微控制器自20世紀70年代誕生以來，經過了四十多年的發展，早已應用到了各行各業的產品中，各種各樣的智能化產品也給人們的生產和生活帶來了很大的便利性。而隨著微控制器的普及和發展，計算的泛在化和網絡化，微控制器的應用領域也將會越來越廣泛。

微控制器簡介

MCU英文名為Microcontroller Unit，簡寫為MCU，中文稱為微控制器單元或微控制器。由于微控制器是將算術邏輯單元（Arithmetic Logic Unit， ALU） 、存儲器、定時器/計算器及各種I/O電路等集成到一個芯片上，構成了一個基本完整的計算系統，故而又稱為單片機（Single-Chip Microcomputer）。

在微控制器存儲器中的程序，與微控制器硬件和外圍硬件電路緊密配合使用，區別于PC的軟件，稱微控制器的程序為固件（Firmware）。一般地，微處理器是指CPU在單個集成電路上，而微控制器是指CPU、ROM、RAM、I/O、定時器等都在單個集成電路上。與CPU相比，微控制器沒有那么強大的計算能力，也不具備內存管理單元（Memory Management Unit，MMU），這使得微控制器只能處理一些相對單一和簡單的控制、邏輯等任務，其廣泛應用于設備控制、傳感器信號處理等領域，如一些家電產品、工業設備、電動工具等。

一般地，微控制器是由CPU、存儲器（Memroy）、輸入/輸出（I/O）等部分組成。集成電路技術的進步使得現在的微控制器相較于早期的產品集成了更多的功能。

常見的微控制器內核有：8051、Arm Cortex-M系列、MIPS、AVR、PIC、RISC-V等。

微控制器主要的外設有：ADC、DAC、USB、CAN、Ethernet、SPI、USART、I2C、EEPROM、比較器、I2S等。未來，微控制器外設在顯示、音頻、連接、傳感、控制等應用方向上會不斷融合與發展，豐富了微控制器產品的功能，應用面也更加廣泛。

微控制器的分類，一般可以按照其結構特點來分，根據總線或數據寄存器的位數，可分為4位、8位、16位和32位微控制器。按照其指令集來分，也可分為RISC和CISC兩類微控制器。按照其存儲器架構來分，又可分為哈佛架構和馮?諾依曼結構。如果按照微控制器應用來分，那么就可以分為通用微控制器、超低功耗微控制器、無線微控制器和汽車微控制器等。

微控制器應用基本應用系統

物理世界中的各種模擬量或物理量，通過傳感器轉換為電信號，經信號調理，轉換為微控制器可識別的電信號，再由模數轉換（A/D）或I/O端口轉換為微控制器可讀寫或計算的量化數據，這使得物理世界的模擬量或物理量得以數字化，從而可以感知物理世界的各種變化。

微控制器產品形態的發展

隨著集成電路技術的發展和市場需求的變化，微控制器集成度越來越高，產品的資源和功能也越來越豐富。近幾年，微控制器產品在傳感器、控制和通信應用方面得到了一定的發展。

微控制器與傳感器結合集成的產品就是智能傳感器。根據國標《智能傳感器 第3部分：術語》（GB/T 33905.3-2017）中對智能傳感器的定義，具有與外部系統雙向通信手段，用于發送測量、狀態信息，接受和處理外部命令的傳感器。

微控制器與某些控制功能結合集成的產品就是針對某些應用的特定產品，如遙控器、觸摸控制、電機控制等。

微控制器與通信功能結合集成的產品就是通信應用的微控制器。通信包括有線和無線兩部分：有線如以太網等，無線的如LoRa、Bluetooth、NB-IoT等。

微控制器產品在各個方面的應用和發展，賦能了產品的智能化。

微控制器市場概況

根據目前的微控制器公司及發布的產品情況，來對微控制器市場情況做一個簡單的概況。

從微控制器公司所在省市來看，微控制器公司主要集中在深圳、上海和江蘇，三地合計占比達到了70%。

從微控制器的指令集來看，CISC和RISC指令集微控制器產品市場占比分別約為24%和76%。RISC指令集微控制器產品占市場主流。

從微控制器的位數來看，微控制器按位數可分成4位、8位、16位、32位。微控制器產品32位占比55%，8位占比43%，4位占比2%，16位占比1%。32位和8位占據市場絕大部分，32位稍高于8位微控制器產品。

