微控制器研究框架

1、目录一、MCU投资逻辑框架驱动力及增量市场量：需求扩张价：产品智能化迭代 二、详解MCU：行业概况三、鸟瞰于胸：产业链分析 四、窥见核心：增长驱动力五、知己知彼：细说国内外厂商智能家电MCU驱动力及增量市场物联网M C U三 巨 头其 他 M C U厂 商设备互联数据共享智能穿戴智能驾驶智能座舱工业机器人149.2亿美元2020年194.2亿美元2024年市 场 份 额MCU市场前景市场驱动力增量应用市场主要MCU厂商全球MCU市场规模资料来源：IC Insights，面包板社区，方正证券研究所整理消费电子汽车电子工业控制智能车控工业电机中国 台湾大 陆量：需求扩张消 费 电 子控汽 车 电

2、子工 业物 联 网车规级MCU应用于ECU，技术难度高，认证周期长价的逻辑动态视角：全球市场规模持续扩大国内厂商5% VS 国外TOP7厂商87%（2018年） 制通信协议+MCU集成SoC+MCU协同电机控制MCU252亿台2019年107亿台2025年量的逻辑全球物联网设备8.1亿台2020年2.8亿台2025年中国智能家电2019年2021年全球智能手表 消费支出170.47亿美元273.88亿美元智能汽车智能化传统汽车70颗 MCU/辆上百颗MCU/辆2025年全球工业控制 市场规模2019年2310亿美元2600亿美元技术趋势应 用 场 景 多 元 化 需 求 驱 动功能多样化产品价

3、格上升32位MCU8位MCU资料来源：面包板社区，前瞻产业，21ic，GSMA，C114通信网，t4ai，并购优塾微信公众号，方正证券研究所整理21%20%14%13%4%6%2%2%3%3%2%10%静态视角：国产替代空间大意法半导体恩智浦 微芯科技 瑞萨英飞凌 德州仪器 赛普拉斯 芯科科技 新唐科技 兆易创新 中颖电子 其他价：产品智能化迭代资料来源：IC Insight，芯知汇微信公众号，产业深度微信公众号，方正证券研究所整理电表传真机键盘USB小玩具移动电8位MCU源TWS耳机智能 手环汽车ECU电机控制安防监控智能 家电32位MCU迭 代 逻 辑运算速度方面： 32位MCU（100-

4、350MHz） 8位MCU（16-50MHz）存储方面：32位MCU（RAM） 8位MCU（RAM），可适用于大数据处理54%43%2%1%32位8位4位16位2020年71%26%2% 1%32位8位4位16位2024年32位MCU市场占比增加32位MCU适配智 能化市场需求产 品 自 身 特 性市 场 驱 动未 来 趋 势目录一、MCU投资逻辑框架二、详解MCU：行业概况MCU简介MCU发展历程及趋势MCU市场概况三、鸟瞰于胸：产业链分析四、窥见核心：增长驱动力五、知己知彼：细说国内外厂商MCU简介：定义 MCU（MicrocontrollerUnit），又称微控制器或单片机，是把CPU的

5、频率与规 格做适当缩减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、 PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级计 算机。从而实现终端控制的功能，具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优 点。MCU一般分为4位、8位、16位、32位和64位。资料来源：东软载波官网，芯知汇微信公众号，方正证券研究所整理 MCU产品图示 MCU基本组成输入/输出存储器中央处理器中央处理器。MCU的核 心部件，包括运算器和 控制器两个主要部分。存储器。数据存储器， 用于保存数据，易失性 存储器（RAM）；程序 存储器，用于存储程序 和参数。输入/输出

6、，连接或者驱 动不同的设备。如串行 通信端口UART、SPI、 I2C。MCU和不同外设 之间进行数据交换。MCU简介：内部功能部件资料来源：Researchgata，方正证券研究所整理MCU结构图示(1)MCU结构图示(2)CPUFLASHRAM串行通讯口定时器计数器输入输出接口时钟MCU内部的功能部件主要是CPU、存储器（程序存储器和数据存储器）、I/O端口、串行口、 定时器、中断系统、特殊功能寄存器等八大部分，还有一些诸如时钟振荡器、总线控制器和供 电电源等辅助功能部件，此外，很多增强型单片机还集成了A/D、D/A、PWM、PCA、 WDT等功能部件，以及SPI、I2C、ISP等数据传输

7、接口方式，这些使单片机更具特色、更有 市场应用前景。MCU简介：信号链 在MCU应用中，物理世界中的各种模拟量或物理量，通过传感器转换为电信号，经 信号调理，再通过放大器进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号，在 MCU或CPU或DSP等处理后，再经由DAC还原为模拟信号，最后通过功率驱动器实 现输出。资料来源：芯海科技招股说明书，方正证券研究所整理MCU信号链采集（输入） 压力、压强 温度、湿度 气体浓度电压、电流 光强、触摸 生物阻抗 生物电控制（输出）马达 温度 功率 音量 亮度电压、电源真实世界信号放大器功率驱动器模数转换器（ADC）微控制器（MCU）高精度基准源数模转换器（

8、DAC）MCU分类根据处理的数据位数分类：4位、8位、16位、32位和64位。根据指令结构分类：CISC(Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机)。RISC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)。根据存储器架构分类：哈佛架构和冯诺依曼架构。根据用途分类：通用型微控制器和专用型微控制器。资料来源：方正证券研究所整理MCU分类微控制器位数4位8位16位32位64位指令集CISCRISC存储器架构哈佛架构冯诺依曼架构按用途分类通用型专业型位数主要应用场景4位计算器、车用仪表、车用防盗装置、呼叫器、无线电话、播

