微控制单元(MCU) ，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将各类部件整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。
  
  MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种；    根据指令结构，可分为CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）；按用途分为通用型和专用型；根据数据总线的宽度和一次可处理的数据字节长度可分为4位、8位、16位、32位MCU（位数越高，运算能力越强），其对应占比分别是2%、43%、1%、54%。
  
  目前32位和8位占据市场主流，未来32位产品占比将不断提高。
  
  | MCU行业产业链及市场规模分析MCU行业的上游产业主要为各类原料，包括硅片、掩膜版等；制造设备，如光刻机等；同时还包括ARM相关的专利授权；中游是MCU的制造；下游应用市场最为广泛的是汽车电子、消费电子、工业控制等领域。
  
  MCU行业产业链数据来源：芯八哥整理上游硅片作为制造MCU芯片最重要的原料，其年复合增长率在5%左右，市场规模2021年维持在126亿美元，且预计未来全球半导体硅片的市场规模将进一步扩大，半导体硅片市场的稳步增长保证了MCU芯片行业原料供应的稳定。同样，光刻机作为生产MCU芯片的重要设备，2020年全球光刻机销量约为413台，预计2025年销售量将达637台，目前光刻机设备落地正在进程中。
  
  2012-2021年全球半导体硅片行业市场规模 金额单位：亿美元资料来源：SEMI,芯八哥整理中游产业是最核心的MCU芯片的制造，根据 IC Insights 的数据显示，2021全球MCU销售额增长23%达到196 亿美元。IC Insights 预测，2022 年全球 MCU 销售额将增长 10%达到 215 亿美元，从 2021 年到 2026 年，MCU 总销售额预计将以 6.7%的复合年增长率增长，并在2026年达到 272 亿美元。
  
  由于中国物联网和新能源汽车行业等领域快速增长，下游应用产品对MCU 产品需求保持旺盛，中国 MCU 市场增长速度继续领先全球。前瞻产业研究院预计，2021-2026 年，我国 MCU 市场规模将保持 8%的速度增长，其中 2021 年约为 365 亿元（占比全球近30%），至 2026 年我国 MCU 市场规模将达到 513 亿元。
  
  随着物联网终端需求不断推进，汽车驾驶信息系统、油门控制系统、自动泊车、先进巡航控制、防撞系统等 ADAS 系统对 32 位 MCU 芯片需求量将大幅度提升，车载和工控领域将是 MCU 行业未来在全球市场中开拓的主要目标市场。
  
  2015-2026年中国MCU市场规模 金额单位：亿元资料来源：IHS,芯八哥整理MCU下游应用领域全球汽车电子占比最高，中国主要集中在消费电子领域：2020年汽车电子是全球MCU第一大应用领域，占比为33%，其次是工业控制、医疗、计算机网络、消费电子等领域。2020年中国MCU市场销售额第一的应用领域为消费电子，其次是计算机网络，而汽车电子及工业控制领域的MCU占比则显著低于全球水平，中国MCU应用仍主要集中在消费、家电等品类。
  
  EE芯视频推荐视频：【灵动微电子MM32 eMiniBoard】+远程上位机通讯资料来源：芯八哥整理汽车电子：全球 MCU 市场增长主要驱动力及增长点，MCU 被广泛应用于各类汽车电子中，从车身动力总成，到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶，从发动机控制单元，到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元，每一个功能的实现背后都需要复杂的芯片组支撑，MCU在其中扮演着最重要的角色。一辆汽车所装备的所有半导体器件中，MCU占比约30%，平均每辆车包含70颗以上的MCU芯片，需要实现车内各类应用场景，同时对安全性要有足够保证。
  
  2020年全球车用 MCU 市场规模达到62亿美元，我国车规MCU市场规模已经达到了23亿美元，预计2025年时我国有望达到33亿美元。受益于汽车智能化、电动化、网联化和共享化的迅猛发展，MCU 在汽车电子领域的渗透正在逐步深入，汽车电子已是全球MCU市场最大的下游应用领域之一。尽管2020年受制于疫情，汽车 MCU 市场仍保持增长 8%。根据 IC insights 的预测，未来五年汽车 MCU 销售额或将以 7.7%的复合年增长率增长。
  
