国内MCU能替代国外产品吗?MCU的未来又将如何?
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整理 | 付斌
公众号 | 嵌入式ARM
【整理自】中国电子报、Semi insights、ittbank、elecfans、乐创客,谢谢。
微控制器(MCU),也就是我们所说的单片机,是今天电子产品的心脏,被广泛地应用到消费和工业电子产品中。小到体温计、无线充电器和智能手环,大到数控机床、机器人和汽车,都有MCU的身影。
MCU应用“定义权”在中国。不管从消费类的玩具、手机周边、家居家电,到工业类的电机控制、汽车电子、无线通讯,甚至物联网、人工智能,在中国都有大量的开发团队和配套的支持体系,以及广泛的消费群体和应用场景。这使得MCU产品及方案的“定义权”逐步移到中国来,而这是本土MCU厂商生存成长的天然土壤。
其次,中国有距离和服务理念方面的优势。本土的MCU厂商及其员工,已经习惯了“今日事今日毕”的高效的行事风格,堪比外卖订餐的便捷。这一点在全球其他电子行业市场是难以想象的。
国产MCU,市场份额和技术先进性,都无法和国外企业进行相比。国内来看,当前占据的主流市场还停留在8位MCU,占比50%。16/32位MCU占比分别为20%。这就意味着,国内MCU应用领域相对集中在低端电子产品,中高端电子产品市场还在外企手里。
兆易创新首先指出,MCU今年确实增长非常快速,在兆易创新方面,公司到三季度的收入已经是超过去年全年的业绩了。整个全球看起来,也出现增长。从他们本身看来,MCU业务今年整体增长不仅仅来自某一个行业需求,在多个行业需求都比较明显,我们预测持续增长到明年是可以预期的。
在问到MCU三季度的景气状况时,兆易创新表示,目前看起来跟前几个季度没有太大差别。因为MCU产品Design in cycle比较长,所以目前看到第三季度往后,包括10月,在工业控制领域客户量产会越来越多,占的比例会越来越大。
兆易创新进一步指出,MCU产品早期相对偏消费类会多一些,之后更多的成长在工业控制这一块会越来越多。就工业控制业务来讲,大多数是逐渐起量的,起量的速度不像消费类,目前看从客户出货速度来讲,或者增长趋势看工业控制业务会越来越多。
“MCU相对是比较长的Design in周期,客户从小批到上量慢慢起来。目前也看得到,公司MCU产品整个品牌的认知度和接受度是非常高的,再加上国际大厂的缺货,国内越来越多大的厂商在导入我们的MCU产品”,兆易创新强调。
在问到四季度是否会涨价的时候,兆易创新回应道:“目前公司没有涨价。虽然说有友商在涨价,但是目前公司没有计划涨价。”
最近,因为Nvidia收购Arm,很多人对于Arm的未来也有不同的想法,作为一个Arm架构的使用者,兆易创新又是如何看待这笔交易,以及交易对他们产生的影响呢?
兆易创新表示,兆易创新与ARM是战略合作的关系,公司已经量产的产品都是拿到了合法授权的,公司也会密切关注AMR控制权的变化。此外,兆易创新在RSIC-V方面也有布局。他们指出,公司在MCU领域是最早布局的,是全球首家推出基于RISC-V内核的32位通用MCU产品的公司。
“公司的目标是打造MCU的百货商店,不论是ARM架构还是RSIC-V架构,我们都有产品供客户选择”,兆易创新强调。
MCU微控制器作为智能控制的核心广泛应用于消费电子、汽车电子、计算机与网络、工业控制等领域, 伴随物联网的逐步落地和汽车电子的发展,MCU微控制器的市场需求长期增长可期。据IC Insights预测, 2020年MCU全球市场规模接近200亿美元,海外前八大MCU厂商占据全球约88%的市场份额。公司是国内较具规模的工控单芯片厂家,在全球家电MCU及国内锂电池管理芯片领域取得领先,受益于我国已发展成 为全球最大的家电、电子产品制造基地,而且国家政策上积极支持芯片国产化,中颖电子自2012年起实现 了持续性的增长。公司坚持自主研发核心技术,充分发挥贴近国内客户的优势,在技术创新、产品质量及 性价比等方面赢得了市场综合竞争优势。
在谈到公司MCU表示的时候,中颖电子表示,针对家电市场 ,公司产品以高性价比,高可靠性,低不良率,高直通率为核心竞争力,切合家电市场对于MCU的需求,在行业竞争中处于领先地位。相对于外商竞争者,公司可以提供性能相当,价格更优的产品。
面对国内竞争者,公司可以在价格稍高的情况下,提供高可靠性和极低返修率的产品。和欧、美、 日竞争者采用通用型产品做法不同,公司主要专注于细分市场,开发行业订制的ASSP产品,集成外围分立 元器件,降低BOM成本;
和国内新兴崛起的竞争者相比,公司产品在可靠性、品牌认可、供货能力等方面 具有优势。
