從MCU行業(yè)競爭來看,全球主要供應(yīng)商仍然以國際廠商為主,其中意法半導(dǎo)體、瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌(包括賽普拉斯)等廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。這五大國際廠商主要以汽車電子和工業(yè)應(yīng)用為主,而在消費(fèi)電子、家電、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信,以及新興物聯(lián)網(wǎng)等市場,Silicon Labs、臺灣廠商和眾多中國本土廠商則占據(jù)了更大份額。
我們將國內(nèi)MCU市場按應(yīng)用領(lǐng)域大致分為六個類別,分別是:家電和消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、智能表計(jì)/IC卡和安全、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制、汽車電子。
1. 家電和消費(fèi)電子
據(jù)IDC 數(shù)據(jù)顯示,中國智能家居市場規(guī)模將由2018 年的116 億美元增長至2024 年的368 億美元,6年年均復(fù)合增長率為21.22%;出貨量將由2018 年的1.56 億臺增長至2023 年的4.53 億臺,5 年年均復(fù)合增長率為21.5%。
在國產(chǎn)MCU廠商中,中穎電子和深圳中微半導(dǎo)體在家電市場布局較早,有相對市場優(yōu)勢。隨著美的、格力和海爾等家電巨頭轉(zhuǎn)向智能家電領(lǐng)域,甚至自己開始啟動芯片研發(fā)項(xiàng)目,國產(chǎn)MCU廠商在這一市場將獲得持續(xù)的增長,將在全球市場上處于主導(dǎo)地位。
隨著技術(shù)瓶頸不斷突破,無線充電市場規(guī)模逐年增長。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù),2019年全球無線充電市場規(guī)模為87億美元,2024年全球無線充電市場規(guī)模將增長至150億美元,年均復(fù)合率達(dá)到12%。伴隨著全球無線充電市場的強(qiáng)勁發(fā)展,中國無線充電市場規(guī)模也在不斷增加。2018 年到2026 年,預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)從3.6 億元至239.4 億元的市場規(guī)模增長。在消費(fèi)電子領(lǐng)域,手機(jī)是無線充電的最大市場。伏達(dá)半導(dǎo)體和深圳中微半導(dǎo)體等國產(chǎn)廠商在無線充電發(fā)射和接受芯片,以及相應(yīng)的MCU和SoC芯片領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
2. 物聯(lián)網(wǎng)
隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,傳感器市場需求不斷增長。2019 年,全球傳感器市場規(guī)模為2,263 億美元,同比增速11.63%;預(yù)計(jì)到2023 年,全球傳感器市場規(guī)模將達(dá)到2,985 億美元,較2019 年年均復(fù)合增長率為7.14%。中國傳感器市場與美國、日本、德國相比仍存在較大差距,但增長速度整體領(lǐng)先于全球。2019 年,中國傳感器市場規(guī)模為243 億美元,同比增速13.45%;預(yù)計(jì)到2023 年,中國傳感器市場規(guī)模將達(dá)到388 億美元,較2019 年年均復(fù)合增長率為12.44%。
在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域,傳感器與MCU結(jié)合構(gòu)成智能傳感器將有較大的發(fā)展空間。匯頂科技、芯??萍?、兆易創(chuàng)新(收購思立微)和艾為電子等國產(chǎn)廠商在觸控、智能傳感器和高精度ADC方面都有一定的技術(shù)實(shí)力和市場應(yīng)用優(yōu)勢。
3. 智能表計(jì)、IC卡及安全
國內(nèi)智能電表行業(yè)經(jīng)過近20 年發(fā)展,電能計(jì)量芯片、智能電表MCU 和載波通信芯片等核心元器件已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化。以智能電表MCU為例,當(dāng)前主控MCU芯片普遍采用32位ARM Cortex-M內(nèi)核,運(yùn)行頻率從十幾到幾十MHz,一般采用180-90nm 嵌入式閃存工藝制造,集成128KB - 512KB 大容量嵌入式閃存,8KB - 64KB 嵌入式SRAM,并集成了包括ADC、溫度傳感器、LCD液晶驅(qū)動、UART/SPI/I2C 等通信接口、高精度實(shí)時時鐘等豐富外設(shè)功能,具有極低的運(yùn)行功耗和休眠功耗。
