2023 TOP 50 国产MCU厂商调研统计和行业分析报告

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AspenCore分析师将在7月21号举行的全球MCU生态发展大会上详细解读本报告的重点内容，欢迎报名参会！

根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据，2022年全球半导体销售额达5735亿美元，相较2021年的5559亿美元增长3.2%。中国市场的销售额虽然与2021年相比下降6.3%至1803亿美元，但仍然是全球最大的芯片消费市场。

就MCU细分市场而言，2022年全球MCU销售额为250亿美元，相比2021年增长28%，是半导体所有细分类别中增长较高的市场。其中原由不难理解，因为汽车电子占据MCU市场约1/3，而去年汽车MCU的需求仍然十分强劲。

另据Omdia统计数据，2022年中国MCU市场规模约为82亿美元，约占全球市场的1/3。其中工业用MCU市场规模达到14亿美元，2020至2026年间年复合增长率约为5.8%；车用MCU达到26亿美元，在中国MCU市场的占比为31.6%，而且这一比例将会逐年增长，到2026年将达到35.5%；剩余的42亿美元分别被家电、消费电子、IoT、医疗电子、智能卡和其它细分市场占据。

国产半导体厂商的市场表现如何呢？根据中国半导体行业协会集成电路设计分会的统计，中国IC设计行业的销售额为5346亿元，约合786亿美元，占全球半导体行业销售额的13.7%。

AspenCore分析师团队对国产MCU厂商的2022年整体销售情况做了不完整统计和估算，大约80家MCU厂商总的MCU业务营收约为177亿元。（具体估算方式见“Part 6：国产MCU厂商和竞争格局”部分）

虽然MCU不像高性能CPU和GPU那样需要非常先进的晶圆工艺，也没有什么颠覆性的技术创新，但要开发出一颗被市场和客户认可的可靠、高效且低成本的MCU并非易事。无论国际大厂还是国内芯片初创公司，围绕MCU展开的设计、技术、工艺和应用创新层出不穷。

未来MCU设计的六个技术方向：

我们仅从处理器内核、无线通信、边缘AI、汽车域控制器和工艺技术等方面进行简要介绍。

MCU是一种通用型芯片，应用十分广泛，包括消费电子、家电、手机、电脑及周边、通信和网络、物联网、信息安全、工业控制、汽车及医疗等领域。本报告仅挑选三类新兴的应用（工业、汽车、电池管理）进行综述，并以案例分析的形式展示国产MCU厂商的MCU应用解决方案。

在工业领域，MCU应用十分广泛，比如环境感知、精准控制、无线连接、电源管理、人机交互等功能。工业应用场景包括工业控制（电机控制、智能表计、变频器等）、新能源发电（光伏、储能、充电桩等）、智慧城市和交通，以及家电和医疗等。随着工业应用市场对于智能化和自动控制需求的提高，工业用MCU在可靠性、低延迟、高算力和联网性能等方面也在不断提升。

MCU在工业控制领域的主要应用场景：

资料来源：头豹研究院，中信建投

MCU在工业控制领域的主要应用场景包括电机控制、智能表计、变频器和逆变器等。以电机为例，电机控制可以实现高精度控制机械的位置、方向、速度和扭矩，常见的直流电机需要1个MCU芯片来支持电机控制所需的复杂和高速运算算法。目前市场流行的直流无刷（BLDC）电机具备高可靠性、低振动、高效率、低噪音、节能降耗的性能优势，并可在较宽调速范围内实现响应快、精度高的变速效果，充分契合终端应用领域对节能降耗、智能控制、用户体验等越来越高的要求。

在电机控制领域比较有竞争力的国产MCU厂商包括深圳中微、兆易创新、芯海科技、峰岹科技、旋智科技、凌欧创芯、国民技术、小华半导体、晟矽微电、灵动微电子和雅特力等。有关这些厂商的电机控制MCU产品的详细信息，请参见”Part 7：12大MCU类别前二0产品”部分。

案例分析：极海微工业MCU在微型光伏逆变器中的应用

新能源区别传统能源的核心在于解决了能量的产生、存储与转化。随着“碳达峰”、“碳中和”等国家可持续发展战略目标的推进，直接指向能源结构的改变，低碳化的新能源无疑是未来十年甚至更长时间的万亿赛道。微型光伏逆变器可将光伏产生的直流电转换为交流电，单模块可支持1块或多块光伏组件接入，实现组件级功率优化，易于安装、运行效率高、安全稳定等，在家用光储充系统中发挥着重要作用。

极海微型光伏逆变器应用方案采用工业级高性能APM32F407系列MCU作为整个系统的控制核心，可实现MPPT及DC/DC和DC/AC功率单元执行高频率环路控制。单一MCU方式去实现两个功率单元控制，有助于简化设计、降低成本；支持接入220VAC和110VAC，适用于全球太阳能市场的多样化需求；集成3个独立ADC，可同时采集光伏及电网的电信息；内置2个16位高级定时器，生成互补PWM，可实现DC/DC以及DC/AC功率单元的控制，同时支持刹车输入，在出现异常时可硬件级快速关断PWM；该方案还集成了丰富的通讯外设接口，可满足不同光伏应用场景的对外交互需求。

