单片机(MCU)行业分析

栏目:行业洞察 发布时间:2022-12-22

一、MCU介绍

MCU是Microcontroller Unit 的简称,中文叫微控制器,俗称单片机,是把CPU的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、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,诸如手机、PC外围、遥控器,至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等,都可见到MCU的身影。MCU一般分为4位、8位、16位、32位和64位。                                    1、 单片机(MCU)发展简史

       MCU由Intel率先提出,经过4位、8位、16位、32位乃至64位MCU迭代更新,已广泛应用于多种场景。目前市场上以8位和32位MCU为主,未来随着产品性能要求的不断提高,32位MCU的市场规模将进一步扩大。而在国内,现阶段8位、32位MCU企业居多,未来企业加大研发投入,将进一步实现MCU的国产替代。

2、 MCU内部功能部件

MCU内部的功能部件主要是CPU、存储器(程序存储器和数据存储器)、 I/O端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等八大部分,还有一些诸如时钟振荡器、总线控制器和供电电源等辅助功能部件,此外,很多增强型单片机还集成了A/D、 D/A、 PWM、 PCA、WDT等功能部件,以及SPI、 I2C、 ISP等数据传输接口方式,这些使单片机更具特色、更有市场应用前景。

3、 MCU信号链

在MCU应用中,物理世界中的各种模拟量或物理量,通过传感器转换为电信号,经信号调理,再通过放大器进行放大,然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号,在MCU或CPU或DSP等处理后,再经由DAC还原为模拟信号,最后通过功率驱动器实现输出。

4、 MCU的分类

根据处理的数据位数分类:4位、8位、16位、32位和64位。

根据指令结构分类:

image.png CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)
image.png RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)。

根据存储器架构分类:哈佛架构和冯诺依曼架构。

根据用途分类:通用型微控制器和专用型微控制器。

目前市场上以8位和32位的MCU为主。其中8位MCU凭借超低成本、设计简单等优势,活跃于市场,特别是中国市场。由于32位MCU出现并持续降价及8位MCU简单耐用又便宜的低价优势下,夹在中间的16位MCU市场不断被挤压,成为出货比例中最低的产品。

目前市场上主流的MCU中央处理器,包括由Intel开发MCS-51内核、由英国公司ARM Holdinds开发的ARM Cortex-M内核、由Motorola开发的6800内核、由MIPS Technologies, Inc.开发的MIPS内核、由Atmel公司开发的AVR内核、由Microchip Technologies公司开发PIC内核、由加利福尼亚大学伯克利分校开发的RISC-V内核。国产MCU厂商中,芯旺微独立研发MCU内核(KungFu)。

控制器主要外设有: ADC、 DAC、 USB、 CAN、 Ethernet、 SPI、 USART、 I2C、 EEPROM、比较器、I2S等。

微控制器外设的应用方向为:连接、显示、音频、传感和控制。

二、MCU行业现状

1、  MCU行业市场概况

根据2020中国通用微控制器市场简报:市场上MCU,32位占比54%、8位占比43%; RISC指令集的MCU占比76%,CISC指令集的MCU占比24%;通用型MCU为主,占比73%;市场上MCU内核类型以ARM Cortex、8051和RISC-V为主,分别占比52%、22%和2%。

2、  产业链概

image.png代工厂商寡头竞争,上游议价能力强

MCU产业链上游可分为原材料供应商和代工厂商(与中游Fabless厂商合作),原材料主要为圆晶、以及来自于ARM等的内核授权;代工厂商主要包括台积电、格罗方德、联电、中芯国际、华虹半导体等。

image.png代工厂商行业集中度较高

2019年头部的台积电、格罗方德、联电、中芯国际等厂商市占率超过90%,其中台积电市占率高达58.6%,由于原材料的不可替代性与代工厂商的高度集中性,上游厂商议价能力较强。

image.png行业集中度高,国内厂商市占率较低

全球MCU供应商以国外厂商为主,行业集中度相对较高: 全球MCU厂商主要为瑞萨电子(日本)、恩智浦(荷兰)、英飞凌(德国)、微芯科技(美国)、意法半导体等, TOP7头部企业市占率超过80%。

中国MCU奋起直追,逐步扩大市场份额: 国内MCU芯片厂商在中低端市场具备较强竞争力。兆易创新、华大半导体、中颖电子、东软载波、北京君正、中国台湾企业新唐科技、极海半导体等市占率稳步上升。

国外厂商IDM模式为主,国内厂商Fabless模式为主: 国外大厂如意法半导体、瑞萨电子、德州仪器、微芯、英飞凌采用IDM模式,集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身;国外个别厂商如恩智浦以及大部分大陆厂商采用Fabless模式,只负责芯片的电路设计与销售;中国台湾企业盛群、松翰、新唐以及大陆厂商士兰微、华大半导体等采用IDM模式。

国外厂商产品齐全,国内厂商集中在消费电子领域:国外厂商产品种类齐全,覆盖消费电子、汽车电子、工业控制领域,且产能分布较为均衡,国内厂商产能主要集中消费电子特别是家电领域,芯旺微、比亚迪等企业拥有车规级MCU产品,其他厂商尚处在研发或认证阶段。

