传感器＋MCU已成趋势！50家国产MCU厂商实力排名

传感器作为电子产品的“感知中枢”，在消费电子、工业、医疗、汽车等领域的应用越来越广泛。由于越来越多地应用于智能电网、智能交通、智能安防等领域，传感器在基本功能之外，开始越来越多地承担自动调零、自校准、自标定功能，同时具备逻辑判断和信息处理能力，能对被测量信号进行信号调理或信号处理，这就需要其拥有越来越强的智能处理能力，也即朝着智能化的方向发展。 同时，随着物联网技术的进步，传感器智能化的信息处理能力也变得越加重要。因为不可能将所有运算都放到云端完成，网络的各个节点也要完成各自的运算任务。 因此，传感器和微处理器（MCU）结合、具有各种功能的单片集成化智能传感器已成为传感器技术发展方向之一。 什么是MCU？ 微控制器(又称微控制单元，MCU)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200 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，包括存储器、I/O端口、时钟、A/D转换、PWM等，以及SPI、I2C、ISP等数据传输接口。 按照位数来划分，MCU可分为4位、8位、16位、32位和64位微处理器，现在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。若按照指令集架构(ISA)来划分，MCU类型包括8051、Arm、MIPS、RISC-V、POWER等微处理器。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。尽管各个半导体细分市场此消彼长，但2022年整体增长仍保持在11%，销售额达到创纪录的6807亿美元。其中模拟器件、逻辑器件和传感器/致动器市场的增长达到或超过11%，而光电-传感器-分立器件(O-S-D)市场增长则低于平均(约为9%)。具体到IC市场，2022年整体规模将达到5671亿美元，其中微处理器的增长从年初的预期7%调整为11%，主要增长来自嵌入式MPU应用(包括MCU)和移动通信应用处理器。再看我们关注的MCU市场，IC Insights预测全球MCU市场规模今年将增长10%，达到215亿美元，其中汽车MCU的增长尤其突出。 2021年全球MCU市场相对2020年增长高达23%，达到196亿美元。2021年整体MCU出货量为309亿颗，而平均售价(ASP)也因为强劲需求而反弹，增至0.64美元/颗。 预计从2021至2026年，全球MCU市场的年复合增长率为6.7%，到2026年将达到272亿美元。其中32位MCU的增长位9.4%，到2026年将超过200亿美元，而4/8/16位MCU市场只有很小的增长。 就MCU应用市场来看，46%的需求来自通用嵌入式应用(比如手机、计算机及外设，工业应用，以及消费电子)，40%来自汽车电子，剩余的14%来自智能卡市场。未来5年，汽车MCU的增长约为7.7%，将是整体MCU市场增长的最大驱动力。 全球MCU市场的增长对国产MCU厂商来说本应是好事，但由于手机、PC和消费电子市场的需求疲软，再加上2021年晶圆产能和订单的疯抢，导致今年上半年MCU开始出现库存积压问题，这对以传统消费和家电应用市场为主的国产MCU厂商来说将是一个很大的挑战。 由于中国物联网和新能源汽车行业等市场的快速增长，下游应用产品对MCU的需求将继续保持旺盛增长，而中国MCU市场的增长速度也将继续领先全球。据前瞻产业研究院预计，2021-2026年，中国MCU市场规模将保持8%的速度增长，其中2021年约为365亿元，至2026年将达到513亿元。 新能源汽车应用包括汽车驾驶信息系统、油门控制系统、自动泊车、先进巡航控制、防撞系统等ADAS系统，对32位MCU芯片的需求量将大幅度提升。车载、工控和新兴物联网应用将是中国MCU市场未来增长的主要驱动力。 汽车MCU 汽车MCU有8位、16位及32位MCU，位数越多对应结构越复杂, 但处理能力越强，可实现的功能也就越多。8位MCU主要用于简单的车身控制，如空调、雨刷、门窗、座椅、低端仪表盘等;16位MCU主要用于中端的底盘和低端发动机控制，如制动、转向、悬架、剎车等;32位MCU主要用于高端的发动机和车身控制，如高端仪表盘、发动机、多媒体信息系统和安全系统等。 