9、放器、驱动控制器、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压计、温湿度计、遥控器8位电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器（CallerID）、电话录音机、CRT 显示器、键盘及 USB 等16位移动电话、数字相机及摄录放影机等32位Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN 电话、激光打印 机与彩色传真机等64位高阶工作站、多媒体互动系统、电视游乐器（如 SEGA 的 Dreamcast 及 Nintendo的 GameBoy）及终端机等MCU分类：位数 目前市场上以8位和32位的MCU为主。其中8位MCU凭借超低成本、

10、设计简单等优势，活跃 于市场，特别是中国市场。由于32位MCU出现并持续降价及8位MCU简单耐用又便宜的低价 优势下，夹在中间的16位MCU市场不断被挤压，成为出货比例中最低的产品。资料来源：方正证券研究所整理MCU位数及其应用场景名称说明8051Intel的MCS-51、哈佛架构、CISC指令集，由Intel开发ARMARM Cortex-M，RISC指令集、由英国公司ARM Holdinds开发6800CISC指令集，由Motorola开发MIPSRISC指令集、由MIPS Technologies, Inc.开发，后被Imagination Technologies收购AVR哈佛架构、C

11、ISC指令集，由Atmel公司开发，Atmel为Microchip收购PIC哈佛架构、CISC指令集，由Microchip Technologies公司开发RISC-V开放的RISC精简指令集，2010年项目开始于加利福尼亚大学伯克利分校MCU分类：中央处理器内核资料来源：方正证券研究所整理MCU常见中央处理器目前市场上主流的MCU中央处理器，包括由Intel开发MCS-51内核、由英国公司ARM Holdinds开发的ARM Cortex-M内核、由Motorola开发的6800内核、由MIPS Technologies, Inc.开发的MIPS内核、由Atmel公司开发的AVR内核、由Mi

12、crochip Technologies公司开发PIC内核、由加利福尼亚大学伯克利分校开发的RISC-V内核。MCU分类：应用方向控制器主要外设有：ADC、DAC、USB、CAN、Ethernet、SPI、USART、I2C、EEPROM、 比较器、I2S等。微控制器外设的应用方向为：连接、显示、音频、传感和控制。资料来源：芯知汇微信公众号，方正证券研究所整理外设主要应用方向连接。有线通信有线通信：USB、CAN、Ethernet等；无线通信：Sub-1GHz（LoRa、 Sigfox、WM-BUS等），2.4GHz (Zigbee、Bluetooth等）。显示。并行总线、MIPI、串行接口。

13、音频。I2S、Codec、语音识别等。传感。温度传感器、压力传感器。控制。电机控制等。MCU发展历程及未来发展趋势资料来源：电子发烧友，方正证券研究所整理MCU发展历程及未来趋势单片机发展初级阶 段。Intel率先设计 出4位微处理器 Intel4004。1971年1976年低性能单片机阶段。Intel推出 MCS-48系列，采用8位CPU、 8位 并行I/O接口、8位定时/计数器、 RAM和ROM等集成于一块半导体 芯片上的单片结构。1980年高性能单片机阶段。 8位单片机问世，寻 址范围达64KB。1983年16位单片机阶段。 Intel推出高性能的16 位单片机MCS96系 列。1990

14、年多类型单片机。 满足不同用途的 使用。2021年MCU持续更新迭代。 适应时代需求。目前 市场上以8位和32位 MCU为主。MCU由Intel率先提出，经过4位、8位、16位、32位乃至64位MCU迭代更新，已广泛应 用于多种场景。目前市场上以8位和32位MCU为主，未来随着产品性能要求的不断提高， 32位MCU的市场规模将进一步扩大。而在国内，现阶段8位、32位MCU企业居多，未来 企业加大研发投入，将进一步实现MCU的国产替代。位数对比RISC vs CISC产品类别对比内核对比MCU市场概况根据2020中国通用微控制器市场简报：市场上MCU，32位占比54%、8位占比43%；RISC指

15、令集的 MCU占比76%，CISC指令集的MCU占比24%；通用型MCU为主，占比73%；市场上MCU内核类型以 ARM Cortex、8051和RISC-V为主，分别占比52%、22%和2%。资料来源：芯知汇微信公众号，方正证券研究所整理目录一、MCU投资逻辑框架二、详解MCU：行业概况三、鸟瞰于胸：产业链分析MCU产业链概况 产业链上游情况 MCU竞争格局 下游及终端应用四、窥见核心：增长驱动力五、知己知彼：细说国内外厂商MCU产业链概况上游中游下游EDA工具知识 产权硅 片 等封装 制造原材料设计工具代工厂商IDM汽车电子Fabless工业控制消费电子资料来源：方正证券研究所整理 代工厂

16、商寡头竞争，上游议价能力强MCU产业链上游可分为原材料供应商和代工厂商（与中游Fabless厂商合作），原 材料主要为圆晶、以及来自于ARM等的内核授权；代工厂商主要包括台积电、格 罗方德、联电、中芯国际、华虹半导体等。 代工厂商行业集中度较高，2019年头部的台积电、格罗方德、联电、中芯国际等 厂商市占率超过90%，其中台积电市占率高达58.6%，由于原材料的不可替代性与 代工厂商的高度集中性，上游厂商议价能力较强。资料来源：头豹研究院，方正证券研究所整理产业链上游简况2019年MCU代工厂竞争格局台积电 格罗方德 联电中芯国际华虹 高塔 力晶世界先进 东部高科 海力士其他 行业集中度高，国