在智能卡與安全芯片方面,國民技術(shù)、復(fù)旦微電子、紫光同芯、中電華大科技為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的主流廠商。恩智浦在該領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位,但因?yàn)槿狈猩逃妹艽a算法的產(chǎn)品,在國內(nèi)安全市場領(lǐng)域的競爭力逐步降低。紫光同芯、中電華大科技由于較早進(jìn)入智能卡與安全芯片行業(yè),具有一定的先發(fā)優(yōu)勢,在國內(nèi)金融卡領(lǐng)域的市場占有率較其它公司具有優(yōu)勢。
4. 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信
單片機(jī)串口通信的應(yīng)用,通過串口,我們的個人電腦和單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。個人電腦作為上位機(jī),向下位機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送十六進(jìn)制或者ASCLL碼,單片機(jī)系統(tǒng)接收后,用LED顯示接收到的數(shù)據(jù)和向上位機(jī)發(fā)回原樣數(shù)據(jù)。
RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串行總線標(biāo)準(zhǔn),也是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn),用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊。
RS-232串行接口總線適用于:設(shè)備之間的通訊距離不大于15m,傳輸速率最大為20kBps。RS-232協(xié)議以-5V-15V表示邏輯1;以+5V-15V 表示邏輯0。我們是用MAX232芯片將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平的。一個完整的RS-232接口有22根線,采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭座。我們在 這里使用的是簡化的9芯插頭座。
注意我們在這里使用的晶振是11.0592M的,而不是12M。因?yàn)椴ㄌ芈实脑O(shè)置需要11.0592M的。
5. 工業(yè)控制
中國工控和自動化市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到2085億元。工業(yè)MCU產(chǎn)品主要用于電機(jī)控制、儀器儀表、低壓配電、電動工具、工業(yè)機(jī)器人等應(yīng)用場景,其功能主要是電機(jī)控制運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集控制等。隨著工業(yè)設(shè)備復(fù)雜度的提升,工業(yè)MCU單機(jī)使用數(shù)量持續(xù)增長。以工業(yè)機(jī)器人為例,單機(jī)至少使用十余顆MCU芯片。
傳統(tǒng)工控MCU領(lǐng)域向來是TI、ST、ADI和瑞薩等國際大廠的地盤,國內(nèi)MCU廠商中只有華大半導(dǎo)體的MCU事業(yè)部在這一細(xì)分市場占據(jù)一席之地。最近幾年,萬高、航順和極海半導(dǎo)體也可以發(fā)力工業(yè)MCU市場。比如,極海半導(dǎo)體目前已有基于M0+、M3、M4的MCU,工作溫度覆蓋-45℃~+125℃,已經(jīng)應(yīng)用到變頻器、電機(jī)驅(qū)動器、伺服器、逆變器、BMS管理等工控行業(yè)。位于深圳的峰岹科技作為專注于高性能BLDC電機(jī)驅(qū)動控制芯片的設(shè)計(jì)公司,其產(chǎn)品涵蓋電機(jī)驅(qū)動控制的全部關(guān)鍵芯片,包括電機(jī)主控芯片MCU/ASIC、電機(jī)驅(qū)動芯片HVIC、電機(jī)專用功率器件MOSFET、智能功率模塊IPM等。
6. 汽車電子