国内外厂商产品位数相差不大:国外厂商如意法半导体、恩智浦、微芯科技等主流产品均为32位,部分国内厂商如中颖电子产品以8位为主,目前大部分国内厂商均具备32位产品生产能力,整体差距不大。内核方面,各家厂商均以ARM内核为主,国内厂商主要使用ARM Cortex-M0/M3内核,国外厂商对更性能更好的M4/M7内核使用率较低。 另外部分国外厂商如微芯科技拥有自主开发的内核,国内厂商中芯旺微拥有自研内核。

生态建设国外厂商优势明显:以中国电子技术论坛发帖量(兆易创新、新唐等厂商官网链接的技术论坛之一)作为参考,国内厂商仅新唐科技发帖量超过十万,国外厂商德州仪器发帖量约为44万,意法半导体发帖量超60万。

MCU应用领域:全球汽车电子占比最高,中国集中在家电领域。据IC Insights数据, 2019年全球MCU下游应用主要分布在汽车电子(33%)、工控/医疗(25%)、计算机(23%)和消费电子(11%)四大领域。 具体到中国, 2019年中国MCU市场销售额集中在消费电子(26%)、计算机网络(19%)领域,而汽车电子(16%)及工业控制(11%)领域的MCU占比则显著低于全球水平,中国MCU应用仍主要集中在家电等品类。

3、 MCU行业增长驱动力

(1)物联网:通信+MCU集成

根据GSMA数据,2018年全球物联网设备数量为91亿个,2010-2018年复合增长率为20.9%,预计2025年全球物联网设备将高达252亿个。

中国物联网整体规模逐年增长,2015年中国物联网整体规模为7500亿元, 预计2020年达到18300亿元,2015年-2020年复合增长率为19.5%。

伴随着物联网的发展,MCU市场经历价量齐升的过程。未来物联网将实现端到端人机互动,几乎每个设备每个端都需要一个甚至多个MCU。更多的数据更高的计算要求, 推动设备向32位高端MCU升级。

设备联网的关键在于组网技术,组网技术有LoRa(远距离无线电)、Zigbee(短距离低速)、WiFi、NB-IoT(蜂窝网络)、蓝牙,需要搭配响应的组网模块才能遥控设备。

我国物联网连接数2020年达到35亿,2017-2020的复合增长率为34%。主要的组网方式是WiFi和蓝牙,2020年WiFi和蓝牙组网技术占比达67.3%,蜂窝网络组网占比逐年提升,由2017年的3%上升到2020年占8.75%。

射频厂家纷纷推出通信协议+MCU方案。

通信方案主要有两种:单芯集成协议MCU和双芯MCU+通信芯片。单芯方案主要用于智能灯泡、智能插座等比较简单的控制电路;双芯片方案主要用于智能摄像头、智能音响等运算要求高的电路。

双芯结构会增加设计和生产过程中的复杂性和安全风险,例如存储在闪存中的网络安全密钥容易受到网络攻击、需要对不同软件开发工具进行更多投入、系统级应用没有技术支持等。

物联网发展呈现通信协议+MCU集成趋势。

(2)消费电子:智能家居与智能穿戴

家电智能化趋势:机械按键交互向触摸语音交互转变、数码管显示向液晶显示转变、单频向变频转变等。计算能力和抗干扰能力要求增大,需求向更高级的MCU转移。

2020年,中国智慧家庭产品出货总量达到2.8亿台,到2025年出货总量将增长至8.1亿台,年复合增长率可达23.7%。

家庭视频视讯设备(电视机、机顶盒)和智慧安防产品(摄像头、门锁)占比最高,分别达到39.2%和19.6%;智能白电(冰箱、空调、洗衣机)占比接近两成,达到17.1%。

根据《IDC中国智能家居设备市场季度跟踪报告》, 2019年上半年中国智能大家电市场出货量约为2838万台,同比增长22.8%。

家电市场整体表现平稳,智能家电市场的销售保持稳步增长态势。传统家电智能化转型迫在眉睫。

一般家电芯片包括MCU主控芯片、电源管理芯片、通信芯片、驱动芯片和图像处理芯片,目前家电企业的造芯进程中,几乎所有芯片都已布局。 八大家电企业造芯布局中, MCU的占比最高,达到34%。

家电MCU国产替代程度高, 中颖电子在中国小家电MCU中处于领先地位,据中国产业信息统计数据,2017年中颖电子在中国家电MCU中的占比为19.8%,排名第三,与排名前二的MCU厂家盛群半导体(22.6%)和盛群电子(21.2%)的差距不大,预计未来小家电领域MCU国产替代率会进一步提升。