17、内厂商市占率较低。 全球MCU供应商以国外厂商为主，行业集中度相对较高：全球MCU厂商主要为瑞萨电子（日本）、恩智 浦（荷兰）、英飞凌（德国）、微芯科技（美国）、意法半导体等，TOP7头部企业市占率超过80%。 中国MCU奋起直追，逐步扩大市场份额：国内MCU芯片厂商在中低端市场具备较强竞争力。兆易创新、 华大半导体、中颖电子、东软载波、北京君正、中国台湾企业新唐科技、极海半导体等市占率稳步上升。 国外厂商IDM模式为主，国内厂商Fabless模式为主：国外大厂如意法半导体、瑞萨电子、德州仪器、微 芯、英飞凌采用IDM模式，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身；国外个别

18、厂商如恩智浦以及大部分大陆厂商采用Fabless模式，只负责芯片的电路设计与销售；中国台湾企业盛群、 松翰、新唐以及大陆厂商士兰微、华大半导体等采用IDM模式。资料来源：英飞凌Q4财报，前瞻产业研究所，方正证券研究所整理MCU行业竞争简况2019年全球MCU竞争格局2019年中国MCU竞争格局18%18%16%12%12%8%2%1%1%11%10%瑞萨 恩智浦 英飞凌微芯科技意法半导体德州仪器 三星新唐科技 芯科科技 东芝华大半导体其他17%16%9%8%7%6%6%5%3%24%瑞萨 恩智浦意法半导体 微芯科技 东芝英飞凌 三星电子 爱特梅尔 新唐科技 其他 国外厂商产品齐全，国内厂商集中

19、在消费电子领域：国外厂商产品种类齐全，覆盖消费电子、汽车电子、工业控制领域，且产能分布较为均衡，国内厂商产能主要集中消费电子特别是家电领域， 芯旺微、比亚迪 等企业拥有车规级MCU产品，其他厂商尚处在研发或认证阶段。 国内外厂商产品位数相差不大：国外厂商如意法半导体、恩智浦、微芯科技等主流产品均为32位，部分国 内厂商如中颖电子产品以8位为主，目前大部分国内厂商均具备32位产品生产能力，整体差距不大。内核 方面，各家厂商均以ARM内核为主，国内厂商主要使用ARM Cortex-M0/M3内核，国外厂商对更性能更 好的M4/M7内核使用率较低。另外部分国外厂商如微芯科技拥有自主开发的内核，国内厂

20、商中芯旺微拥有 自研内核。 生态建设国外厂商优势明显：以中国电子技术论坛发帖量（兆易创新、新唐等厂商官网链接的技术论坛之 一）作为参考，国内厂商仅新唐科技发帖量超过十万，国外厂商德州仪器发帖量约为44万，意法半导体发 帖量超60万。资料来源：方正证券研究所整理MCU行业竞争简况部分国内厂商车规MCU产品研发进度中国电子技术论坛发帖量统计7000006000005000004000003000002000001000000杰发科技2018年新首颗车规级MCU芯片实现量产芯旺微2019年推出了17款车规MCU比亚迪2019年推出第一代32位车规级MCU芯片兆易创新已投入汽车电子MCU研发中颖电子已

21、投入汽车电子MCU研发资料来源：grandviewresearch，前瞻产业研究所，方正证券研究所整理下游及终端应用MCU应用领域：全球汽车电子占比最高，中国集中在家电领域。据IC Insights数据，2019年全球MCU下游应用主要分布在汽车电子(33%)、工控/医疗(25%)、计算机(23%)和消费 电子(11%)四大领域。具体到中国，2019年中国MCU市场销售额集中在消费电子(26%)、 计算机网络(19%)领域，而汽车电子(16%)及工业控制(11%)领域的MCU占比则显著低于全 球水平，中国MCU应用仍主要集中在家电等品类。2019年全球MCU应用分布2020年中国MCU应用领域

22、销售额分布26%19%15%15%10%16%消费电子计算机与网络汽车电子IC卡工业控制 其他33%25%23%11%8%Automotive Consumer Electronics IndustrialMedical Devices Military&Defense目录一、MCU投资逻辑框架二、详解MCU：行业概况三、鸟瞰于胸：产业链分析四、窥见核心：增长驱动力物联网：通信+MCU集成消费电子：智能家居与智能穿戴 汽车电子：汽车电气化趋势工业控制：工业生产智能化五、知己知彼：细说国内外厂商资料来源：联盛德，方正证券研究所整理MCU增长驱动力 ：物联网 根据GSMA数据，2018年全球物联网

23、设备数量为91亿个，2010-2018年复合增长率为 20.9%，预计2025年全球物联网设备将高达252亿个。中国物联网整体规模逐年增长，2015年中国物联网整体规模为7500亿元，预计2020年达到18300亿元，2015年-2020年复合增长率为19.5%。 伴随着物联网的发展，MCU市场经历价量齐升的过程。未来物联网将实现端到端人机互动， 几乎每个设备每个端都需要一个甚至多个MCU。更多的数据更高的计算要求，推动设备向32 位高端MCU升级。0%2%4%6%16%05010015020025030020182023E20192020E2021E2022E全球物联网设备连接数量（亿）20

