半导体行业深度报告（四）：MCU：汽车+工控+新消费IoT三大驱动力助推，国产替代前景广阔

行业研究 2023年10月30日 行业深度 超配MCU：汽车+工控+新消费IoT三大驱动力助推，国产替代前景广阔 ——半导体行业深度报告（四） 证券分析师 方霁S0630523060001 电子 fangji@longone.com.cn 联系人蔡望颋 cwt@longone.com.cn 26% 20% 14% 7% 1% -5% -12% 22-1023-0123-0423-07 申万行业指数:电子(0727)沪深300 相关研究 1.东芯股份（688110.SH）：利基存储冉冉新星，创芯动能穿越周期— —公司深度报告 2.美升级对华半导体出口限制加速供应链国产化，智能手机或将步入复苏轨道——电子行业周报 （20231016-202331022） 3.中船特气（688146）：擎船驰电气驭科峰，电子特气龙头增产拓品加速国产化——公司深度报告 投资要点： MCU是现代数字经济中不可或缺的运算中枢，近300亿美元宽阔赛道增长潜力巨大。 MCU本质是CPU适度缩减规格与频率，且集成了存储器、计时器、I/O等模块的一个微型的芯片级计算机，其既是衔接物理世界和数字世界进行交互的运算中枢，也是电子产品智能化、智慧化的核心。MCU广泛应用于汽车电子（39%）、工业控制（25%）、消费电子（14%）、计算与存储（14%）、网络通信（8%）六大下游市场。根据PrecedenceResearch，2022年全球MCU市场约为282亿美元，预计2030年有望达582亿美元，未来8年CAGR为9.48%；根据IHS和ICInsights，2022年中国MCU市场规模约为390亿元，同比增长7.7%，预计2026年将有望突破500亿元，未来增长潜力巨大。 MCU市场由美欧日芯片巨头主导，2022年CR6高达83.4%，国产替代空间广阔。2022 年全球MCU市场主要由美欧日芯片巨头主导，Omdia数据显示2022年全球前六大MCU厂商（意法半导体、瑞萨电子、恩智浦、微芯科技、英飞凌、德州仪器）市场占有率高达83.4%。与之相对，2021年国内MCU（含消费级）市场约85%被外资把持（2019年为94%），MCU总国产化率尚不足15%，且多集中于消费级产品；而作为最大下游市场的车规级MCU国产化率则不足5%，仍有极大国产替代空间。 汽车、工控和新消费IoT是MCU三大主要驱动力。1）汽车电子：汽车“三化”驱动汽车电子量价齐升，智能汽车所搭载的ECU（电子控制单元）数量约为300个，是传统燃油车的 4.3倍，预计到2030年，汽车电子将占到整车成本的50%；电车时代国产新能源品牌迅速崛起，2023年7月，我国自主品牌销量占比达53.2%，首次超越合资品牌，油车时代的汽车电子被外资垄断的格局有望重塑，国产车规MCU厂商迎来千载难逢的供应链导入时 机。2）工控：工业控制是全球MCU第二大下游应用，2021年市场占比约为25%。MCU 是实现工业自动化的核心部件，广泛应用于PLC控制器、电机、仪表、工业机器人等关键场景，随着本土工业设备企业的市场份额不断升高，工控级MCU的导入有望加速。 3）新消费IoT：消费电子仍为国内MCU第一大下游领域，2020年市场占比约26%。随着 5G的普及、AIoT的赋能以及万物互联需求的催化，以智能家居为代表的各类新兴消费电子产品蓬勃涌现，为消费级MCU开拓了成长空间，而当前国内智能家居渗透率尚不足20%，较欧美国家30%-45%的水平仍有较大追赶空间。 RISC-V引领指令集开源趋势，MCU领域有望率先实现独立自主。RISC-V是一种精简计算机指令集架构，其采用BSD开源协议，任何人都可基于开源代码进行芯片的开发和销 售，且无需支付任何IP授权费和版税。RISC-V近年在嵌入式领域高速发展，截止2023H1，全球RISC-V芯片出货量已超100亿颗，中国企业占据半壁江山。