據(jù)有關(guān)研究機構(gòu)統(tǒng)計和ASPENCORE調(diào)研顯示，2019年全球MCU整體市場規(guī)模為164億美元，應(yīng)用市場主要集中在汽車電子、工控/醫(yī)療、計算機網(wǎng)絡(luò)、消費電子等領(lǐng)域，占比分別33%、25%、23%和11%。

跟全球市場略有不同，中國MCU應(yīng)用市場主要集中在家電/消費電子、計算機網(wǎng)絡(luò)和通信、汽車電子、智能卡，以及和工控/醫(yī)療等領(lǐng)域，市場占比分別為25.6%、18.4%、16.2%、15.3%和11.2%。其中汽車電子和工業(yè)控制應(yīng)用對MCU的需求增長是最快的，預期到2023年工業(yè)/醫(yī)療電子的市場份額將趕上消費電子。

2020年全球MCU市場相比2019年有較大的變化，其中汽車電子占比達到了40%，今年由于車規(guī)級MCU芯片短缺，市場占比預計會下降。中國MCU市場的統(tǒng)計還沒有明確數(shù)據(jù)，但汽車MCU肯定增長快速，應(yīng)該會超過20%。

從MCU行業(yè)競爭來看，全球主要供應(yīng)商仍然以國際廠商為主，其中意法半導體、瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌（包括賽普拉斯）等廠商占據(jù)主導地位。這五大國際廠商主要以汽車電子和工業(yè)應(yīng)用為主，而在消費電子、家電、計算機和網(wǎng)絡(luò)通信，以及新興物聯(lián)網(wǎng)等市場，Silicon Labs、臺灣廠商和眾多中國本土廠商則占據(jù)了更大份額。

我們將中國MCU市場按應(yīng)用領(lǐng)域大致分為六個類別，分別是：家電和消費電子、物聯(lián)網(wǎng)、智能表計/IC卡和安全、計算機和網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制、汽車電子。下表列出了每個應(yīng)用類別的主要國產(chǎn)MCU廠商。

下面我們重點介紹幾個對中國市場比較特殊的細分應(yīng)用領(lǐng)域。

智能電表

國內(nèi)智能電表行業(yè)經(jīng)過近20 年發(fā)展，電能計量芯片、智能電表MCU 和載波通信芯片等核心元器件已經(jīng)基本實現(xiàn)全面國產(chǎn)化。以智能電表MCU為例，當前主控MCU芯片普遍采用32位ARM Cortex-M內(nèi)核，運行頻率從十幾到幾十MHz，一般采用180-90nm 嵌入式閃存工藝制造，集成128KB - 512KB 大容量嵌入式閃存，8KB - 64KB 嵌入式SRAM，并集成了包括ADC、溫度傳感器、LCD液晶驅(qū)動、UART/SPI/I2C 等通信接口、高精度實時時鐘等豐富外設(shè)功能，具有極低的運行功耗和休眠功耗。

此外，智能電表對主控MCU 有較高的可靠性要求，必須滿足工業(yè)級溫度范圍-40-+85℃，支持1.8-5.5V 寬電壓工作，并且要求不少于10 年的長期穩(wěn)定運行。隨著新一代智能電表技術(shù)規(guī)范的實施，客戶對主控MCU的速度、運算能力、存儲容量和工作壽命等，都會進一步提出更高的要求，相應(yīng)的工藝技術(shù)也在向55nm 及以下的嵌入式閃存工藝轉(zhuǎn)移。

智能電表芯片供應(yīng)商主要包括鉅泉光電、上海貝嶺和復旦微電子。三家企業(yè)的競爭領(lǐng)域主要集中在電力產(chǎn)品領(lǐng)域，但專注點有所差別，復旦微電子的智能電表芯片主要為MCU 芯片，鉅泉光電和上海貝嶺主要為計量芯片、SOC 和MCU 芯片。復旦微電子的單相智能電表MCU 芯片產(chǎn)品在國網(wǎng)市場中份額排名第一，預計市場占有率超過60%。鉅泉光電的優(yōu)勢在于對三相計量芯片和全SoC 芯片的布局， 而上海貝嶺（含銳能微）的主要產(chǎn)品涵蓋單相、三相多功能電能計量芯片、MCU、電學量感知芯片等。

國產(chǎn)MCU廠商對智能電表MCU芯片設(shè)計的研發(fā)已有約20 年，也在積極布局海外智能

電表MCU 芯片領(lǐng)域和通用市場MCU 芯片領(lǐng)域。在技術(shù)方面，復旦微電子的FM33A048（B）ARM 平臺大容量智能電表MCU 達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平；鉅泉光電三相計量芯片技術(shù)較強，對單相計量芯片亦有技術(shù)布局；上海貝嶺（含銳能微）單相計量芯片技術(shù)較強，對三相計量芯片亦有技術(shù)布局。