2016年苹果发布第一代Air Pods,开创真无线耳机(TWS)时代,iPhone 12系列取消标配耳机,再次引发TWS耳机销量暴增。

TWS产业链主要包括ODM厂商,无线耳机和充电盒元器件厂商,其包括主控芯片、存储芯片、FPC、语音加速感应器、MEMS、过流保护IC、电池等。目前充电盒国产主控MCU方案成熟,如芯海科技、昇生微、微源半导体等均有成熟的方案且被各大TWS品牌商采用。

智能手表和智能手环的性能和功能的差异决定了主控芯片的配置不同。

通常情况下,高端智能手表的主控芯片功能强于智能手环。 高端手表处理的任务多,需要用内嵌操作系统的SoC,而手环只需要时钟、记步、统计热量小号、测血压等简单的功能,使用MCU即可。

随着智能手表性能和功能的加强,使用带系统的SoC+MCU会是的趋势, 其中WiFi模块中集成了MCU,另外需要多一颗MCU来链接众多的传感器,辅助SoC采集数据。

(3)汽车电子:汽车电气化趋势

汽车电子应用已经占据超过1/3的MCU市场, 汽车向智能化过程中, 对安全、 环保要求越来越高, 因此对MCU的需求增长迅猛。 据IC Insights预测, 车用MCU销售额将在2020年接近65亿美元, 并在2023年达到81亿美元。

据Strategy Analytics统计, 传统燃油车中MCU占整车半导体价值的23%, 纯电动汽车MCU占整车半导体价值的11%,2018年传统燃油车单车半导体价值量为338美元, 新能源汽车单车半导体价值量为704美元, MCU价值量在传统燃油车和新能源车中相当, 均为78美元左右。

据Strategy Analysis数据,全球以及国内车载MCU市场主要由恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器、微芯科技占领,共占约85%市场份额。

汽车级MCU产品品质严苛,认证过程很复杂,投入大,短期内难有盈利。 目前国内汽车级MCU已量产的公司有:杰发科技、上海芯旺微电子、赛腾微电子、中微半导体等公司。 国内车载MCU起步晚,较少公司涉及该领域业务。未来国产替代潜力巨大。

(4)工业控制:工业生产智能化

MCU是实现工业自动化的核心部件,如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。 以工控的主要应用场景——工业机器人为例,为了实现工业机器人所需的复杂运动,需要对电机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制,而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔,催涨MCU需求。根据Prismark统计,2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元,预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿美元,年复合增长率约为3%。根据赛迪智库的数据,2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元,同比增长13.1%。2021年市场规模有望达到2600亿元。

MCU市场现被国外厂商主导,国内厂商虽百花齐放,但占比较低,国产替代空间巨大。 根据前瞻产业研究院,2019年全球MCU市场主要被微芯、意法半导体、瑞萨、德州仪器、恩智浦等厂商占据,前五大厂商合计市场份额达72.8%。中国MCU市场主要被意法半导体、恩智浦、微芯、瑞萨、英飞凌等厂商占据,前五大厂商合计市场份额达74.42%。

近期MCU市场缺货行情持续,本土MCU产业链有望加速产品的市场拓展,提升产品的价值量或出货量,从而充分受益于MCU市场高涨的应用需求。另一方面,高性能MCU的价量齐升,带来可观的毛利率,驱使更多国内优秀企业进军MCU领域,加快实现国产替代。国内厂商在工业控制MCU产品方面,销售收入及其占比逐年上升,产品出货量增长显著,国产替代指日可待。

三、MCU行业玩家

1、 瑞萨电子

2、 意法半导体

3、 恩智浦

4、英飞凌

5、 微芯科技

6、 新唐科技

7、 盛群半导体(合泰)

8、 松翰科技

松翰科技成立于1996年7月,随即于1997年初推出第一颗语音控制器产品,自那时起,松翰科技就以坚强的研发实力成为语音、音乐控制器的领导者,为多方面应用的教育性电子玩具注入新的生命。今日,松翰凭借着坚强的研发实力,不断提升核心技术的层次,扩充产品线,提供更多创新且具有竞争力的产品与方案,已跃居消费性芯片领域的佼佼者。

松翰的产品应用十分广泛,以终端产品而言可分为消费性芯片、多媒体芯片两大类别。在消费性芯片领域,作为语音控制器ICs的全球领导者,松翰科技运用创新技术,降低成本,增加功能,开发出具高秒数语音/旋律ICs、高点数LCD语音/旋律ICs、绿色环保省电音乐ICs、4/16/24多声道语音/音乐ICs、高压缩高音质DSP ICs....等,广泛应用于交互式玩具、教育型玩具、手持式游戏机、电子字典、电子书及各类需要语音、声音、旋律的产品。

除了专精于语音控制技术,松翰亦以卓越的芯片设计能力及高抗干扰及精准的A/D技术发展出多系列高效能的8位微控制器,包括一次性刻录(OTP)及内建闪存(Flash Type0)等不同规格,满足客户不同需求,顺应趋势,松翰的微控制器也已跨入32位的领域,可提供给客户功能更强大,运算效能更优越的最佳选择。目前松翰的微控制器已广泛应用于计算机周边装置、通信产品、各类型摇控器、计算机周边、智能型充电器、大小家电、车用警报系统、安全系统、电子秤、耳温枪、血压计、胎压计、各类量测及健康器材...等产品。

