2024年中国工业MCU产业分析报告

2024年中国工业MCU产业分析报告 —与非网分析师史德志 目录 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 MCU产品概要 MCU（MicroControllerUnit）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。 典型MCU芯片架构 InterruptTimer ProgramMemory SRAM WatchDogTimer Crypto CRC LCDControlDisplay ProcessorCore MCU工作原理与运行过程 输入处理 传感器信号执 模拟信号 MC 数字信号 XTAL IRCPLL Clock Connect-ivity UARTSPII2C CAN/LANUSB EthernetWireless DSPFPU PWMGPIO ADC ComparatorDAC LDOPORLVRBOD Data电源 Converter Power •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， 不同位数MCU占比 0% 32位 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 38% 18% 44% 16位 8位 4/64位 精简指令集，渗透率快速提升。 不同内核MCU占比 •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。 24% 2% 22% 52% Arm8051RISC-V 其他 不同应用MCU占比 5% •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。 8% 12% 2% 73% 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” 高可靠性 丰富专有功能 工业MCU 高实时性、强任务处理能力 严格的质量管控体系 中国工业MCU市场分析 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。 350 300 250 200 150 100 50 0 2019-2023年全球MCU市场规模（亿美元） 24% 5% % 19.7% -0. -2.4 30.0% 25.0% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% -5.0% 全球MCU市场规模（亿美元）yoy 数据来源：Yole 2022年全球32位MCU市场竞争格局（出货量） 意法半导体 16.8% 恩智浦 6.8% 32.0% 英飞凌 13.3% 瑞萨电子 微芯科技 15.1% 16.1% 其他 2022年全球8位MCU市场竞争格局（出货量） 微芯科技 23.7% 恩智浦 41.8% 意法半导体 5.6% 7.1% 7.1%14.7% 中微半导体 瑞萨电子 其他 2022年中国32位MCU市场竞争格局（出货量） 14.9% 2.6% 2.7%26.3% 4.8% 5.5% 14.0% 6.4% 12.3% 10.5% 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 2022年中国8位MCU市场竞争格局（出货量） 微芯科技 2.3% 2.9%2.5% 3.2% 13.8% 28.9% 5.5% 8.5% 12.8% 11.0% 8.6% 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 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。 数据来源：沙利文 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。 国内部分厂商MCU产品情况 企业名称 主要内核 位数 应用领域 消费 工业 汽车 兆易创新 Cortex-M3/M4/M23/M33/M7、RISC-V 32位 √ √ √ 极海半导体 Cortex-M0+/M3/M4F 32位 √ √ 国民技术 Cortex-M0/M4/M4F、8051 32位 √ √ √ 乐鑫科技 Xtensa、RISC-V 32位 √ √ 杰发科技 Cortex-M0+/M3/M4F 32位 √ √ 国芯科技 PowerPC 32位 √ √ 复旦微电 8xC251内核，Cortex-M0/M0+/M33 8、16、32位 √ √ 中微半导 8051、RISC-V、CortexM0/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+/M3 8、32位 √ √ 芯海科技 8051、Cortex-MO、RISC-V 8、32位 √ √ √ 峰岹科技 自研ME内核、8051 8位 √ √ 灵动微电子 Cortex-M0/M0+/M3、STAR-MC1 32位 √ √ √ 凌鸥创芯 CortexMO、RISC-V 32位 √ √ √ 钜泉科技 Cortex-M0/M3 32位 √ √ 致象芯片 Cortex-A、Cortex-M4F、RISC-V 32位 √ √ 芯驰科技 Cortex-A、R系列 32位 √ √ 航顺芯片 Cortex-MO/M3 8、32位 √ √ 华大半导体 8051、Cortex-M0+/M4 8、32位 √ √ √ 芯圣电子 8051、Cortex-M0+/M3/M4 8、32位 √ √ 芯旺微电子 自研KungFu8、KungFu32 8、32位 √ √ √ 比亚迪半导体 8051、Cortex-MO/MO+/M4F 8、32位 √ √ √ 国内MCU企业的地域分布 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。 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 7.7% 中国自动化市场规模（亿元） 16.8% 1.4% 0.8% -0.7% 0.5% 2.4%2.1% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% -1.8% 0 2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年E2025年E2026年E -5.0% 中国自动化市场规模（亿元）yoy（右轴） 数据来源：MIRDATABANK，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。 250 200 中国光伏发电新增装机容量 148% 160%25 120% 80%20 中国新增新型储能装机容量（GW） 150 100 50 0 -17% -32% 60% 14% 59% 30.7% 40% 15 0% -40%10 -80% 5 中国光伏发电新增装机容量（GW）YOY（右轴） 0 2021年2022年2023年2024年H1 数据来源：国际能源局，与非网制作数据来源：国际能源局、CNESA，与非网制作 本土重点企业分析 国内首个推出ArmCortex-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 ArmCortex-M3 32 GD32F101/103/105/107/130/150/205/207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。 ArmCortex-M4 32 GD32A490，GD32C103，GD32E103，GD32F303/305/307/310/330/350/403/405/407/425/427/450/470等 72-240MHz GD32F3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。 ArmCortex-M23 32 GD32E203/231/232/235，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。 ArmCortex-M33 32 GD32A503/513，GD32W515，GD32E502/503/505/507/508/513/517/518,GD32F527等 100/180/200MHz GD32A503/513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。 ArmCortex-M7 32 GD32H737/757/759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-V 32 GD32VF103,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。 图片来源：公司官网 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%。 2018-2023年兆易创新MCU营业收入表现 30 66%65% 25 2044%45%48% 43% 70% 60% 50% 40% 2018-