24、24E2025E增长率（%）全球物联网设备连接数量及预测情况中国物联网整体规模及增长率0%5%10%15%20%25%30%020004000600014% 1400012% 1200010% 100008%80001600020% 2000018% 18000201520162017201820192020产业规模（亿元）增长率资料来源：CSDN，联盛德，方正证券研究所整理物联网：设备联网方式设备联网的关键在于组网技术，组网技术有 LoRa（远距离无线电）、Zigbee（短距离低 速）、WiFi、NB-IoT（蜂窝网络）、蓝牙， 需要搭配响应的组网模块才能遥控设备。 我国物联网连接数2020

25、年达到35亿，2017- 2020的复合增长率为34%。主要的组网方式 是WiFi和蓝牙，2020年WiFi和蓝牙组网技术 占比达67.3%，蜂窝网络组网占比逐年提升， 由2017年的3%上升到2020年占8.75%。 射频厂家纷纷推出通信协议+MCU方案。物联网组网技术对比LoRaZigbeeWiFiNB-IoT蓝牙传输距离远距离（城市2公里，郊区20公里）短距离（10米-百米）短距离（50米）远距离（一般10km以 上）短距（10 米）电池续航10年/AA电池2年/AA电池数小时10年/AA电池数天传输速度0.350kbps2.4G：1M-11M5G：1M-500M1M网络延时TBD不到1

26、s不到1s6s-10s不到1s适合领域户外场景、LPWAN大面积、传感 器应用、可搭私有网网络、蜂窝网 络覆盖不到的地方常见于户内场景、户外也有（LPLAN）、小范围传感器 应用、可搭建私有网络常见于户内场景、 也有用于户外户外场景、LPWAN大 面积传感器应用常见于户 内、车内 场景05101520253035402017201820202019蜂窝LPWANWiFi/蓝牙其他中国物联网连接数（单位：亿）资料来源：充电头网，电路城，方正证券研究所整理物联网：通信方案 通信方案主要有两种：单芯集成协议MCU和双芯MCU+通信芯片。单芯方案主要用于智能 灯泡、智能插座等比较简单的控制电路；双芯片

27、方案主要用于智能摄像头、智能音响等运算 要求高的电路。 双芯结构会增加设计和生产过程中的复杂性和安全风险，例如存储在闪存中的网络安全密钥 容易受到网络攻击、需要对不同软件开发工具进行更多投入、系统级应用没有技术支持等。 物联网发展呈现通信协议+MCU集成趋势。Yeelight LED智能灯泡拆解小米智能摄像头兆易创新：SPI FlashMarvell：WiFi MCU智源：SoC微步：电机控制驱动瑞昱：WiFi 模块资料来源：联盛德，方正证券研究所整理物联网MCU：国产替代率高乐鑫博通集成联盛德博流瑞昱（中国台湾芯片ESP32BK7231UW800BL602/604RTL8720WiFi速率1

28、50Mbps150Mbps150Mbps65Mbps150MbpsMCU型号Xtensa LX6ARM9EXT804RISC-VKM4最高运行频率240MHz120MHz240MHz160MHz120MHzDSP运算单元浮点运算单元SRAM512KB256KB288KB276KB256KBFlash2MB2MB2MB-2MB硬件加解密AES/SHA2/RS A/ECC无AES/DES/3DES/S HA1/MD5/RSA/T RNGAES/SHA1/TRNG/PKAAES/SHA2/RSA/ MD5TEE安全引擎No）根据Techno Systems Research 2017年2月及2018

29、年2月发布的各年度研究报告，在物联网Wi-Fi MCU 芯片领域，乐鑫是与高通、德州仪器、美满、赛普拉斯、瑞昱、联发科等同属于 第一梯队的大陆企业。目前主流嵌入式WiFi芯片企业包括:高通(美国)、瑞昱(中国台湾)、乐鑫、博通集成、联盛德 以及博流，国产替代率高。主流WiFi MCU性能对比资料来源：STM32单片机微信公众号，C114通信网，方正证券研究所整理MCU增长驱动力 ：智能家居家电智能化趋势：机械按键交互向触摸语音交互转变、数码管显示向液晶显示转变、单频向 变频转变等。计算能力和抗干扰能力要求增大，需求向更高级的MCU转移。2020年，中国智慧家庭产品出货总量达到2.8亿台，到20

30、25年出货总量将增长至8.1亿台， 年复合增长率可达23.7%。家庭视频视讯设备（电视机、机顶盒）和智慧安防产品（摄像头、门锁）占比最高，分别达 到39.2%和19.6%；智能白电（冰箱、空调、洗衣机）占比接近两成，达到17.1%。 家电智能化演变80070060050040030020010002019智能家电2020家庭视频娱乐2021E智能音箱2022E2025E智慧安防其他 中国智慧家庭出货量及预测（单位：百万台）900资料来源：前瞻产业研究院，IDC咨询微信公众号，方正证券研究所整理智能家居：智能家电渗透率提升全国家用电器工业信息中心数据显示，2019年国内市场家电零售额规模8032

31、亿 元，同比增长率为-2.2%。根据IDC中国智能家居设备市场季度跟 踪报告，2019年上半年中国智能大家 电市场出货量约为2838万台，同比增长22.8%。 家电市场整体表现平稳，智能家电市场的 销售保持稳步增长态势。传统家电智能化 转型迫在眉睫。2019上半年智能大家电出货量及同比增长率中国空调、冰箱、洗衣机市场智能化渗透率14%12%10%8%6%4%2%0%-2%-4%840082008000780076007400720070006800660064002016201720182019家电行业零售额（亿元）同比增长率（%）2016-2019年中国家电行业零售额资料来源：居博士官网，C