针对电机控制市场 ,公司在产品可靠性、成本控制、销售渠道等方面积累了丰富经验。血压计应用,公司在数年前率先推出高精度ADC架构血压计MCU,搭配专门的血压检测算法,在检测精度和稳 定性上较传统日系MCU方案有较大优势,已被国内一线大厂采用。
公司的电竞类键鼠MCU在制程、芯片资源、灯效控制和BOM上具有相对比较优势,处于中国大陆机械键盘市场领先地位;新一代电竞键鼠专 用MCU产品采用集成大电流LED驱动创新架构,在整体BOM上较传统方案具有明显优势,提升LED灯光效果同时大幅精简了整机成本。
在中颖电子MCU规划方面,家电ARM cortex-M3内核新产品目前已经完成开发,该芯片专注于白色家电的主控MCU,已经有 客户小批量产。随着贸易战影响的深入,白色家电厂家转换国产MCU的意愿大幅加强,预计在未来1 至2年内可望被白色家电大厂采用,对公司业绩做出贡献。同时,家电也准备推出基于ARM cortex-M0+ 内核的大家电面板显示MCU,预计在12月完成开发,预计推出1至2年后,有机会进入量产,对公司业 绩做出贡献。
电机方面,公司则新推出ARM 内核产品,目前已完成开发,在推广阶段,专注于变频空调压缩机矢量控制。随 着国内空调行业新能效标准的实施,变频空调比例大幅提升,目前空调市场客户也有变频芯片国产化 需求,但态度普遍偏谨慎,推广周期较长,预计1至3年内可望被空调大厂采用,对公司业绩做出贡献。
具体到MCU每个业务的表现,中颖电子方面表示,上半年受疫情影响,国内大家电市场整体低迷,出货量下降。与国际MCU大厂竞争者相比,公司在白色家电MCU市场领域属于新进厂商且市占率还比较低,所以整体行业出货量的下调并没有对公司的业绩产生负面影响。
公司的产品品质在白色家电领域得到了客户广泛的认可,在未来的一段时间内,公司仍有较好的机会进一步提高白色家电行业MCU的市占率。变频空调市场随着新能效标准实施,内销市场定频转变频成为趋势,市场空间扩大对公司长期经营有益;但目前该市场应用都是是国外芯片大厂,替换周期很长,对公司短期业绩影响不大。
受全球疫情影响,消费者在家用餐的次数更多,生活电器、厨 房家电市场总体增长。公司在生活及厨房家电MCU市场的市占率较高,公司持续积极拓展厨房家电的应用,整体上半年业绩取得不错的上升,未来生活及厨房家电行业有向智能化,高端化发展的趋势,必然会带来MCU的升级换代,公司在生活及厨房家电市场的营业额也有机会进一步扩大。
电动自行车 行业在报告期内经历了新冠疫情和新国标落地,加速了企业的优胜劣汰,刺激了电动自行车整车市场销售, 头部品牌厂商的市占进一步提高。基于公司一直以来的大客户销售策略,这一结果对公司产生积极影响,公司产品在电动自行车市场的占有率进一步提高,在国内控制器MCU细分领域取得领先地位。
血压计应用,内需市场持续成长,外销受海外新冠疫情影响大幅成长,行业发展保持向上增长趋势。电脑周边键鼠应用,虽然海外疫情导致商用PC键盘需求下滑,但游戏电竞市场保持持续成长态势。
在继续谈到MCU的发展方向时,中颖电子表示,家电主控MCU是一个发展比较平稳的行业,特别需要长时间的耕耘,过去5年来MCU的升级换代不大, 主流芯片制程较多为8寸晶圆的0.11um制程。未来整体家电市场有向智能化,高端化发展的趋势,公司也会积极响应市场的变化,挑选合适的制程,推出客户满意的高性价比产品。
电动车市场受新冠疫情影响,整体需求上升。电动工具市场受房地产行业转冷、新冠疫情和贸易战影响,需求略有减弱。空调 市场随新能效比出台,压缩机转变频成为趋势,风机也由交流转直流变频趋势,未来市场变频需求大 增,目前公司已有相应布局的产品,但还未大批量产。血压计MCU目前主流架构为高精度ADC搭配高集成度的SoC方案,市场对国产方案的认可度不断提高,加上普通消费者对健康越来越关注,市场有所成长。
电脑周边键鼠应用,在PC座机端的需求还是维持下滑趋势,电竞市场则处于持续蓬勃发展的 态势。锂电池计量产品技术要求继续提高,主要表现为可靠性、内存容量、加密性能等要求的提高,设计平台由8位逐步过渡到32位,公司在国内此领域保持领先地位。电力电表部分在CPU计算能力、 SOC设计、新的计量要求、计量精度、通讯接口拓展性等方面的要求进一步提高,IC设计的制程由早 期的0.25um工艺逐步向90/55nm精进。
近年来,我国涌现出一批MCU企业,部分已经在A股或新三板上市。但是,以MCU细分领域看,全球主要供应商仍然以国际厂商为主,行业集中度较高。而且国内MCU集中在低端市场,中高端市场被国际厂商占据。如何形成差异化竞争能力,向中高端市场延伸,成为摆在国民技术等本土MCU供应企业的重要课题。
