2021年半导体MCU行业研究报告

导语

我们预计持续型缺货将至少持续到2021年年底至2022年一季度，后续随着明年晶圆厂持续性扩产，未来MCU行业缺货状况将逐步缓解。

来源：兴业证券 作者：谢恒、李双亮

一、MCU是电子系统中基础型控制芯片

MCU是Micro Control Unit（微控制器）的简称，又称单片机，是把中央处理器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， 形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制；MCU在信号链中起核心处理作用，信号链是连接真实世界和数字世界的桥梁，是电子产品智能化、智慧化的基础；

MCU内部组成完整，功能类似于小型CPU

MCU内部组成主要包括CPU（包括运算器、控制器和寄存器组）、存储器（包括ROM和RAM）、输入、输出I/O接口、定时器、中断系统、特殊寄存器等；处理功能类似于小型CPU。

MCU产品种类繁多，主要分类依据为应用领域和位数

MCU主要分类方法为应用领域和位数：

按照应用领域可分为：通用型和专用型，通用型MCU将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、 EPROM）等全部提供给用户，功能相对更全面；专用型MCU其硬件和指令是按照某种特定用途设计的，功能略有阉割；

MCU位数代表处理能力，32位MCU逐步成为未来发展趋势

MCU位数指的是MCU每次处理数据的宽度或者总线以及数据暂存器的宽度，处理器位数越高，其运算速度越快，支 持的存储空间越大，越能适应更为复杂的应用场景；目前全球市场来看，32位MCU由于其更高的规格和性能以及不断降低的成本已经成为市场主流，广泛应用于汽车电子、工控/医疗等领域；但由于仍有大量应用场景只需简单控制，而低位MCU具备成本优势，因此仍占据较大市场；

MCU产品未来发展方向集中在六个维度

1）更强计算性能：MCU朝着500Mhz主频， MPU增加更多处理器内核；2）更多无线连接功能：集成更多射频模块；3）高能效比，低功耗：集成模拟芯片，以及低功耗模拟外设；4）硬件加速器的持续加持：算法与工具的高度集成；5）安全性：提高抗干扰能力以及安全性 ；6）性价比：降低成本

二、MCU行业空间广阔，下游需求持续拉动行业增长

MCU行业空间广阔，行业增速稳定

MCU市场空间广阔，行业增速稳定，据IC Insights显示，2019年全球MCU市场规模约为164亿美元，到2023年可达 200亿美元左右；国内MCU市场2019年规模约256亿元，占全球市场26%左右，其中2015-2019年复合增速达9%；

汽车MCU是下游占比最高的赛道

MCU其下游应用广泛，其中汽车电子市场占比最高，在30%以上，而工控医疗和计算机市场占比也都在20%以上，消费电子占比约10%，这几大领域占据了90%以上的市场；

中国MCU市场中消费电子类MCU占比最高

与全球MCU市场格局不同，中国MCU占比最高的是消费电子领域（26%），其次是计算机网络19%，工业与汽车 MCU占比较低，低于全球水平，未来随着新能源车渗透和造车新势力的推动将持续拉动汽车MCU提升。

汽车是MCU第一大赛道，国际大厂占主导

从全球市场来看，汽车赛道以占到全球MCU市场33%的市场份额；根据IC Insights数据显示，车用MCU市场空间将 在2023年达到81亿美元，整体增速可观；从格局来看，2020年全球车用MCU市场份额占比前五名分别为瑞萨、恩智浦、英飞凌、德州仪器和微芯占比合计达 87%。

汽车MCU产品应用逐步多元化

新能源车对MCU需求量较大，在仪表盘，信息娱乐系统，车身控制，空调热管理，电机驱动控制，充电系统，电池管理系统，照明系统等模块均用到MCU，单车使用数量可达上百颗。

工业MCU单机使用数量持续提升

工业MCU产品主要用于电机控制，仪器仪表，低压配电，电动工具，工业机器人等应用场景，主要用于电机控制运算， 数据采集控制等功能；随着工业设备复杂度的提升，工业MCU单机使用数量持续增长，以工业机器人为例，单机至少使用十余颗MCU产品。

