2024年中国工业MCU产业分析报告.pdf

2024年中国工业MCU产业分析报告与非网分析师 史德志MCU产品概要中国工业MCU市场分析本土重点工业MCU企业分析目 录MCU产品概要MCU定义InterruptLCD ControlDisplayTimerXTALCryptoCRCIRCClockPLLDSPFPUADCUARTComparatorSPIDACI2CCAN/LANPWMGPIOLDOUSBPOREthernetLVRWirelessBOD典型MCU芯片架构ProcessorCoreTimerConnect-ivityWatch DogTimerProgramMemorySRAMDataConverterPowerMCU（Micro Controller Unit）为微控制单元，又称微控制器或单片机，是将中央处理器的频率和规格做适当缩减，并与存储器、I/O 端口、定时/计数器等集成在一颗芯片上，执行计算与控制功能。根据应用场景不同，很多增强型MCU还集成了ADC、DAC、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及 SPI、I2C、UART、USB、CAN等数据传输接口，使单片机更具特色、更有市场应用前景。MCU的工作原理：传感器输入信号，输入处理器对信号进行模数转换、放大等处理后，传递给MCU进行运算处理，然后输出处理器对信号进行功率放大、数模转换等，使其驱动如电磁阀、电动机、开关等被控元件工作。模拟信号电磁阀电动机数字信号开关与指示电源通讯口MCU工作原理与运行过程传感器信号执行控制输入处理输出处理电源电路通讯电路MCUMCU分类按处理数据的位数分类：4位、8位、16位、32位和64位MCU。目前市场上以8位和32位MCU为主，32位MCU在大量数据处理上具备速度优势，且功能拓展性更强，随着物联网、汽车电子需求带动，占比进一步扩大。按指令集分类：复杂指令集（如X86）、精简指令集（如Arm、RISC-V、MIPS），Arm生态建设完善，是目前主流架构，国内市场占比高达52%。而RISC-V作为新兴精简指令集，渗透率快速提升。按存储器架构分类：哈佛架构、冯诺依曼架构。哈佛架构是一种将程序指令存储和数据存储分开的架构，使用独立的两条总线，指令和数据有不同的数据宽度，基本解决取指和取数的冲突问题，该类微处理器具有较高的执行效率；而冯诺依曼结构数据空间和地址空间是不分开的。按用途分类：通用型MCU、专用型MCU。其中通用型MCU是指将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、EPROM等）全部提供给用户的MCU，通用型MCU市场占比大，超70%；专用型MCU是指硬件及指令是按照某种特定用途而设计的MCU，例如打印机控制器、电机控制器等。44%18%38%0%不同位数MCU占比32位16位8位4/64位52%22%2%24%不同内核MCU占比Arm8051RISC-V其他73%12%8%5%2%不同应用MCU占比通用MCU专用MCU超低功耗MCU电机控制MCU其他更小尺寸更高性能更低能耗更加“AI”更加“安全”更加“无线”MCU主要技术趋势AB高要求的工业MCU工业MCU高可靠性高实时性、强任务处理能力严格的质量管控体系丰富专有功能中国工业MCU市场分析中国MCU市场增速显著高于全球水平，工业领域占比稳定2023年全球MCU市场规模小幅降至229亿美元，预计2022-2028年CAGR为5.3%；中国MCU市场规模预计2024-2029年的CAGR为10%左右，显著高于全球水平。全球市场汽车领域占比39%，小幅提升；工业电子的份额为24%，较为稳定。-0.5%24%19.7%-2.4%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%0501001502002503003502019-2023年全球MCU市场规模（亿美元）全球MCU市场规模（亿美元）yoy数据来源：Yole本土企业已然在国内MCU市场崭露头角全球MCU市场由海外厂商主导，其中32位MCU市场意法半导体出货量占比32%，8位MCU市场微芯科技出货量占比42%。国内MCU市场，32位MCU的国产化率为20%，极海、兆易创新、华大半导体进入前十；8位MCU的国产化率高达42%，top5公司中有3家本土厂商：中微半导体、辉芒微电子和中颖电子。