一辆车平均需要50-100个MCU，现在的新能源车由于电池管理和电控功能的增加，需要更多的ECU和MCU。电动车MCU的平均单价要高于燃油车，高算力与安全等级较高的车规 MCU 单价更高。 例如，恩智浦和英飞凌几款用于车身控制或安全等级较低的动力系统的 MCU单价较低，而瑞萨和德州仪器用于安全等级较高的BMS、EPS及车身稳定等系统的 MCU单价较高，最高达到35.6 美元。   相较于消费和工业级MCU，车规级MCU对运行环境、可靠性和供货周期的要求较高，主要体现在： 1.环境要求。汽车芯片的工作环境更复杂，有高振动、多粉尘、多电磁干扰、温度范围宽(-40~155℃)等要求; 2.可靠性要求。汽车设计寿命一般在15年或20万公里，整车厂对车规级 MCU的要求要达到零失效; 3.供货周期要求。车规级MCU的供应周期需要覆盖整车的全生命周期，供货周期一般为 15~20年; 4.重新认证要求。在工业 MCU上执行很多微小的工艺变化都不需要对MCU进行重新认证，但汽车MCU则需要进行重新认证。 其中，ISO 26262定义了ASIL四个安全等级，从低到高分别为A、B、C和D;AEC-Q100 分为四个可靠性等级，从低到高分别为 3、2、1和0。AEC-Q100 系列认证一般需要1-2年的时间，而ISO 26262的认证难度更大，周期更长。 车规级MCU相较通用MCU芯片也有更多技术要求，包括：集成数据加密模块，并具有全局存储器保护功能;专用的PWM、比较捕获单元及定时器;灵活的端口功能配置;时钟控制电路的备份和鲁棒性及严谨的时序约束;模拟模块的宽温度范围的指标控制，自校准技术指标的控制等。 在我们统计的50家国产MCU厂商中，目前在研汽车MCU的厂商也不少，但实现量产出货的还不多。其中杰发科技、比亚迪半导体、芯旺微和赛腾微已经深耕汽车MCU多年，车规级MCU也已经进入量产阶段。而兆易创新、极海半导体和深圳中微半导体等MCU厂商的车规级MCU大都在在研发/流片/认证/测试阶段。 尽管全球汽车MCU市场的需求增长比较乐观，但供应主要集中在NXP、英飞凌、ST、瑞萨和TI等国际巨头，国产MCU厂商进入全球主流汽车MCU供应链的难度仍然很大。然而，国内新能源汽车的快速增长为车身控制和动力安全MCU的国产替代创造了巨大空间。无论燃油车还是电动车，一辆车都需要20个左右的车身控制MCU。 动力安全MCU由于认证时间较长，研发难度较大，国产厂商占比目前几乎为零，但自主可控的需求迫切，国内整车厂商会和Tie1厂商指定国产MCU供应商，从而加速国内MCU厂商升级和进入汽车供应链的步伐。 此外，半导体景气周期有望覆盖车规级认证周期，为国产车规MCU芯片的发展创造良机。尽管晶圆厂已经从2020年底开始陆续扩产，但目前汽车“缺芯”问题仍未缓解。晶圆厂通常投产期需要1-2年，叠加设备交期被延长，预计此轮景气周期将至少持续到2023年，这将为国产厂商的车规MCU提供导入验证的最佳时期。 鉴于ISO 26262认证通常需要2-3年，且在设计时就开始进行，对于那些已经通过AEC-Q100认证并较早进行ISO 26262认证的国产厂商来说，此轮景气周期将为它们切入汽车市场提供充足的认证时间。 Top 50国产MCU厂商综合实力排名指数   综合实力排名指数是如何计算出来的? 1.采用AspenCore专有的量化模型：主要参数包括2021年营收和利润、公司总员工人数和研发人员人数、研发投入占营收的比例，以及累积专利数量。 2.数据来源：上市公司2021年财报、拟上市公司招股说明书、非上市公司提交的MCU厂商调查问卷。有明确数据的公司有40家，还有10家公司没有提交调查问卷。 3.对于无法获取数据信息的公司，其综合实力指数统一为50。 4.有些公司明确表示不参与排名，因此没有被列入Top 50名单。 Top 50 MCU厂商统计分析总结 1.上市公司：15家，包括已经过会将要上市的公司; 2.总部所在地：上海17家、深圳9家、苏州4家、厦门3家、北京/佛山/杭州/南京/珠海/合肥各2家、广州/芜湖/武汉/重庆各1家; 3.成立年份：2000年及以前成立的有7家、2001—2010年成立的有15家、2011—2016年成立的有16家、2017—2021年成立的有12家。...