2024国产MCU厂商Top50调研分析及车规级处理器报告

湾芯展 芯动未来共创生态 SEMHBAY IC设计与创新应用峰会暨展览会 2024国产MCU厂商Top5o调研分析及车规级处理器报告 2024ChinaMCUTop50&AutoProcessorReport www.semibay.cn 报告目录 一、MCU简介及其主流应用场景 二、MCU市场趋势 三、MCU相关技术发展研究 1.位数发展：4bit到64bits2.内核之争：Arm vs.RISC-V3.制程节点：350nm到16nm的演进 四、MCU应用场景和解决方累 1.工业MCU应用：BLDC电机控制2.汽车MCU应用：城控制器3. 猫侧AI 为 MCU 赋能4.无线MCU:RISC-V无线MCU5.消费电子MCU:PD快充 五、MCU产业链分析 1. IP内核2.品圆封测工艺设备和材料 六、车规级MCU和处理器 七、国产MCU上市公司分析 1.国产MCU上市公司评估模型2.Top10MCU排行榜 八、Top50国产MCU厂商画像 1.国产MCU厂商基本信息汇编2.厂商画像：核心技术、主要产品、关锂应用、典型产品及方案、市场竞争力 一、MCU及其主流应用场景 MCU，全称MicroControllerUnit，是量常见各类小家电和小孩玩只上的控制器，又称为单片机，是一种将CPU、存储器、定时器/计效器、各种1/O接口等功能集成在一块芯片上的微型计算机系统。广义上定义为：体积小、功耗低价格便宜、开发同期短、集成宦高的控制器部可称为MCU， 随看技术不断的发展和产品应用的需求变得复杂与广泛，早先针对特定应用场量专门设计出来的MCU，开始被赋予更多的"任务”，比如很多物联网应用和智能家居的应用场景，MCU需要联网通信，更大的存情单元和处理性能。新兴的AI技术、边缘计算、感知识别等更是需要MCU进化成“超级大脑”。所以我门看到越来越多的MCU都集成了ADC、DAC、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、UART、USB、CAN等数据传输接口。 随着越来越多的功能部件和总线的加入，4位、8位、16位已经运远不够用了，现在主的部是32位的MCU了，据统计目前8位MCU占比约为22%18位为6%，而32位则高达70%，并且64位开始带需头角，据行业预测，8应MCU此后很长一段时间都会维持在一定的出货量水准，简单的电动玩具控制柔、小家电控制器和车身电控、轨道信号灯等等需要低成本或者高可靠场量还是有着很大的市场。深芯盟分析师因队预测，随着工艺和材料的逐步升级，32位MCU会逐步代8位，Am核和RISC-V核的64位开始逐步举升，最终超过8位MCU的市占率。 无论是多少位的MCU都可以分为两大类：通用型MCU和专用型MCU，比如消费电子小家电、电动工具等基本上都会使用全开故资源（ROM、RAM、I/O口）的通用型MCU，而像汽车电子、工业控制、打印机和电机等专用设计的MCU基本上是为了特定需求特殊优化过的专用型MCU， 二、全球和中国MCU市场趋势 根据关国半导体行业协会（SIA）的统计，2023年全球半导体行业的销售额下降约470亿关元，降至近5270亿美元，相较2022年的5741亿美元下滑了8.2%，整体呈现菱率之势，然而，MCU产晶却逆劳擎升，2023年销售同比增长11.4%，总金额达到279亿离元，比2022年的250.4亿元多出29亿美元，得益于汽车电子的发展，车就MCU的需求逐年走高， 据Omdia统计数据，2022年中国MCU市场规模约为82亿关元，约占全球市场的1/3。其中工业用MCU市场规模达到14亿关元，2020至2026年问年复合增长率约为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，近年案，本土化替代浪潮推动着国产自主研发的MCU成为了需点与中心，很多司企、央企和研究所要求国产化芯片替代率要达到90%以上，再加上地缘政治和国外芯片涨价风波等影响，国产化菩代仍将如火如茶地持续下去。 