松翰的微控制器除原有8位外,也已跨入32位的领域,可提供给客户功能更强大,运算效能更优越的最佳选择。目前松翰的微控制器已广泛应用于计算机周边装置、通信产品、各类型摇控器、智能型充电器、大小家电、车用警报系统、安全系统、电子秤、耳温枪、血压计、胎压计、各类量测及健康器材等产品。

在多媒体芯片领域,松翰掌控图像处理的核心技术,开发出丰富的多媒体影音产品,率先成功切入网络计算机摄影机,成为全球笔记本电脑摄影机的领导厂商及国际笔记本电脑大厂的最佳伙伴。此外,更将影像技术发扬光大,推出更多元的应用,例如:结合2.4GRF芯片,推出独特的无线影音控制平台,应用于高阶遥控影像传输玩具、影音婴儿监控器并跨足家用安全监控系统设备等应用产品。

此外,松翰结合光学原理与特殊编码及印刷技术,在2002年开发出第一代光学辨识芯片组(Optical ID) ,首先应用于电子教育类产品,获致极大好评,自推出以来,已经在教育/娱乐/家电产品…等各领域获得广泛运用,客户遍及全球,松翰的光学辨识芯片组(Optical ID)技术并已获得台湾、美国、中国、英国、德国、法国、日本、韩国等多国的专利。

9、 中颖电子

10、兆易创新

11、华大半导体

12、上海贝岭

13、复旦微

14、东软载波

15、芯海科技

16、芯旺微

芯旺微成立于2012年1月,是一家具有独立研发MCU内核(KungFu)及搭建生态系统能力的供应商。作为国内MCU芯片厂商的代表,目前芯旺微已经形成了完整的MCU布局,成功向应用市场推出了KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等多种8位MCU产品和KF32A、KF32F、KF32L、KF32LS等32位MCU产品。

芯旺微成立之初就定位于汽车级、工业级MCU市场,迄今已成功向专业芯片应用市场提供了KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等8位MCU产品,其中工业级通用8位MCU—KF8F系列,经历了十年的发展,多代产品的迭代,现已成为通用市场不可或缺的重要组成部分,同时也是芯旺微电子的中坚产品线。而拥有自主IP的KungFu8内核处理器架构也经过了10年的验证。工业级、车规级MCU已累计出货超5亿片。

芯旺微近期正式宣布,公司引入包括硅港资本、上汽恒旭、中芯聚源、超越摩尔、联储证券、炬成投资等在内的A轮融资,获得亿元左右投资额,将主要用于新一代高性能MCU的开发、汽车电子领域的市场拓展,以及销售网络的搭建。

主要产品:AT32F407, AT32F403A, AT32F403, AT32F413, AT32F415,AT32F421

核心技术:55nm先进工艺ARM® Cortex®-M4 32位微控制器研发

关键应用:微型打印机、平衡车、三轴手持稳定器、电子白板、指纹识别、扫地机器人、光流无人机、电动车控制器与仪表、5G储能板、舞台灯光、教育机器人等消费性与工控型终端设备应用。

主要客户:小米及生态链相关企业, 广州数控设备, 珠海佳博科技, 桂林飞宇科技等。竞争优势:全系列MCU芯片均采用55nm先进工艺制程和ARM® Cortex®-M4内核,具有高主频,宽温度范围-40°C~+105°C 和高可靠、高安全性等特性。

17、极海半导体

18、晟矽微

上海晟矽微电子股份有限公司(晟矽微电,股票代码:430276)创立于2010年11月26日,是中国领先的集成电路供应商,主要分布于上海、深圳、广州、顺德、香港、美国等地。2011年9月,公司通过了ISO9001:2008质量体系认证,并于每年顺利通过质量体系认证复审。2012年12月,公司获得了集成电路设计企业证书。2013年8月8日晟矽微电成功在全国中小企业股份转让系统挂牌。2013年9月,公司被认定为上海市高新技术企业。

晟矽微电专注于研发高抗干扰、高可靠性的通用型及专用型的8位和32位微控制器产品公司产品。广泛应用于各种小家电、消费类电子、遥控器、鼠标、锂电池、数码产品、汽车电子、医疗仪器及计量、玩具、工业控制、智能家居及安防等领域。

2013年挂新三板;市值4.85亿;2019年销售收入为2.7亿元,利润为550万元;2020年销售规模为2.4亿,利润为2086万元。研发人员67人;尚无32位产品。

19、灵动微

灵动微电子成立于2011年,是中国本土领先的通用32位MCU产品及解决方案供应商。公司基于Arm Cortex-M系列内核开发的MM32 MCU产品拥有F/L/SPIN/W/P五大系列,200多个型号,累计交付近亿颗,在本土通用32位MCU公司中位居前列。