  2018-2025年中国车规MCU行业市场规模金额单位：亿美元资料来源：芯八哥整理汽车电子行业对车载MCU的市场需求主要集中在8、16和32位的微控器，可按汽车电子产品的不同需求用于相关场景。
  
  汽车电子领域MCU产品应用分类消费电子：智能化和变频化提升渗透率，国内 MCU 市场中，消费电子是第一大应用需求，下游覆盖面较广。MCU 在消费类电子产品如手机、可穿戴设备、智能家居等被广泛应用。2015 年以来，AIoT 物联网兴起，智能家居概念下的智能音箱、扫地机器人等 各类智能家电带来了大量 MCU 需求。例如在智能音箱中实现语音交互， 扫地机器人中实现动作控制，以及智能电饭煲中的温度控制都离不开 MCU.
  
  MCU具低功耗、低成本与可运算的特性，能为智能终端提供基础的功能控制。因此在物联网（IOT）中的应用非常广泛。2020年全球MCU应用于IOT的市场规模为39.3亿美元。未来随着物联设备数量的增加以及物联网设备的升级，2025年MCU的市场规模有望扩大至79.7亿美元。
  
  2018-2025年全球MCU应用于物联网市场规模金额单位：亿美元工业控制：受益于逆变器需求提升，工业控制领域 MCU 市场规模略低于汽车应用，工业MCU产品主要被应用在自动化控制、驱动电机、逆变器、工业机器人等场景，发挥着电机控制运算、数据采集控制等功能。其中MCU 是光伏发电控制逆变系统的核心，光伏新增装机放量叠加存量替代空间扩大，逆变器渗透率提升将带动上游工业MCU需求增长。
  
  | 全球MCU市场竞争格局目前，从竞争格局来看，全球主要供应商以国外厂家为主，集中度相对较高，这些龙头厂商主要为IDM模式为主。意法半导体、瑞萨电子、NXP、微芯科技、德州仪器、英飞凌等第一梯队的MCU厂商，其MCU产品主要应用于汽车电子、工业等领域；新唐科技、芯科科技、三星电子、东芝等产品竞争力位居第二梯队，其中，三星电子、东芝MCU业务占比较小。
  
  国内100多家MCU厂商，总体呈现散而弱的局面，兆易创新、中颖电子、乐鑫科技等国内企业构成行业的MCU厂商第三梯队，其中，兆易创新布局32位通用型MCU市场，MCU产品线已推出35个系列450余款产品；乐鑫科技在物联网WiFi MCU通信芯片领域具备领先地位；中颖电子专注于家电MCU产品。
  
  中国MCU行业竞争格局我国MCU龙头企业有兆易创新、乐鑫科技、中颖电子等，其中兆易创新在 32 位 MCU 产品领域布局领先，领跑国产 32 位 MCU 产品，在国内 32 位 MCU 的发展历史上创造了四个“第一颗”。2013 年 4 月，公司发 布第一颗国产 Cortex-M3 32 位 MCU；2016 年 6 月，发布第一颗国产 Cortex-M4 32 位 MCU；2018 年 10 月，发布第一颗 Cortex-M23 32 位 MCU；2019 年 8 月，发布第一颗 国产 RSIC-V 32 位 MCU.乐鑫科技已从Wi-Fi MCU这一细分领域扩展至更广泛的Wireless SoC（无线通信SoC）领域，发展空间已扩展至“Wireless SoC+AI +软件+云”；中颖电子在小家电MCU领域相对领先，显示驱动芯片是新的业务增长点。
  
