关注MCU芯片缺货下的国产厂商机遇

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250008 缺货潮催化，国产 MCU 迎来发展机遇期 1 HYPERLINK l _TOC_250007 缺货潮催化国产 MCU 厂商逐步替代海外大厂产品 1 HYPERLINK l _TOC_250006 国产 MCU 有望逐步走向汽车、工控等高端产品线 3 HYPERLINK l _TOC_250005 MCU 市场：物联网基础核芯，全球市场 160 亿美元 5 HYPERLINK l _TOC_250004 MCU 产业：全球市场规模 160 亿美元，未来四年增速约 6.7% 5 HYPERLINK l _TOC_250003 32 位 MCU

2、市场占比持续增长，8 位 MCU 仍长盛不衰 7 HYPERLINK l _TOC_250002 MCU 格局：海外大厂占优，国产厂商崛起 9 HYPERLINK l _TOC_250001 MCU 全球市场份额集中，国际大厂占据主导地位 9 HYPERLINK l _TOC_250000 MCU 细分市场中国厂商崭露头角 10风险因素 12投资建议 12插图目录图 1：线上经销商意法半导体 MCU 价格对比以 STM32F103RCT6 为例 1图 2：意法半导体 STM32 系列 32 位 MCU 产品系列布局 2图 3：2019 年 MCU 各应用领域销售占比在全球和中国市场的差异 3图

3、 4：MCU 内部构成示意图：在单芯片上实现基础的计算机系统 5图 5：全球 MCU 市场规模历史及预测 5图 6：中国 MCU 市场规模历史及预测 6图 7：2019 年全球 MCU 应用分布领域 6图 8：汽车中 MCU/ECU 数量 7图 9：2019 年全球汽车 MCU 市场份额 7图 10：20102020 年不同位数 MCU 的全球市场规模变化情况 8图 11：2019 年中国 MCU 市场按位数划分产品结构 9图 12：全球 MCU 出货量及 ASP 历史及预测 9图 13：2019 年中国 MCU 市场份额 10表格目录表 1：国内经销渠道口径的各厂商 8 位 MCU 交货周期

4、 1表 2：国内经销渠道口径的各厂商 32 位 MCU 交货周期 1表 3： 中国市场前 3 大 MCU 厂商产品线比较 3表 4：汽车级芯片 vs 消费类和工业级芯片 4表 5：国内 MCU 公司通过 AEC-Q100 车规标准统计 4表 6：不同位数 MCU 应用领域 8表 7：MCU 全球市场份额前十的厂商的 MCU 业务收入（不含汽车、安全领域） 10表 8：2018 年中国 Cortex MCU 厂商市场份额排名 11表 9：国内部分上市 MCU 芯片设计厂商 12 缺货潮催化，国产 MCU 迎来发展机遇期缺货潮催化国产 MCU 厂商逐步替代海外大厂产品当前 MCU 缺货状况严重，交

5、期最多延长 4 倍。今年以来半导体芯片均出现不同程度的涨价缺货，而 MCU 是本轮芯片缺货最严重的品类之一。MCU 产品的正常交货期在 8-10 周左右，而目前包括英飞凌、恩智浦、意法半导体等在内的国际大厂均出现交期延长的情况。此外，由于供应链成本持续增加，恩智浦、瑞萨等 MCU 龙头企业开始实行价格调涨计划。NXP14-1614-1614-1614-1614-1614-1614-1614-1614-1614-1616-1812-1414-1626Microchip8-1212-1612-1612-1612-1612-1612-1612-1410-1210-1210-1210-1212-161

6、2-1612-1816-38Renesas20-2525252525252522-2624-2620202020202012-16ST14-1614-16202030303020-2520-2520-258-108-1012-1414-1620紧缺表 1：国内经销渠道口径的各厂商 8 位 MCU 交货周期（单位：周）17Q117Q217Q317Q418Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q1资料来源：富昌电子， 注：橙色表示交期延长，蓝色表示交期缩短表 2：国内经销渠道口径的各厂商 32 位 MCU 交货周期（单位：周）17Q117Q217Q