基于ARM Cortex-M0 和 Cortex-M3 内核,公司批量供货的MCU产品包括:针对通用高性能市场的MM32F系列、针对超低功耗及安全应用的MM32L系列、有多种无线连接功能的MM32W系列、电机及电源专用的MM32SPIN系列、OTP型的MM32P系列等。在第五届“2020灵动MM32协作大会”上,灵动微电子发布了最新的多款“MM32 INSIDE”应用方案。

MM32 MCU被广泛应用于汽车电子、工业、电机、家电、医疗、消费玩具、手机平板周边、显示及交互等领域,每年都有数千万件配备了灵动微电子MM32 MCU的优秀产品交付到客户手中。灵动微电子同时获得了Arm-KEIL、IAR、SEGGER的官方支持,是为数不多的建立了独立、完善的生态体系的通用MCU公司,可以为客户提供从优异芯片产品到核心算法、从完备参考设计方案到整机开发的全方位支持,真正为中国电子信息产业提供底层技术驱动和支持。

2020年1月公司宣布完成新一轮战略融资,融资金额未透露,投资方包括卓远资本、国信资本、松禾资本管理的松和信基金。该公司曾在2020年1月宣布获得小米的战略投资。

20、深圳中微

中微半导体(深圳)股份有限公司成立于2001年,专注于混合信号SoC创新研发。公司提供以8位/32位内核为核心,并整合高精度模拟、射频、驱动的混合信号SoC及算法的高品质芯片设计平台研发与技术服务,产品广泛覆盖家电、无刷电机、无线互联、新能源、智能安防、工业控制、汽车等应用领域。

中微半导体总部位于深圳,国家高新技术企业,注册资金33736.5万元,拥有员工300余人,科研人员占比超过60%。公司坚持高科技、高品质的技术发展战略,致力成为世界一流混合信号芯片供应商,在北京、上海、中山、成都、重庆、杭州和新加坡等地设有研发中心和分支机构。

二十年来,中微半导体秉承“小芯片大责任”的初心,从MCU、ASIC设计到细分垂直市场SoC整体方案提供,产品资源、技术储备和综合服务能力不断提升。至2020年,中微半导体芯片累计出货量已超过70亿颗。

2021年5月14日,中信证券发布关于中微半导体(深圳)股份有限公司(简称“中微半导”)首次公开发行股票并在科创板上市辅导工作总结报告。

21、航顺

航顺芯片成立于2013年底,是由中国科学院、深圳市产业基金与中国航空工业集团联合战略打造的一家公司,聚焦于MCU领域,目前公司已量产M0、M3、M4、世界超低功耗7nA等十三大家族300余款通用专用32位MCU/SoC,批量应用在汽车电子,医疗电子,工业和消费类电子以及智慧城市智慧家庭等各大场景。航顺芯片目前主要产品为32位MCU,包括软硬件全兼容系列、高性能系列、超低功耗系列等。其中,0.1美金-HK32F030M/0301M家族为公司性价比最高的爆款产品。航顺32位的MCU产品主要分为主流系列、经济型系列、超低功耗系列、高性能系列等几大类。主流MCU系列包括ARM Cortex-M0、ARM Cortex-M3等子系列产品。其中ARM Cortex-M0系列当中通用MCU产品主要包括HK32F030、HK32F031、HK32F04A;ARM Cortex-M3系列当中通用MCU产品主要有HK32F103。

创始人刘吉平有20多年的MCU产品定义和市场销售经验,技术方为原华为海思/日本富士通资深研发老兵王翔团队。航顺HK32MCU一年内连续完成中国最大央企中航集团中航联创Pre A轮战略投资,A轮深圳市引导基金加法壹号领投后,再获B轮中国科学院国科投独家战略投资,一年内三轮合计数亿元战略融资。2021年1月初,航顺宣布获得汇顶科技战略投资。

22、雅特力

雅特力科技(重庆)有限公司于重庆高新区2016年6月成立,为重庆第一家微控制器芯片(MCU)设计公司 。成立至今,创造了极为快速的芯片研发记录,5个月内推出了第一颗AT32F403系列微控制器芯片;2020年成功研制了八个系列超过100个型号的MCU芯片,全系列采用55nm先进工艺及ARM®Cortex®-M4高效能内核;2018年正式对外销售至今,已累积超过千万颗出货记录与相当多元的终端产品成功案例;AT32F435和AT32F437系列MCU 创造了业界Cortex-M4最高CPU主频288MHz运算效能。

作为中国32位微控制器的创新领导者,雅特力的产品优势在于:采用55nm先进工艺,搭载32位ARM® Cortex-M4内核,国产数一数二高性能MCU,主频高达240 MHz,自带浮点运算(FPU) 和数字信号处理器(DSP),最高可支持1MB Flash 及224KB SRAM,实现闪存执行零等待效能,可运行于工业级温度范围-40~105℃。此外,配合雅特力自主研发的sLib安全代码库(Security Library),还能满足方案商(IDH)对核心算法的密码保护需求,创造更多二次开发价值。在成立后短短两年的时间里,雅特力就推出了六大系列MCU,芯片销量达到数百万颗,预计2020年还将突破上千万颗!

