MCU（Microcontroller Unit）即微处理器，也称单片机，是一种紧凑型集成电路，集成了逻辑模块、内存模块和输入/输出（I/O）外设，旨在控制嵌入式系统中的特定操作。通过编程，MCU可以对外围接口进行配置和控制，从而实现与外部环境的交互。MCU应用领域广泛，涵盖了汽车电子、工业控制、消费电子等多个领域。
在汽车电子领域，MCU作为汽车电子系统的核心控制单元，广泛应用于车窗和座椅调节、动力总成、车身控制、电池电机控制以及整车热管理系统等领域，随着汽车电动化、智能化和网联化的趋势加强，MCU的价值量不断提升。在工业控制领域，MCU作为工业自动化不可或缺的控制中枢，广泛应用于PLC控制器、驱动电机、仪器仪表、工业机器人等关键应用场景。在消费电子领域，随着物联网技术的不断融入，MCU在小型、低功耗、高实时性的嵌入式系统中发挥着越来越重要的作用。
许多人经常将MCU和CPU混淆，二者除了有逻辑运算类似的功能外，也有着不少的差异。MCU相对于CPU来说具有更加完整的硬件结构，在一个芯片上集成了多个功能模块，比如A/D转换、定时器、串口等。这些模块可以直接连接到外部传感器或执行机械操作，因此在嵌入式系统应用中非常方便。此外，MCU一般都带有闪存或EEPROM等非易失性存储器，并且可通过编程修改其程序代码和数据。而CPU则需要配合其他芯片才能完成类似的工作。
MCU分类方式多样。按照指令集来分类，一般可以分为CISC和RISC，CISC是指复杂指令集架构，适用于复杂运算和控制任务，主流的CISC架构是x86架构；RISC是指精简指令集架构，功耗较低，主流的RISC架构是ARM架构，RISC-V因为开放标准也在迅速发展。按照用途来划分，MCU可以分为通用型MCU和专用型MCU，通用型MCU可以适应各类应用，专用型MCU是针对特定工业应用设计的产品。
根据位数来划分，位数代表位宽，是一条指令所能处理的二进制位数，位数越大，单次处理数据量就越大，性能越强；MCU位数主要有4位、8位、12位、32位，目前8位MCU和32位MCU占据市场主流地位。根据存储器结构来划分，MCU可以分为经典的冯诺依曼结构和早期的哈佛结构以及最新的存算一体结构，目前冯诺依曼架构占据了MCU的主流地位。
数据来源：公开资料、来觅数据整理
IC Insight预计，到2030年，全球MCU市场规模将达到582亿美元，未来几年年复合增长率（CAGR）约9%。这一增长主要得益于MCU在汽车、消费电子、医疗保健、工业自动化等领域的广泛应用。特别是在汽车电子领域，随着高级驾驶辅助系统（ADAS）、电动汽车（EV）和信息娱乐系统的发展，对MCU的需求显著增加。这些组件对于控制现代车辆内的各种功能至关重要，不仅提升了车辆的安全性和舒适性，还推动了汽车行业的技术革新。
MCU市场目前正在经历史上最大的一轮下行周期。在2020-2021年期间，疫情居家办公、货币宽松和下游智能汽车市场增长等多种因素催生了巨大的需求, 然而晶圆厂对特殊制程的扩产速度却远远落后于需求增长的速度。这些原因导致近来出现了“缺芯危机”；部分热门料号在一年之内价格甚至涨幅高达数十倍。然而，癫狂的背后是落寞：消费市场需求放缓、智能汽车渗透率增速减慢以及产能陆续释放，使得MCU价格跌入谷底并且开始进入残酷的价格战阶段。
2024年11月，全球MCU龙头意法半导体表示，核心业务MCU本季度下降43.4%，市场需求延迟恢复和库存是主要原因。国内厂商表现尤为突出，2024年10月，国内MCU大厂中颖电子披露2024年三季度财报，其中净利润预期较去年同期下滑9.64%，自2021年创下业绩高点后，公司净利润已连续经历三年下滑。国内MCU竞争激烈，本质原因是国内厂商下游主要是消费领域，产品严重同质化，而进入高端的工控、汽车领域尚需时间。此外，国内资本一拥而入，卷低端、卷价格的局面还在持续。
根据IC Insights的数据，2021年全球前五大MCU厂商市占率合计超过80%，其中恩智浦、微芯科技、瑞萨、意法半导体和英飞凌分别占据了18.8%、17.8%、17.0%、16.7%和11.8%的市场份额。IHS表示，2023年中国MCU市场上仍是外国厂商占据主要地位，其中瑞萨、恩智浦、意法半导体、微芯科技、东芝等前五大公司合计占据了57%的市场份额，中国厂商目前合计占据31%的市场份额。
MCU目前国产替代率不高，技术难点固然是一方面，更多的挑战在于下游市场除了对产品的可靠性和稳定性要求较高，终端客户导入MCU厂商通常需要较长的验证时间。以车规级MCU为例，一般需要经历初步设计验证、原型测试、环境测试、寿命测试等，以确保产品能够在汽车的极端工作条件下稳定运行，这一过程通常需要2年以上。随着国产MCU的陆续导入，来觅研究院认为未来MCU的国产替代率会持续提升。
