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2021 MCU市场现状:国产单片机的缺货与替代挑战

更新时间: 2021-05-21
阅读量:8223

从去年2020年开始,全球芯片市场由于外部原因,被动卷入此次“超级行情”中。从下游终端商到上游的芯片原材料供应商,仅能维持基本的秩序,保障有限的供需稳定而无更多的余力。

MCU市场现状

一、MCU市场前景与增量需求

什么是MCU?MCU全称为MicroController Unit,也叫做微控制器或单片机,内部有CPU、存储器(RAM和ROM)、I/O端口、串口、定时器、寄存器和中断系统。MCU是实现电子产品自动化的核心部件,如屏幕显示、电机驱动、仪器仪表、工业控制等。以智能手环为例,MCU多数情况下与内嵌的SOC负责处理触控、NFC、加速器、蓝牙/WiFi、陀螺仪、红外光感等部件的数据,让用户可以通过显示屏幕直观的看到时间信息、运动状态、步行路程、消耗能量、心率数据、睡眠质量等诸多种数据信息。

MCU有多少种类?目前市场上根据位数,可分为64位、32位、16位、8位、4位。根据指令集的不同,有CISC、RISC。根据内存架构分类,有冯诺依曼架构、哈佛架构。根据应用分类,有通用型、专用型。

根据2020通用微控制器市场报告显示,目前市场上MCU用量按位划分:32位MCU占54%、8位MCU占43%、4位和16位MCU合计只占3%。按内核划分:ARM Cortex内核MCU占52%、8051内核MCU占22%、RISC-V内核MCU只占2%。随着产品的迭代,到2024年,32位MCU占比将上升至71%。与此相反,8位MCU占比缩减至26%。

数据显示,2020年全球MCU市场规模达到了149.2亿美元,未来3年里,市场规模预计将增长至194.2亿美元。随着物联网、消费类电子、汽车电子、工业控制等行业的发展,其应用市场还将进一步扩大。

MCU市场前景

二、产业链供应情况

根据MCU的整个产业链,上游为原材料供应商和代工厂,主要为晶圆、内核授权,包括台积电、格罗方德、中芯国际、华虹等等。中游为各MCU厂商,下游为应用终端商。

目前,MCU行业的集中度很高,基本处于寡头市场,而这也将导致产商们拥有很强的议价能力。排名前7的MCU产商,比如瑞萨、恩智浦、英飞凌、微芯科技、意法半导体、德州仪器、三星等,市场占有率超过了80%。而中国大陆MCU产商,发展迅速,奋起直追,但前十仍榜上无名。

三、国内MCU行业竞争与增长驱动力概况

国外MCU厂商经过长时间积累,产品相对比较齐全。国内MCU普遍集中在消费类电子领域,在中低端市场具有较强的竞争力,像兆易创新、华大半导体、中国台湾新唐等一众国产芯片市场占有率都在稳步上升。

与国外MCU厂商的IDM模式,集芯片设计、制造、封装于一体的方式不同,国内普遍采用Fabless模式,即只负责设计和销售,而光刻、封装和测试等则由代工厂负责代工。

在MCU应用领域,国外厂商大部分集中在汽车电子、电机控制等高端市场。国内MCU应用则大部分集中在消费类电子、家电等品类,目前车规级MCU还处在起步阶段。

单片机行业竞争与增长驱动力

(1)物联网

根据GSMA发布的报告显示,随着物联网的发展,2020年全球物联网规模达到了120亿总连接数。到2025年,预计总连接数将达到246亿,全球物联网收入将达到万亿美元。

国内物联网起步相对较晚,但增长势头强劲,近几年几乎保持较高的增长速度。2020年,我国物联网初步统计总连接数35亿,市场规模2万亿元。

(2)智能家居

在智能家居领域,通过MCU的通讯与调控,可对家用电子设备进行智能化管理。根据全国家用电器工业信息中心数据显示,2019年国内家电零售规模为8032亿元,其中普通家电增长表现平稳,智能家电保持稳步增长。

(3)智能穿戴

自从苹果发布一代真无线耳机(TWS)开始,国内TWS耳机经过了一段爆发式的增长。国内一众手机产商如华为、小米、OPPO、vivo等与音频厂商都推出自己的TWS耳机产品。未来2两年,复合年均增长率将保持在80%。

另外,智能手表、智能手环也是MCU的发展较为迅速的应用领域,它们需要MCU辅助SoC对数据进行采集,方便系统进行处理。只是智能手环相比智能手表,在性能和功能上相对简单一些。目前,两者技术趋于成熟,应用生态也日趋完善,呈现消费支出增加,增速放缓的趋势。

(4)工业控制

工业控制一直以来都是国外MCU产商主导,国内产商虽然“遍地开花”,但市场占比低。目前,前5大MCU产商合计便占据了74.4%的市场份额,可见国产MCU替代空间巨大。从国内各MCU产商公布销售数据来看,销售收入与市场占比逐年提升,出货量增长显著。

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