智能卡

智能卡芯片主要應(yīng)用于金融、社保、電子證件領(lǐng)域，因此安全性、功耗及射頻兼容性為重要技術(shù)指標。在安全性方面，產(chǎn)品實現(xiàn)上除了需要支持TDES、RSA、SM4、SM2 等密碼算法外，還需要支持多種防護技術(shù)，在芯片內(nèi)部必須集成抵抗功耗分析攻擊的安全算法、光/溫度/頻率/電壓等多種安全傳感器、存儲器數(shù)據(jù)加密/地址擾亂的保護算法、真隨機數(shù)發(fā)生器、動態(tài)屏蔽層等安全防護電路，確保芯片能夠抵抗各種侵入式、半侵入式、非侵入式攻擊，保護芯片內(nèi)部存儲的敏感數(shù)據(jù)不被攻擊者獲取。

此外，在產(chǎn)品的安全認證方面，在國內(nèi)需獲得銀聯(lián)卡芯片產(chǎn)品安全認證證書、商用密碼產(chǎn)品認證證書、IT 產(chǎn)品信息安全認證證書等，在海外需獲得CC EAL4+以上等級、EMVCo 等安全證書。

在功耗以及射頻兼容性方面，非接觸應(yīng)用中，能量都是被動獲得的，智能卡芯片產(chǎn)品工作功耗越低，工作距離越遠。同時，射頻兼容性越好，在不同的機具上刷卡的成功率越高，用戶體驗也越好。目前國內(nèi)、國外產(chǎn)品在安全性、低功耗及射頻兼容性方面基本處于相同的技術(shù)水平。

在智能卡與安全芯片方面，國民技術(shù)、復旦微電子、紫光同芯、中電華大科技為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的主流廠商。恩智浦在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，但因為缺乏含有商用密碼算法的產(chǎn)品，在國內(nèi)安全市場領(lǐng)域的競爭力逐步降低。紫光同芯、中電華大科技由于較早進入智能卡與安全芯片行業(yè)，具有一定的先發(fā)優(yōu)勢，在國內(nèi)金融卡領(lǐng)域的市場占有率較其它公司具有優(yōu)勢。

在智能識別設(shè)備芯片方面，恩智浦在非接觸應(yīng)用領(lǐng)域有30年的經(jīng)驗，高頻非接觸讀寫芯片長期處于國際領(lǐng)先地位，其智能識別設(shè)備芯片支持各種非接觸應(yīng)用的協(xié)議更為豐富和完整。

國內(nèi)廠商中，復旦微電子的FM19/17系列金融IC卡POS 機芯片達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。2019 年，其針對金融POS 的EMVCo.3.0 升級標準推出通過該標準檢測的非接觸讀寫器芯片。

智能家電

相較傳統(tǒng)家電，智能家電融合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對處理器芯片、傳感器芯片、通信連接芯片等芯片產(chǎn)品性能和數(shù)量需求迅速提升，預計未來家電中芯片占比將大幅提升。

據(jù)IDC 數(shù)據(jù)顯示，中國智能家居市場規(guī)模將由2018 年的116 億美元增長至2024 年的368 億美元，6年年均復合增長率為21.22%；出貨量將由2018 年的1.56 億臺增長至2023 年的4.53 億臺，5 年年均復合增長率為21.5%。

在國產(chǎn)MCU廠商中，中穎電子和深圳中微半導體在家電市場布局較早，有相對市場優(yōu)勢。隨著美的、格力和海爾等家電巨頭轉(zhuǎn)向智能家電領(lǐng)域，甚至自己開始啟動芯片研發(fā)項目，國產(chǎn)MCU廠商在這一市場將獲得持續(xù)的增長，將在全球市場上處于主導地位。

消費電子的無線充電

隨著技術(shù)瓶頸不斷突破，無線充電市場規(guī)模逐年增長。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2019年全球無線充電市場規(guī)模為87億美元，2024年全球無線充電市場規(guī)模將增長至150億美元，年均復合率達到12%。

伴隨著全球無線充電市場的強勁發(fā)展，中國無線充電市場規(guī)模也在不斷增加。2018 年到2026 年，預計實現(xiàn)從3.6 億元至239.4 億元的市場規(guī)模增長。在消費電子領(lǐng)域，手機是無線充電的最大市場。伏達半導體和深圳中微半導體等國產(chǎn)廠商在無線充電發(fā)射和接受芯片，以及相應(yīng)的MCU和SoC芯片領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器

隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，傳感器市場需求不斷增長。2019 年，全球傳感器市場規(guī)模為2,263 億美元，同比增速11.63%；預計到2023 年，全球傳感器市場規(guī)模將達到2,985 億美元，較2019 年年均復合增長率為7.14%。中國傳感器市場與美國、日本、德國相比仍存在較大差距，但增長速度整體領(lǐng)先于全球。2019 年，中國傳感器市場規(guī)模為243 億美元，同比增速13.45%；預計到2023 年，中國傳感器市場規(guī)模將達到388 億美元，較2019 年年均復合增長率為12.44%。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，傳感器與MCU結(jié)合構(gòu)成智能傳感器將有較大的發(fā)展空間。匯頂科技、芯?？萍肌⒄滓讋?chuàng)新（收購思立微）和艾為電子等國產(chǎn)廠商在觸控、智能傳感器和高精度ADC方面都有一定的技術(shù)實力和市場應(yīng)用優(yōu)勢。

