出，经由4位、8位、16位、32位甚至64位MCU迭代更新，已普遍操作于多种场景。今朝市场上以8位和32位MCU为主，未来跟着产物机能要求的不竭提高，32位MCU的市场规模将进一步扩除夜。而在国内，现阶段8位、32位MCU企业占年夜都，未来企业加除夜研发投入，将进一步实现MCU的国产替代。今朝市场的MCU以8位和32位为主。其中8位MCU仰仗超低成本、设计简单等优势，活跃于市场，出格是中国市场。因为32位MCU闪现并延续降价及8位MCU简单耐用又廉价的低价优势下，夹在中心的16位MCU市场不竭被挤压，成为出货比例中的产物。▲MCU位数及其操作处景今朝市场上主流的MCU中心措置器，搜罗由Intel斥地MCS-51内核、由英国公司ARMHoldinds斥地的ARM Cortex-M内核、由Motorola斥地的6800内核、由MIPSTechnologies, Inc.斥地的MIPS内核、由Atmel公司斥地的AVR内核、由MicrochipTechnologies公司斥地PIC内核、由加利福尼亚除夜学伯克利分校斥地的RISC-V内核。▲MCU常见中心措置器据2020中国通用微节制器市场简报：市场上MCU，32位占比54、8位占比43；RISC指令集的MCU占比76，CISC指令集的MCU占比24；通用型MCU为主，占比73；市场上MCU内核类型以ARM Cortex、8051和RISC-V为主，分袂占比52、22和2。02财富链概况MCU财富链上游可分为原材料供给商和代工场商（与中游Fabless厂商合作），原材料首要为圆晶、和来自于ARM等的内核授权；代工场商首要搜罗台积电、格罗方德、联电、中芯国际、华虹半导体等。2019岁首部的台积电、格罗方德、联电、中芯国际等厂商市占率超越90，其中台积电市占率高达58.6，因为原材料的不成替代性与代工场商的高度集中性，上游厂参议价能力较强。▲2019年MCU代工场竞争名目全球MCU供给商以国外厂商为主，行业集中度相对较高：全球MCU厂商首要为瑞萨电子（日本）、恩智浦（荷兰）、英飞凌（德国）、微芯科技（美国）、意法半导体等，TOP7头部企业市占率超越80。中国MCU急起直追，逐步扩除夜市场份额：国内MCU芯片厂商在中低端市场具有较强竞争力。兆易立异、华年夜年三更导体、中颖电子、东软载波、北京君正、中国台湾企业新唐科技、极海半导体等市占率稳步上升。此外， 国外除夜厂如意法半导体、瑞萨电子、德州仪器、微芯、英飞凌采纳IDM模式，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个财富链环节于一身；国外个体厂商如恩智浦和除夜部门除夜陆厂商采纳Fabless模式，只负责芯片的电路设计与发卖；中国台湾企业盛群、松翰、新唐和除夜陆厂商士兰微、华年夜年三更导体等采纳IDM模式。▲2019年全球MCU竞争名目▲ 2019年中国MCU竞争名目国外厂商产物齐全，国内厂商集中在消费电子规模：国外厂商产物种类齐全，笼盖消费电子、汽车电子、工业节制规模，且产能分布较为平衡，国内厂商产能首要集中消费电子出格是家电规模，芯旺微、比亚迪等企业具有车规级MCU产物，其他厂商尚处在研发或认证阶段。国内外厂商产物位数相差不除夜：国外厂商如意法半导体、恩智浦、微芯科技等主流产物均为32位，部门国内厂商如中颖电子产物以8位为主，今朝除夜部门国内厂商均具有32位产物出产能力，整体差距不除夜。内核方面，各家厂商均以ARM内核为主，国内厂商首要操作ARM Cortex-M0/M3内核，国外厂商对更机能更好的M4/M7内核操作率较低。此外部门国外厂商如微芯科技具有自立斥地的内核，国内厂商中芯旺微具有自研内核。在操作规模上，全球汽车电子占比，中国集中在家电规模。据IC Insights数据，2019年全球MCU轻贱操作首要分布在汽车电子(33)、工控/医疗(25)、计较机(23)和消费电子(11)四除夜规模。具体到中国，2019年中国MCU市场发卖额集中在消费电子(26)、计较机汇集(19)规模，而汽车电子(16)及工业节制(11)规模的MCU占比则显著低于全球水平，中国MCU操作仍首要集中在家电等品类。▲2019年全球MCU操作分布▲ 2020年中国MCU操作规模发卖额分布03四除夜操作规模1、物联网伴跟着物联网的成长，MCU市场履历价量齐升的过程。未来物联网将实现端到端人机互动，几近每个设备每个端都需要一个乃多个MCU。更多的数据更高的计较要求，催促设备向32位高端MCU进级。遵循GSMA数据，2018年全球物联网设备数目为91亿个，2010-2018年复合增添率为20.9，估量2025年全球物联网设备将高达252亿个。