中国MCU市场CAGR（年复合增长率）为7.2%-8.4%之间，从2019年的256亿增长到2023年的420亿左右，大核4年时间增长了60%。预计2024年中国MCU市场规模将达到450亿元。 三、MCU相关技术发展趋势 MCU全称为MicroControlUnit，行业内的工程师很关心两点：主频和位宽，位效的发展贯看整个MCU的发展史， 位数发展：从4bit到64bits 追溯MCU的发质史最早应该是1971年Intel公司推出的商用德型处理器4004，这也是业界第一款微处理器。该处理器尺寸为3mmx4mm，外层有16只针阅，内有2,300个品体管，采用五层设计、10微米制程。该处理器位宽为4bits，最高时脉为740KHz，支持8bits和12bits位址集， 基本上1971年-1976年间，MCU处于早期的唯形和探索阶段，4bit的微处理器开始在各种电器中展露头角，业内公认正MCU的送生标志则是1976年Intel公司推出的MCS-48系列Bbits单片机，同时像是Motorola、Zilog、Microchip等公司也推出了各自的MCU产品，MCU也来到了Bbits时代，并旦此后一直"横行"三十多年直到今天Bbits的市占率还是很高的， 1983年Intel公司推出MCS-96系列16bits单片机宣告MCU正式进入16bits时代，1990年Motorola公司推出68HC11系列18位单片机，1991年层出不穷，位数也发展到了64bits。 内核之争；ArmVS,RISC-V MCU发展了五十多年，在其发展的历史长河中，普经出现过一大扯忧秀的指令集架构，像是ARM、MIPS、Power和RISC-V等。MCU的性能、功耗和成本是其关键指标，也是MCU内核厂商的兵家必争之地，由于ARM公司商业运作的成功，ARM核伊然成为目前最主流的内核。 *ARM：由英国ARM公司开发，其Cortex-M、Cortex-A系列是目前量流行的MCU内核架构，市场份额超过80%。ARM内核具有良好的性能、丰富的生态系统和较低的成本，是各类MCU应用的首选。其代表产品为：Cortex-M0、M3、M7、M10等M系列专为低功耗到高性能的般入式设计 CorteX-A款列的A7、A9、A53、A/2则主打高谨感用，其性能强件，72应用于人工暂能、选缘计算等复杂露景 MIPS：MIPS是另一种流行的MCU内核架构，由关国MIPS公司开发，其市场份额约为10%。该内核架用32位或者64位案构，支持MIPS32和MIPS64指令集，只有较高的性能和较低的功耗，但生态系统相对较弱，代表产品为：MIPS32bits的M4000系列，其只有良好的性能和功耗控制能力，广泛应用于家用电器、工业控制等领域；IPS84的M5000系列则更为高量：但是由于其单指令和对多线程不够友好使其应用场景也相对较牵，更是在嵌入式的性价比面前败下阵来。 RISC-V：RSC=V是一个开激的处理器内核架构，证生于加州大学伯克利会校，近年来发展迅速。RISC-V内核具有完全免费、可定制化等优劳，但也在生念系就不完善等问题。但是，这是业弃最寄予厚望的内移架构，因固开源来的生态和灵活性，让越来越多的创客投入到RISC-V的怀抱中。开源内核的RISCVMCU则百花齐故，代表产品：平头哥的RISC-VCPU内核玄铁C910；需楠智能的勘智K210；芯来的开源蜂鸟E203；SiFiveU540等产品在短短10年时间内带卷客大创善图， 三根剑底，MCU的竞就是性能、功非和成本的博弃，ARM、MIPS、RISCV三种内核架构各有利弊，但目前呈现出ARM一家独大，MIPS式微，而RISC-V势头迅活的态势。 