国产MCU替代国外芯片的分析

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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在外企手里

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' u' J) f. ?; z" e7 b; E/ F总体看国产MCU，不论是市场份额还是技术先进性，都无法和国外企业相比。对于中国企业而言，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在外企手里。


在过去的十多年里，移动市场的快速兴起、ARM Cortex-M系列的横空出世，加上ST、NXP、TI和瑞萨等厂商的助力，MCU从早期的百家争鸣，转向了以Arm Cortex-M为主导的市场。以国内市场为例，根据IHS的数据显示，Arm内核的MCU在国内占领市场的份额约为15%，在Arm内核和生态的助推下，国内的MCU厂商也如雨后春笋般冒起，也成就了几家本土巨头，但我们发现，差距依然明显。
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! y+ [9 I: `4 T* l# c" _$ J相关数据显示，包括欧洲的ST、NXP、英飞凌（包括收购的Cypress)，美国的TI、Microchip和日本瑞萨在内的领先MCU厂商几乎统领了包括汽车电子和电机控制在内的高端市场。这些厂商在整个MCU市场的占有率也超过八成，而随着新应用的兴起，这个数字势必会继续上升。
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据不完全统计，国内做MCU的厂商已经超过了一百家，而当中有不少是瞄着替换国外厂商目标挣一笔“快钱”而去的。这些企业的运营模式也是相当简单，看国外哪个厂商的MCU在国内卖得火、或者抓住国外厂商即将退市的产品，照着做一个管脚兼容的产品，以更低的价格去取代，这就造成了赛道拥挤、利润低下，把原本以拼设计为重点的芯片产业转变为以供应量和制造成本取胜的行业，这做做法就限制了公司的成长，不利于整个行业的发展。

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' V# P4 I" z# ]( @) c% k) U3 y; V  j6 N据行业资深专家告诉半导体行业观察记者，欧美日厂商，他们之所以能笼络大部分的MCU市场，这主要得益于他们在产品、软件和使用的生态环境这四方面给客户树立了一个标杆，同时建立了其他竞争者不能轻易跨越的壁垒。


& G8 c0 Y2 }3 i  @. n第一看产品：国外领先的厂商基本有自己的IP，但国内的同业却大多数IP不全，不少是把现有的IP拿过来做拼凑开发产品，这就使得他们的产品从诞生开始就有天生的“缺陷”。加上国外的MCU厂商经历了长时间的不同行业的耕耘，甚至还是从零开始扶持行业起来的。他们对众多行业规格的了解，已经体现到MCU的内部以及外部的设计上，这也是本土MCU所欠缺的。
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9 o/ v: L+ z& b0 i6 y$ H第二看软件：所谓软件算法，是要基于行业以及客户的需求，从简单的硬件堆积，到理解客户的需求再到和客户共同创造。在这个过程中，离不开MCU公司对软件和算法的着力。在过往，很多算法以前需要软件处理，但国外的企业因为对具体的行业吃得比较透，时间也长，所以他们针对客户的使用场景、系统、软件算法等吃透，然后共同创造，用芯片来实现，将主芯片周边的其他器件，尽可能的包括到芯片内部去。这样不但节省了成本，还使得产品更加容易开发。

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第三看生态：MCU的生态包括两个方面：首先，MCU整体的设计、生产、加工、制造几个环节是否完整。例如在加工时，客户在生产过程中会对某款量产烧录器非常熟悉，如果要换一种量产烧录工具，客户的产线上就需要重新购买，重新培训等等，这就对生产造成影响。为此MCU厂商就必须将此种生态考虑进去。生态需要考虑的第二个层面是在客户设计过程中，是否有完善的资料，丰富的网上资源，良好的口碑及流量支撑。


4 [7 ]- }6 o5 ~6 N这些领先的厂商就是凭借先后一步和深厚的技术优势抢占了MCU市场。这让国产MCU厂商想在通用MCU市场与他们展开竞争变得很艰难。
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国产替代迎来新机遇
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目前，我国MCU行业主要集中在消费电子、计算机网络及汽车电子等中低端应用领域，合计市场占比超50%;从市场集中度来看，高端市场主要被国外厂商所占据，整体市场份额相对分布均匀，集中度偏低，但有提升的态势。