7、317Q418Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q1NXP12-1412-1420-2420-244020-2420-2413-1613-1613-1613-1613-1616-1812-1416-2616-26Microchip8-1212-1612-1612-1612-1612-1612-1612-1610-1210-1210-1210-1216-2216-2616-2616-38Renesas20-2525252524-2624-2624-2614-1614-1620202020202012-16ST14-1614-162020301

8、4-3014-301212128-128-121220-2424-35资料来源：富昌电子， 注：橙色表示交期延长，蓝色表示交期缩短以意法半导体为例，渠道经销商价格飞涨，爆款型号较 2019 年涨幅近 13 倍。以意法半导体热销型号 STM32F103RCT6 为例，根据国内主流电子元器件现货交易平台立创商城报价，2019 年 10 月购买价格为 12.35 元/片（以 10 片零售价格计算，下同），2020年 12 月为 73.13 元/片，为 2019 年价格 6 倍左右，2021 年 5 月价格达到 157.95 元/片，为 2019 年价格近 13 倍左右。图 1：线上经销商意法半导体

9、MCU 价格对比以 STM32F103RCT6 为例资料来源：立创商城，CSDN，下游终端厂商已逐步开始替换，中国本土 MCU 厂商获得机遇期。以兆易创新为例，其开发的 GD32 系列国产 32 位 MCU 基于 Arm Cortex-M3/M23/M4/M33 内核以及 RISC-V 内核，与国际厂商产品相比，CPU 主频更高，内存更多，外设也较为丰富，更适应本 土化应用需求，GD32E103、GD32F10 x、GD32F30 x 等都可较好与国际大厂兼容，部分 实现国产化替代。部分国产 MCU 较海外大厂更具优势，以芯海科技为例，其 MCU 内集 成高性能 ADC，CS32G020/02

10、1 与赛普拉斯及意法半导体同类芯片在内核、存储、IO 数 量、ADC 等主要性能指标上基本处于同等水平，同时集成度更高，支持的协议更全面， 易用性更高，成本也更低。众多国产 MCU 厂商经多年积累，产品技术指标已经完全满足 下游客户需求，在缺货背景下提供优质便捷的替代方案，下游终端厂商从本地服务效率、供货安全和产品质量等方面综合考量，也逐步备份本土厂商方案，或直接将海外供应商 替换为本土厂商。同时在此前海外厂商占据优势的汽车和工业级别市场，国内厂商也逐 步导入。我们判断国产化替代不是短期效应，MCU 国产厂商迎来历史性发展机遇。图 2：意法半导体 STM32 系列 32 位 MCU 产品系列布

11、局资料来源：意法半导体官网表 3： 中国市场前 3 大 MCU 厂商产品线比较意法半导体恩智浦兆易创新主流通用型 MCUSTM32F0 系列等LPC800 系列GD32F 系列超低能耗 MCUSTM32L0 系列K32 L 系列GD32E230 系列高性能 MCUSTM32H7 系列等LPC5500 系列GD32E 系列无线 MCUSTM32WB 系列等n/a目前正积极布局针对特定用途（仅举例）与腾讯云 IoT 合作开发跨界处理器 i.MX RT 系列（针对语音识别、面部识别等物联网应用）KEA 汽车 MCU S23K 汽车 MCU布局针对白电领域的高性能MCU汽车 MCUSPC56 系列等资

12、料来源：各公司官网，MAC57D5xx MCUS32 汽车电子平台车规产品 2021 年流片国产 MCU 有望逐步走向汽车、工控等高端产品线国际领先厂商主要布局汽车、工控等高端领域，中国 MCU 产业目前主要布局于消费电子等中低端应用领域，在汽车电子、工控医疗等高端应用领域有较大发展空间。根据 Gartner 的 2019 年数据，在全球范围内，MCU 主要运用于汽车电子（33%）、工控医疗（23%）等高端领域，低端应用领域消费电子仅占 12%，国际领先厂家也重点布局汽车、工控医疗等领域，而中国厂商生产的 MCU 最主要的应用领域是消费电子（26%），较少 涉及汽车、工控医疗等高端领域。长期来

