MCU市場分析，國外前八廠商佔比88%｜半導體行業觀察
來源：內容由 微信公眾號 半導體行業觀察 （ID：icbank） 綜合自「基業常青經濟研究院」，作者 李亞喬、陳凱，謝謝。
MCU將CPU、存儲器等主要部件集成在同一塊晶元上，形成晶元級計算機。MCU（Microcontroller Unit），又稱微控制器或單片機，是把CPU的頻率與規格做適當縮減，並將內存（memory）、計數器（Timer）、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊介面，甚至LCD驅動電路都整合在單一晶元上，形成晶元級的計算機。
MCU內部的功能部件主要是CPU、存儲器（包括程序和數據）、I/O埠、串列口、定時器、中斷系統、特殊功能寄存器等八大部分，還有一些諸如時鐘振蕩器、匯流排控制器和供電電源等輔助功能部件，此外，很多增強型單片機還集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、ISP等數據傳輸介面方式，這些使單片機更具特色、更有市場應用前景。
1.2 MCU是智能控制的核心，物聯網、汽車電子是其未來的主要增長點
MCU為不同的應用場景作相應的組合控制，是智能控制的核心。MCU主要的功能是作信號處理和控制，在諸如手機、PC外圍、遙控器等消費電子，到汽車上的娛樂系統和底盤控制、工業上的步進馬達和機器手臂的控制等領域都有應用，目前應用最廣的領域是汽車電子，其次是工業控制/醫療、計算機、消費電子等。
MCU應用領域廣泛，是信息產業和工業控制的基礎。MCU可以構成各種工業控制系統、過程式控制制系統、自適應控制系統、實時控制系統和數據採集系統，以達到測量與控制目的，具體用於各類智能儀器儀錶（溫度、壓力、流量、濃度）、消費電子（錄像機、攝像機、洗衣機、電冰箱等）、機電一體化產品（數控機床、醫療器械、機器人）及武器裝備的控制儀錶和導航裝置等，此外各類終端及外部設備智能介面，如大型工業自動化控制系統都會採用單片機進行介面的控制與管理，可大大提升系統的運行速度。
物聯網、汽車電子領域發展迅速，對微控制器的需求增加，是未來MCU市場的主要增長點。MCU是物聯網的核心零部件，其價值佔到物聯網終端模組的35%-45%，而物聯網是萬億級市場，其設備接入量以數百億計。未來隨著物聯網應用的進一步落地，在終端模組方面需求龐大，必將驅動MCU行業快速發展。
汽車電子是當前MCU應用最廣的領域，目前已經步入穩定增長時期，汽車的智能、安全、環保要求對汽車電子相關需求正在逐年增多，預計到2020年，每年應用於汽車電子的MCU市場將以10%-15%的速度增長。
1.3 國內MCU市場穩定增長，至2020年有望達到500億元
1.3.1 創新應用驅動MCU需求上漲，2020年全球市場將突破200億美元
物聯網等創新應用驅動MCU需求上升，2020年全球市場將突破200億美元。受惠於嵌入式系統的廣泛應用、感測器的增加以及物聯網終端應用的熱潮，預期未來數年，MCU的營收和出貨量將持續大幅增長。2017年MCU的出貨量增加了22%，營收達168億美元，而據IC Insights預測，2018年MCU的出貨量將繼續高速增長，增幅可達18%，營收預期將增長11%，五年內全球MCU銷售額年複合增速將達到7.2%，至2020年將突破200億美元。
1.3.2 國內MCU市場年增長超10%，2020年將突破500億元
國內MCU市場已達360億元，2020年將超500億元。2016年，國內MCU市場已達360億元，同比增長達11%，而據IC Insights預測，隨著中國大陸汽車電子和物聯網領域的快速發展，對MCU的需求越來越大，國內MCU市場年複合增速將達到11.7%，至2020年市場規模將突破500億元。
2 國外廠商領先優勢明顯，國內廠商加速趕超中高端領域
2.1 國外前八大廠商佔據88%市場份額，國內MCU廠商與國際一流水平差距較大