  中国主要MCU厂商兆易创新上半年净利润15.2亿，同比增长93.46%，主要受益于持续优化产品结构、客户结构，继续提升工业、汽车等领域营收贡献；中颖电子上半年净利润2.6亿，同比增长67.12%，主要受益于海外变频电机控制MCU 继续增长；乐鑫科技上半年净利润0.63亿，同比减少37.68%，主要是受消费类市场影响收入增长停滞和研发费用的继续增长所致。
  
  兆易创新MCU产品连续7年在国内32位MCU市场市占率位列本土厂商第一，累计出货量超过10亿颗，布局日益完善；从产品线来看，截至2022年5月底，公司MCU产品线已推出35个系列450余款产品，近期推出低功耗MCU、WiFi MCU等新品，公司首颗车规级MCU（40nm）面向通用车身市场，已流片并进入客户测试，即将量产；从下游进展来看，车载领域公司MCU芯片在OBD、EDR、动力电池等均已量产落地，车规级产品竞争力2022年有望进一步增强；从工艺方面看，公司制程覆盖110nm~22nm,与台积电、中芯国际、华虹等多家晶圆厂合作，新品均采用40nm及以下工艺，兼具eFlash和SiPFlash方案，打造MCU产品矩阵平台式供给。
  
  此外，公司围绕MCU业务涉足模拟芯片领域，于21H2推出GD30系列电源管理芯片，涉及电机驱动、LDO、电池充电管理、TWSPMIC等，未来有望持续扩展料号，与MCU业务协同，类比意法半导体从存储到MCU再到模拟芯片的发展路径；从行业来看，公司产品口碑好，生态完善，作为国产第一大通用型MCU综合性公司，在整体规模和潜力方面均优于乐鑫科技、中颖电子，且当前公司工业+汽车后装市场应用占比已超过消费领域，标志兆易创新全面迈入高端MCU市场，有望持续引领高端MCU国产替代。
  
  2022年上半年国内主要MCU厂商业绩情况对比分析数据来源：芯八哥整理| 加速国产替代，兆易创新对标意法半导体发展意法半导体是第一个基于 ARM Cortex M 系列内核的 MCU 供应商，也是目前32位 MCU 的市场领导者，拥有 20 多个产品线及千款型号，产品覆盖高性能、主流、超低功耗和无线等。相比同级别的意法半导体产品，兆易创新的产品主频更高、内存更多、外设更丰富，价格更具优势。以热门型号 STM32F10x 系列和 GD32F10x 为例，兆易创新主频为108MHz,显著高于意法半导体（72MHz）。此外，根据立创商城数据，兆易创新产品渠道价格低于意法半导体，具备性价比优势，但同时在性能、功耗方面也存在巨大差距。
  
  兆易创新与意法半导体产品系列和型号对比数据来源：芯八哥整理对标意法半导体发展路径，兆易创新从存储、传感器到MCU发展，打造平台型厂商。意法半导体早期主营业务包括 MEMS、功率器件、存储器等，2004 年ARM 推出 Cortex-M3 内核，2007 年开始推出自己的MCU产品，加快了 MCU 行业发展；2012 年意法半导体推出基于 Cortex-M4、Cortex-M0 的MCU产品，STM32 出货量首次突破 1 亿颗；2013 年 STM32 出货量突破 2 亿颗。2014 年 9 月兆易创新推出基于 Cortex-M7 的MCU产品，STM32出货量近 4 亿颗；2015 年 STM32 出货量近 6 亿颗；2017 年出货量突破10亿颗；2018 年突破12颗， 2013~2018 年期间 STM32 出货量每年增加大约 2 亿颗。从32 位MCU出货量和 ARM 内核推出节奏来看，兆易创新当前的发展阶段大致可以类比 2014 年的意法半导体。
  
  以GD32为代表的国内芯片厂商的崛起势必冲击意法半导体，但目前整体与意法半导体之间的差距较大，主要体现在产品线不完整，产品性能以及稳定性等。国产芯片任重道远。国产芯片在国内MCU市场好比较小，未来进步空间巨大。