雅特力作为近两年冉冉升起的“新星”企业,定位在更适合智能硬件的Cortex-M4微控制器产品,未来的战略布局分为三步走:第一步实现通用型MCU国产化设计与生产制造;第二步引入IDH方案商,开发Turnkey方案;第三步以通用型MCU为市场切入点,开发ASSP MCU及周边IC。我们的策略合作伙伴包括UMC、智原科技等,已形成完整的价值生态链,通过合作伙伴的结盟来产出更有市场竞争力的产品,扩大MCU产品市场渠道,在新需求及进口替代效益下,雅特力将成为国产MCU主要供货商之一。近期,雅特力开始在全球邀请独立设计方案商成为我们的合作伙伴,一起创新,一起为客户创造价值,希望能在下一个阶段成为新兴应用市场的爆款。

股东方原璟科技(重庆)有限公司是一家智能芯片设计研发公司,研发总部设于重庆高新区。是一家专业从事智能芯片研究与开发的高新技术企业,专注于智能控制、工业4.0、智能电网、机器人控制IC等领域,并结合(子)系统整合专业技术,协助客户将芯片迅速导入到应用产品上,并推进市场。原璟科技为台湾智原科技全资子公司。智原科技为联电集团(UMC)旗下专用芯片设计服务暨知识产权研发销售领导厂商,是联电的技术核心、以及台湾芯片设计公司的孵化器,扶植成就了不下50家的设计公司。原璟科技有此业界领导厂商及其策略伙伴的全力支持,等同于集结了来自台湾、日本、美国等地的研发、制造质量、以及创新等优势与能量。

23、爱普特

深圳市爱普特微电子有限公司(APTCHIP)成立于2012年10月,总部位于深圳,在上海、杭州、香港等地设有分支机构,是一家专注于超低功耗32位微处理器(MCU)、物联网安全主控SOC、及电容式触控和语音交互等全国产、高可靠性、高性能嵌入式微处理器设计的国家级高新技术企业,2017年获评“中国半导体民族品牌”。其芯片产品广泛应用于智能硬件、智能家居、智慧安防、消费电子、医疗电子、汽车电子、物联网等领域。

和阿里共建生态,依托阿里平台优势,提升APT品牌影响力;和阿里IOT事业部深度合作,在市场端共同推广,增强市场触角,提升APT产品市场占有率;依托平头哥技术优势,在AI智能、语音、安全、互联应用方向推出具有特色竞争力产品系列。

三星半导体前MCU团队,之前使用了C-Sky Microsystems Co., Ltd开发的32位单片机核开发芯片,目前对主要做32位RIsc-V(基于平头哥半导体(T-HEAD Semiconductor) CPU内核)的芯片,2020年,2款产品,以去库存为主,2600万销售额;2021年,到年底还有6-7款产品系列,预计1-1.2亿销售额;新一轮融资10-12亿;上一轮融资投后4.2亿。

24、赛元微

赛元微电子于2011年1月成立于深圳市科技园南区,是一家专注于Flash MCU IC设计的高科技公司。赛元微电子拥有近20年工业级MCU技术积累,创业团队来源于大陆和台湾行业知名企业核心人员。依托国内外IP公司和知名IC代工厂的大力支持,开发出了一系列具有高可靠性、高性价比的工业级通用和专用Flash MCU产品。该系列产品成功被众多行业知名客户使用,广泛应用于大小家用电器、工业控制、电机驱动、医疗健康、安防、消费等多个领域。

赛元微的产品主要是8位的8051核的芯片,赛元微的优势在于专注家电和工业控制领域,主打高可靠性、宽电压、宽温、兼备高性能和低功耗特性,尽享高集成度、灵活的连接性及可扩展性的优势。赛元微的产品在触控领域反馈很好。

25、泰矽微

泰矽微成立于2019年9月,成立之初就定位于”MCU+”的发展思路,即站在应用角度,以MCU为基础,以创新为特色,自主定义和开发适合于海量垂直市场的高性能专用SoC芯片。上海泰矽微电子有限公司是清华长三角研究院重点合作与扶持的高新芯片研发企业,公司成立于2019年,泰矽微电子专注于高端专用SoC的研发和定制,尤其擅长于将高可靠性、低功耗的微处理器和高性能模拟,专用硬件加速电路及算法等融合来满足各个垂直行业市场需求的系列化SoC芯片,包括无线通信、传感器、计量、电池管理、电源等多个领域的低功耗模数混合芯片。泰矽微电子同时也承载着清华长三院半导体相关业务的科研创新、定制开发和商业运作的重任。

目前泰矽微的芯片产品涉及信号链、射频、电源管理、电池管理等模拟技术与微处理器的融合领域,覆盖消费电子、工业及汽车等各类应用,不仅完成了多个细分市场的布局,同时其芯片产品性能也十分优异。