32.0%16.1%15.1%13.3%6.8%16.8%2022年全球32位MCU市场竞争格局（出货量）意法半导体恩智浦英飞凌瑞萨电子微芯科技其他41.8%14.7%7.1%7.1%5.6%23.7%2022年全球8位MCU市场竞争格局（出货量）微芯科技恩智浦意法半导体中微半导体瑞萨电子其他26.3%14.0%12.3%10.5%6.4%5.5%4.8%2.7%2.6%14.9%2022年中国32位MCU市场竞争格局（出货量）意法半导体恩智浦英飞凌瑞萨电子微芯科技极海半导体兆易创新德州仪器华大半导体其他28.9%12.8%11.0%8.6%8.5%5.5%3.2%2.9%2.5%2.3%13.8%2022年中国8位MCU市场竞争格局（出货量）微芯科技中微半导体恩智浦辉芒微电子中颖电子意法半导体瑞萨电子芯海科技赛元微电子英飞凌其他数据来源：沙利文本土MCU企业如雨后春笋般涌现，产品广泛应用于工业领域国内MCU企业的地域分布消费消费工业工业汽车汽车兆易创新Cortex-M3/M4/M23/M33/M7、RISC-V32位极海半导体Cortex-M0+/M3/M4F32位国民技术Cortex-M0/M4/M4F、805132位乐鑫科技Xtensa、RISC-V32位杰发科技Cortex-M0+/M3/M4F32位国芯科技PowerPC32位复旦微电8xC251内核，Cortex-M0/M0+/M338、16、32位中微半导8051、RISC-V、Cortex M0/M0+8、32位东软载波Cortex-M0/M3、自研内核8、32位中颖电子8051、Cortex-MO+/M38、32位芯海科技8051、Cortex-MO、RISC-V8、32位峰岹科技自研ME内核、80518位灵动微电子Cortex-M0/M0+/M3、STAR-MC132位凌鸥创芯Cortex MO、RISC-V32位钜泉科技Cortex-M0/M332位致象芯片Cortex-A、Cortex-M4F、RISC-V32位芯驰科技Cortex-A、R系列32位航顺芯片Cortex-MO/M38、32位华大半导体8051、Cortex-M0+/M48、32位芯圣电子8051、Cortex-M0+/M3/M48、32位芯旺微电子自研KungFu8、KungFu328、32位比亚迪半导体8051、Cortex-MO/MO+/M4F8、32位国内部分厂商MCU产品情况企业名称企业名称主要内核主要内核位数位数应用领域应用领域集中在上海、广东、江苏等地，产业政策扶持，上下游配套完备。产品结构丰富，广泛适用工业各领域。2023年中国自动化市场规模为2900亿元左右，同比下滑1.8%。其中大中型PLC、DCS、SIS的市场规模分别增长：1.1%、7.1%、3.0%；而小型PLC、通用伺服、低压变频器的市场规模分别下跌：12.3%、4.1%、3.8%自动化市场走向成熟，市场由高速增长走向稳定。数据来源：MIR DATABANK，与非网制作国内工业自动化市场挑战与机遇共存7.7%-0.7%0.8%16.8%1.4%-1.8%0.5%2.4%2.1%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%05001000150020002500300035002017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年E 2025年E 2026年E中国自动化市场规模（亿元）中国自动化市场规模（亿元）yoy（右轴）数据来源：国际能源局，与非网制作国内光储行业持续高增长-17%-32%60%14%59%148%30.7%-80%-40%0%40%80%120%160%050100150200250中国光伏发电新增装机容量中国光伏发电新增装机容量（GW）YOY（右轴）05101520252021年2022年2023年2024年H1中国新增新型储能装机容量（GW）数据来源：国际能源局、CNESA，与非网制作2023年光伏发电新增装机容量为216.88GW，2019年-2023年，复合增速高达64%。2023年新型储能装机容量（锂离子电池为主）大幅跃升至22.6GW，高增速趋势不减。本土重点企业分析兆易创新：46大产品系列，超过600款MCU产品图片来源：公司官网国内首个推出Arm Cortex-M3、M4、M23、M33及M7内核通用MCU产品，全球首家推出RISC-V内核MCU产品具有丰富的工业应用，如电机控制、工业控制、能源等。内核位数系列最高工作频率应用领域Arm Cortex-M332GD32F101/103/105/107/130/150/205/207等48-120MHz工业控制、人机交互、电机驱动、电源监测和报警系统、消费品与手持设备、太阳能光伏控制、触控面板、安全支付、车载设备和物联网等。Arm Cortex-M432GD32A490，GD32C103，GD32E103，GD32F303/305/307/310/330/350/403/405/407/425/427/450/470等72-240MHzGD32F3以“小身材，大智慧”为工业电机、变频、节能应用等带来出色性价比；GD32F4适用高级计算，云服务器，人工智能、工业控制、电机变频、图形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、物联网等。