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深度揭秘MCU芯片，汽车电子王者！缺芯潮的主角
作者:网站采编关键词:
摘要：MCU（MicrocontrollerUnit），又称微控制器或单片机，是把CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一
MCU（MicrocontrollerUnit），又称微控制器或单片机，是把CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级计算机。从而实现终端控制的功能，具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。
MCU由Intel率先提出，经过4位、8位、16位、32位乃至64位MCU迭代更新，已广泛应用于多种场景。目前市场上以8位和32位MCU为主，未来随着产品性能要求的不断提高，32位MCU的市场规模将进一步扩大。而在国内，现阶段8位、32位MCU企业居多，未来企业加大研发投入，将进一步实现MCU的国产替代。
MCU芯片在很多领域都有着广泛的应用，在此次“芯片荒”浪潮中，MCU是受影响最严重的芯片。
本期的智能内参，我们推荐方正证券的报告《MCU深度报告》， 从行业概况、产业链分析、应用领域三方面还原MCU行业全景。
《MCU深度报告》
作者： 陈杭
一、MCU简介
微控制单元(Microcontroller Unit；MCU) 就是我们俗称的“单片机”。 MCU内部的功能部件主要是CPU、存储器（程序存储器和数据存储器）、I/O端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等八大部分，还有一些诸如时钟振荡器、总线控制器和供电电源等辅助功能部件。
此外，很多增强型单片机还集成了A/D、D/A、PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、ISP等数据传输接口方式，这些使单片机更具特色、更有市场应用前景。
MCU结构
在MCU应用中，真实世界的各种物理量，通过传感器转换为电信号，经信号调理，再通过放大器进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号，在MCU或CPU或DSP等处理后，再经由DAC还原为模拟信号，最后通过功率驱动器实现输出。
MCU信号链
MCU由Intel率先提出，经过4位、8位、16位、32位乃至64位MCU迭代更新，已广泛应用于多种场景。目前市场上以8位和32位MCU为主，未来随着产品性能要求的不断提高，32位MCU的市场规模将进一步扩大。而在国内，现阶段8位、32位MCU企业居多，未来企业加大研发投入，将进一步实现MCU的国产替代。
目前市场的MCU以8位和32位为主。其中8位MCU凭借超低成本、设计简单等优势，活跃于市场，特别是中国市场。
由于32位MCU出现并持续降价及8位MCU简单耐用又便宜的低价优势下，夹在中间的16位MCU市场不断被挤压，成为出货比例中最低的产品。
MCU位数及其应用场景
目前市场上主流的MCU中央处理器，包括由Intel开发MCS-51内核、由英国公司ARMHoldinds开发的ARM Cortex-M内核、由Motorola开发的6800内核、由MIPSTechnologies, Inc.开发的MIPS内核、由Atmel公司开发的AVR内核、由MicrochipTechnologies公司开发PIC内核、由加利福尼亚大学伯克利分校开发的RISC-V内核。
MCU常见中央处理器
据2020中国通用微控制器市场简报：市场上MCU，32位占比54%、8位占比43%；RISC指令集的MCU占比76%，CISC指令集的MCU占比24%；通用型MCU为主，占比73%；市场上MCU内核类型以ARM Cortex、8051和RISC-V为主，分别占比52%、22%和2%。
二、产业链概况
MCU产业链上游可分为原材料供应商和代工厂商（与中游Fabless厂商合作），原材料主要为圆晶、以及来自于ARM等的内核授权；代工厂商主要包括台积电、格罗方德、联电、中芯国际、华虹半导体等。
2019年头部的台积电、格罗方德、联电、中芯国际等厂商市占率超过90%，其中台积电市占率高达58.6%，由于原材料的不可替代性与代工厂商的高度集中性，上游厂商议价能力较强。
2019年MCU代工厂竞争格局
全球MCU供应商以国外厂商为主，行业集中度相对较高：全球MCU厂商主要为瑞萨电子（日本）、恩智浦（荷兰）、英飞凌（德国）、微芯科技（美国）、意法半导体等，TOP7头部企业市占率超过80%。
中国MCU奋起直追，逐步扩大市场份额：国内MCU芯片厂商在中低端市场具备较强竞争力。兆易创新、华大半导体、中颖电子、东软载波、北京君正、中国台湾企业新唐科技、极海半导体等市占率稳步上升。
另外， 国外大厂如意法半导体、瑞萨电子、德州仪器、微芯、英飞凌采用IDM模式，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身；国外个别厂商如恩智浦以及大部分大陆厂商采用Fabless模式，只负责芯片的电路设计与销售；中国台湾企业盛群、松翰、新唐以及大陆厂商士兰微、华大半导体等采用IDM模式。
文章来源：《电子设计工程》 网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2021/0517/1279.html