背景

2020年以來全球陷入MCU缺貨危機，導致部分車企出現停產的情況。目前各大品牌均出現交期延長的情況，部分甚至長達40周以上，國內外各大半導體公司幾乎全數發布漲價公告，有行業人士表示此次缺貨潮可能會持續至2023年。

MCU的供給市場非常集中，雖然國內MCU市場已經占據了不小份額，但是海外MCU巨頭仍然占比超過80%的供貨量，高端汽車MCU海外市場占有率甚至超過95%，巨大的市場空間加上極低的自給率，大陸MCU迫切需要國產替代。

與此同時，部分國產廠商經過多年的積累，產品技術指標已經完全滿足終端客戶需求，在缺貨背景下，能夠提供優質便捷的替代方案，下游終端企業從本地服務效率、供貨安全和產品質量等多方面綜合考量，也開始逐步替換本土廠商方案。有行業人士表示，國產化替代不是短期效應，MCU國產廠商迎來歷史性的發展機遇。

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什么是MCU？

微控制單元(Microcontroller Unit；MCU) ，又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer )或者單片機，是把中央處理器(Central Process Unit；CPU)的頻率與規格做適當縮減，并將內存(memory)、計數器(Timer)、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

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MCU的發展歷史

MCU的發展歷史

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MCU的分類

MCU的分類

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缺芯潮里面為什么第一個是MCU？

專業人士表示供應緊張的市場導致MCU在2021年的平均售價上漲10%，這是近20多年來的較大漲幅，且在2021年至2022年全球MCU銷售額持續較大增幅，2022年達到歷史新高215億美元的銷售額。

具體到各個細分行業市場來看，2019年汽車行業低迷以及整個大經濟環境的疲軟，導致當年MCU出貨量下降9%，出現十年來比較嚴重的下降。但意想不到的是，2020年MCU出貨量出現反彈，雖然有疫情導致的全球范圍的風控措施，但汽車MCU仍增長了8%。據專業人士表示，未來五年，汽車MCU銷售額預計將會加速增長。

由此可見，MCU市場仍然非常可觀。

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引起MCU缺貨的原因是什么？

2020年初，新冠病毒擴散至全球，市場經濟萎縮，導致汽車銷量急速下降，大部分汽車芯片原廠對未來市場持悲觀態度，降低汽車芯片庫存的同時也減少了代工廠的生產訂單。但到了第三季度開始，全球汽車需求市場開始好轉，出貨量超出預期不少，整車廠商開始臨時增加訂單，而汽車芯片廠商大多不會備太多庫存，導致新增的訂單導致短期產能無法釋放，加劇了汽車芯片的缺貨。

在缺貨行情下，經銷商們會出現囤貨或者炒貨情況，導致供需缺口變大，加劇了下游客戶對缺貨的恐慌程度，紛紛開始備貨MCU，渠道端出現價格暴漲的情況。

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終端企業如何解決MCU缺貨漲價？

從市場局面來看，瑞薩（Renesas）、恩智浦(NXP)、英飛凌(Infineon)、微芯（Microchip）等國外MCU廠家占據了全球的較大比例，NXP和Renesas是車用MCU領域的兩大龍頭企業，短期內也無法改變目前的格局。但這些海外MCU缺貨漲價對下游終端企業的供應鏈穩定造成了很大的影響，所以，下游終端企業還有一個更好的選擇，那就是國產替代。

由于國內市場的推動以及政府的支持，國內MCU公司不斷涌現。如武漢力源在2018年成立的芯源半導體， 經過多年的市場調研和潛心研發，在2021年10月14日，自主研發的首款基于 Cortex-M0+ 內核微控制器產品 CW32F030 面世了。這是芯源半導體 CW32F 系列的首款 32 位 MCU。首批供貨產品可同時提供 LQFP48、LQFP32 和 TSSOP20 三種封裝形式，全面實現 -40℃ ~105℃超寬溫度范圍和 1.65V~5.5V 超寬工作電壓，面向最廣泛的各種基礎應用。

武漢芯源半導體的這款 CW32F030 產品保持與進口品牌產品的 Pin to Pin 引腳兼容，在替換過程中可以避免修改 PCB 設計。

結合市面上各品牌同類產品的實際應用需求，研發團隊為首款新產品做了多項重要改良，在對通用需求保持廣泛兼容的同時，深入解決了多項技術痛點，使得新產品更為易于替換，并提升如下多項關鍵性能指標：

1. 得益于專門設計的內置 Capless LDO，使得本款產品在滿足 1.65V~5.5V 的超寬供電范圍的同時，無須單獨外接 LDO 電容。

2. 集成了指令 PreFetch 和 Cache，在內核頻率 64MHz 的狀態下相較競品 CoreMark 性能提升 30% 以上。

3. 使用成熟的 ULL 工藝，以及創新的設計方法，使得算力功耗比（CoreMark/mA）達到 19.18 的高分，性能較市場通用產品大幅提升超 100%。

4. 使用創新的補償電路，實現多項內部時鐘振蕩器全溫度全電壓范圍精度誤差不超 ±2.0%。

5. 通過創新的軟硬件過采樣算法，實現較高的 ADC 測量精度，相較競品提高約 1 位有效值。

6. 增強芯片內部端口設計，實現 ESD 性能和 LatchUp 等性能大幅提升至國際標準 JEDEC JS-001-2017、JEDEC STANDARD NO.78E NOVEMBER 2016、JEDEC EIA/JESD22-A115C 、JEDEC EIA/JESD22-C101F 的最高等級。

7. 增加多級程序加密安全防護，妥善保護客戶知識產權。

為保證客戶順利完成物料替代，與首款產品同時發布的還有相關的技術支持網站、數據表和用戶手冊、各種封裝的配套開發板、調試工具、批量離線燒錄工具以及配套軟件庫和例程。

作為標準的 Cortex-M0+ 產品，當然也可以使用市場流行的 KEIL 或 IAR 等開發環境和軟硬件工具，大部分使用過類似產品的工程師都能夠便捷的實現快速替換和測試驗證。