Arm Cortex-M2332GD32E203/231/232/235，GD32L233等64/72MHz适用工业控制、电机驱动、人机交互、电源监测和报警系统、手持设备、游戏和全球定位、电动自行车等，GD32L233适用工业表计、小型消费电子、便携式医疗设备、电池管理、数据采集与传输等。Arm Cortex-M3332GD32A503/513，GD32W515，GD32E502/503/505/507/508/513/517/518,GD32F527等100/180/200MHzGD32A503/513适用汽车电子，GD32W515适用智能家居、工业物联网、消费电子，GD32E产品适用高精度工业控制、数字电源、电机变频、测量仪器、混合信号处理等。Arm Cortex-M732GD32H737/757/759等600MHz数字信号处理、电机变频、电源、储能系统、无人机、音频视频、图形图像、机器学习和人工智能等场景。RISC-V32GD32VF103,GD32VW553等108/160MHz应用于工业控制，电机控制，电源监控和警报系统，消费和手持设备，POS机，车载GPS，LED显示屏等。兆易创新：持续提升研发费用率水平数据来源：公司财报，与非网制作2018-2023年营收复合增长26.7%，2023年录得13.2亿元，受累市场萎靡，下滑53.4%；毛利率水平回落至上个周期低点。2018-2023年研发费用复合增速36.6%，期间研发费用率持续提升，从9.3%到17%。9.3%11%11%10%12%17%18%5%7%9%11%13%15%17%19%0246810122018年2019年2020年2021年2022年2023年 2024年Q12018-2024年Q1兆易创新研发费用表现研发费用（亿元）研发费用率44%45%48%66%65%43%0%10%20%30%40%50%60%70%0510152025302018年2019年2020年2021年2022年2023年2018-2023年兆易创新MCU营业收入表现MCU收入MCU业务毛利率数据来源：公司财报，与非网制作乐鑫科技：垂直AIOT的解决方案商图片来源：公司报告专注“连接+处理”，“处理”以MCU为核心；“连接”以无线通信为核心，包括Wi-Fi、蓝牙和Thread、Zigbee等技术。完整的AIoT平台：芯片、系统、软件、生态齐头并进。图片来源：公司报告乐鑫科技：次新类产品快速增长数据来源：公司财报，与非网制作51%47%41%40%40%41%42%0%15%30%45%60%051015202018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年Q12018-2024年Q1乐鑫科技的营业收入表现营业收入(亿元)毛利率16%16%23%20%27%28%27%10%15%20%25%30%0123452018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年Q12018-2024年Q1乐鑫科技的研发费用表现研发费用研发费用率2018-2023年营收复合增长24.7%，2023年录得14.33亿元，创历史新高；毛利率水平维持在40%，较为稳定。高性价比产品ESP32-C3、ESP32-C2和高性能产品线ESP32-S3进入了快速增长阶段。2018-2023年研发费用复合增速40%，2022年-2023年研发费用率维持在27%左右，保持高投入。数据来源：公司财报，与非网制作峰岹科技：国内BLDC电机驱动控制芯片龙头数据来源：公司官网电机主控芯片 MCU 集成了“高速电机引擎ME”和“8051内核”双核架构，单芯片全集成。在智能手臂、工业缝纫机、工业风机、工业水泵等工业领域，有着成熟的解决方案。峰岹科技：BLDC市场渗透率持续提升助推业绩高增长数据来源：公司财报，与非网制作45%48%50%57%57%53%55%0%10%20%30%40%50%60%70%0123452018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年Q12018-2024年Q1峰岹科技营业收入表现营业收入（亿元）毛利率20%18%13%12%20%21%16%10%15%20%25%30%0.00.20.40.60.81.02018年2019年2020年2021年2022年2023年 2024年Q12018-2024年Q1峰岹科技研发费用表现研发费用（亿元）研发费用率2018-2023年营收复合增长35.1%，2023年录得4.11亿元，创历史新高；毛利率较高，维持在50%以上。2018-2023年研发费用复合增长35.4%，2022年、2023年的研发费用率保持在20%左右。数据来源：公司财报，与非网制作