中国物联网整体规模逐年增添，2015年中国物联网整体规模为7500亿元，估量2020年达到18300亿元，2015年-2020年复合增添率为19.5。▲全球物联网设备毗连数目及猜想气象▲中国物联网整体规模及增添率设备联网的关头在于组网手艺，组网手艺有LoRa（远距离无线电）、Zigbee（短距离低速）、WiFi、NB-IoT（蜂窝汇集）、蓝牙，需要搭配响应的组网模块才能遥控设备。我国物联网毗连数2020年达到35亿，2017-2020的复合增添率为34。首要的组网编制是WiFi和蓝牙，2020年WiFi和蓝牙组网手艺占比达67.3，蜂窝汇集组网占比逐年晋升，由2017年的3上升到2020年占8.75。▲中国物联网毗连数（单元：亿）遵循Techno Systems Research 2017年2月及2018年2月发布的各年度研究陈述，在物联网Wi-Fi MCU 芯片规模，乐鑫是与高通、德州仪器、完竣、赛普拉斯、瑞昱、联发科齐截属于梯队的除夜陆企业。今朝主流嵌入式WiFi芯片企业搜罗:高通(美国)、瑞昱(中国台湾)、乐鑫、博通集成、联除夜德和博流，国产替代率高。▲主流WiFi MCU机能对比2、消费电子家电智能化趋向：机械按键交互向触摸语音交互改变、数码管显示向液晶显示改变、单频向变频改变等。计较能力和抗干扰能力要求增除夜，需求向更的MCU转移。2020年，中国聪明家庭产物出货总量达到2.8亿台，到2025年出货总量将增添至8.1亿台，年复合增添率可达23.7。家庭视讯设备（电视机、机顶盒）和聪明安防产物（摄像头、门锁）占比，分袂达到39.2和19.6；智能白电（冰箱、空调、洗衣机）占比接近两成，达到17.1。▲中国聪明家庭出货量及猜想（单元：百万台）全国家用电器工业信息中心数据显示，2019年国内市场家电零售额规模8032亿元，同比增添率为-2.2。遵循《IDC中国智能家居设备市场季度跟踪陈述》，2019年上半年中国智能巨匠电市场出货量约为2838万台，同比增添22.8。家电市场整体默示平稳，智能家电市场的发卖连结稳步增添态势。传统家电智能化转型迫在眉睫。▲2016-2019年中国家电行业零售额▲八巨匠电企业自给率高，纷繁加速智能化转型，加速家电芯片国产替代过程一般家电芯片搜罗MCU主控芯片、电源治理芯片、通信芯片、驱动芯片和图象措置芯片，今朝家电企业的造芯过程中，几近所有芯片都已结构。八巨匠电企业造芯结构中，MCU的占比，达到34家电MCU国产替代水平高，中颖电子在中国小家电MCU中处于领先地位，据中国财富信息统计数据，2017年中颖电子在中国家电MCU中的占比为19.8，排名第三，与排名前二的MCU厂家盛群半导体（22.6）和盛群电子（21.2）的差距不除夜，估量未来小家电规模MCU国产替代率会进一步晋升。▲八巨匠电结构芯片类型占比▲ 2017年中国小家电MCU竞争名目2016年苹果发布代Air Pods，草创真无线耳机（TWS）时代，iPhone 12系列撤销标配耳机，再次激起TWS耳机销量暴增。传统有线耳机线路简单，无需设置设备放置MCU主控芯片。TWS财富链首要搜罗ODM厂商，无线耳机和充电盒元器件厂商，其搜罗主控芯片、存储芯片、FPC、语音加速感应器、MEMS、过流呵护IC、电池等。据Counterpoint估量，TWS耳机市场会有十年前智高手机一样的增添趋向，智高手机市场2009-2012年CAGR为80，估量TWS市场2019-2022年CAGR为80。在Air Pods引爆市场后，各手机厂商如华为、OPPO、vivo、小米和传统音频厂商Sony、BOSE、1MORE、安步者纷繁跟进推出相关产物，苹果市场份额虽仍是，其他品牌耳机也在加速抢占，使得苹果市场份额逐年削减，据Statista数据，苹果TWS耳机市场据有率从2018年Q4的60下降到2019年Q3的45。▲TWS耳机市场竞争名目高端手表措置的使命多，需要用内嵌操作系统的SoC，而手环只需要时钟、记步、统计热量小号、测血压等简单的功能，操作MCU便可。跟着智高手表机能和功能的增强，操作带系统的SoC MCU会是的趋向，其中WiFi模块中集成了MCU，此外需要多一颗MCU来链接众多的传感器，辅助SoC汇集数据。▲小米手环3拆解得益于硬件立异，智高手表逐步成熟，与智高手机组成的操作生态日趋。经由过程定位聚焦于步履、健康、移动支出规模，行业延续加速成长，估量2021年智高手表的支出将达到273.88亿美元。智高手环对比智高手表，机能较低、功能单1、只撑持苹果或安卓单一操作系统。t4ai猜想未来全数智高手环市场将延续萎缩。