国民技术成立于2000年,是国家“909工程”重要承建单位之一。在成立之初,国民技术以专用MCU、信息安全、无线射频产品等为研发方向,其“MCU+金融级安全技术”的网络安全认证SoC产品与方案持续保持80%以上市占率,是国内首家通过EMVCo金融IC卡高安全级别认证的企业。
2015年,国民技术推出面向金融支付的专用MCU,也是国内首款金融支付终端主控芯片,在支付终端、二维码支付等领域得到广泛应用。通过深耕专用MCU领域,国民技术积累了大量的芯片设计经验,帮助行业客户解决了实际问题。
作为网络安全的先行者,国民技术密切注意着网络安全形势的发展变化。随着物联网进入万物互联新阶段,万物互联的泛在接入、高效传输、海量异构信息处理和设备智能控制,以及由此引发的安全问题等,对发展物联网技术和应用提出了更高要求。
由于物联网应用领域众多,涉及面广。相比针对特定场景的专用MCU,通用MCU资源丰富、外设接口众多,能够应对复杂多变的应用环境。顺应物联网的技术和市场趋势,国民技术决定,将长年以来在芯片设计和网络安全的技术积累结合起来,形成了“通用+安全”的MCU发展策略。
国民技术相关负责人指出,物联网应用的碎片化在带来挑战的同时,也给国产MCU带来发展机遇。国内MCU企业有望在智能家居、消费电子、健康医疗、汽车后装、智能表计等领域形成落地应用,并针对特色行业形成定制方案,推出本地化的定制芯片。同时,国内MCU厂商可以基于更加贴近用户需求的解决方案,以及快速响应的本地化技术服务,逐步向高端汽车电子与车联网领域渗透。
为此,国民技术面向MCU技术与细分市场,规划了高中低端100余款MCU型号,可以实现安全启动、核心知识产权保护、固件保护、联网设备认证、通信数据高速加解密等安全功能,将覆盖工业控制、智慧城市、智能家电、医疗健康、生物识别、机器人控制等多种物联网应用场景。
同时,国民技术将持续跟踪先进技术发展方向,提升产品的核心竞争力。2020年,在“通用+安全”MCU基础上,国民技术将采用更先进的工艺制程,进一步提升产品集成度。同时,进一步完善从芯片、终端到云的物联网安全体系,将“云-端”一体化安全解决方案推向更多物联网细分领域。
此外,国民技术将加强资源整合能力,为MCU发展构建良好的产业生态。在业务发展过程中,国民技术将采取合作开放的模式,聚集产业链上下游的合作伙伴,形成从晶圆厂和封测厂、行业解决方案商和集成商、终端生产商,到电信运营和互联网企业等资源整合型生态合作链,与合作伙伴实现共赢。
04
比亚迪的车规级MCU
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2020年市场受到疫情影响,2021或将复苏
著名工程师Edward Huang认为,STC(宏晶科技)的创始人姚永平是一个传奇人物。他表示,在51单片机知识产权保护到期之后,此人凭一己之力,获得了一份51单片机的源代码,同时修改了份舶来品,使其更适合国情,创新性地加入了ISP(在线系统编程),从此抛弃了昂贵的传统芯片下载器。
说起乐鑫科技,他认为,谈及智能家居,物联网,首先想到的肯定是WIF,说到WIFI模块,肯定会首先想到目前出货量极大、话题度极高的ESP8266模块。他表示,五六年前做智能家居的时候,基本都是庆科,海凌科等模块,彼时平均价格都要40左右。自从ESP8266出现,彻底将WIFI模块拉进了10元时代。
谈到兆易创新的时候,他表示,以前在电子元器件网站找STM32的时候,无意中看到了一款芯片,叫做GD32F103C8T6,好奇心驱使下点击详细的资料发现,此芯片和STM32F103C8T6的引脚一模一样,虽然Flash和RAM和原版的STM32F103C8T6一模一样,但是108MHz的主频足以让原版汗颜,而且价格也要比原版便宜。不仅如此,它还有很多与STM32原版芯片Pin to pin兼容的产品。开始他以为这家公司只是一家“高度致敬STM32”的公司,直到后来看到自研的RISC-V产品,他认为RISC-V是未来的发展方向。
07
国产MCU的未来
2020年MCU的产品现状和趋势如下:
2、汽车电子应用已经占据超过1/3的MCU市场,而汽车自动化、电动化、智能化、网联化正在推动着汽车电子行业快速发展,这将大幅拉动高集成度MCU器件的需求。
3、疫情影响带动了测温仪市场,一时需求快速增长供不应求,带动了传感器、MCU及运算放大器等需求迅猛增长。预计2020年国内手持测温仪总产量达65万台,同比增长117%,全球红外MCU出货量将呈跳跃式增长。
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