车规级MCU：汽车E/E架构变迁，域控制架构下MCU迭代升级

在传统的分布式ECU（汽车端电子控制系统）架构中，MCU是ECU的控制核心，参与汽车各个系统的控制。据统计，传统燃油车所用的半导体中，MCU约占30%，一般需要40-70颗MCU芯片。随着新能源车的流行和汽车智能化程度持续提升，在增加汽车功能时，分布式ECU架构面临线束排布、维护升级、模块通信等方面的困难。为此整机和Tier1厂商提出了“域控制”架构，这样只需升级主MCU即可更新整车系统。而MCU的集成度和单颗价值不断提升，由原先单颗1-3美金提升至7-8美金。

MCU在汽车电子系统中的主要应用。（来源：比亚迪半导体）

在“域控制”架构下，低性能MCU或被集成替代。汽车域架构分为ADAS域、动力域、底盘域、车身域和信息娱乐域。在ADAS域和信息娱乐域，车用MCU将可能被集成度更高的SoC或智能芯片替代；在动力域，电动汽车依赖三电系统（电驱、电池和电控）作为整车驱动力，所需MCU数量和单颗价值均比传统汽车有所提升；而出于安全冗余的考虑，底盘域和车身域的MCU在数量和功能上均有提升。

目前汽车厂商开始采用“域控制器”架构作为过渡，未来车身架构会进一步向“中央计算”架构演进，带动车规MCU进一步迭代。

从汽车MCU的供应侧来看，占据全球MCU市场约40%的汽车MCU主要掌控在6家国际半导体巨头手中。而国产车规级MCU虽然开始进入汽车供应链，但大都集中在中低端应用范围，比如车身、座椅、照明等。

车规认证是国产MCU厂商必须跨越的名列前茅道门槛。得益于2020-2021年的汽车半导体缺芯，国内已经有多家MCU厂商通过了AEC-Q100可靠性认证，并顺利上车。当前，一些公司开始进军中高端MCU，同时启动ISO 26262功能安全认证流程和体系。

在细分应用方面，车规级MCU的低端应用包括车窗、空调、灯光等车身控制；中端场景包括中控、通讯、信息娱乐系统等；高端场景包括智能座舱、动力系统和ADAS。目前国产车规MCU厂商中，只有国芯科技、芯驰科技和芯旺微的量产产品涉及中高端应用，而兆易创新等厂商也在研发具有多核锁步、M7内核和功能安全认证的高端MCU产品。

目前已经获得AEC-Q100认证和/或ISO 26262功能安全认证的国产MCU厂商已经有10多家，包括：兆易创新、深圳中微、芯海科技、峰岹科技、国民技术、极海微、国芯科技、杰发科技、赛腾微、小华半导体、灵动微电子、芯驰科技、芯旺微、云途半导体、旗芯微和上海芯钛等。有关这些厂商的车规级MCU产品的详细信息，请参见”Part 7：12大MCU类别前二0产品”部分。

下面仅以极海微为例进行车规级MCU的应用案例分析。

G32A1445系列车规级MCU在车身域控制器应用中的设计方案分析

随着新一代汽车电子架构的快速发展，传统分布式架构也逐渐进化为域集中式架构，而车身域控制器的产生，就是为了解决这个过程中不断增加的ECU数量问题，从而实现降低线束成本，节省多个ECU算力相互冗余造成的资源浪费。通过功能全面的MCU进行多线程的控制集成技术，可精简分布式的线束及片区ECU。

典型应用方案之一是车身控制器：主要包括对内外车灯、雨刮、车窗、车门、电子转向锁等的控制，通过采集、分析和处理车身各节点的数据信息和功能，从而实现对于整个车身电子进行集中控制，可极大提高系统功能的集成度。

极海车身域控制器方案采用新一代G32A1445系列车规级MCU，支持自动空调控制、门控逻辑、胎压监测等整车控制和集中处理车身控制类功能逻辑，可高效实现算力集中化；另外，通过简化各节点ECU功能，有助于合理有效的分配系统资源；该方案集成双“CAN”配置，可保证数据传输实时性与可靠性；同时还集成多种片上资源，有利于增加整车扩展的灵活性，降低整车线束长度及整车重量，更能通过车况环境的信息采集，进行各电器件的协作统筹，从而增强集成式控制的便利以及良好的驾驶体验。

电池管理系统（Battery Management System）是所有电池供电设备必备的关键组件，通过对电能的变换、分配、检测及对其他电能管理实现电池状态监控、充电管理、电池保护等功能，其性能优劣直接影响整机性能。BMS由很多功能模块组成，包括截断FET、电量检测、电池电压监视器、电池电压均衡器、实时时钟(RTC)、温度监视器以及状态机等，它整合了电源管理IC（PMIC）、电池充电芯片（Charger IC）、电量计芯片（Fuel Gauge IC）、监测芯片（Monitors）、保护芯片（Protection IC）等单芯片功能，以及AC/DC、DC/DC、PMW、LDO等元器件。

BMS是数模混合系统，在整合PMIC及AC/DC等模拟芯片的同时，还需要集成MCU等数字芯片。另外，BMS还可通过SPI接口与主机MCU通信，实现更高精度的控制与监测。

随着产品快充功率继续加大，充电时间进一步缩短，对锂电池管理技术要求提高，主要表现为计量精度、采样精度、可靠性、内存容量、加密性能等方面，芯片设计平台已经由8位MCU过渡到32位MCU。

电池管理芯片主要应用于消费电子、通信设备、数据处理系统、工业和医疗设备，以及两轮电动车和新能源汽车等。