32、SDN，方正证券研究所整理智能家居：住宅智能化智能住宅利用综合布线技术、网络通信技术、安防技术、自动控制技术、音视频技术等将家居生活有关设施集成， 通过主机中的MCU来进行综合调控，构建高效的住宅设 施与家庭日程事务的管理系统。房地产市场从增量转为存量，地产商正在积极寻求转型道路， 以智能家居提升房产附加值，成为房产市场发展转型 之刚需。手 机固 话遥 控通信模块语音模块双音多频LCD键盘电 力 线 载 波 局 端主机AC 220V波 终 端波 终 端 波 终 端 波 终 端 电 力 线 载电 力 线 载电 力 线 载电 力 线 载 继电器：开关、插座 日光灯：调等火灾报警：烟雾报警防盗报警：

33、热释器其它被控制家电设施被控制对象智能家居远程监控系统方案MCU2MCU1住宅智能化资料来源：半导体行业观察，方正证券研究所整理国产替代：八大家电企业“造芯”之路八大家电企业自给率高，纷纷加速智能化转型，加速家电芯片国产替代进程。分 类企 业代表芯片应用领域重大事件获得成绩第 一 梯 队海 尔数字电视解码芯片、 QPSK解调芯片、IoT芯 片-U+云芯消费电子、照明、安 全汽车电子、仪器仪 表工业控制2000年成立上海东软 载波微电子有限公司2015年研发出画质引擎芯片，成为全球三家拥有画 质芯片开发能力的电视企业之一；2017年海尔芯片 出货量1亿片海 信数字视频处理芯片信芯、 多媒体电视S

34、oC主芯片、 画质引擎芯片智能电视、激光投影、 智慧家庭、智能交通、 汽车电子、光通讯2005年成立青岛海信 信芯科技有限公司2015年发布Hi-View Pro画质引擎芯片，成为中国 唯一拥有自主高端画质芯片的电视企业，入围全球 三强TCL显示与触控芯片、智能 电视芯片、机顶盒智能 芯片手机、智能电视、电 脑显示器、数字家庭2013年参股敦泰电子 和晶晨半导体2014年引入展讯和锐迪科，形成完善的芯片产业链 结构长虹音视频处理SoC、阿波罗变频MCU智能电视、冰箱、空调、洗衣机、小家电、汽车电子2005年成立四川虹微技术有限公司第一款基于长虹SoC芯片的PMP产品已研制成功，打破国外对高端音

35、视频处理芯片领域的垄断第 二 梯 队创 维蜂鸟AI画质芯片智能电视、智能硬件2017年设立深圳天辰 半导体有限公司2018年推出自主研发的AI画质芯片蜂鸟，在电视画 质优化上跻身世界一流美 的物联网安全Wi-Fi安全 芯片物联网、智慧家居安 全防护2015年M-Smart新 的安全体系成功上线、 2021年成立美垦半导体技术有限公司物联网Wi-Fi安全芯片为行业首创，参照国家金融 安全需求标准设计，EAL4+级安全认证是中国信息 安全测评中心在USB KEY领域内可授予的最高安全 证书康 佳8K图像处理芯片智能电视、图像扫描2018年康佳半导体科 技事业部授牌自主研发8k图像处理芯片拥有目前市

36、场上唯一单线 传输8k 60Hz信号的技术格 力空调机主芯片、高端变 频驱动芯片智能空调、智慧家庭 变频驱动2018年设立珠海零边 界集成电路有限公司已成为嵌入式芯片、功率器件及其配套开发方案和算法一站式服务的供应商。注：第一梯队代表入局芯片领域时间相对较早，第二梯队是近年来加入芯片的家电企业资料来源：半导体行业观察，中国产业信息网，方正证券研究所整理国产替代：家电MCU国产替代程度高一般家电芯片包括MCU主控芯片、电源管理芯片、通信芯片、驱动芯片和图像处理芯片，目 前家电企业的造芯进程中，几乎所有芯片都已布局。 八大家电企业造芯布局中，MCU的占比 最高，达到34%。家电MCU国产替代程度高

37、，中颖电子在中国小家电MCU中处于领先地位，据中国产业信息统 计数据，2017年中颖电子在中国家电MCU中的占比为19.8%，排名第三，与排名前二的MCU 厂家盛群半导体（22.6%）和盛群电子（21.2%）的差距不大，预计未来小家电领域MCU国 产替代率会进一步提升。 八大家电布局芯片类型占比 2017年中国小家电MCU竞争格局 34%33%13%13%7%MCU主控芯片图像处理芯片 物联网芯片 变频驱动芯片 通讯芯片14.30%21.20%19.80%22.60%11.60% 10.50%瑞萨电子 松翰科技 义隆电子 中颖电子 盛群半导体 其他MCU增长驱动力 ：智能穿戴2016年苹果发布

38、第一代Air Pods，开创真 无线耳机（TWS）时代，iPhone 12系列取消标配耳机，再次引发TWS耳机销量暴增。 传统有线耳机线路简单，无需配置MCU主控 芯片。TWS产业链主要包括ODM厂商，无线耳机 和充电盒元器件厂商，其包括主控芯片、存 储芯片、FPC、语音加速感应器、MEMS、 过流保护IC、电池等。STM32L476MGY6 超低功耗MCU资料来源：我爱音频网微信公众号，方正证券研究所整理恒玄蓝牙主控芯片AirPods Pro TWS耳机充电仓拆机小米Air Pro2 TWS耳机拆机EarPods有线耳机拆机资料来源：Statista，CounterPoint，方正证券研究所