三、MCU缺货仍在持续，国产替换进程持续受益

供需错配是造成目前MCU缺货核心原因

需求侧来看，全球疫情导致2020Q2客户大幅砍单，但后续汽车工控需求持续复苏，回补库存需求强劲，客户同时加大MCU下单量， 目前整体呈现供不应求状态，以瑞萨电子为例，其库存水平从2020第二季度起就持续下降。

供给侧来看，欧美大厂产能普遍受到疫情影响无法满载，同时产能扩张进度几乎冻结，同时接连发生意法半导体大罢工事件、恩智浦/ 英飞凌/德州仪器的德州晶圆厂受到暴风雪冲击等影响，导致8位、32位MCU交期持续拉长。

缺货加速国产MCU供应商导入

海外供应商MCU缺货加速国产MCU厂商导入，以导入壁垒最高的汽车MCU为例，汽车MCU通常验证周期长、供应商导入节奏极慢， 但因缺货，芯海科技、杰发科技、芯旺微等车规级MCU被下游客户加速验证，未来业绩增长确定性较强；除汽车MCU外，MCU行业整体呈现出国产品牌加速导入态势。

晶圆厂持续扩产，未来MCU行业缺货状况将逐步缓解

我们预计持续型缺货将至少持续到2021年年底至2022年一季度，后续随着明年晶圆厂持续性扩产，未来MCU行业缺货状况将逐步缓解。

四、海外MCU厂商持续领先，工控、汽车等赛道领先明显

瑞萨电子-全球第一汽车MCU厂商

瑞萨是成立于2003年，由日立制作所半导体部门和三菱电机半导体部门合并而成，主营覆盖汽车、工业、通信等领域，是全球第一的汽车MCU厂商，2020年汽车MCU市占率高达30%。瑞萨车用MCU具有完整的产品线，覆盖EV/HEV、动力系统、电动汽车、汽车仪表盘、汽车网络、底盘控制、ADAS 等应用领域。

微芯科技-8位MCU主力特色，收购Atmel补充32位MCU实力

微芯科技公司(Microchip)成立于1989年，微芯科技是全球领先的单片机和模拟半导体供应商。公司主营为微控制器，存储器产品，模 拟接口与混合信息产品，技术授权等。• 产品主要应用于嵌入式控制系统与IOT相关的产业，包括数据处理，医疗互联网+（IoT）,智能城市，工业4.0，智能医疗等。主要客户有 英特尔，戴尔，洛克希德马丁，惠普，波音公司等。

五、国产MCU厂商百花齐放，持续追赶海外大厂

兆易创新-国产最大的MCU厂商

兆易创新是一家致力于存储器、控制器、传感器及周边产品研发的国际化芯片设计公司，产品广泛运用于消费电子、互联网、汽车、 工业控制等领域；2020年公司MCU产品收入占比达17%。兆易创新2013年4月推出第一款32位MCU，截至2020年6月，公司32位MCU累计出货超过4亿片，主营MCU产品为Arm Cortex-M系 列、RISC-V系列。据IHS Markit统计，2018年兆易创新Arm Cortex-M系列MCU在国内市场的份额已经达到了9.4%，排名第三；

中颖电子-国产最大的家电MCU厂商

中颖电子是一家单片机（MCU）产品集成电路设计公司，产品主要包括8-bit Flash MCU、8-bit OTP/Mask MCU、16-bit DSP、4- bit OTP/Mask MCU，广泛运用于家电、汽车、工业控制、安防等领域；公司在小家电领域竞争对手主要为韩国ABOV、中国台湾盛群，白色家电领域主要是欧美竞争对手，包含瑞萨、NEC、TI、STM等；公司2017年-2020年的营业收入分别为6.86亿元、7.58亿元、8.34亿元、10.12亿元，营业收入呈逐年上升趋势；

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