13、看，随着未来我国 MCU 厂商技术实力的上升， 预计汽车电子、工控医疗等应用领域的 MCU 将有较大发展空间。图 3：2019 年 MCU 各应用领域销售占比在全球和中国市场的差异35%30%25%20%15%10%5%26%23%16%18%15%11%12%0%33%全球中国汽车工业/医疗智能卡消费类资料来源：iFind，Gartner, 目前国产厂商 MCU 在工控领域已有应用，汽车领域应用尚不多，主要源于高认证门槛。“车规级”芯片需要经过严苛的认证标准，如可靠性标准 AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准 ISO 26262 等。例如一般消费类的芯片可容忍

14、的产品寿命设计约 23 年，而汽车芯片则需 1015 年。一款芯片通常需要 23 年完成车规认证才能进入整车供应链，而一旦进入之后，一般也能拥有长达 510 年的供货周期。高标准、长周期是目前汽车芯片供应格局稳定的主要原因。国内芯片设计厂商大多属于新进入者，在汽车应用处于从“0”到“1”的过程。表 4：汽车级芯片 vs 消费类和工业级芯片参数要求消费类工业级汽车级温度0C40C-10C70C-40C155C湿度低根据使用环境而定0%100%验证JESD47（Chips） ISO16750（Modules）JESD47（Chips） ISO16750（Modules）AEC-Q100（Chips

15、） ISO16750（Modules）出错率3%1%0使用时间13 年510 年15 年供货时间高至 2 年高至 5 年高至 30 年资料来源：芯路通讯，海外供应商缺货背景下，带来国内 MCU 公司在汽车等下游的导入机会。本轮海外供应商 MCU 缺货明显给国产芯片厂商带来发展机会。在消费电子类领域，2020 年下半年已有方案商将原来采用的意法半导体等厂商的 MCU 陆续更换为国产 MCU 芯片，而在汽车领域国内公司已有产品通过了 AEC-Q100 认证，各厂商有望迎来汽车产品导入机会。国内实现车规级 MCU 量产的包括杰发科技、芯海科技、赛腾微电子、芯旺微、琪埔维半导体(Chipways)、比

16、亚迪、航顺芯片等；芯海科技 MCU 于 2020 年通过 AEC-Q100 车规级认证，兆易创新车规级 MCU 产品 2021 年中左右进入流片环节，其 NOR Flash 已经通过车规级认证。其中，比亚迪、芯旺微、赛腾、杰发科技等企业已经实现前装产品，但基本还停留在车窗、照明、冷却系统等相对简单的控制应用上，而在动力控制、智能座舱、ADAS 复杂领域的应用较少。表 5：国内 MCU 公司通过 AEC-Q100 车规标准统计厂商芯片芯片类型通过时间GD32 系列 车规 MCU 在年中流片、预计年底量产芯海科技CSA3762-LQFP48MCU2020 年瑞芯微RK3358M64 位四核处理器2

17、020 年全志科技T7SoC 处理器2018 年航顺芯片HK32MCU2019 年芯旺微电子KF8A 系列MCU2019 年杰发科技AC781x 系列MCU2019 年赛腾微电子ASM87A 与 ASM3XA 系列MCU2019 年琪埔维半导体XL6600MCUN/A比亚迪BF711x/BF7106 系列MCU20182019 年兆易创新MCU2021 年流片资料来源：各公司网站，集微网， 注：表格为不完全统计MCU 海外缺货带来供应商本土化机会，我们预计国内 MCU 头部厂商有望加速导入下游各类终端客户，2021 年均有望取得较好业绩表现，建议关注兆易创新、北京君正、中颖电子、芯海科技、乐鑫

18、科技、上海贝岭、纳思达等。 MCU 市场：物联网基础核芯，全球市场 160 亿美元MCU 产业：全球市场规模 160 亿美元，未来四年增速约 6.7%MCU（微控制器）为一类轻量化的计算芯片，在单芯片上实现基础的计算机系统。MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，又称微控制单元或单片机，是把 CPU（中央处理器）的频率和规格适当缩减，并将内存、闪存、计数器、A/D 转换、串口等集成到单一芯片上，形成芯片级的计算机。MCU 是许多电子设备的控制核心，因其高性能、低功耗、可编程、灵活性，在消费电子、医疗电子、工业控制、汽车电子和通信等领域广泛应用。图 4：MCU 内部构成示意