以其已经实现量产的信号链系列SoC芯片-TCAS为例,除了集成了高性能内核和超高的工作频率,泰矽微还开发了独创的降低系统整体功耗的Tinywork®技术(专利号:CN111427443A),使得外设在睡眠模式下,无需内核处理器的干预也能独立工作和相互协同,可将典型应用场景中的工作电流降低80%以上。

泰矽微拥有经验丰富的芯片研发和工程团队、强大的渠道能力及充沛的客户资源。创始团队及核心人员均来自于Atmel、TI、Marvell、海思等国际知名芯片大厂,平均拥有20年芯片产品研发经验、几十次成功流片经验和数亿片芯片量产及运营管理经验。

近期企业宣布完成数千万人民币A轮融资。本轮融资由海松资本领投,祥御资本等多个机构跟投,老股东襄创继续追加投资。在此之前泰矽微已分别获得由普华资本领投的天使轮投资和张江科投领投的Pre-A轮投资。值得关注的是,这已经是泰矽微成立一年半之内完成的第三轮高质量融资,累计融资金额过亿元。

26、致象尔微

公司成立于2014年,总部位于上海张江,在北京设有研发分部。创业团队来自于国际芯片产业巨头,曾获众多国际奖的资深技术,战略管理人。软件,应用开发环境和云服务,通过开创性的软硬件生态圈建设和商业模式创新,为全球智能硬件及创客运动提供强大,灵活,易用,高性价比的系统引擎。

方之熙博士,CEO-原英特尔副总裁,1984年在内布拉斯加大学林肯分校获得博士学位,并在伊利诺斯大学香槟分校完成了博士后研究工作。在微处理机领域有超过30年的经验积累,拥有大约40项全球专利。在他的领导下,英特尔中国院开发并设计了英特尔物联网芯片—Edison的样片,这使集成电路中国研究院成为全球五大创新中枢之一。其他成员均来自如英特尔,Qualcomm等全球芯片设计厂商,这是致象科技产品强大技术后盾的保证。

致象科技推出的第一代Marco Polo系列MCU-TG401,一次流片成功,不但具备小封装尺寸、低功耗、高性价比等特点,还融合了DSP和浮点协处理器,能提供快速DSP和浮点处理能力。这在需要复杂传感器融合算法、音频解码和图像处理的产品应用中具有很大的优势,如近来热门的无人机飞控系统就是典型的应用场景。

在软件开发方面,致象科技为开发者提供了一整套丰富实用的软件开发包,包括开发工具链,应用例子,驱动程序,中间件,以及调试脚本。TG401软件平台不仅符合ARM CMSIS标准,支持ARM DSP库,还移植了FreeRTOS/uCOS等实时操作系统,支持常用网络协议。这些都极大程度简化了开发者的开发难度。

Marco Polo系列MCU的面世,创造了国内多个第一,并树立了国产MCU在行业中的标杆,为致象科技MCU在全国布局奠定了基础,它的诞生具有里程碑意义。近年来,国家不断加大对半导体产业的政策扶持,致象科技也迎来了发展的最佳契机。在推出国内首款基于ARM Cortex M4F的MCU产品及平台后,致象科技还将推出具有自主知识产权的紧耦合异构多核双OS系统的高端Android/Linux芯片。

27、澎湃微

厦门澎湃微电子有限公司,成立于2019年2月26日,法人为钟旭恒,是以32-bit MCU为主营方向的集成电路设计公司(fabless)。公司产品应用涵盖消费电子、物联网、工业控制、小家电等领域。

公司创始团队为上海胤祺原创业团队,曾经在电力行业累计出货超过1亿颗专用MCU,之后上海胤祺被上市公司鼎信通信全资收购。团队掌握国际一流MCU设 计技术,公司核心合伙人在MCU领域均有20年经验,中层骨干大都有10年以上经验。公司技术团队拥有完整的数字、模拟、全流程设计能力,有丰富的工控领域MCU设计、量产经验,能够打造高品质、高可靠的MCU相关产品。

公司目前已经面市M0多个系列通用32位FLASH MCU,M3高性能MCU,以及多个系列8位OTP/MTP MCU。公司还围绕TWS耳机领域,提供入耳+Touch,入耳+滑条的手势识别芯片,复位芯片和专用ASIC芯片。

公司设立之初,就引入厦门半导体投资集团有限公司、厦门海峡科技创新股权投资基金管理有限公司等的天使投资。

四、国产MCU竞争策略分析及行业分析

1、 MCU厂商主流竞争策略

(1)、瞄准中低端市场,利用成本优势、本地化服务能力,构建通用型和定制化MCU组合,获得市场基本盘的同时兼顾盈利。

典型代表:中颖电子、赛元微、晟矽微电;

随着科技的发展和生产工艺的进步,32位MCU市场份额扩大并挤压其他MCU产品市场份额是可以预见的,但凭借低成本和低功耗的优势,8位MCU很长一段时间都会是一棵稳定的摇钱树。