國外前八大廠商佔據全球88%的市場份額，頭部集中效應顯著。2015年開始，為爭奪市場份額，布局強勁增長的物聯網應用，MCU主要廠商之間發生了數起大規模併購。NXP在2015年以118億美元收購飛思卡爾，完成了在汽車電子領域的布局，市場佔有率達到19%，排名也一舉從第六上升至第一；Microchip在2016年完成對Atmel的收購，成為全球第三大MCU廠商，市場佔有率上升至14%；Cypress在2015年以40億美元收購spansion，市場佔有率達到4%。根據市場調研機構IC Insights的統計，從收購完成合併後的銷售數據看，目前全球前八大MCU廠商的市場佔有率達到88%。
國內MCU公司在市場份額上與國外企業差距巨大。國內MCU公司營收規模不超過4億元，與國際前八大MCU公司相比規模差距很大，國內數十家MCU公司中以MCU作為主業的上市公司僅有中穎電子和兆易創新。其中中穎電子MCU業務佔比約為60%，2017年相關營業收入不超過4億元，兆易創新MCU營業收入為3.11億元，與國際前八大廠商相比規模差距巨大。
2.2 國內廠商逐步完成中低端MCU國產化，積極布局中高端市場
成本優勢、服務能力助力國內廠商逐步完成中低端MCU領域的國產化。MCU用於控制的運算量較小，且在每個具體的應用場景存在需求的靜態性，故國外前期占技術壟斷地位的公司針對具體應用場景的產品其功能和性能具有一定靜止性，這就給了國內公司在技術領域慢慢趕超的機會，同時國內企業在市場服務上更具優勢且能接受低於國外公司的價格，就有機會最終慢慢突破國外企業的壟斷，如中穎電子用於微波爐的控制晶元現已做到全球市場份額第一。
國內MCU廠商積極布局32位中高端市場。目前國內廠商在消費電子、智能儀錶等MCU的中低端應用領域發展迅速，但在很多市場空間比較大的領域，比如工業控制、汽車電子、物聯網都被國外的MCU廠商壟斷，國內公司通過努力可爭取的空間還很巨大。以兆易創新為代表的國內MCU廠商積極布局32位中高端晶元市場，目前已經形成了近20個系列、300多款晶元的產品矩陣，以ARM Cortex-M4系列為代表的新產品躋身高端市場。
3 技術研發、產品性能、生態體系建設構建核心競爭力
3.1 技術研發能力是MCU廠商參與市場競爭的核心
架構和指令系統是MCU的核心，決定其處理能力。MCU根據其存儲器結構可以分為哈佛結構和也稱馮 諾伊曼結構。最初的中央處理器和微控制器使用的都是馮 諾伊曼結構，它的特點是將程序指令存儲器和數據存儲器合併在一起，程序指令和數據的寬度相同，只是存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置，在一個機器周期內只能訪問一次存儲地址（程序或數據），運行效率受限。
哈佛結構是將程序和指令分別存儲在不同的存儲空間中，可以允許處理器在同一個機器周期內獲得指令字和操作數，其指令和數據寬度也可不同。與馮 諾伊曼結構相比，哈佛結構的優勢在於其採用不同的匯流排，提供了較大的存儲器帶寬，使數據的移動和交換更加方便，從而提高其執行效率並減輕運行時的訪存瓶頸，缺點是結構複雜，對外圍設備的連接和處理要求高，不適合外圍存儲器的擴展，並且成本較高。
MCU根據指令系統可分為CISC（複雜指令集）架構和RISC（精簡指令集）架構。早期的MCU都是CISC架構，具有龐大的指令集，它的設計目的是要用最少的機器語言指令來完成所需的計算任務，可減少編程所需要的代碼行數，減輕程式師的負擔；但不同的指令，需要不同的時鐘周期來完成，執行較慢的指令，將影響整台機器的執行效率。RISC架構則是其計算機系統只有少數指令，每條指令的長度相同，可以在一個單獨操作里完成，執行時間短，因此MCU可以用相當高的頻率來運算，在相同的製程工藝和運行時鐘下，其速度可達到CISC的2~4倍。
RISC處理器的記憶體管理單元、浮點單元等都能設計在同一塊晶元上，因此，RISC處理器比相對應的CISC處理器設計更簡單，所需要的時間也更短，並可以比CISC處理器應用更多先進的技術，更快地開發下一代處理器，但其編寫的代碼量會非常的大，並且需要更快記憶體。總的來說，就是RISC體系結構的處理器更廉價、運行速度更快，晶元製造變得更簡單，但軟體的開發會變得更複雜。