從微控制器的分類來看，將微控制器分為通用微控制器、超低功耗微控制器、電機控制微控制器、專用微控制器和其他。其中，專用微控制器包括電力用計量、載波、觸控、遙控器等。通用微控制器市場占比73%，專用微控制器產品市場占比13%，超低功耗微控制器產品市場占比8%，電機控制用微控制器市場占比5%，其他占比約為2%。

從微控制器的內核來看，微控制產品占比分別為8051內核產品22%，Arm Cortex-M0內核產品占比20%，Arm Cortex-M3產品占比14%，Arm Cortex-M4內核產品占比12%，Arm Cortex-M0+內核產品占比為5%，Arm Cortex-M23內核產品占比1%，RISC-V內核產品占比1%，其他占比24%。Arm Cortex-M內核產品合并占比52%。Arm 內核產品占市場主流。

從微控制產品運行的頻率來看，運行在20MHz以下的微控制產品占比居多約為29%。100MHz以下的產品占比一半左右，約54%。高頻率高性能微控制產品仍然是少數。

從微控制器產品的價格來看，根據一些公司發布的產品和價格信息以及網絡媒體的渠道信息，統計了8bit和32bit 微控制器的價格情況。PPT數據是以市場主流的20PIN封裝為例，2020年8位和32位的微控制器價格都差不多0.1美金左右了。

微控制器市場規模

根據2020年 IC Insights McClean IC集成電路年中更新報告：

全球MCU銷售額2020年較2019年下降8%，這是繼2019年下降7％后又再次下降。

微控制器市場將會在2021年出現溫和復蘇，銷售額將增長5％至157億美元，2022年將會增長8％，2023年將增長11％，屆時MCU收入將創下新高達到188億美元。

微控制器的出貨量2020年將下降8％，至235億個。

預計2021年MCU的出貨量將反彈6％，至249億個，2022年將增長8％，2023年將增長10％，屆時全球MCU交付量預計將達到296億個的新紀錄。

根據中國海關處理器及微控制器進出口情況，2019年進出口總數量為1988億個，同比降低0.95%；2019年進出口總金額1780億美元，同比增加14.40%。2019年處理器及微控制器進口數量1207億個，同比增長1.94%；2019年處理器及為微控制器進口金額為1261億美元，同比增長12.85%。2019年處理器及微控制器出口數量781億個，同比降低5.22%；2019年處理器及為微控制器出口金額為357億美元，同比增長21.02%。

微控制發展趨勢計算的發展

處理器（CPU）和微控制器（MCU）都具有核心的算術邏輯運算單元（ALU），可將其統稱之為“計算”。

計算的發展可大致分為：互聯網、移動互聯網、物聯網。PC/筆記本是基于處理器（CPU）進行的計算，提供信息共享，造就了互聯網；手機/平板等移動設備也是基于處理器（CPU）的計算，提供移動服務，成就了移動互聯網；傳感器/設備等是基于微控制器（MCU）的計算，傳感數據，使得更多的物理世界中的各種模擬量或物理量得以數字化或量化，借助通信技術連接到了互聯網，促進了物聯網的發展。實際上，物聯網就是物的互聯網。微控制器將會為物聯網提供基礎而廣泛的計算。

計算的演進

計算的發展正在由個體計算發展到組計算，進而演進到集群計算。單體的計算就是傳統產品的智能化，或者是智能硬件，具備了數據采集處理的功能，并能進行控制。協同計算是借助通信技術使得單體的設備連接在一起，可以進行數據交換和計算協同處理，或與云計算結合起來進行的計算。集群計算是將一組軟件或硬件連接起來高度緊密地協作完成計算任務，可以提供更多的計算功能。

中國微控制器廠商

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