微控制器（Microcontroller Unit，MCU）是一類集成了中央處理器、內(nèi)存、輸入輸出接口和定時(shí)器等功能的微型計(jì)算機(jī)芯片。自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，MCU技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域取得了巨大成功，并在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。驚人的是，一個(gè)小小的微控制器卻占據(jù)著處理器市場(chǎng)的80%以上份額！隨著世界各地的半導(dǎo)體企業(yè)都參與到MCU技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)中，MCU市場(chǎng)呈現(xiàn)多元化、競(jìng)爭(zhēng)激烈的格局。

MCU市場(chǎng)格局：三雄并立，后幾名意想不到

根據(jù)Yole最新對(duì)全球MCU市場(chǎng)的數(shù)據(jù)分析，在整個(gè)MCU市場(chǎng)中，2022年排名前十的玩家分別是英飛凌、瑞薩、恩智浦、意法半導(dǎo)體、Microchip、德州儀器、三星電子、新唐科技、Silicon Labs和華大半導(dǎo)體。前十大MCU供應(yīng)商中，僅有一家大陸廠商入圍。羅姆和東芝跌出前十。

從市場(chǎng)占比上來(lái)看，英飛凌、瑞薩和恩智浦三家公司均以18%的份額并列前三，近年來(lái)，英飛凌（收購(gòu)Cypress）和恩智浦（收購(gòu)飛思卡爾）通過(guò)重大的并購(gòu)和合并，2022年，MCU市場(chǎng)形成了三雄并立的市場(chǎng)格局，好不精彩！2021年恩智浦占據(jù)18.8%的MCU市場(chǎng)，瑞薩占據(jù)17%，英飛凌僅為11.8%，不得不說(shuō)，英飛凌收購(gòu)了賽普拉斯之后，更加強(qiáng)化了其MCU市場(chǎng)。

其次是意法半導(dǎo)體和Microchip，分別占據(jù)15.5%和12%的市場(chǎng)份額。如果再加上第六名德州儀器的6.5%的市場(chǎng)份額，這六家廠商合計(jì)拿下全球81.5%的市場(chǎng)份額。六家MCU巨頭好比是一支不可戰(zhàn)勝的戰(zhàn)斗團(tuán)隊(duì)，將市場(chǎng)蛋糕牢牢握在手中，彰顯著它們?cè)谌蚴袌?chǎng)的霸主地位！

ST以業(yè)內(nèi)最廣泛的產(chǎn)品組合著稱，意法半導(dǎo)體的STM32系列MCU芯片，在行業(yè)內(nèi)擁有很高的市場(chǎng)占有率。Microchip的下滑較多，2021年其市占是17.8%，排在第二，如今已落后到第五的位置。Microchip的MCU以8位為主，2016 年收購(gòu)Atmel后拓寬了32位MCU產(chǎn)品線。

眾所周知，三星在半導(dǎo)體領(lǐng)域以存儲(chǔ)、手機(jī)SoC、晶圓代工而聞名，但其實(shí)在MCU領(lǐng)域，三星電子也有著豐富的歷史和積淀。早在1980年代初期，三星電子便開(kāi)始涉足MCU領(lǐng)域。然而2013年因不敵價(jià)格戰(zhàn)，三星出售其4位和8位微控制器(MCU)業(yè)務(wù)，將其賣給美國(guó)模擬芯片廠商Ixys。三星陸續(xù)退出MCU業(yè)務(wù)，2022年三星電子在MCU市場(chǎng)中還有2%的市場(chǎng)份額。據(jù)悉這可能與其在智能卡上的業(yè)務(wù)有關(guān)系，2022年三星推出一款三合一指紋識(shí)別支付卡安全芯片S3B512C，它將將安全元件、安全處理器和指紋傳感器組合在一個(gè)芯片中。

臺(tái)灣的新唐科技占據(jù)2%的市場(chǎng)份額。據(jù)其財(cái)報(bào)顯示，2022年該公司的32位Cortex-M0/M4 MCU、ARM7/9和8位MCU具有成本效益，市場(chǎng)份額每年都在上升。在計(jì)算機(jī)/云應(yīng)用方面，2022年其在主板安全控制器I/O、筆記本電腦EC和TPM的市場(chǎng)份額仍穩(wěn)居全球前三。在玩具、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)電器中，音頻產(chǎn)品的產(chǎn)量占據(jù)了相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。用于家用電器的逆變器MCU在消費(fèi)市場(chǎng)上取得了非常高的市場(chǎng)份額。