19、图：在单芯片上实现基础的计算机系统资料来源：电子工程专辑百亿美元市场空间，年复合增速 6.7%。根据半导体调研机构 IC Insights 此前预测，全球 MCU 市场规模在 2021 年将达到 160 亿美元，20202024 年 CAGR=6.7%，2024年 MCU 全球市场规模将达 193 亿美元。图 5：全球 MCU 市场规模历史及预测市场规模（百万美元）YoY2500015%2000010%150005%100000%5000-5%0201520162017201820192020E 2021E 2022E 2023E 2024E-10%资料来源：IC Insights（含预测），

20、IHS 预测 2021 年国内 MCU 市场规模约 290 亿元，增速大于全球增速。随着中国大陆消费电子、汽车电子和物联网的快速发展，对 MCU 的需求越来越大，据 IHS 数据，20082018 年间，中国 MCU 市场 CAGR 为 7.2%，是同期全球 MCU 市场增长率的 4 倍， IHS 预计 2020 年中国 MCU 市场规模将超过 268 亿元，20202022 年均增速达 9%，增 长速度仍将领先全球。图 6：中国 MCU 市场规模历史及预测中国MCU市场规模（亿元）同比增速（%）3503002502001501005002015A2016A2017A2018A2019A202

21、0E2021E2022E18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%资料来源：IHS（含预测），MCU 在汽车、物联网等场景下广泛采用。MCU 广泛应用于智能家居、消费电子、网络通信、工业控制等各类领域电子设备中，根据 ASPENCORE 数据，MCU 在汽车电子、工业/医疗、计算机网络、消费电子各领域销售额占比分别为 33%、25%、23%、 11%，下游应用场景广阔。图 7：2019 年全球 MCU 应用分布领域工业控制/医疗汽车电子计算机网络消费电子其他8112523 33资料来源：ASPENCORE，汽车是 MCU 重要的增量市场，MCU 是汽车电控系统不可或缺部件，传统汽车单车

22、MCU 用量在 70 颗以上，智能汽车单车用量有望超过 300 颗。根据中国市场学会汽车营销专家委员会研究部的数据，普通传统燃油汽车的 ECU（电子控制单元）数量平均在 70 个左右，豪华传统燃油汽车 ECU 数量在 150 个左右，智能汽车 ECU 数量在 300 个左右。 ECU 中均需要 MCU 芯片。根据 IC Insights 数据，2020 年全球车用 MCU 市场规模约 65亿美元。海外龙头厂商意法半导体、恩智浦、微芯科技、英飞凌、德州仪器、瑞萨等维持领先优势。图 8：汽车中 MCU/ECU 数量ECU数量（个）30015070350300250200150100500普通传统燃

23、油车豪华传统燃油车智能汽车资料来源：中国市场学会汽车营销专家委员会研究部，图 9：2019 年全球汽车 MCU 市场份额意法半导体恩智浦微芯科技英飞凌德州仪器瑞萨电子其他117229141522资料来源：IHS，32 位 MCU 市场占比持续增长，8 位 MCU 仍长盛不衰MCU 按用途可分为通用型和专用型，按照位数分为 4 位、8 位、16 位、32 位、64位等，32 位 MCU 为目前主流。位数（bit）指 MCU 一次能处理的数据宽度，位数越大， MCU 一次处理的数据量也就越大、处理速度也就越快。以当前普遍采用的 32 位和 8 位MCU 作比较，32 位通常应用于需要具备一定算力的

24、场景，例如变频控制、智能家居等，而 8 位通常用来实现一些简单的控制功能，如电动玩具、充电器等。表 6：不同位数 MCU 应用领域MCU 位数应用领域4 位车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、CD 播放器、儿童玩具、充电器、温湿度计等8 位电表、马达控制器、电动玩具、呼叫机、传真机、电话录音机、键盘、USB16 位移动电话、数字相机、摄录放映机智能家居、物联网、电机及变频控制、安防监控、指纹识别、触控按键、调制解调器、32 位GPS、STB、工作站、ISDN 电话、激光打印机等64 位高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器、高级终端机资料来源：与非网，全球市场中，32 位 MCU 市