工業(yè)控制

中國工控和自動化市場規(guī)模持續(xù)擴大，預計到2022年將達到2085億元。工業(yè)MCU產(chǎn)品主要用于電機控制、儀器儀表、低壓配電、電動工具、工業(yè)機器人等應(yīng)用場景，其功能主要是電機控制運算、數(shù)據(jù)采集控制等。隨著工業(yè)設(shè)備復雜度的提升，工業(yè)MCU單機使用數(shù)量持續(xù)增長。以工業(yè)機器人為例，單機至少使用十余顆MCU芯片。

傳統(tǒng)工控MCU領(lǐng)域向來是TI、ST、ADI和瑞薩等國際大廠的地盤，國內(nèi)MCU廠商中只有華大半導體的MCU事業(yè)部在這一細分市場占據(jù)一席之地。最近幾年，萬高、航順和極海半導體也可以發(fā)力工業(yè)MCU市場。比如，極海半導體目前已有基于M0+、M3、M4的MCU，工作溫度覆蓋-45℃~+125℃，已經(jīng)應(yīng)用到變頻器、電機驅(qū)動器、伺服器、逆變器、BMS管理等工控行業(yè)。位于深圳的峰岹科技作為專注于高性能BLDC電機驅(qū)動控制芯片的設(shè)計公司，其產(chǎn)品涵蓋電機驅(qū)動控制的全部關(guān)鍵芯片，包括電機主控芯片MCU/ASIC、電機驅(qū)動芯片HVIC、電機專用功率器件MOSFET、智能功率模塊IPM等。

汽車電子

作為車輛控制的核心器件，MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統(tǒng)。汽車MCU是一個相對成熟的市場，競爭格局比較穩(wěn)定。恩智浦、英飛凌、瑞薩、意法半導體和德州儀器長期以來一直占據(jù)全球汽車MCU市場的前五名，2020年市場占比超過95%。

現(xiàn)代的新車平均包含50-100個電子控制單元 (ECU)，每個ECU又包含一個或多個MCU，而且還需要長達一公里的電線將它們連接到多個不同的網(wǎng)絡(luò)。對汽車電子工程師來說，為不同的功能應(yīng)用設(shè)計挑選合適的MCU也是一個不小的挑戰(zhàn)。

除了功能復雜性之外，車規(guī)級MCU還有嚴格的技術(shù)和監(jiān)管壁壘。無論8位、16位，還是32位MCU，都必須滿足國際汽車工程師協(xié)會 (SAE)的標準。對車規(guī)級MCU，有如下三種標準規(guī)范：

1. AEC-Q100可靠性標準；

2. 符合零失效(Zero Defect)的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理標準IATF 16949規(guī)范；

3. 符合ISO26262標準的ASIL功能安全保證級別。

消費級MCU的不良率只要≤200DPPM就可以了，但車規(guī)級MCU的不良率要≤1DPPM，這就意味著每百萬個MCU，最多只能有一個不良品；消費級MCU的工作溫度范圍在-30-85℃，而車規(guī)級MCU的運行環(huán)境相對惡劣，往往要求-40~125℃；車規(guī)級MCU的工作壽命一般要超過15年，消費級MCU要求3~5年即可。此外，車規(guī)級MCU還需功能安全底層軟件支持，確保汽車安全穩(wěn)定的運行，而且根據(jù)不同應(yīng)用對資源和供應(yīng)體系要求也更高。

然而，在芯片供不應(yīng)求的情況下，汽車制造商迫切需要多種渠道來采購符合汽車質(zhì)量規(guī)格的MCU，他們開始考慮增加采購渠道和候選供應(yīng)商，這給中國MCU廠商帶來了打入全球汽車供應(yīng)鏈的契機。中國本土芯片公司正在努力進軍汽車MCU市場。預計2022年開始進入大規(guī)模量產(chǎn)階段，通過“國產(chǎn)替代”來緩解汽車MCU芯片短缺局面。

在國內(nèi)眾多MCU廠商中，杰發(fā)科技（AutoChips）、芯旺（ChipON）、賽騰微、琪埔維半導體（Chipways）和比亞迪半導體等少數(shù)公司已經(jīng)批量生產(chǎn)MCU，并進入了汽車OEM廠商供應(yīng)鏈，但他們的產(chǎn)品仍然局限于簡單的控制應(yīng)用，例如車窗、照明和冷卻系統(tǒng)，而在動力總成控制、智能座艙和ADAS等復雜應(yīng)用中仍不多見。