2024年中國(guó)工業(yè)MCU產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告

—與非網(wǎng)分析師史德志

MCU產(chǎn)品概要

MCU定義

MCU（MicroControllerUnit）為微控制單元，又稱(chēng)微控制器或單片機(jī)，是將中央處理器的頻率和規(guī)格做適當(dāng)縮減，并與存儲(chǔ)器、

I/O端口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等集成在一顆芯片上，執(zhí)行計(jì)算與控制功能。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，很多增強(qiáng)型MCU還集成了ADC、DAC、

PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、UART、USB、CAN等數(shù)據(jù)傳輸接口，使單片機(jī)更具特色、更有市場(chǎng)應(yīng)用前景。

MCU的工作原理：傳感器輸入信號(hào)，輸入處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、放大等處理后，傳遞給MCU進(jìn)行運(yùn)算處理，然后輸出處理

器對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，使其驅(qū)動(dòng)如電磁閥、電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)等被控元件工作。

典型MCU芯片架構(gòu)MCU工作原理與運(yùn)行過(guò)程

InterruptProgramLCDControlDisplay傳感器信號(hào)執(zhí)行控制

SRAM

TimerMemory

Timer

WatchDogXTAL模擬信號(hào)輸輸電磁閥

TimerCryptoCRCIRCClock入出

MCU電動(dòng)機(jī)

PLL處處

Processor數(shù)字信號(hào)理理開(kāi)關(guān)與指示

Core

DSPFPUADC電源通訊

Data

UARTComparator電源電路電路通訊口

Converter

SPIDAC

I2C

Connect-

CAN/LANPWMGPIOLDO

ivity

USBPOR

Power

EthernetLVR

WirelessBOD

MCU分類(lèi)

不同位數(shù)MCU占比

?按處理數(shù)據(jù)的位數(shù)分類(lèi)：4位、8位、16位、32位和64位MCU。目前市場(chǎng)上以8位和0%

32位MCU為主，32位MCU在大量數(shù)據(jù)處理上具備速度優(yōu)勢(shì)，且功能拓展性更強(qiáng)，32位

16位

隨著物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子需求帶動(dòng)，占比進(jìn)一步擴(kuò)大。38%44%

8位

18%4/64位

?按指令集分類(lèi)：復(fù)雜指令集（如X86）、精簡(jiǎn)指令集（如Arm、RISC-V、MIPS），

Arm生態(tài)建設(shè)完善，是目前主流架構(gòu)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占比高達(dá)52%。而RISC-V作為新興

精簡(jiǎn)指令集，滲透率快速提升。不同內(nèi)核MCU占比

Arm

24%8051

?按存儲(chǔ)器架構(gòu)分類(lèi)：哈佛架構(gòu)、馮諾依曼架構(gòu)。哈佛架構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和2%

52%RISC-V

22%

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的架構(gòu)，使用獨(dú)立的兩條總線(xiàn)，指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度，基本其他

解決取指和取數(shù)的沖突問(wèn)題，該類(lèi)微處理器具有較高的執(zhí)行效率；而馮諾依曼結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)空間和地址空間是不分開(kāi)的。

不同應(yīng)用MCU占比

5%

2%

通用MCU

?按用途分類(lèi)：通用型MCU、專(zhuān)用型MCU。其中通用型MCU是指將可開(kāi)發(fā)的資源8%

專(zhuān)用MCU

（ROM、RAM、I/O、EPROM等）全部提供給用戶(hù)的MCU，通用型MCU市場(chǎng)占比12%

超低功耗MCU

大，超70%；專(zhuān)用型MCU是指硬件及指令是按照某種特定用途而設(shè)計(jì)的MCU，例

73%電機(jī)控制MCU

如打印機(jī)控制器、電機(jī)控制器等。其他

MCU主要技術(shù)趨勢(shì)

更小尺寸更高性能

更低能耗更加“AI”

更加“安全”更加“無(wú)線(xiàn)”

高要求的工業(yè)MCU

高可靠性

A

高實(shí)時(shí)性、強(qiáng)

豐富專(zhuān)有功能B工業(yè)MCU

任務(wù)處理能力

嚴(yán)格的質(zhì)量管

控體系

中國(guó)工業(yè)MCU市場(chǎng)分析

中國(guó)MCU市場(chǎng)增速顯著高于全球水平，工業(yè)領(lǐng)域占比穩(wěn)定

?2023年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模小幅降至229億美元，預(yù)計(jì)2022-2028年CAGR為5.3%；中國(guó)MCU市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)2024-2029年的