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对国内厂商而言，2019年一方面国产企业受国际半导体环境影响，传统产业大幅下滑，给上游半导体带来了极大的压力。但在另一方面中美贸易战使得国产芯片替代的概念越炒越热，部分厂商逐步实现中高端转移，迎来了新的机遇。据IDG早前发布的最新芯片数据显示，在2019年的8-9月份，国产芯片中MCU微控制单元已经超过韩企，在销量上已经占据全球第一。
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目前 MCU 市场仍处于快速成长阶段，国内企业由于成本优势、服务能力等逐步完成了中低端MCU领域的国产化，未来高端市场竞争将是企业发展趋势。


: d3 c0 B- T% G顺应物联网浪潮，32位成趋势
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目前全球一致认为2020将是5G营运元年，且会把酝酿已久的IoT产业提升到另一个高度。而经由5G加速IoT发展，势必也会为MCU带来新的商机。以智能家居为例，MCU搭配低功耗蓝牙(BLE)，透过行动某些家电传统上大多是八位元微控器市场，但藉由物联网与智能化的趋势，这些家电将逐渐转为32位元为主的产业。


现阶段多数厂商均在扩大32位市场。随着物联网终端需求推进，物联网时代任务的复杂化对计算能力的要求将使MCU往16或32位设计。32位是基于未来物联网的市场发展方向，物联网一定在未来是一个非常大的需求。MCU在未来有想象不到的大市场，因为未来物联网实现了端到端的人机互动，几乎每一个设备每一个端都需要一个MCU，而这个市场可以说是不可限量的。随着开发环境提升，从我国MCU出货量及销售额来看，32位MCU 已经越来越接近8位MCU，8位与32位MCU价差也逐步缩小，低功耗成为核心竞争力在32位MCU的基础上，智能化会成为下一个MCU的演进方向。随着着 32 位 MCU 生态环境的建立以及成本的进一步降低， 32 位 MCU 将赢来爆发式增长。

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RISC-V引关注

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6 G; ^+ |. z9 l1 d" n) M; vRISC-V可以说是2019年普遍关注的热点。2019年8月，兆易创新首发了RISC-V通用MCU引起了广泛关注。

0 I  l& X; ^. [2 N4 [5 S
& r- k* Z+ T7 @& F- k" F4 g1 eRISC-V基于标准宽松的BSD许可证，可自由免费地使用设计CPU、开发并添加自有扩展指令集，自主选择是否公开发行、商业销售或更换其他许可协议，或者完全闭源使用。
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1 f3 C! Q  x3 ~$ k( M中国集成电路老前辈许居衍院士曾指出，RISC-V当前最适合用于IoT之类的“看不见的计算”中,并且希望在中国形成RISC -V的生态。


1 o4 R/ Q" t0 c3 @! {* q现今，例如芯海、中微等多家国内厂商均表示，即使RISC-V现在在整个市场接受度并不高，也会投入人力、物力去做研究RISC-V。


RISC-V接受度不高来源于MCU的生态问题。上海灵动微电子股份有限公司CTO刘强认为，ARM的生态完善，基于此开发MCU没有太大障碍。“RISC-V虽然开源，但开源并不代表就没有问题，反而会产生在修改之后兼容难的问题，易导致战国时代。而且，目前RISC-V阵营相对分散，各成其事，而ARM相当于带领着合作伙伴一起跑。对于RISC-V阵营来说，最大的问题是如何将产品开发出来并在IoT应用中显现优势、占据市场才是王道。”


( `6 ?0 y5 \/ w8 ]3 P总结


4 l$ [1 j$ u$ Y0 ^在5G和物联网发展的大背景下，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，但是国产替代给了国产芯片厂良好的发展机会，随着汽车电子和物联网导入MCU，需求可能呈爆发式增长，届时，国产MCU产业从量级到质级的裂变指日可待。
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国产企业受国际半导体环境影响，传统产业大幅下滑，给上游半导体带来了极大的压力。

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我国MCU行业主要集中在消费电子、计算机网络及汽车电子等中低端应用领域