MCU年需求超过百亿颗，国产芯片百舸争流

“缺芯”、“涨价”的半导体，MCU牢据一席。

飞涨鼻祖意法半导体(ST)的STM32F103C8T6，以性价比著称广泛应用于工控和物联网等各行各业，常规出货价不足6元，最高点市场报价65~75元，带动整个STM32系列跟涨；兆易创新(GIGADEVICE)瞅准了国产替代和赚钱的机会，Pin2Pin兼容替代STM32F103C8T6的GD32F103C8T6，连命名方式都一模一样，常规价约5元，最高价曾报出35~40元；新唐(NUVOTON)的N76E003AT20性价比极高，广泛应用于家电、泛消费和物联网，常规价约1元，曾卖到8~10元；恩智浦(NXP)的车规级FS32K144HAT0MLHT，常规价约20元，市场最高涨至585~600元。（注：报价数据源自财联社及网络）

从全球MCU市场概况来看，部分应用领域的年需求总量达到110~180亿颗（图1）；行业研究机构ReserchAndMarkets统计，2020年全球MCU出货量在280亿颗以上。

图1 MCU年需求量一览表（图源：果壳硬科技）

什么是MCU？

MCU(Micro Control Unit：微控制器，微控制单元)是一种针对特定应用的控制处理而设计的微处理器芯片，其工作频率（在1MHz到数百MHz）和功耗一般比PC和手机的CPU/MPU都要低。现今的MCU都是系统级芯片(SoC)，在单个芯片上集成了多种功能模块和接口，内部组成主要包括CPU（包括运算器、控制器和寄存器组）、存储器（包括ROM和RAM）、输入、输出I/O接口、定时器、中断系统、特殊寄存器等；处理功能类似于小型CPU。

图2 通用MCU结构图

MCU根据处理的数据位数分为4位、8位、16位、32位和64位，现今32位MCU已经成为主流，正在逐渐替代过去由8/16位MCU主导的应用和市场。

图3 MCU产品分类及应用

MCU根据指令集结构可分为两类：RISC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)、CISC(Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机)；根据存储器架构分类：哈佛架构和冯诺依曼架构；若按照指令集架构(ISA)来划分，MCU类型包括8051、C51、8052、ARM、MIPS、RISC-V、POWER或原厂自研架构。基于Arm Cortex-M系列内核IP的MCU已经成为32位MCU的市场主流，最近几年开源的RISC-V微处理器也开始流行起来，特别是在新兴的物联网领域。根据用途分类：通用型微控制器和专用型微控制器。

MCU是设备的大脑：物理世界中的各种模拟量或物理量经过传感器、放大器、ADC后转换为数字信号输入到MCU中进行处理，再经由DAC还原为模拟信号，最后通过功率驱动器实现输出。各家MCU厂商在下游的应用领域中各有侧重。根据Gartner和Morgan Stanley的数据显示，微芯、意法半导体、瑞萨、恩智浦、英飞凌、德州仪器占据主流。

国产MCU，不论是市场份额还是技术先进性，尚且无法与外企相比。对于国内芯片原厂而言，目前占据的主流市场还停留在8位MCU，占比50%左右。16/32位MCU占比分别为20%左右。这意味着，国内MCU应用领域多集中在低端电子产品，中高端电子产品市场还牢牢掌控在外企手里。

图4 国产MCU部分厂商

MCU芯片的缺货涨价潮激活了国产MCU市场，国产替代借机成为了小微企业的新选择。但是MCU类型何其多，如何找到合适替代的国产芯片成了工程师们头疼的问题。这里我花几天时间整理了一份《中国国产MCU一览表》，仅供参考。

图5 中国国产MCU一览表(注：可索取原文档）

5G、AIOT和汽车电子蓬勃发展的大背景下，作为核心部件，MCU的发展需求逐渐扩大。虽然面临着市场竞争和技术难题，但是国产MCU原厂迎来了国产替代的良机会，需求的爆发式增长，也让国产MCU从量级到质级的裂变指日可待。

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审核编辑：符乾江