作為車輛控制的核心器件,MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統(tǒng)。汽車MCU是一個相對成熟的市場,競爭格局比較穩(wěn)定。恩智浦、英飛凌、瑞薩、意法半導(dǎo)體和德州儀器長期以來一直占據(jù)全球汽車MCU市場的前五名,2020年市場占比超過95%。
在國內(nèi)眾多MCU廠商中,杰發(fā)科技(AutoChips)、芯旺(ChipON)、賽騰微、琪埔維半導(dǎo)體(Chipways)和比亞迪半導(dǎo)體等少數(shù)公司已經(jīng)批量生產(chǎn)MCU,并進(jìn)入了汽車OEM廠商供應(yīng)鏈,但他們的產(chǎn)品仍然局限于簡單的控制應(yīng)用,例如車窗、照明和冷卻系統(tǒng),而在動力總成控制、智能座艙和ADAS等復(fù)雜應(yīng)用中仍不多見。
我們從如下五個角度對每家公司進(jìn)行高度概括性陳述和對比:主要產(chǎn)品、核心技術(shù)、關(guān)鍵應(yīng)用、主要客戶、競爭優(yōu)勢。雖然公司員工人數(shù)和研發(fā)人員比例、申請專利數(shù)量和財(cái)報(bào)等數(shù)據(jù)可以更為直觀地對比,但因?yàn)榇蟛糠謴S商都是非上市公司,我們獲取的數(shù)據(jù)還不能全面而客觀地反應(yīng)這些公司的綜合實(shí)力,因此我們在此沒有列出這些量化指標(biāo)。
主要產(chǎn)品:閃存芯片、微控制器和傳感器
核心技術(shù):SPI NOR Flash、基于Arm Cortex-M和RISC-V 內(nèi)核的通用MCU、光學(xué)和超聲波傳感和CMEMS工藝技術(shù)。
關(guān)鍵應(yīng)用:消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車領(lǐng)域
主要客戶:服務(wù)全球兩萬多家客戶,比如???,大華,宇視,諾瓦,大疆,小米生態(tài)鏈,科沃斯,石頭科技,訊飛,新北洋等。
競爭優(yōu)勢:完整的產(chǎn)品線,立體化的生態(tài)系統(tǒng),滿足客戶多種的設(shè)計(jì)需求
主要產(chǎn)品:MCU EEPROM NOR FLASH LCD驅(qū)動 超低功耗穩(wěn)壓LDO家族
核心技術(shù):大存儲、超低功耗、高工藝、性能穩(wěn)定
關(guān)鍵應(yīng)用:三表、汽車、家電、醫(yī)療、通訊設(shè)備、工控類、智慧家庭、高端智能玩具等。
主要客戶:上富電技、寶萊特、正泰集團(tuán)、南瑞集團(tuán)、上海滬工、利爾達(dá)、創(chuàng)維、長虹等。
競爭優(yōu)勢:軟硬件兼容進(jìn)口芯片、超低功耗、性能穩(wěn)定,價格優(yōu)勢
中科芯
主要產(chǎn)品:通用MCU、觸控MCU、電機(jī)驅(qū)動MCU等
核心技術(shù):大存儲、超低功耗、高工藝、性能穩(wěn)定
關(guān)鍵應(yīng)用:大小家用電器、工業(yè)控制、電機(jī)驅(qū)動、醫(yī)療健康、安防、消費(fèi)等領(lǐng)域。
主要客戶:家電廠商和工控設(shè)備廠商
競爭優(yōu)勢:軟硬件兼容進(jìn)口芯片、超低功耗、性能穩(wěn)定,價格優(yōu)勢。擁有近20年工業(yè)級MCU技術(shù)積累,擁有完善的品質(zhì)管控和管理系統(tǒng)。
主要產(chǎn)品:工業(yè)控制級別的微控制器芯片和OLED顯示驅(qū)動芯片。公司微控制器系統(tǒng)主控單芯片主要用于家電主控、鋰電池管理、電機(jī)控制、智能電表及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。OLED顯示驅(qū)動芯片主要用于手機(jī)和可穿戴產(chǎn)品的屏幕顯示驅(qū)動。
核心技術(shù):高精度ADC架構(gòu)血壓計(jì)微處理器、驅(qū)動電路及驅(qū)動電流控制方法和處理器。公司產(chǎn)品以高性價比,高可靠性,低不良率,高直通率為核心競爭力,是國產(chǎn)家電微控制器主控芯片的龍頭企業(yè)。
關(guān)鍵應(yīng)用:白色家電、生活家電及廚房家電、電動自行車、電動工具、風(fēng)機(jī)、電腦周邊(鍵鼠)、電力電表、鋰電池管理和AMOLED手機(jī)、手表、手環(huán)顯示驅(qū)動芯片。
主要客戶:美的,格蘭仕,九陽,蘇泊爾,老板,志高,博世,欣旺達(dá),聯(lián)想,OPPO,奧克斯,小天鵝,海爾,魚躍,九安等。
競爭優(yōu)勢:高性價比,高可靠性,低不良率,高直通率,根植中國,貼近中國市場及客戶。
主要產(chǎn)品:Wi-Fi MCU通信芯片、ESP32-S2(搭載單核32位處理器,并集成RISC-V協(xié)處理器)