25、场规模占比不断上升，完善的生态降低了进入门槛，高性价比适合物联网应用场景。根据 IC Insights 的数据，2010-2020 年，32 位 MCU 的市场占比不断上升，在 2015 年时已达 54%，IC Insights 估算 2020 年时占比达到 62%， 2015-2020 年 CAGR=4.6%。究其原因，一方面，目前大多数 MCU 厂商的产品都基于 ARM 的 Cortex-M 系列内核，基于 ARM 的 32 位 MCU 拥有完备的生态环境、接口资源、庞大的开发者群体，这降低了 MCU 产业的进入门槛，新进入的厂商不需要自研内核，只 需要基于 ARM 内核开发出性价比更高、

26、可靠性更高的产品即可获得市场空间。另一方面，传统的低功率 MCU 设计都是以 8 位为主，随着物联网等新应用的场景更加复杂，要求单 片机具备更高的集成度、更丰富的功能，32 位 MCU 相对于 8 位、16 位 MCU 的成本增 加不多，但性能更强大，可以适应物联网的复杂使用场景。图 10：20102020 年不同位数 MCU 的全球市场规模变化情况（百万美元）12,00010,0008,0006,0004,0002,000-4位&8位16位32位10,7068,5605,5455,7803,8413,557 3,8283,9532,503201020152020E资料来源：IC Insigh

27、ts（含预测），中国 MCU 市场中 8 位 MCU 和 32 位 MCU 占比均较大，8 位 MCU 仍有较大市场。CSIA 公布的信息显示，2019 年 8 位 MCU 和 32 位 MCU 芯片分别占据国内市场的 40%和 45%的份额。国内 8 位 MCU 仍然得到长期大量应用的原因包括：一方面，长期的客户使用习惯，8 位 MCU 简单易用，技术成熟，比 16 位和 32 位 MCU 更容易编程和故障排除，在许多产品中已长期沿用；另一方面是由于成本控制，仍有很多成本敏感型应用需要更低价的 MCU。图 11：2019 年中国 MCU 市场按位数划分产品结构4位8位16位32位445114

28、0资料来源：CSIA，下游需求刺激出货量不断走高，过去多年行业 ASP 逐年下降，未来料将基本稳定。采用 ARM 内核降低了 MCU 厂商的开发难度，2017 年 ARM Cortex-M0/M3 内核免授权费，进一步降低了 MCU 开发厂商的成本。随着产品出货量的持续提升，产品平均价格也逐年下降。根据 IC Insights 预测，未来几年 MCU 市场平均价格将基本稳定在 0.65 美金左右。图 12：全球 MCU 出货量及 ASP 历史及预测市场规模（百万美元）出货量（百万）ASP（美元）40000350003000025000200001500010000500002015201620

29、17201820192020E 2021E 2022E 2023E 2024E0.750.700.650.600.550.50资料来源：IC Insights（含预测）， MCU 格局：海外大厂占优，国产厂商崛起MCU 全球市场份额集中，国际大厂占据主导地位全球市场集中度较高，且领先厂商持续进行并购整合。MCU 全球行业 CR8=83%，行业集中度较高。在 MCU 芯片技术领域，低端 MCU 产品如 4 位、8 位、16 位 MCU 国内自给率较高，中高端 MCU 市场则主要被意法半导体（ST）、恩智浦（NXP）、瑞萨（Renesas）、英飞凌（Infineon）、微芯科技（Microchip

30、）等国外大厂垄断。国际领先竞企的 MCU 产品能满足汽车类、工控类、消费类的产品性能技术指标要求。同时由于 MCU 的应用需求处于不断变化中，领先厂商需要不断改进产品组合以应对关键市场的需求，包括通过合并、收购竞争对手以迅速立足特定的应用领域市场，如 2015 年 MCU 行业主要厂商均大力布局汽车电子和物联网，恩智浦收购 Freescale 布局汽车电子领域， Cypress 收购 Spansion 加强 MCU 的竞争力，微芯科技收购 Atmel 补充产品线等。表 7：MCU 全球市场份额前十的厂商的 MCU 业务收入（不含汽车、安全领域）（单位：百万美元）排位公司地区2018 年 MCU