高性能、低功耗、高穩定性等市場需求決定MCU企業要具備較強技術研發能力。如今MCU朝著高性能、高集成度、高穩定性、低功耗等方向發展，需要設計廠商具備較強的技術研發能力，在內部結構及設計工藝上進行改進以適應市場需求。
3.2 產品性能：低成本、低功耗、高穩定性、高集成度是未來MCU產品的發展方向
產品更新換代和新興應用快速發展將推動32位MCU成為市場主流。基於ARM內核的32位MCU，由於其良好的生態以及極佳的可拓展性，逐漸成為全球消費電子和工業電子產品的核心。2015年，全球32位MCU出貨量超過4、8位MCU與16位出貨量綜合，佔到總體MCU市場的54%，隨著32位MCU價格逐漸逼近4、8位MCU，未來幾年將繼續保持高速增長，在2020年市場佔有率將超過60%。
32位MCU工作頻率大多在100-350MHz之間，執行效能更佳，應用類型也相當多元。系統廠商出於自身的研發效率和管理的需要，將自動選擇性價比高和容易獲取設計資源的內核。因此既滿足廠商上述要求又具有豐富生態系統資源的ARM 系列內核的32位MCU成為主要方向，其優勢和市場佔有率會越來越大。此外，汽車電子和物聯網是當前32位MCU的主要應用，而MCU在汽車電子領域的份額已達33%，隨著汽車電子和物聯網的進一步發展，32位MCU的市場需求必將持續增加。
低成本、低功耗、高穩定性、高集成度的MCU產品是未來的發展方向。未來新興應用領域如低能耗電機控制、攜帶型醫療設備、高精度工業儀器控制等，對產品可靠性和穩定性等都有較高的要求。此外，物聯網、節能環保、新能源動力電池等領域也需要大量低成本、低功耗、高集成、高精度、高穩定性MCU。
此外，高集成度MCU產品是未來物聯網應用的發展趨勢。隨著智能設備、物聯網等產業的快速發展，無線RF、感測器、電源管理等搭配MCU成為一種新趨勢。高度整合的MCU不僅可以方便客戶開發產品，並且可減少印刷電路板的佔用空間，從而能夠降低一部分成本，將來非常具有市場潛力。
3.3 圍繞MCU產品的完整生態體系是打造服務能力的關鍵
現有MCU產品生態體系完備，IP核、開發環境（IDE）、配套解決方案和服務能力構成核心壁壘。各廠商MCU產品在架構、指令集系統、開發環境、pin-pin介面差異、配套解決方案開發和後續服務等方面存在較大差異，新進入市場的MCU產品很難完成對原有產品的完整替代，尤其對於市場生態已經成熟完備的MCU，其他廠商難以介入。
短期來看，切入國外MCU廠商成熟生態體系國內企業是迅速打開市場的捷徑。大多數國內MCU廠商若能選擇廠商的國外成熟生態體系，使用國外晶元架構及IP、與國外成熟產品保持管腳兼容、使用成熟開發環境，迅速切入國外大廠商生態系統，利用成本和市場優勢打開國內市場。如國內多數32位MCU產品選擇使用ST基於 ARM Cortex-M3開發的生態體系。
長期來看，自建生態系統、深入應用場景、打磨解決方案是國內MCU公司參與國際競爭的必經之路。獨立自主的MCU晶元的研發需要建立完整的生態系統，與下游應用廠商深度合作不斷打磨。相對於切入成熟應用生態系統、利用成本和服務優勢迅速搶佔市場的短期策略相比，進行開發環境、架構、解決方案的完整研發需要的周期要長得多，但國內企業想要真正躋身中高端市場的國際競爭，逐步建立MCU生態體系是必經之路。
4 投資策略：關注新興市場布局、研發能力強、市場導向的MCU企業
基於以上分析，我們認為MCU作為智能控制的核心，未來將受惠於物聯網、汽車電子等應用領域的成長，國內MCU領域尤其是32位MCU發展潛力巨大。因此，在國內未上市的MCU企業中，我們更看好在技術研發、產品性能、生態建設上具備競爭力的企業，據此推薦定位中高端市場、技術研發能力出眾的靈動微電（833448.OC）、定位物聯網應用的晟矽微電（430276.OC），建議關注控制器和存儲器結合的航順晶元以及擁有自主DSP核的江蘇宏雲。
4.1 靈動微電（833448.OC）：國內高端MCU領域領先供應商，可定製化晶元設計的平台企業