制程节点：从0.35um到16nm的演进 目前各大主流MCU厂商的MCU量产制程节点，绝大多数都集中在40-90nm之问。一方面是MCU本身不需要处理海量复杂数据，相比于动辑几个GHz的CPU和几十TOPS的GPU来说，嵌入式、低功耗的MCU不需要量尖端的制程节点，并且MCU内置的Flash闪存也是限制其性能的瓶颈。比如工业机台车床的主控MCU，往往配置的闪存擦写丢命不够，再加上24小时不停的运转，闪存始终处于读擦写的工作状态，浮相品体管中存储电荷的期极因为频装的电子隧穿，慢慢变得不再可靠。 随着NAND、NOR、MARM等各类存储技术的蓬动发展，国际MCU巨头也纷纷瞄准了AI、边缘计算、机器视觉等需要海量运算的场景，全新存储技术配合16nm、22nm和28nm等制程节点，滑现出一大波高性能MCU， 高性能MCU在客美细分市场几乎都采用新兴Flash解决方案，例如：非器失性存储技术（eNVM技术）、柜变存储器（PCM）、自旋转移扭矩随机存段存储器(STT-MRAM）、电阻式随机存取存诺器(RRAM）等技术被各大厂商 寄予厚望。 MRAM是一种非易失性磁性防机存储器，与绝大多数半导体存储器的技术不同，MRAM中的数据以一种磁性状态(而不是电荷状态)存储，并且通过测量电阻案判断存储的数据，这种方法完全规避了电荷泄喜带来的数据位错误，通过磁性材料自保持，即使在长时间断电状态下也不会发生位数据错误，并且当单个数据单元写入或者除时，磁性单元材料不像电子发生移动，也就没有了材料损耗，理论上MRAM可以无限次的写入，瑞替电子是STT-MRAM技术主要推动者，早在IEDM2021大会上，璀萨就宣布其开发了基于FinFET工艺的嵌入式STT-MRAM测试芯片，不仅功耗降低了不少，FlBsh的写入速度还有巨幅提升。此外MRAM技术所需的读写电压也低，更加适合读写频整的复杂应用。 四、MCU应用场景和解决方案 根据ICInsights统计数据，全球MCU应用主要有工业控制、汽车电子控制器、智能无线MCU和消费电子MCU，其中汽车电子占比40%，工业控制27%，消费电子18%，中国本土的MCU应用则有所不同，汽车电子占比24%，工业控制23%，消费电子27%，究其原因是不同的产业结构所导致。我国人口基数大，消费电子产业发达对于MCUV要求规格高的车载和工业控制处于刚起步阶段目前符合ACE-Q100标准和IS026262等标准的MCU还是由国际巨头所主导，但是国内已经有很多厂商从简单低端的MCU切入车规赛道，有望打破国外巨头的技术壁垒。 工业MCU应用 MCU起初就是为了工业控制机益人，电机和量表等场景而设计，现在已经逐渐扩大到新能源光伏、流水线机台、电机控制等智能化和自动化场景中，工业级的MCU主打可量性和实时性，兼顾寿命与性能的同时还在不断扩展洁如联网、算力、海量内存等功能，以满足日益增长的智能化需求。 数据来源：网络信息，整理制表：深芯盟分析师团以 典型应用：电机控制。市场最主流的无剧直流电机，（BLDC），结构简单、高效率、高可靠性和长寿命而被广泛使用，BLDC电机控制要求MCU具备精确的时予控制、高速的信号处理能力和高效的算法执行能力，本MCU公高包括中微半导、峰昭科技、华芯微特、凌鸥创新、小华半导体等专注于各类电机控制的解决方案，各家提供具有高送处理能力、高精度定时器和PWM额出的MCU高效的电机控制算法，如失量控制（(FOC）或直接转矩控制（DTC）；丰富的传感器接口如囊成尔传感器或绢码器接口，实现电机位置和速要的精确检测以及客类通信接口如提供CAN、RS485、I2C等工业通信接口，便于与上位机或PLC等设备通信。 汽车MC口应用 车载MCU作为国外市场占比最高的领域，一直是MCU国际巨头争相范占的高地。目的前汽车电动化和智能化被很多行业人普为汽车界的"工业革命”，传势燃油车的域控制器较为简单，往往只需要几个分别控制对应的部件即可，而现在日益增长的自动驾驶、车裁娱乐、自动泊车等功能使得传统的E/E架构跟不上