电子行业：MCU是机器人核心控制芯片，特斯拉有望开启仿生机器人蓝海市场

证券 2022年08月16日 研 报 究MCU是机器人核心控制芯片，特斯拉有望开启 告仿生机器人蓝海市场 增持(维持)投资要点 分析师：毛正 执业证书编号：S1050521120001邮箱：maozheng@cfsc.com.cn 联系人：刘煜 执业证书编号：S1050121110011邮箱：liuy@cfsc.com.cn 电子(申万) 沪深300 市场表现 10% 0% -10% -20% -30% -40% -50% 资料来源：Wind，华鑫证券研究 行业深度报告 ▌机器人市场空间开阔，下游应用广泛 机器人可代替或协助人类完成各种工作，机器人除了广泛应用于制造业领域外，还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。据波士顿咨询公司研究报告显示，全球机器人市场规模预计将在未来10年内增长近10倍，到2030年全球机器人市场规模将达1600亿至2600亿美元。 ▌特斯拉机器人即将问世，国内产业链受益明显 传统的工业机器人中，上游零部件中减速器占比35%，伺服电机占比25%，控制器占比10%，由于人形机器人的机械构造、驱动和控制的复杂程度都远高于现有的机器人，我们预计智能芯片的占比有望达到30%以上。特斯拉机器人的推出最重要的意义在于推动整个智能机器人领域的快速发展，促使相关产业升级，国内工业机器人核心零部件厂商及芯片产商有望在特斯拉即将开启的人形机器人时代率先受益。 ▌MCU芯片技术不断迭代，国内MCU产商有望借机器人风潮快速发展 作为工业机器人核心控制器件，MCU等控制芯片必将受惠于工业机器人市场的快速增长，未来在更先进工艺下设计的MCU，采用更高性能的内核，其性能将得到大幅度提升，市场需求将快速提升。在全球MCU市场蛋糕逐年增长和国产MCU替代的大背景下，国内MCU厂商有望突破国外垄断，国内MCU产商兆易创新M7产品已打破国外封锁，弥补了我国高端MCU的空白。 ▌行业评级及投资策略 随着机器人行业的快速扩大、下游应用多电开花，产品不断推陈出新，国内MCU芯片产商收益巨大，给予MCU芯片行业“增持”评级。 ▌风险提示 工业机器及人形机器人销量不及预期、经济景气度下行、募投项目进度不达预期、汇率波动、原材料价格大幅波动的风险等。 公司代码 名称 2022.8.15 EPS PE 投资评级 重点关注公司及盈利预测 股价 2021 2022E 2023E 2021 2022E 2023E 603986.SH兆易创新 130.08 3.5 4.89 6.1 36 26 18 推荐 688595.SH芯海科技 59 0.93 1.88 2.65 99 50 35 推荐 300327.SZ中颖电子 24.16 1.02 0.96 1.13 17 18 15 未评级 资料来源：Wind，华鑫证券研究（注：未评级公司盈利预测取自万得一致预期） 正文目录 1、机器人蓬勃发展，特斯拉有望开启仿生机器新时代5 1.1、机器人行业快速发展，下游应用多点开花5 1.2、MCU芯片机器人核心芯片，特斯拉机器人有望带来人型机器人蓬勃发展8 2、机器人MCU壁垒较高，技术持续迭代11 2.1、MCU技术不断更新迭代，AI加速器单元注入新动力11 2.2、工业级MCU市场海外厂商大幅领先，本土亟待突破13 3、下游需求旺盛，国产替代推动本土MCU公司快速崛起14 3.1、国内MCU厂商技术升级，有望开拓全球市场14 3.2、兆易创新工业级MCU成长迅速，进军全球市场15 3.3、中颖电子国产工控MCU成长龙头，产品持续供不应求16 3.4、芯海科技加码车规级MCU投入，下游应用多点开花16 4、评级及投资策略17 6、风险提示17 图表目录 图表1：库卡工业机器人5 图表2：2016-2023年全球工业机器人销售额及增长6 图表3：2016-2021年全球工业机器人销售量6 图表4：2016-2023年全球服务机器人销售额及增长7 图表5：2014-2020年全球专业服务机器人销售量7 图表6：2014-2020年全球专业服务机器人销售量8 图表7：机器人产业链8 图表8：伺服电机成本拆分9 图表9：特斯拉人型仿生机器人10 图表10：小米人型仿生机器人10 图表11：特斯拉人型仿生机器人11 图表12：瑞萨机器手臂控制解决方案12 图表13：microNPUEthosU55系列12 图表14：microNPUEthosU6512 图表15：2020年MCU市场竞争格局13 图表16：MCU企业收购进程13 图表17：MCU交货日期14 图表18：2020年国产机器人市场份额15 图表19：兆易创新MCU产品型号15 图表20：中颖电子MCU产品型号16 图表21：芯海科技MCU芯片17 图表22：重点关注公司及盈利预测17 1、机器人蓬勃发展，特斯拉有望开启仿生机器新时代 1.1、机器人行业快速发展，下游应用多点开花 机器人的用途广泛，分类众多。行业不同，机器人的应用场景不一样；要求不同，机器人的控制方式也会有差异。根据中国电子学会研究，2021年全球机器人市场规模预计达到335.8亿美元，2016-2021年的平均增长率约为11.5%。其中工业机器人144.9亿元，服务型机器人125.2亿美元，特种机器人65.7亿美元。 工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。 图表1：库卡工业机器人 资料来源：库卡官网，华鑫证券研究 全球疫情的持续蔓延一定程度限制了下游应用市场需求，我们预计随着疫情得到控制，全球经济呈现复苏趋势，制造业自动化改造的推动，工业机器人市场将迎来新的发展机遇。根据IFR发布的最新数据显示，2020年中国、美国、韩国和德国等主要国家工业机器人年装机数量合计超过全球72.9%.