CAGR為10%左右，顯著高于全球水平。

?全球市場(chǎng)汽車(chē)領(lǐng)域占比39%，小幅提升；工業(yè)電子的份額為24%，較為穩(wěn)定。

2019-2023年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模（億美元）

35030.0%

30024%25.0%

25019.7%20.0%

20015.0%

15010.0%

1005.0%

50-0.5%0.0%

-2.4%

0-5.0%

全球MCU市場(chǎng)規(guī)模（億美元）yoy

數(shù)據(jù)來(lái)源：Yole

本土企業(yè)已然在國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)嶄露頭角

?全球MCU市場(chǎng)由海外廠(chǎng)商主導(dǎo)，其中32位MCU市場(chǎng)意法半導(dǎo)體出貨量占比32%，8位MCU市場(chǎng)微芯科技出貨量占比42%。

?國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)，32位MCU的國(guó)產(chǎn)化率為20%，極海、兆易創(chuàng)新、華大半導(dǎo)體進(jìn)入前十；8位MCU的國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)42%，

top5公司中有3家本土廠(chǎng)商：中微半導(dǎo)體、輝芒微電子和中穎電子。

2022年全球32位MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局（出貨量）2022年中國(guó)32位MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局（出貨量）

意法半導(dǎo)體

14.9%

恩智浦

意法半導(dǎo)體2.6%

16.8%英飛凌

恩智浦2.7%

26.3%瑞薩電子

6.8%32.0%

英飛凌4.8%微芯科技

極海半導(dǎo)體

13.3%瑞薩電子5.5%

14.0%兆易創(chuàng)新

微芯科技

16.1%德州儀器

15.1%其他6.4%

12.3%華大半導(dǎo)體

10.5%其他

2022年全球8位MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局（出貨量）2022年中國(guó)8位MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局（出貨量）

微芯科技

2.3%中微半導(dǎo)體

微芯科技恩智浦

2.5%13.8%

23.7%恩智浦2.9%輝芒微電子

28.9%中穎電子

41.8%意法半導(dǎo)體3.2%

意法半導(dǎo)體

5.6%中微半導(dǎo)體

5.5%瑞薩電子

7.1%瑞薩電子8.5%12.8%芯?？萍?/p>

7.1%14.7%其他11.0%賽元微電子

英飛凌

8.6%其他

數(shù)據(jù)來(lái)源：沙利文

本土MCU企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域

?集中在上海、廣東、江蘇等地，產(chǎn)業(yè)政策扶持，上下游配套完備。

?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)豐富，廣泛適用工業(yè)各領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)MCU企業(yè)的地域分布國(guó)內(nèi)部分廠(chǎng)商MCU產(chǎn)品情況

應(yīng)用領(lǐng)域

企業(yè)名稱(chēng)主要內(nèi)核位數(shù)

消費(fèi)工業(yè)汽車(chē)

兆易創(chuàng)新Cortex-M3/M4/M23/M33/M7、RISC-V32位√√√

極海半導(dǎo)體Cortex-M0+/M3/M4F32位√√

國(guó)民技術(shù)Cortex-M0/M4/M4F、805132位√√√

樂(lè)鑫科技Xtensa、RISC-V32位√√

杰發(fā)科技Cortex-M0+/M3/M4F32位√√

國(guó)芯科技PowerPC32位√√

復(fù)旦微電8xC251內(nèi)核，Cortex-M0/M0+/M338、16、32位√√

中微半導(dǎo)8051、RISC-V、CortexM0/M0+8、32位√√√

東軟載波Cortex-M0/M3、自研內(nèi)核8、32位√√

中穎電子8051、Cortex-MO+/M38、32位√√

芯?？萍?051、Cortex-MO、RISC-V8、32位√√√

峰岹科技自研ME內(nèi)核、80518位√√

靈動(dòng)微電子Cortex-M0/M0+/M3、STAR-MC132位√√√

凌鷗創(chuàng)芯CortexMO、RISC-V32位√√√

鉅泉科技Cortex-M0/M332位√√

致象芯片Cortex-A、Cortex-M4F、RISC-V32位√√

芯馳科技Cortex-A、R系列32位√√

航順芯片Cortex-MO/M38、32位√√

華大半導(dǎo)體8051、Cortex-M0+/M48、32位√√√

芯圣電子8051、Cortex-M0+/M3/M48、32位√√

芯旺微電子自研KungFu8、KungFu328、32位√√√

比亞迪半導(dǎo)體8051、Cortex-MO/MO+/M4F8、32位√√√

國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)挑戰(zhàn)與機(jī)遇共存

?2023年中國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模為2900億元左右，同比下滑1.8%。其中大中型PLC、DCS、SIS的市場(chǎng)規(guī)模分別增長(zhǎng)：1.1%、