31、 业务收入市场份额MCU 位数应用领域1微芯科技美国191320%8，32汽车，工业，安全，通信2意法半导体瑞士161017%32物联网，工业，汽车，通信，可穿戴3瑞萨科技日本134514%32汽车，通信，工业，消费电子4德州仪器美国110812%8，32汽车，工业5恩智浦荷兰8609%8，16，32汽车，工业，通信，智慧城市6英飞凌德国3484%8，16，32汽车，工业，物联网7赛普拉斯美国3314%8，16汽车，消费电子8东芝日本2383%8，32汽车，工业，消费，通信9芯科实验室美国2062%8，32物联网，USB 集成，传感器，可穿戴10新唐科技中国台湾1912%8，32物联网，安全，

32、工业，汽车，消费电子资料来源：IHS，半导体行业观察，各公司官网，中国市场由国际领先厂商主导，本土厂商份额尚低。根据 CSIA 数据，2019 年中国MCU 市场份额排名前列的包括瑞萨电子、NXP、意法半导体、微芯科技等公司，份额分别为 17.1%、14.5%、8.5%和 7.7%，合计份额接近 50%，而国内厂商尚未进入前列，具有较大的替代空间。图 13：2019 年中国 MCU 市场份额瑞萨电子NXP意法半导体微芯科技东芝英飞凌三星Atmel新唐其他24.217.13.25.18.56.17.46.27.714.5资料来源：CSIA，MCU 细分市场中国厂商崭露头角中国 ARM Corte

33、x 内核 MCU 市场中，国产厂商兆易创新位于前列。根据 IHS Markit 的数据， 2018 年中国 Cortex MCU 市场的最大供应商为意法半导体（STMicroelectronics），市场份额为 47.4%，第二大供应商为恩智浦半导体（NXP），市场份额约为 25.2%，前两大厂商合计市场份额超过 80%。中国本土厂商兆易创新市场份额为 9.4%，为第三大供应商。表 8：2018 年中国 Cortex MCU 厂商市场份额排名排位公司地区市场份额1意法半导体瑞士47.40%2恩智浦荷兰25.20%3兆易创新中国大陆9.40%4新唐科技中国台湾5.10%5微芯科技美国2.00%6

34、英飞凌德国1.70%7德州仪器美国1.30%8芯科实验室美国1.50%9赛普拉斯美国1.10%其他5.30%资料来源：IHS Markit，意法半导体重点布局于消费电子、物联网等领域，是目前 32 位 MCU 的全球市场领导者。意法半导体三类主营业务分别是汽车和分立器件业务、模拟和 MEMS 业务、MCU和数字 IC 业务，其中 MCU 业务占公司总体业务比重约 32%。意法半导体是基于 ARM Cortex M 系列内核的第一个 MCU 供应商、目前 32 位 MCU 的市场领导者，背靠 ST 完备的生态系统和物联网相关基础设施等优势，有着广泛的产品线、极高性价比、便捷的开发方式，能满足智能

35、工厂、智慧城市、智能家居、智能驾驶、物联网等多个应用领域的需求。恩智浦重点布局于汽车电子 MCU，同时在物联网领域也有针对性产品布局。恩智浦于 2015 年收购 Freescale 并深度布局汽车电子领域 MCU，目前在汽车电子 MCU 领域全球市场份额排名第 2，份额为 27.8%。恩智浦在汽车电子领域拥有丰富的产品线，其高可靠的技术性能满足了汽车用 MCU 的要求，同时公司通过 S32 汽车电子平台与领先汽车制造商共同开发设计高性能、高功效的整体解决方案。此外，公司针对物联网领域开发了业界首款跨界处理器 i.MX RT 系列 MCU，以超高性价比、实时功能、高 MCU 可用性满足 Alexa（亚马逊语音助手）的语音控制、面部识别功能的集成要求。中国本土 MCU 厂商目前在消费电子等应用领域已逐步进行国产替代。根据 IHS 数据，2018 年中国 Cortex MCU 的国产率不足 15%。中美关系紧张刺激本土厂商寻求本土MCU 供应源，提高国产率。在过往的产业历史中，中国大陆的 MCU 厂