RISC-V不仅具有开源免费、低功耗、模块化等优势，还有望助力我国绕开ARM和X86的高昂收费以及潜在的卡脖子风险，为我国芯片产业链自主可控提供可贵的历史机遇。 建议关注MCU芯片赛道优质标的。展望2023H2，消费电子回暖态势显现，新能源汽车渗透率和自主品牌市占率持续创新高，下游MCU库存去化逐渐接近尾声，国内MCU领域 标杆企业有望迎来行业周期拐点、供应链导入拐点、估值修复拐点三重机遇。建议关注：NORFlash&MCU双龙头厂商兆易创新、深耕车规MCU的国芯科技、WiFi-MCU龙头乐鑫科技、家电MCU龙头中颖电子、中微半导，ADC和MCU双驱动的芯海科技等。 风险提示：市场竞争加剧风险；技术研发不及预期风险；地缘政治风险。 正文目录 1.MCU行业概览：数字时代不可或缺的运算中枢7 1.1.定义：何为MCU？7 1.2.MCU的工作原理：衔接物理世界和数字世界7 1.3.MCU发展历程：性能不断攀升，指令集架构百花齐放8 1.4.MCU分类：32位占比62%，超过50%为ARM架构8 2.MCU产业链解析：涉及环节众多，产业高度全球分工化13 2.1.上游：寡头垄断市场，整体议价能力较强13 2.2.中游：美欧日芯片巨头主导，国产替代空间广阔15 2.3.下游：汽车电子为最大下游市场，国内集中在消费电子16 2.4.市场规模：三大驱动力支撑，300亿美元广阔赛道17 3.汽车电子：汽车“三化”驱动，国产替代前途广阔19 3.1.车规MCU是汽车电子的核心部件19 3.2.新能源汽车是全球MCU市场主要驱动力19 3.3.车规MCU认证标准严苛，进入壁垒较高21 3.4.车规MCU自主率不足5%，国产替代空间广阔22 4.消费电子：IoT和智能家居驱动MCU高速增长25 4.1.消费电子为我国MCU市场第一大下游应用25 4.2.万物互联时代，MCU是IoT实现智能化操作的核心26 4.3.智能家居增长空间广阔，为MCU产业注入新动能27 5.工业控制：MCU第二大下游应用领域30 5.1.工业4.0时代，工业控制和自动化市场前景广阔30 5.2.MCU是实现工业自动化的核心部件30 6.MCU行业代表企业简介33 6.1.国芯科技：车规MCU12条产品线系列化布局33 6.1.1.公司发展历程：耕耘汽车芯片14年，12条车规产品线全面布局33 6.1.2.营收量价：定制业务量价齐增，汽车电子芯片高速增长34 6.1.3.利润三费：费用管控优异，高强度研发铸就长久竞争力35 6.1.4.公司关注要素总结：CPU自主可控，车规MCU领域全面对标恩智浦36 6.2.兆易创新：NORFlash+MCU双龙头37 6.2.1.公司MCU业务发展历程：前瞻布局MCU市场，高端领域有望破局37 6.2.2.营收量价：存储芯片保持较高营收占比，MCU业务持续高速增长37 6.2.3.利润三费：费用端管控稳健，研发力度增大保证公司长久竞争力38 6.2.4.公司关注要素总结：多元化布局，MCU有望实现国产替代39 6.3.中微半导：深耕家电及消费类MCU，8位和32位双驱动40 6.3.1.公司MCU业务发展历程：老牌8位MCU厂商，逐步向32位扩张40 6.3.2.营收量价：业绩短期承压，加码布局汽车+工控领域40 6.3.3.利润三费：毛利率短期承压，逆周期研发静待行业复苏41 6.3.4.公司关注要素总结：以MCU为核心的平台型芯片设计企业42 6.4.乐鑫科技：物联网Wi-FiMCU龙头，AIoT潜力可期43 6.4.1.公司MCU业务发展历程：专注物联网MCU，前瞻布局RISC-V43 6.4.2.营收量价：营收短期承压，综合毛利率维持稳定43 6.4.3.利润三费：管理、销售费用稳步降低，研发投入逐年加强44 6.4.4.公司关注要素总结：不断拓展产品边界，稳固物联网领域市场地位45 6.5.中颖电子：国内家电MCU龙头，布局车规创造第二曲线46 6.5.1.公司MCU业务发展历程：专注家电MCU，车规MCU放量在即46 6.5.2.