39、整理智能穿戴：TWS耳机市场空间与竞争格局 据Counterpoint预计，TWS耳机市场会有十年前智能手机一样的增长趋势，智能手机市场2009-2012年CAGR为80%，预计TWS市场2019-2022年CAGR为80%。在Air Pods引爆市场后，各手机厂商如华为、OPPO、vivo、小米以及传统音频厂商Sony、 BOSE、1MORE、漫步者纷纷跟进推出相关产品，苹果市场份额虽仍是第一，其他品牌耳机 也在加速抢占，使得苹果市场份额逐年减少，据Statista数据，苹果TWS耳机市场占有率从2018年Q4的60%下降到2019年Q3的45%。TWS耳机市场规模TWS耳机市场竞争格局35

40、3025201510502018Q42019Q12019Q22019Q3AppleOther Brands资料来源：电子说，电子发烧友，方正证券研究所整理智能穿戴：手表、手环拆解 智能手表和智能手环的性能和功能的差异决定了主控芯片的配置不同。 通常情况下，高端智能手表的主控芯片功能强于智能手环。高端手表处理的任务多，需要用内嵌操作系统 的SoC，而手环只需要时钟、记步、统计热量小号、测血压等简单的功能，使用MCU即可。 随着智能手表性能和功能的加强，使用带系统的SoC+MCU会是的趋势，其中WiFi模块中集成了MCU， 另外需要多一颗MCU来链接众多的传感器，辅助SoC采集数据。兆易创新： G

41、D25LQ32 32 Mb NORDialog： 蓝牙+MCUAzoteq： 触控模块NXP：NFC模块意法半导体：加速度传感器SGMICRO：闪存小米手环3拆解华米AMAZFIT 拆解意法半导体：MCUNXP：NFC模块北京君正： 双核处理器镁光：内存模块博世：陀螺仪+加速器赛普拉斯：WiFi MCU旭化成：三轴电子罗盘资料来源：varindia，t4ai，方正证券研究所整理智能穿戴：手表、手环市场的发展得益于硬件创新，智能手表逐步成熟，与智能手 机组成的应用生态日趋完善。通过定位聚焦于运 动、健康、移动支付领域，行业持续加速发展， 预计2021年智能手表的支出将达到273.88亿美 元。

42、智能手环相比智能手表，性能较低、功能单一、 只支持苹果或安卓单一操作系统。t4ai预测未来 整个智能手环市场将持续萎缩。小米智能手环市场占有率高，预计未来市场集中 度进一步提升。全球智能手表消费趋势全球智能手环消费趋势32%13%11%11%4%30%小米三星Fitbit苹果华为其他2019年Q3智能手环市场份额 资料来源：counterpoint，t4ai，方正证券研究所整理智能穿戴：国产替代 未来，智能手表行业将更进一步地向头部集中。苹果、三星、华为、Garmin将占据超过75%的市场份额。参考智能手机市场的发展，未来苹果TWS耳机的市场份额会进一步下降，而国内厂商诸如 小米、华为、OPP

43、O、vivo等手机厂商会快速崛起，为芯片国产替代提供条件。目前充电 盒国产主控MCU方案成熟，如芯海科技、昇生微、微源半导体等均有成熟的方案且被各大TWS品牌商采用。 2020上半年全球主要智能手表企业 2020年Q3全球TWS耳机市场份额 51%9%8%7%5%3%3%2%12%苹果Garmin 华为 三星imoo AMAZFITfitbitfossil其他29%13%5%5%3% 3%3%2%33%2% 2%Apple Xiaomi Samsung JBLQCYJLABJabra Sony EDIFIER资料来源：Stockfeel，方正证券研究所整理ECU（Engine Control

44、Unit），即发动机控制单元，特指电喷发动机的电子控制系统。但 是随着汽车电子的迅速发展，ECU的定义也发生了巨大的变化，变成了electronic control unit即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统。而原来的发动机ECU有很多的公司称 之为EMS（Engine Management System）。常见的ECU有导航ECU、安全气囊ECU、引擎ECU、电动车窗ECU、悬吊系统ECU。ECU由MCU、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及驱动等集成电路组成。 其中MCU是ECU真正起到控制作用的关键。汽车电子：ECU构成汽车常用ECUECU内部结构资料来源：盖世汽车研究院，Di

45、gikey，方正证券研究所整理MCU增长驱动力 ：汽车电子 汽车电子应用已经占据超过1/3的MCU市 场，汽车向智能化过程中，对安全、环保 要求越来越高，因此对MCU的需求增长 迅猛。据IC Insights预测，车用MCU销 售额将在2020 年接近65 亿美元， 并在 2023年达到81亿美元。 据Strategy Analytics统计，传统燃油车 中MCU占整车半导体价值的23%，纯电 动汽车MCU占整车半导体价值的11%， 2018年传统燃油车单车半导体价值量为338美元，新能源汽车单车半导体价值量 为704美元，MCU价值量在传统燃油车 和新能源车中相当，均为78美元左右。21%2