7.1%、3.0%；而小型PLC、通用伺服、低壓變頻器的市場(chǎng)規(guī)模分別下跌：12.3%、4.1%、3.8%

?自動(dòng)化市場(chǎng)走向成熟，市場(chǎng)由高速增長(zhǎng)走向穩(wěn)定。

中國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模（億元）

350020.0%

300016.8%

15.0%

2500

10.0%

2000

7.7%

1500

5.0%

2.4%2.1%

10001.4%

0.8%

0.0%

0.5%

500-0.7%

-1.8%

0-5.0%

2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年E2025年E2026年E

中國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模（億元）yoy（右軸）

數(shù)據(jù)來(lái)源：MIRDATABANK，與非網(wǎng)制作

國(guó)內(nèi)光儲(chǔ)行業(yè)持續(xù)高增長(zhǎng)

?2023年光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量為216.88GW，2019年-2023年，復(fù)合增速高達(dá)64%。

?2023年新型儲(chǔ)能裝機(jī)容量（鋰離子電池為主）大幅躍升至22.6GW，高增速趨勢(shì)不減。

中國(guó)光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量中國(guó)新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)容量（GW）

250160%25

148%

200120%

20

80%

15060%

59%30.7%

40%

10014%15

0%

-17%

50-32%-40%

10

0-80%

5

0

中國(guó)光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量（GW）YOY（右軸）2021年2022年2023年2024年H1

數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)際能源局，與非網(wǎng)制作數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)際能源局、CNESA，與非網(wǎng)制作

本土重點(diǎn)企業(yè)分析

兆易創(chuàng)新：46大產(chǎn)品系列，超過(guò)600款MCU產(chǎn)品

?國(guó)內(nèi)首個(gè)推出ArmCortex-M3、M4、M23、M33及M7內(nèi)核通用MCU產(chǎn)品，全球首家推出RISC-V內(nèi)核MCU產(chǎn)品

?具有豐富的工業(yè)應(yīng)用，如電機(jī)控制、工業(yè)控制、能源等。

內(nèi)核位數(shù)系列最高工作頻率應(yīng)用領(lǐng)域

GD32F101/103/105/107/130/工業(yè)控制、人機(jī)交互、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、消費(fèi)品與手持設(shè)備、

ArmCortex-M33248-120MHz

150/205/207等太陽(yáng)能光伏控制、觸控面板、安全支付、車(chē)載設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等。

GD32A490，GD32C103，GD32E103，GD32F3以“小身材，大智慧”為工業(yè)電機(jī)、變頻、節(jié)能應(yīng)用等帶來(lái)出色性?xún)r(jià)

ArmCortex-M432GD32F303/305/307/310/330/350/72-240MHz比；GD32F4適用高級(jí)計(jì)算，云服務(wù)器，人工智能、工業(yè)控制、電機(jī)變頻、圖

403/405/407/425/427/450/470等形顯示、安防監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等。

適用工業(yè)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、人機(jī)交互、電源監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)、手持設(shè)備、游戲

GD32E203/231/232/235，

ArmCortex-M233264/72MHz和全球定位、電動(dòng)自行車(chē)等，GD32L233適用工業(yè)表計(jì)、小型消費(fèi)電子、便攜

GD32L233等

式醫(yī)療設(shè)備、電池管理、數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)取?/p>

GD32A503/513，GD32W515，GD32A503/513適用汽車(chē)電子，GD32W515適用智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消

ArmCortex-M3332GD32E502/503/505/507/508/513/517/100/180/200MHz費(fèi)電子，GD32E產(chǎn)品適用高精度工業(yè)控制、數(shù)字電源、電機(jī)變頻、測(cè)量?jī)x器、

518,GD32F527等混合信號(hào)處理等。

數(shù)字信號(hào)處理、電機(jī)變頻、電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)、音頻視頻、圖形圖像、

ArmCortex-M732GD32H737/757/759等600MHz

機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等場(chǎng)景。

應(yīng)用于工業(yè)控制，電機(jī)控制，電源監(jiān)控和警報(bào)系統(tǒng)，消費(fèi)和手持設(shè)備，POS機(jī)，

RISC-V32GD32VF103,GD32VW553等108/160MHz

車(chē)載GPS，LED顯示屏等。

圖片來(lái)源：公司官網(wǎng)

兆易創(chuàng)新：持續(xù)提升研發(fā)費(fèi)用率水平

?2018-2023年?duì)I收復(fù)合增長(zhǎng)26.7%，2023年錄得13.2億元，受累市場(chǎng)萎靡，下滑53.4%；毛利率水平回落至上個(gè)周期低點(diǎn)。

?2018-2023年研發(fā)費(fèi)用復(fù)合增速36.6%，期間研發(fā)費(fèi)用率持續(xù)提升，從9.3%到17%。

2018-2023年兆易創(chuàng)新MCU營(yíng)業(yè)收入表現(xiàn)2018-2024年Q1兆易創(chuàng)新研發(fā)費(fèi)用表現(xiàn)

3070%1218%19%

66%65%17%

2560%1017%

50%15%

2048%812%

44%45%43%

40%11%11%13%

156