一位學(xué)生的心聲：為國產(chǎn)MCU的崛起而奮斗！

MCU 在海外是一個很成熟的行業(yè)，已經(jīng)形成非常穩(wěn)定的競爭格局，全球前五大 MCU 廠商市占率合計(jì)超 75%，目前MCU大廠形成各有特色的市場布局。

▲圖1：2020 年全球市占率排名

來源：英飛凌

什么是MCU

微控制單元 (Microcontroller Unit；MCU) ，又稱單片微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Microcomputer ) 或者單片機(jī)，是把中央處理器 (Central Process Unit；CPU) 的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存 (memory)、計(jì)數(shù)器 (timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。

8051單片機(jī)（MCU）誕生于20世紀(jì)末期，在2000年以前用的最多的單片機(jī)就是Intel 8051系列單片機(jī)，此后51單片機(jī)幾乎是每個電子類專業(yè)大學(xué)生的必修課程。基于8051內(nèi)核的單片機(jī)是8位的處理器，工作頻率相對較低，其處理能力也非常有限，但在過去能完全應(yīng)付絕大部分的嵌入式應(yīng)用了。

▲Intel P8051

隨著技術(shù)的進(jìn)步2005年ARM公司正式推出Cortex-M3芯片，Cortex-M3擁有更高處的理能力且價格比51單片機(jī)還低。目前現(xiàn)在基于Cortex-M系列ARM內(nèi)核的MCU已經(jīng)逐漸在應(yīng)用中取代了51單片機(jī)。

▲Arm® Cortex®-M3 方塊圖

根據(jù)其位數(shù)劃分，目前有 4位單片機(jī)、8位、16位、32位，乃至64位。最早還有1位。4位單片機(jī)，目前已經(jīng)多不常見。但是在我們以為看不到的地方還是在使用，比如吉利剃須刀，家電中用的東芝4位cpu。8位單片機(jī)，是目前最常見的，比如51系列，還有 AVR、pic、飛思卡爾8位系列、nec等公司都有、國內(nèi)的sst等，其通用性很好，適合十分廣闊的控制領(lǐng)域。16位單片機(jī)，比較典型的是MSP430，還有飛思卡爾的16位系列。32位單片機(jī)，目前比較火的是stm32。

在可預(yù)見的將來，是不會過時，而且依舊具有很強(qiáng)大的生命力。

中國 MCU 市場規(guī)模約 250-300 億元，國內(nèi) MCU 廠商市場份額較低

據(jù)IHS數(shù)據(jù)，2020年中國MCU市場規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 268.8億元，2020-2022年中國MCU市場規(guī)模 CAGR為8.99%，中國 MCU 市場規(guī)模增速高于全球MCU市場規(guī)模增速。據(jù)CSIA數(shù)據(jù)，2019年瑞薩電子、恩智浦和微芯是中國MCU市場份額占比前三位的廠商，國內(nèi)MCU廠商在中國的市場份額較低，國產(chǎn)化率有待提升。

▲圖11：2015-2022 年中國 MCU 市場規(guī)模及預(yù)測

來源：IHS

▲圖12：2019 年中國 MCU 市場份額

來源：CSIA

我國有100多家MCU公司，總體呈現(xiàn)散而弱的局面，但營收體量過億的不足15%，合計(jì)市占率亦不足15%。從下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，當(dāng)前國產(chǎn)MCU主要集中在中低端消費(fèi)領(lǐng)域，初步進(jìn)入工業(yè)級，汽車級MCU國產(chǎn)化率較低。消費(fèi)級MCU技術(shù)門檻較低，是MCU廠商產(chǎn)品切入的理想起點(diǎn)。全球消費(fèi)電子MCU市場主要被巨頭占據(jù)，僅在國內(nèi)市場，國產(chǎn)MCU廠商尚有一席之地，但是應(yīng)用還是以中低端為主，高端市場應(yīng)用率還需提高。

工業(yè)級MCU應(yīng)用場景廣泛，國產(chǎn)廠商可逐步切入更多領(lǐng)域。MCU是工業(yè)控制系統(tǒng)的核心，工業(yè)電子有嚴(yán)格的產(chǎn)品要求，目前全球主要的工控MCU供應(yīng)商是各類國外廠商。國內(nèi)MCU廠商的產(chǎn)品初涉工業(yè)控制領(lǐng)域，但市場份額還較小。

汽車級MCU要求嚴(yán)格，目前主要由國外MCU廠商壟斷，國產(chǎn)化率很低。安全是汽車的第一要義，汽車級MCU需要滿足嚴(yán)苛的要求。據(jù)英飛凌官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2020年全球MCU前六大國外廠商占據(jù)的市場份額高達(dá)96%，國內(nèi)MCU廠商若想要進(jìn)入車規(guī)級領(lǐng)域，需要過硬的產(chǎn)品品質(zhì)以及較長的驗(yàn)證時間，車廠一旦采用某個廠商的產(chǎn)品，一般不會輕易更換。