此外，全球制造业领域工业机器人使用密度已达到113台/万人，机器换人趋势特征日益明显。 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 25% 176.1 20% 18%154 154.8 17.60% 158.5 140.5 144.9 131 137.9 11.10% 15% 9.40% 10% 5.10% 5% 0.50% 0% -1.80% -5% -9.20% -10% -15% 2016201720182019202020212022E2023E 销售额（亿美元） 年增长率 图表2：2016-2023年全球工业机器人销售额及增长 资料来源：IFR，中国电子学会，华鑫证券研究 国际机器人联合会（IFR）发布数据显示，2021年全球工业机器人销量创新高，达到48.68万台，比前一年增长27%。主要受益于疫情后经济有所恢复，叠加新能源等市场需求快速上升带来工业机器人销量快速增加。 图表3：2016-2021年全球工业机器人销售量 48.68 42.23 38.13 37.32 38.35 29.43 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 201620172018201920202021 全球工业机器人销售数量(万台) 资料来源：IFR，中国电子学会，华鑫证券研究 服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类的服务工作，但不包括从事生产的设备。根据IFR数据研究，2016年以来，全球服务机器人的市场规 模年均增速达23.8%，2021年预计达到125.2亿美元，其中家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模预计82亿美元、13亿美元和31亿美元，其中家用机器人占比最高约为65%。到2023年全球服务机器人有望突破201亿美元，上下游相关产业市场规模也将同步增长。 图表4：2016-2023年全球服务机器人销售额及增长 250 20029.2%28.6% 32.3% 201.8 27.7% 35.0% 30.0% 150 100 23.0% 94.6 22.6% 125.2 159.9 26.2%25.0% 20.0% 15.0% 5043 55.3 6877.213.5% 10.0% 5.0% 0 2016201720182019202020212022E2023E 0.0% 销售额（亿美元）年增长率 资料来源：IFR，中国电子学会，华鑫证券研究 随着人工智能和物联网技术的不断发展，技术升级、成本下降，专业服务机器人的应用领域也在不断拓展，销量也有大幅提升。2010-2019年，全球专用服务机器人销量逐年增长，2010年为1.5万台，2020年上升至24万台，增长非常迅速。从专用服务机器人的应用领域来看，2019年物流机器人、公共环境机器人和军用机器人是前三大应用类 型，其中物流机器人一直都是行业类的增长引擎，2019年物流机器人销量达到7.5万台，占全球专用服务机器人销量的43.35%。从未来四年的发展增速来看，物流机器人、公共环境机器人、专业清洁机器人的增速分别达到36%、40%和43%。 图表5：2014-2020年全球专业服务机器人销售量 66.70% 24.0 17.3 45.5% 13.1 38.70% 10.0 32.10% 31.00% 4.8 6.0 25.0% 3.3 300.8 0.7 25 0.6 20 0.5 150.4 0.3 10 0.2 5 0.1 00 2014201520162017201820192020 销量（万台）同比增速（%） 资料来源：IFR，前瞻产业研究院，华鑫证券研究 随着个人/家用服务机器人在全球范围内的大幅普及，销量也出现大幅增长。据IFR统计，2019年全球个人/家用服务机器人销量约为2320万台，同比增加34%，初步估算2020年个人/家用机器人的销量将进一步上升到2670万台。 图表6：2014-2020年全球专业服务机器人销售量 3000 2500 68.9%2320 2670 0.8 0.7 0.6 2000 53.0%1731 0.5 1500 1000 500 46554016.1% 67024.1% 1025 34.0% 0.4 0.3 0.2 15.1% 0.1 00 2014201520162017201820192020 销量（万台）同比增速（%) 资料来源：IFR，前瞻产业研究院，华鑫证券研究 1.2、MCU芯片机器人核心芯片，特斯拉机器人有望带来 人型机器人蓬勃发展 机器人方面，不管是工业机器人还是服务机器人，它们被赋予的任务流程上看，无非就是从感知到决策到执行。对于机器人本身而言，执行层的运动控制是最基本也最核心的动力。感知可以通过集成激光、机器视觉等传感器来丰富机器的信息获取，如何决策则取决于各产商的上层软件和智能算法的能力。最终落实到执行层层的运控，还是依赖于机器人本身内部控制元件的所赋予他的能动性。MCU芯片是工控领域的核心零部件，应用于工业机器人、步进马达、机械手臂、工业电机等。目前看来，工业控制的MCU仍 然是机器人厂商最优先考虑的选择。 图表7：机器人产业链 资料来源：中商情报网，华鑫证券研究 工业机器人行业按产业链来看。上游为减速器、伺服系统、控制系统等核心零部件生产;中游为工业机器人本体生产;下游是基于终端行业特定需求的工业机器人系统集成，主要用于实现焊接、装配、检测、搬运、喷涂等工艺或功能。根据中国机器人产业数据联盟数据，上游三大核心零部件的成本占工业机器人总体成本的60%,其中减速器成本占比最高达40%,其次是伺服系统35%和控制器25%。 伺服电机作为整个自动化系统的执行单元，通过电机的运转，完成速度和位置的精确控制。与普通电机不同的是，伺服电机需要将整个系统的位置、速度等信息，通过编码