46、3%13%43%功率半导体MCU传感器其他55%11%7%27%功率半导体MCU传感器其他燃油汽车半导体价值量占比纯电动车半导体价值量占比部分车用MCU据Strategy Analysis数据，全球以及国内车载 MCU市场主要由恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州 仪器、微芯科技占领，共占约85%市场份额。汽车级MCU产品品质严苛，认证过程很复杂， 投入大，短期内难有盈利。目前国内汽车级 MCU已量产的公司有：杰发科技、上海芯旺微 电子、赛腾微电子、中微半导体等公司。 国内车载MCU起步晚，较少公司涉及该领域业 务。未来国产替代潜力巨大。汽车电子：国产替代规格工作温度交付良率工作寿命商业级070度35年

47、工业级-4085度510年汽车级070度军工级070度国产车载MCU厂家公司汽车级MCU产品简介杰发科技从2010年开始做车载信息娱乐芯片，在2012年实现量产，其IVI芯片在国内后装市场市占率约70%，在此 基础上研发车载MCU；2018年推出首颗车规级车身控制MCU芯片AC781x系列，基于ARM Cortex-M3内核设计， 主频为100MHz，通过了AEC-Q100 Grade 1，满足-40到125的工作温度，并且实现了客户端量产。芯旺微电子专注于汽车级、工业级混合信号8位MCU、32位MCU&DSC芯片设计，拥有自主IP的KungFu8和 KungFu32内核处理器架构，迄今为止已

48、成功向专业芯片应用市场输送KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等8位 单片机产品，在2019年第四季度量产了基于KungFu32内核的32位MCU赛腾微专注于汽车/新能源汽车用控制SoC/ MCU芯片、功率驱动器件以及相关应用方案开发与产业化。2019年， 赛腾微针对汽车LED尾灯流水转向灯而量身定制的主控MCU芯片ASM87F0812T16CIT已通过国内知名汽车厂家一 系列上车测试认证，出货量超百万颗。中微半导体于2018年3月成立北京中微芯成，专门研发高端工业类汽车级32位MCU产品，团队多数成员有在瑞萨 公司工作的经历，因此中微半导体具备了进入汽车领域的技术基础。中微半导

49、体进入汽车领域从后装市场切入，比 如电机控制、中控面板等一些风险比较小的应用。资料来源：与非网，方正证券研究所整理不同领域MCU要求MCU增长驱动力：工业控制资料来源：Prismark，赛迪顾问，并购优塾微信公众号，中国电子报微信公众号，方正证券研究所整理0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%05001000150020002500201820192020E市场规模（亿元）2021E增速（%）MCU是实现工业自动化的核心部件，如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。以 工控的主要应用场景工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电 机的位置、方

50、向、速度和扭矩进行高精度控制，而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、 高速运算。 工业4.0时代下工业控制市场前景广阔，催涨MCU需求。根据Prismark统计，2019年全球 工业控制的市场规模为2310亿美元，预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿 美元，年复合增长率约为3%。根据赛迪智库的数据，2020年中国工业控制市场规模达到 2321亿元，同比增长13.1%。2021年市场规模有望达到2600亿元。全球工业控制市场规模及其增速中国工业控制市场规模及其增速300016.0%工业控制：国产替代逻辑资料来源：前瞻产业研究院，中颖电子定期公告，上海贝岭定期报告，方正证券研究所

51、整理MCU市场现被国外厂商主导，国内厂商虽百花齐放，但占比较低，国产替代空间巨大。根 据前瞻产业研究院，2019年全球MCU市场主要被微芯、意法半导体、瑞萨、德州仪器、恩 智浦等厂商占据，前五大厂商合计市场份额达72.8%。中国MCU市场主要被意法半导体、 恩智浦、微芯、瑞萨、英飞凌等厂商占据，前五大厂商合计市场份额达74.42%。 近期MCU市场缺货行情持续，本土MCU产业链有望加速产品的市场拓展，提升产品的价值 量或出货量，从而充分受益于MCU市场高涨的应用需求。 另一方面，高性能MCU的价量齐 升，带来可观的毛利率，驱使更多国内优秀企业进军MCU领域，加快实现国产替代。 国内厂商在工业控

52、制MCU产品方面，销售收入及其占比逐年上升，产品出货量增长显著，国产替代指日可待。中颖电子工业控制MCU 销售收入逐年上升上海贝岭工业控制MCU 销售收入及其占比逐年上升 201820192020工业控制MCU销售收入（万元，左轴） 收入增速（%，右轴）100,00024.00%8,00016.00%90,00080,00070,00060,00020.00%16.00%7,0006,00012.00%50,00012.00%4,0008.00%40,00030,00020,00010,0008.00%4.00%3,0002,0004.00%00.00%00.00%1,0005,0002019

53、H12019工控半导体销售收入（万元，左轴） 占总业务比例（%，右轴）工业控制解决方案一览资料来源：东软载波公司官网，方正证券研究所整理 东软载波MCU工业控制的应用与解决方案分为3个方向，分别是离线式UPS电源、自动变光 面罩和电动工具。离线式UPS电源的推荐产品为HR7P195、HR7P90H；自动变光面罩的推 荐产品为HR8P506；电动工具的推荐产品为HR7P155、HR7P169。离线式UPS电源及其原理自动变光面罩及其原理电动工具及其原理工业控制产品拆解一览资料来源：8848汽车技术论坛微信公众号，方正证券研究所整理混合动力模块拆解A.混合动力控制总成（HPCU）B.LDCC.散热