汽车电动化、智能化以及AI硬件对MCU产生了新的需求，目前MCU的升级方向主要围绕高性能、低功耗、安全可靠、多样性的几个方面演进。以汽车行业为例，如ADAS、车身控制、传感器接口等领域所需要创新解决方案。同时，基于AI硬件运算与优化计算理论已经在嵌入式领域尝试落地；此外，新型机器学习框架加上以深度神经网络模型开发出更高速计算单元也是MCU赛道必然选择之一。目前国外厂商技术领先且布局广泛，品质稳定性和物联网通信协议优势上都占据了一定优势，在 ADAS 、车身控制、工业通信、传感器接口等应用领域都有长期布局。
国内厂商发展方向与海外相同，但仍有差异。国内MCU厂商背靠国内遥遥领先的新能源汽车市场，正在逐步导入车身控制等MCU领域。如兆易创新推出的符合功能安全ASIL-D级的M7内核车规MCU产品GD32A7系列，可应用于ADAS、动力系统等高端领域。此外，出于开源和使用门槛上的考虑，国内厂商在RISC-V指令集方面付出了巨大的努力，而海外厂商更习惯采用ARM架构开发产品。
投融动态
MCU行业的商业模式主要分为IDM和Fabless两种。国内MCU企业由于起步较晚，大多选择采用Fabless模式，将生产和封装环节外包。自2021年起，MCU领域迅速成为半导体行业最炙手可热的赛道之一，吸引了众多产业资本的关注和大量资金的投入。众多MCU企业如同雨后春笋般涌现，但市场需求的增长速度远不及供应量的增加，导致市场竞争愈发激烈。进入2023年后，市场库存的积压和平均售价的下降给MCU赛道带来了挑战，投资和融资的热情也随之明显降温。
下表是我们总结的自2024年以来MCU领域相关融资事件，感兴趣的读者可以登录 Rime PEVC 平台获取减速器领域全量融资案例、被投项目及深度数据分析。我们可以看到市场虽有降温，但资本仍密切关注这一赛道。融资事件主要集中在B轮及以后的轮次，资本更倾向于后期确定性融资。来觅研究院认为，MCU市场虽有波折，但未来增长潜力巨大，尤其是在汽车电子、工业控制和新兴消费电子领域。背靠广大市场，随着客户导入加速、技术进步，MCU国产替代率必将迅速提升，行业头部企业有望获得飞速成长。
数据来源：来觅数据
展望
虽然MCU赛道短期内表现不佳，但MCU技术在新兴领域的应用前景广阔，其高性能、低功耗、可编程和灵活度高等优点，正逐渐成为推动多个行业发展的关键力量。特别是在汽车电子领域，电动化已落下帷幕，而智能化、网联化正接力刺激MCU迎来新的增长周期。如芯来科技已于11月9日已正式发布国内首颗高性能车规级MCU，产品可广泛应用于动力控制、车身底盘、辅助驾驶等领域。MCU技术也为其他新兴领域如工业自动化、物联网和医疗设备等提供了重要的技术支持。随着技术的不断进步和市场需求的增加，来觅研究院认为度过短暂的虚弱期后，MCU的市场会更加广阔。
随着对更复杂功能的需求增加，如AI和安全性增强，32位MCU的市场份额预计将持续增长。特别是在一些高端应用场景中，如自动驾驶、安防监控、医疗设备等领域里, 对于更复杂功能的要求也越来越高。32位MCU可以支持多种通信协议和接口类型，在实现各类复杂算法时呈现出极佳性价比优势；此外, 通过采用新型硬件加密模块、软件漏洞修复以及其他有效手段提高了安全性可靠度。
技术进步是国产MCU突破的核心动力。在“国产替代”和“芯片短缺”的背景下，国产MCU厂商迎来了前所未有的发展机遇。一方面，国产MCU在工艺制造上已与国际接轨，覆盖了28nm等先进制程，提升了技术竞争力。另一方面，国产MCU在集成AI处理单元、RISC-V架构应用等方面取得了显著进展，为行业带来了更多的创新可能。此外，国产MCU在汽车电子、工业控制等领域的应用不断增加，市场份额逐步提升，展现出强大的市场竞争力和发展潜力。
在行业结构调整的大环境下，MCU赛道并购整合或为大势所趋。随着半导体行业的快速发展和市场竞争的加剧，MCU厂商面临着技术升级和成本控制的双重压力。通过并购整合，企业不仅能够快速获取新技术和新市场，还能通过规模经济降低成本，提高自身竞争力。此外，全球范围内的供应链不稳定和地缘政治风险也促使MCU企业寻求更强大的市场地位，以应对外部环境的不确定性。因此，预计未来几年内，MCU领域的并购活动持续活跃，行业集中度将进一步提高。
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