(2)、主打自主可供,自研核心、培养生态,走出差异化路线

典型代表:芯旺微、爱普特

(3)、对标ST等,提供软、硬兼容替代方案

典型代表:华大、兆易、灵动微、澎湃微、航顺、雅特力

(4)、针对细分领域,深耕行业应用

典型代表:复旦微、东软载波、芯海科技

(5)、提供联网MCU

典型代表:深圳中微、极海半导体、泰矽微

(6)、提供高性能产品

典型代表:致象尔微

2、MCU市场竞争是一场长跑比赛,要靠耐力取胜

MCU行业壁垒相对较低,且有众多的细分市场,所有参赛选手众多。根据IC insights预测,全球MCU市场规模在2020年将达到207亿美元;从市场增速来说,2015-2019年CAGR=6.3%,预测2020-2022年CAGR=7.4%;可以说,MCU市场是一个成熟且稳定的市场。

仔细来看,市场上有点名气的且已经形成规模出货国内厂商,经营时间都不短。

根据2020年国内MCU厂商的上市公司财报,中颖电子以9.5亿元的MCU销售额占据第一的位置,相比2019年7.81亿,增长21.6%;兆易创新的MCU收入为7.55亿元,相比2019年销售4.44亿,增长70%;上海贝岭的MCU营收为2.35亿元,相比2019年销售2.31亿元,增长1.7%;东软载波为2.15亿元,相比2019年2.12亿,增长1.4%。华大半导体2020年MCU的销售额在4亿-5亿之间;赛元微电子2020年销售额也已经过了2亿;晟矽微电的2020年销售规模也在2亿左右;灵动微2020年的销售也过了1亿。固然,由于2020年疫情冲击,晶圆代工产能吃紧,相对挤压MCU产能比重,短期内将出现产能调适的过渡期,影响整体MCU供应,部分国产厂商享受了一波增长红利,但整体上来说MCU还是一个慢工出细活,需要仔细耕耘的行当。

首先,是产品生态的构建。从产品的Datasheet、开发指南、参考设计、软件和工具、客户支持,都需要时间来搭建。在2004年,ARM公司推出新一代Cortex内核后,ST公司抓住机遇,在很短的时间内就向市场推出了一系列的32位微控制器,同时提供基于库的开发模式,加快用户研发周期。STM32能被这么多开发者认可,它的强大生态系统起了关键作用,STM32生态提供了全套开发工具,以及开发所需的软件包,目前,STM32已成为单片机从业者必学的课程。

其次,是人才的稳定性。几年前,国产MCU公司几乎没有高端人才,少数高端人才沉淀在上海外资公司,如Fresscale,NXP等,这些MCU工程师还纷纷转行。MCU高端支柱型人才的成长至少需要10-15年,尤其是模拟设计。近2年的IC投资大潮无法短时间培养出支柱型人才。资本开始涌入MCU行业,多个上市公司也认识到 MCU重要性,开始涉入MCU。众多公司挖角,导致华大等公司人才空心化,大多新建团队不完整,缺少支柱型人才。

       另外,就是行业理解和产品定义能力。产品定义是本土MCU厂商发展的关键因素,了解客户的应用场景,了解客户的客户,才能明确需求,从客户的角度出发真正地解决客户的问题,并超出了客户预期,做出差异化,才能获得超额收益,否则就会陷入竞争泥潭。细分领域通常都有较高技术壁垒,电机算法、ADC性能等。需要深度调研市场,芯片的各项资源、功能、性能完全匹配客户需求,细分领域的客户往往需要更好的技术支持,市场需要长期的耕耘。

3、行业观点

(1)、技术能力看企业支持文档,市场理解看公司产品毛利,产业链资源看产能情况,管理能力看员工稳定性

MCU本身并没有太高的技术壁垒,设计开发出一颗MCU芯片并不难,难的是如何让芯片被用起来,更重要是用起来还没有问题。这就会有一个良性循环,好的芯片不需要特别的客户支持,只需要完善企业的支持文档、参考设计、软件工具,而看企业的支持文档的完善情况,对企业的技术水平和客户认可度也就有大致的判断。

通用的MCU产品毛利都比较低,没有差异化,对于国产MCU厂商来说,品牌优势不明显,通用市场很难守得住。所以要看企业对市场、客户的理解,看企业的毛利率就知道了。一般而言,低于40%的毛利情况,很难说企业对市场有比较深的理解。

现在考察一个企业的产业链资源,毫无疑问,就看企业能有多少产能。

现在芯片人才属于供不应求的状态,人员的稳定性是对管理能力最好的评价标准。

(2)、优秀的MCU厂商,必须有稳固的细分市场优势,同时能够不断拓展优势细分市场领域

细分领域的客户往往需要更好的技术支持,市场需要长期的耕耘。台系的细分领域MCU大公司都是多个细分领域的强者,根基较稳,盈利能力强,但依靠单个细分领域的公司风险高,细分领域MCU公司会不断扩展细分市场,占领更多的细分市场。优秀的MCU厂商必须能够把握住中国制造智能化升级的产业机会,在物联网、智能穿戴、工业控制中占得先机,获得利基市场,并有策略地布局电动汽车领域的MCU市场。