54、片D.电机控制模块：混合动力控制总成(HPCU)2.控制电路板：MCU(逆变器) +HCU+LDC3.电容器(最大700V)4.电流传感器500A(电机)，300A(HSG)电源模块散热器汇流条ABCD目录一、MCU投资逻辑框架二、详解MCU：行业概况三、鸟瞰于胸：产业链分析四、窥见核心：增长驱动力五、知己知彼：细说国内外厂商 海外巨头中国台湾厂商国产巨头 其他标的国内外部分MCU厂商芯片参数对比概况国产MCU应用领域主要以消费电子、工业为主。国际巨头公司MCU产品应用领域广。资料来源：公司官网，公司年报，方正证券研究所整理瑞萨电子：MCU市占率高 企业合并造就半导体巨头：2003年日本两家知

55、名科技公司日立和三菱的半导体部门合并成立瑞萨科技，至 2010年又与NEC电子合并成为瑞萨电子。目前瑞萨电子是全球十大半导体厂商之一，主要产品包括MPU、 MCU、功率器件等。MCU市占率全球第一，汽车业务贡献主要收入：瑞萨电子MCU全球市占率近年来霸占世界第一位置， 2019年市占率约18%，产品覆盖汽车、工业控制、IoT等多个领域，其汽车MCU/SoC在ADAS领域市占率 极高；营收方面，2020年瑞萨电子收入7157亿日元（约合424亿人民币），其中汽车业务营收3410亿日 元，占比47.6%，工业/基础设施/IoT业务营收3636亿日元，占比50.8%。 自研内核比肩ARM，低功耗产品

56、国际领先：瑞萨电子MCU产品覆盖8/16/32位，使用ARM内核以及自研 内核，其自研的RX32位内核在部分参数可以比肩ARM Cortex M系列内核，其中RX100MCU产品作为全 系列功耗最低的MCU，在32MHz运行模式下，电流消耗低至3.2mA，在软件待机模式下，电流消耗低至 0.35A。瑞萨电子营收构成瑞萨电子RX族MCU产品线47.6%50.8%汽车业务工业/基础设施/IOT其他资料来源：公司官网，公司年报，方正证券研究所整理意法半导体：全球前十半导体厂商意法半导体（ST）集团于1987年成立，是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而 成，从成立之初至今，

57、ST的增长速度超过了半导体工业的整体增长速度。跨国IDM半导体公司，MCU产品覆盖多个应用领域：意法半导体采用IDM模式，拥有16个先进的研发机 构、39个设计和应用中心、15个主要制造厂；产品方面，ST主营8/16/32位MCU产品，覆盖穿戴式智能 医疗/保健设备、大型智能工业设备等领域。其中STM32系列32位MCU涵盖超低功耗系列、主流系列和 高性能系列产品，核心架构包括ARM Cortex-M0/M0+、Cortex-M3、Cortex-M4和Cortex-M7等， 截止至2017年出货量超30亿颗。车规级MCU供应等多家厂商：受益于对汽车电子领域的提早布局，意法半导体车规级MCU处于

58、业界领先 水平，产品日产、奥迪、上汽、特斯拉等多家厂商。意法半导体ST32系列产品及应用领域资料来源：公司官网，方正证券研究所整理恩智浦：脱胎于飞利浦的MCU巨头 收购飞思卡尔，业务优势互补：恩智浦半导体创立于2006年，其前身为荷兰飞利浦公司于1953年成立的半 导体事业部，总部位于荷兰埃因霍温，2015年，恩智浦收购了由摩托罗拉创立的飞思卡尔半导体，二者优 势互补，且均拥有10000项左右的专利，收购完成后，恩智浦跻身全球前十大半导体厂商。MCU业务市占率全球第二，汽车芯片业务行业领先：2015年合并飞思卡尔后，恩智浦MCU业务市占率排 名第二，仅次于瑞萨电子；在汽车业务上，受益于飞思卡尔

59、与恩智浦在汽车芯片业务的技术积累，恩智浦汽 车电子业务始终位于业界前列，2020年汽车业务贡献恩智浦约47%的营收。 主营MCU、MPU，提供多种汽车半导体解决方案：产品方面，恩智浦覆盖了MCU和MPU等产品，可广泛 应用于汽车电子、工业控制、物联网等领域，其推出的基于S32汽车平台的MCU/MPU在安全性与效率方面 优势明显，已被全球主流OEM厂商采用，此外恩智浦可为各种高成长应用提供完整汽车半导体解决方案， 包括汽车信息娱乐系统、高级驾驶辅助系统(ADAS)等。恩智浦2020年营收构成恩智浦S32系列汽车平台图解47%18%13%21%汽车业务IoT移动互联其他资料来源：公司年报，公司官网

60、，方正证券研究所整理英飞凌：全球领先半导体公司英飞凌于1999年4月1日在德国慕尼黑成立，其前身为西门子集团半导体部门。在法兰克福证 券交易所(股票代码：IFX)和美国柜台交易市场OTCQX International Premier(股票代码： IFNNY)挂牌上市。公司主要为汽车和工业功率器件、芯片卡和安全应用提供半导体和系统解 决方案。 并购赛普拉斯，产品组合优势互补： 赛普拉斯拥有包括微控制器、软件和连接组件等具差异化 的产品组合，与英飞凌的功率半导体、传感器和安全解决方案优势高度互补。且有利于英飞凌 加深渗透汽车与物联网领域，拓宽医疗领域布局。英飞凌2020年营收构成英飞凌32位Tr