核心技術(shù):大功率Wi-Fi射頻技術(shù)、Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)實(shí)現(xiàn)
關(guān)鍵應(yīng)用:智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備
主要客戶:IoT設(shè)備廠商
競爭優(yōu)勢:物聯(lián)網(wǎng)WiFi MCU通信芯片領(lǐng)域據(jù)領(lǐng)先地位
主要產(chǎn)品:智能計(jì)量SoC、電源管理、非揮發(fā)存儲器、高速高精度ADC、工控半導(dǎo)體
核心技術(shù):下一代智能電表計(jì)量、5G 通信用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)
關(guān)鍵應(yīng)用:電表、手機(jī)、液晶電視及平板顯示、機(jī)頂盒
主要客戶:電網(wǎng)和供電公司
競爭優(yōu)勢:智能電表計(jì)量技術(shù)及應(yīng)用方案
主要產(chǎn)品:安全芯片、通用MCU、可信計(jì)算、智能卡、金融支付終端、藍(lán)牙、RCC及其他創(chuàng)新產(chǎn)品
核心技術(shù):信息安全、低功耗SoC、無線射頻連接技術(shù)
關(guān)鍵應(yīng)用:網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證、金融IC卡、電子證照、可信計(jì)算、移動支付與移動安全、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、智能家電及智能家庭物聯(lián)網(wǎng)終端、智能表計(jì)、安防、醫(yī)療電子、電機(jī)驅(qū)動、電池及能源管理、生物識別、通訊、傳感器、機(jī)器自動化等行業(yè)應(yīng)用。
主要客戶:智能卡客戶包括銀行金融機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)、水電氣公司、家電廠商等。
競爭優(yōu)勢:提供業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高集成度、高可靠性、低功耗、安全的全系列MCU、安全芯片產(chǎn)品及解決方案。
主要產(chǎn)品:低功耗MCU、智能卡金融IC卡芯片、智能電表芯片、EEPROM
核心技術(shù):PUF(物理不可克隆)芯片技術(shù)、內(nèi)嵌國密SM9算法的安全芯片技術(shù)
關(guān)鍵應(yīng)用:智能電表,智能水氣熱表,安防消防,健康醫(yī)療,智能家居,智能家居
主要客戶:威勝集團(tuán),林洋,三川智慧,杭州三星,正泰,蚌埠依愛,金盾電子,威星,新奧,安居寶,凱迪仕,金卡,安吉爾等等
競爭優(yōu)勢:從1999年開始MCU的研發(fā)與設(shè)計(jì),深耕智能電表二十余載,市場占有率超6成;水氣熱、物聯(lián)網(wǎng)、家電等領(lǐng)域多點(diǎn)開花。
主要產(chǎn)品:低功耗MCU、高效能模擬器件、功率器件和寬禁帶半導(dǎo)體
核心技術(shù):安全與智能卡芯片技術(shù)、超低功耗工業(yè)控制和車規(guī)級微處理器技術(shù)、工控和汽車電子的核心功率器件、第三代SiC功率半導(dǎo)體技術(shù)
關(guān)鍵應(yīng)用:工業(yè)控制、汽車電子、安全物聯(lián)網(wǎng)
主要客戶:工業(yè)自動化設(shè)備廠商、汽車零配件廠商、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商等。
競爭優(yōu)勢:凝聚中電集團(tuán)(CEC)旗下集成電路企業(yè),國內(nèi)半導(dǎo)體研發(fā)技術(shù)、人才、應(yīng)用方案和資本均具有極強(qiáng)實(shí)力。
主要產(chǎn)品:HR7P/ES7P/7H系列8位MCU、HR8P/ES8P系列32位MCU、ES32F系列32位MCU
核心技術(shù):8位/32位 MCU設(shè)計(jì)開發(fā)
關(guān)鍵應(yīng)用:智能家居、智慧家電、智能樓宇、智慧社區(qū)、智慧醫(yī)療、車載電子、無人機(jī)、工業(yè)控制、智能互聯(lián)網(wǎng)、智慧農(nóng)業(yè)等。
主要客戶:國家電網(wǎng)公司、海爾集團(tuán)、小米、蘇泊爾、AUPU、OPPLE等等。
競爭優(yōu)勢:為客戶提供從芯片到系統(tǒng)的整體解決方案,引領(lǐng)客戶步入智能物聯(lián)時代。