营收量价：公司整体营收和毛利较为稳健，1H23短期承压46 6.5.3.利润三费：高研发投入持续推进，利润有望回升47 6.5.4.公司关注要素总结：国内家电MCU和锂电池管理芯片龙头48 6.6.芯海科技：三大业务全面布局，工控车规助力长远发展49 6.6.1.公司业务发展历程：MCU+ADC双轮驱动，车规工控齐发力49 6.6.2.营收量价：MCU芯片保持较高占比，健康AIOT业务持续高速增长49 6.6.3.利润三费：费用管控结构优化，研发力度增大提高公司核心竞争力50 6.6.4.公司关注要素总结：三大业务布局不断完善，公司迈入高端消费市场51 7.风险提示52 图表目录 图1MCU芯片的基本构成单元7 图2恩智浦DEVKIT-S1216位车规级MCU7 图3MCU的信号链示意图7 图4汽车ECU单元中的MCU示例7 图5MCU行业的发展历程和重要里程碑8 图6MCU的分类9 图7冯·诺依曼和哈佛结构对比框图9 图8冯·诺依曼和哈佛结构的主要差别9 图9全球MCU市场需求构成及趋势（按总线宽度）10 图10MCU不同内核产品占比构成11 图11MCU的内核架构和代表厂商11 图12RISC-V基金会成员12 图13RISC-V在嵌入式和IoT领域的技术和商业优势12 图142018-2025RISC-V市场规模预测（百万美元）12 图15X86、ARM、RISC-V指令集架构对比12 图16MCU产业链图13 图172022年全球IP授权收入市占构成（%）14 图182022年全球IP版税收入市占构成（%）14 图192022年全球MCU市场竞争格局，CR6雄踞83.4%15 图20IDM模式下MCU厂商运作流程和优势分析16 图21MCU厂商Fabless模式下的采购及生产流程16 图222019-2021全球MCU下游应用市场规模构成16 图232020全球MCU应用领域占比：汽车电子最高17 图242020中国MCU应用领域占比：消费电子最高17 图252021-2023E全球MCU市场规模及预测17 图262018-2026E中国MCU市场规模及预测17 图27车规MCU应用领域和示例19 图282000-2030E汽车电子占整车制造成本比重19 图29各个国家燃油车禁售时间表20 图30燃油车和电动车核心零部件对比20 图312013-2022年中国新能源汽车销量以及增长率20 图32智能车ECU搭载数量是传统燃油车的4.3倍20 图33车规芯片认证体系21 图342020年全球车规MCU市场份额构成23 图352020-20231-7月中国乘用车销量市场份额变化（按国别）23 图36iPhone11ProMax主板中的ST33G1M2MCU25 图37AppleWatch3W2芯片中的ST33G1M2MCU25 图382015-2026E中国消费电子MCU需求规模及预测(亿元)25 图39FitBit手环主板上的STM32LMCU26 图40360扫地机器人主板上的兆易创新GD32MCU26 图412018-2028E全球物联网市场规模（十亿美元）27 图422019-2030E全球IoT设备连接数（十亿台）27 图43智能家居设备的分类和示例27 图44全球智能家居市场规模及预测（十亿美元）28 图45中国智能家居市场规模及预测（十亿美元）28 图462018-2027E全球智能家居渗透率及预测29 图472022年全球各国智能家居渗透率对比（>10%）29 图482020-2026E全球工控和自动化市场规模（亿美元）30 图492017-2023E中国工业自动化市场规模（亿元）30 图50典型工业控制系统的架构组成31 图51PLC的基本构成31 图522021年中国PLC市场份额构成31 图532017-2026E全球PLC市场规模及预测（亿美元）32 图542017-2026E中国PLC市场规模及预测（亿元）32 图552