圍繞AIoT和智能家居等市場(chǎng)需求，新唐科技也計(jì)劃開(kāi)發(fā)用于機(jī)器學(xué)習(xí)和推理的高端MCU和MPU，用于AIoT設(shè)備系統(tǒng)等應(yīng)用，可以執(zhí)行對(duì)象的形狀和顏色識(shí)別，或簡(jiǎn)單句子中的關(guān)鍵詞識(shí)別。

Silicon Labs在2022年實(shí)現(xiàn)了顯著增長(zhǎng)，收入首次突破10億美元。過(guò)去十年，該公司的營(yíng)收一直徘徊在7億美元左右，后來(lái)該公司進(jìn)行了重組，舍棄了其占營(yíng)收40%的基礎(chǔ)設(shè)施和汽車業(yè)務(wù)，并收購(gòu)了不少關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)，專注于成為一家物聯(lián)網(wǎng)公司。目前來(lái)看，Silicon Labs的轉(zhuǎn)變也是非常成功的。憑借對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的專注，Silicon Labs在MCU上實(shí)現(xiàn)了不小的發(fā)展，躋身第九。

前十大MCU廠商中唯一一家大陸廠商就是華大半導(dǎo)體。按照這個(gè)排名，相信Yole是將其安全芯片加入其中。

而剩下5.5%的全球市場(chǎng)份額則是數(shù)百家MCU公司的角逐場(chǎng)。近幾年在國(guó)產(chǎn)替代的大風(fēng)口之下，國(guó)內(nèi)MCU廠商如雨后春筍般出現(xiàn)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有近百余家，他們往往從低端的小家電和消費(fèi)電子為切入口，出于供應(yīng)鏈安全考慮，國(guó)內(nèi)部分客戶對(duì)使用國(guó)產(chǎn) MCU 的意愿不斷增強(qiáng)，這幾年逐漸實(shí)現(xiàn)了一定的國(guó)產(chǎn)替代。但從市占上來(lái)看，國(guó)產(chǎn)MCU有很長(zhǎng)的路要走，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代空間極大。

價(jià)格便宜，功能強(qiáng)大，MCU久經(jīng)不衰

MCU技術(shù)最早起源于20世紀(jì)70年代，由于集成度有限和工藝不成熟，當(dāng)時(shí)的MCU僅能滿足簡(jiǎn)單的控制任務(wù)。然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，MCU的集成度逐漸提升，而且又便宜，功能還日益強(qiáng)大，例如前段時(shí)間，ST發(fā)布了具有8位MCU價(jià)格的32位高性能的MCU。如今在智能家居、工業(yè)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等眾多領(lǐng)域，MCU有著廣泛的應(yīng)用。也因此，單一下游行業(yè)需求波動(dòng)對(duì)MCU的影響較小。

從市場(chǎng)出貨量方面來(lái)看，MCU是物聯(lián)網(wǎng)的核心零部件，而物聯(lián)網(wǎng)是萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)，其設(shè)備接入量以數(shù)百億計(jì)。MCU出貨量最大的市場(chǎng)是智能卡和安全MCU，不過(guò)在設(shè)備安全方面，除了銀行卡和身份證之外，幾乎所有其他的智能卡MCU正在逐步淘汰，嵌入式SIM卡將逐漸補(bǔ)齊這一下降，嵌入式智能卡雖然更昂貴，但也更強(qiáng)大且功能更多。Yole指出，智能卡MCU將從2022年-2028年以14.4%的速度下降，而嵌入式安全MCU則將以27.6%的增長(zhǎng)。這種嵌入式安全MCU的趨勢(shì)正在從移動(dòng)設(shè)備擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)、車輛，以及幾乎所有連接到互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)敏感型設(shè)備。

工業(yè)領(lǐng)域是一個(gè)相對(duì)較穩(wěn)定的市場(chǎng)，出貨量也相對(duì)變化不大，是MCU出貨量第二大的市場(chǎng)。再就是個(gè)人數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用，在這個(gè)市場(chǎng)，MCU主要是用來(lái)幫助設(shè)備收集、處理和保護(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)。然后是消費(fèi)類、汽車，消費(fèi)電子不必多說(shuō)，汽車MCU是近年來(lái)關(guān)注度較高的市場(chǎng)，汽車“三化”進(jìn)程正在加速帶動(dòng)車規(guī)級(jí)MCU單車用量增長(zhǎng)。再就是醫(yī)療等領(lǐng)域，MCU在醫(yī)療設(shè)備中扮演著關(guān)鍵角色，從便攜式醫(yī)療設(shè)備到健康監(jiān)測(cè)器材，都需要高度集成的處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。