上海靈動微電電子成立於2011年3月，是國內專註於32位MCU產品與MCU應用方案的領先供應商，是中國工業及信息化部及上海市信息化辦公室認定的集成電路設計企業，同時也是上海市認定的高新技術企業。公司擁有數百款MCU產品，包括基於8051、ARM? Cortex?-M0、ARM? Cortex?-M3 內核的Flash MCU、OTP MCU、EEPROM MCU等產品，其產品及方案廣泛應用於工業控制、智能家電、智慧家庭、可穿戴式設備、汽車電子、儀器儀錶等領域，未來在特殊應用和物聯網領域擁有廣闊的市場空間。
靈動微電的競爭優勢：
（1）以研發為核心，持續投入，保持在MCU領域技術先進、晶元產品豐富的優勢。公司一直以來極為重視產品開發，在資金和人才方面持續加大投入，其研發費用占營業收入比重常年保持在15%以上，以保持公司產品在市場中的領先地位及競爭力。公司可為客戶提供定製設計的智能硬體晶元及應用方案服務，主要的智能硬體晶元產品為定製型及通用型32位MCU，還包括部分的8位MCU，產品有數百款之多。
（2）定製化晶元設計和應用方案及運營服務平台。公司能為客戶提供晶元及應用方案的定製化設計和運營服務。主要設計業務包括晶元構架設計、數模IP設計、低功耗電路設計及精確版圖後端設計；主要運營業務包括提供與晶元產品生產、封裝、測試等相關的運營管理服務。公司積極主動為客戶提供高性價比的定製化晶元設計服務，在項目初期就與客戶充分接觸，為客戶提供系統整體的解決方案，從產品功能定義、市場競爭力分析、工藝選擇到代工廠選取以及知識產權模塊的授權都深入參與，為客戶提供精準可靠的分析數據和全面的方案報告和差異化的產品設計，幫助客戶把握好每一個重要環節，通過不斷滿足客戶差異化的需求，提升公司的品牌效應。
（3）Fabless模式經營，成本優勢明顯。集成電路產業鏈由IC設計、製造、封測三個部分構成。從經營模式來看，IC產業主要分為IDM模式和Fabless模式。IDM模式是指企業業務覆蓋集成電路的設計、製造和封測的所有環節，這種模式對企業的資金和技術研發實力、生產管理能力和業務規模都有極高的要求；Fabless則為無晶圓廠模式，僅進行晶元產品的設計開發，製造和封測交由代工廠和封測廠進行，這種經營模式可有效降低成本和產品開發周期。靈動微電的經營模式即為Fabless 模式。
公司營收增長迅速。公司近年來在技術研發方面不斷投入，在設計服務市場的影響力和競爭力增強，得到客戶的認可和信任，而隨著MCU步入穩定增長的黃金時期，公司自2014年以來業績表現出色，幾乎每年都有著較高的營收增長，尤其是2015和2016年，幾乎實現連續兩年翻倍增長，2017年行業競爭加劇，公司在研發上持續大量投入，營收及盈利均有下滑。
4.2 晟矽微電（430276.OC）：定位物聯網應用的MCU供應商
晟矽微電成立於2010年11月，是一家國內領先的半導體集成電路設計企業，專註於研發高抗干擾、高可靠性的通用型及專用型8位和32位MCU，以及少量ASIC晶元，主要應用於遙控器、鋰電、小家電、消費電子、智能家居、工業控制、汽車電子等領域。
晟矽微電的競爭優勢：
（1）研發創新能力強。公司具有一支專業的研發人才隊伍，技術人員占員工總數比例高達55%，自主研發能力強，具有多項自主知識產權的核心技術，涉及MCU內核及周邊功能、開發工具方面。
（2）通用型和定製化MCU，有望在物聯網領域取得很好的應用前景。公司為智能小家電、智能家居、智能玩具、智能遙控、安防、鋰電數碼廠商等終端客戶提供各類高可靠性、高抗干擾性的通用型和專用型MCU系列產品及ASIC系列產品，其中物聯網等新興應用市場對晶元運算性能的要求較低、面對的應用場景更複雜、對功耗和尺寸的要求更高，有望憑藉快速需求響應和高效運營能力佔據新應用市場。
公司近年來營業收入均穩步增長，2017年由於華南區域配合公司產品結構調整，對部分客戶和產品線進行優化，營收略有下滑。
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