中國MCU廠商與國際一流企業(yè)差距較大，總體占比較小，高端MCU滲透率不足。

目前消費(fèi)級MCU技術(shù)門檻較低，中低端消費(fèi)領(lǐng)域是MCU廠商產(chǎn)品切入的理想起點(diǎn)。而汽車級MCU技術(shù)要求嚴(yán)格，目前主要由國外MCU廠商壟斷，國產(chǎn)化率很低。國內(nèi)MCU廠商若想要進(jìn)入車規(guī)級領(lǐng)域，需要過硬的產(chǎn)品品質(zhì)以及較長的驗(yàn)證時間，車廠一旦采用某個廠商的產(chǎn)品，一般不會輕易更換。為什么國產(chǎn)MCU在高端市場使用率很低？主要原因是國內(nèi)MCU行業(yè)領(lǐng)域人才缺口巨大，且在工業(yè)級別和汽車級別還未達(dá)到較高的技術(shù)水準(zhǔn)。

近年來我國在政策層面為行業(yè)給予多重利好。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會的 發(fā)展和國家安全保障，一直受到國家的關(guān)注和重點(diǎn)扶持。尤其是中美貿(mào)易摩擦以后，半導(dǎo)體的發(fā)展 更是受到了全社會的關(guān)注，而且企業(yè)融資變得相對更容易，這樣有利于初創(chuàng)企業(yè)的成長，也利于產(chǎn)品升級與技術(shù)創(chuàng)新。同時，終端廠商也愿意給國內(nèi)廠商更多機(jī)會，讓國內(nèi)廠商逐步從中低端介入， 再到中高端。

不管從消費(fèi)類的玩具、手機(jī)周邊、家居家電，到工業(yè)類的電機(jī)控制、汽車電子、無線通訊，甚至物聯(lián)網(wǎng)、人工智能，在中國都有大量的開發(fā)團(tuán)隊(duì) 和配套的支持體系，以及廣泛的消費(fèi)群體和應(yīng)用場景。這使得 MCU 產(chǎn)品及方案的“定義權(quán)”逐步 移到中國來。國內(nèi)企業(yè)更能提供貼近本土化的產(chǎn)品和服務(wù)，同時具備成本優(yōu)勢。此外，國內(nèi) MCU 產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸成熟，國內(nèi)的晶圓代工廠、封測廠已經(jīng)成熟，IP 庫的豐富和技術(shù)的沉淀，為提高 MCU 產(chǎn)品的性能表現(xiàn)和可靠性打下了扎實(shí)的基礎(chǔ) 。

外資MCU廠商過去30年在國內(nèi)的發(fā)展培養(yǎng)了大量人才，為國產(chǎn) MCU 的發(fā)展提供了軟實(shí)力的支持。例如：華大半導(dǎo)體 MCU 的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中 80%成員有一二十年的外企設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

不同于手機(jī) SOC 技術(shù)幾乎每年在更新?lián)Q代，MCU 用于控制的運(yùn)算量較小，且在每個具體的應(yīng)用場景相對靜態(tài)性，技術(shù)更新速度相對較慢。因此，國外具備技術(shù)壟斷的公司針對具體應(yīng)用場景的產(chǎn)品其功能和性能的提升和優(yōu)化相對較慢，疊加天時地利人和的優(yōu)勢，給國內(nèi)公司提供了在某些特定的技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)慢慢突破并趕超的機(jī)會。

MCU的發(fā)展如何

隨著AI和IoT的發(fā)展與融合，MCU的設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜，逐漸從傳統(tǒng)單一功能的微控制器轉(zhuǎn)向集成更多功能特性、計(jì)算性能更強(qiáng)的系統(tǒng)級芯片（SoC）。ASPENCORE《電子工程專輯》分析師團(tuán)隊(duì)識別出如下六個MCU設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。

1. 更加智能（AI）

2. 更強(qiáng)性能（Performance）

3. 更低功耗（Power）

4. 更加安全（Security）

5. 無線連接（Wireless）

6. 更小尺寸（Area）

因?yàn)槟壳皣曳浅Ｖ匾晣a(chǎn)MCU的發(fā)展，出臺了許多對行業(yè)有力的政策，由于目前行業(yè)人才空缺巨大，很多地方都出現(xiàn)無人可用的情況，更多公司都愿意給出更高的薪酬來吸引人才。行業(yè)內(nèi)MCU工程師平均月薪為17.7k，20k-30k占比為31.9%。部分公司甚至提出30k-50的高薪。