小米智高手环市场据有率高，估量未来市场集中度进一步晋升。▲全球智高手表消费趋向未来，智高手表行业将更进一步地向头部集中。苹果、三星、华为、Garmin将据有超越75的市场份额。参考智高手机市场的成长，未来苹果TWS耳机的市场份额会进一步下降，而国内厂商诸如小米、华为、OPPO、vivo等手机厂商会快速崛起，为芯片国产替代供给前提。今朝充电盒国产主控MCU方案成熟，如芯海科技、昇生微、微源半导体等均有成熟的方案且被各除夜TWS品牌商采纳。▲2020上半年全球首要智高手表企业3、 汽车电子ECU（Engine Control Unit），即策念头节制单元，特指电喷策念头的电子节制系统。可是跟着汽车电子的火速成长，ECU的界说也发生了巨除夜的改变，酿成了electronic control unit即电子节制单元，泛指汽车上所有电子节制系统。而原本的策念头ECU有良多的公司称之为EMS（Engine Management System）。常见的ECU有导航ECU、安然气囊ECU、引擎ECU、电动车窗ECU、悬吊系统ECU。ECU由MCU、存储器、输入/输出接口、模数转换器和驱动等集成电路组成。其中MCU是ECU真正起到节制浸染的关头。▲汽车ECU汽车电子操作已据有超越1/3的MCU市场，汽车向智能化过程中，对安然、环保要求愈来愈高，是以对MCU的需求增添迅猛。据IC Insights猜想，车用MCU发卖额将在2020年接近65亿美元，并在2023年达到81亿美元。据Strategy Analytics统计，传统燃油车中MCU占整车半导体价值的23，纯电动汽车MCU占整车半导体价值的11，2018年传统燃油车单车半导体价值量为338美元，新能源汽车单车半导体价值量为704美元，MCU价值量在传统燃油车和新能源车中相当，均为78美元摆布。▲燃油和电动汽车半导体占比据Strategy Analysis数据，全球和国内车载MCU市场首要由恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器、微芯科技占有，共占约85市场份额。汽车级MCU产物品质严苛，认证过程很复杂，投入除夜，短时辰内难有盈利。今朝国内汽车级MCU已量产的公司有：杰发科技、上海芯旺微电子、赛腾微电子、中微半导体等公司。国内车载MCU起步晚，较少公司触及该规模营业，未来国产替代潜力巨除夜。4、工业节制MCU是实现工业自动化的焦点部件，如步进马达、机械手臂、仪器仪表、工业电机等。以工控的首要操作处景——工业机械酬报例，为了实现工业机械人所需的复杂步履，需要对电机的位置、标的方针、速度和扭矩进行高精度节制，而MCU则可以履行电机节制所需的复杂、高速运算。工业4.0时代下工业节制市场前景宽广宽除夜奔放，催涨MCU需求。遵循Priark统计，2019年全球工业节制的市场规模为2310亿美元，估量至2023年全球工业节制的市场规模将达到2600亿美元，年复合增添率约为3。遵循赛迪智库的数据，2020年中国工业节制市场规模达到2321亿元，同比增添13.1。2021年市场规模有望达到2600亿元。▲全球工业节制市场规模及其增速▲中国工业节制市场规模及其增速MCU市场现被国外厂商主导，国内厂商虽百花齐放，但占斗劲低，国产替代空间巨除夜。遵循前瞻财富研究院，2019年全球MCU市场首要被微芯、意法半导体、瑞萨、德州仪器、恩智浦等厂商据有，前五除夜厂商合计市场份额达72.8。中国MCU市场首要被意法半导体、恩智浦、微芯、瑞萨、英飞凌等厂商据有，前五除夜厂商合计市场份额达74.42。近期MCU市场缺货行情延续，本土MCU财富链有望加速产物的市场拓展，晋升产物的价值量或出货量，从而充实受益于MCU市场高涨的操作需求。此外一方面，高机能MCU的价量齐升，带来可不美不美观的毛利率，派遣更多国内优良企业进军MCU规模，加速实现国产替代。国内厂商在工业节制MCU产物方面，发卖收入及其占比逐年上升，产物出货量增添显著，国产替代指日可待。跟着我国电动汽车如火如荼的快速成长，在汽车电子上的操作使得MCU芯片未来注定在我国的芯片行业中饰演者一个十分首要的脚色。可是，现阶端国产MCU首要仍是集中在家电等行业低端操作行业。好动静是，当然32位MCU是此刻的主流，但国内厂商有优势的8位芯片仍然在物联网等行业中有着普遍的操作，在国外巨子的统治下，国产MCU仍然有着不差的成长土壤，假以功夫除夜规模的国产替代也不是不成能。迟误浏览#专栏一 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