MCU的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

MCU的技術(shù)發(fā)展是由MCU的應(yīng)用市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的，不同應(yīng)用場(chǎng)景下MCU應(yīng)用需求也不同的。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求推動(dòng)了MCU的低功耗設(shè)計(jì)和無(wú)線技術(shù)發(fā)展，汽車電子要求MCU具有更高可靠性、更強(qiáng)的處理能力、更高的性能和更大的存儲(chǔ)空間方向發(fā)展，智能穿戴的發(fā)展推動(dòng)了MCU集成或配合不同傳感器以及模擬技術(shù)?？傮w來(lái)看，從技術(shù)方向上來(lái)看，低功耗、高穩(wěn)定性和高集成度已成為MCU產(chǎn)品未來(lái)的發(fā)展方向。

“MCU+”是MCU的一大發(fā)展趨勢(shì)，所謂的MCU+是指，以原有MCU的基礎(chǔ)，延伸通信、加密、感測(cè)或AI等其他功能，進(jìn)一步達(dá)到綜合競(jìng)爭(zhēng)力提高及市場(chǎng)附加價(jià)值提升的效果。這也算是通用MCU開(kāi)始走向?qū)Ｓ肕CU。

譬如“MCU+AI”，我們正在邁入AIoT時(shí)代，AI深入到邊緣和終端裝置，已經(jīng)是一個(gè)長(zhǎng)期必然的大方向。越來(lái)越多的MCU巨頭們開(kāi)始意識(shí)到將AI功能與MCU相結(jié)合的潛力，恩智浦、ST、英飛凌和瑞薩、Microchip等紛紛在開(kāi)發(fā)帶有AI功能的MCU產(chǎn)品，并通過(guò)收購(gòu)AI軟件廠商來(lái)加快部署MCU的AI功能。這將使得他們的MCU在智能化和連接性方面的應(yīng)用進(jìn)一步增強(qiáng)，使其能夠在邊緣設(shè)備上執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)。

再一個(gè)是，MCU從單核向多核演變。近年來(lái)，汽車向電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化演進(jìn)以及AIoT的持續(xù)滲透，催生了復(fù)雜多樣的MCU應(yīng)用場(chǎng)景，MCU需要具備更強(qiáng)的處理能力，單核MCU已不能完全滿足需求，雙核、三核等多核 MCU 應(yīng)運(yùn)而生。瑞薩、恩智浦、英飛凌等國(guó)外 MCU 廠商已推出數(shù)款多核車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品，通過(guò)鎖步核和非鎖步核的不同組合，以符合 ISO 26262 汽車功能安全等級(jí)要求，廣泛應(yīng)用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域。

最后，值得關(guān)注的演進(jìn)方向是工藝的提升。雖然MCU相對(duì)于其他處理器可能在工藝上稍顯落后，也不像摩爾定律那樣兩年一提升，目前主流的節(jié)點(diǎn)范圍包括45nm-60nm和65nm-90nm等，35nm至45nm以及90nm-135nm也得到廣泛應(yīng)用。但隨著市場(chǎng)對(duì)智能化、高端化和互聯(lián)網(wǎng)連接需求的不斷增長(zhǎng)，更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)例如16nm-22nm等，也正在被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。尤其是汽車MCU，對(duì)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的需求較高。自動(dòng)駕駛汽車需要處理大量的傳感器數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)做出復(fù)雜的決策，因此對(duì)處理器性能和能耗的要求非常高，使用先進(jìn)制造節(jié)點(diǎn)的MCU能夠提供更強(qiáng)大的計(jì)算能力，同時(shí)減少能源消耗，有助于滿足這些挑戰(zhàn)性需求。隨著新的制程工藝的采用，MCU的性能和能效將進(jìn)一步提升，以滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景需求。

結(jié)語(yǔ)

發(fā)展五十多年來(lái)，MCU作為處理器市場(chǎng)的霸主，在數(shù)字化時(shí)代的重要地位依然強(qiáng)勁。其高度集成、低功耗、可編程性和成本效益，使得MCU能夠滿足各行各業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求。未來(lái)，MCU將繼續(xù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，推動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。在這樣的背景下，期待在MCU市場(chǎng)上，國(guó)內(nèi)MCU企業(yè)能夠問(wèn)鼎更多的市場(chǎng)份額。

編輯：黃飛

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