8位MCU，为什么还没被淘汰？

MCU（单片机）按照位数主要划分为4位、8位、16位、32位及64位，位数越多，数据处理能力越来越强，应用场景变得更加复杂。观察整个应用市场，8位和32位是两大主流，16位则处于二者之间，目前只有部分经典产品拥有存量空间。

8位MCU至今已经应用了几十年，一直是无数嵌入式应用的主力，尤其是消费产品和医疗器械中的应用。2012年飞思卡尔推出号称“8位MCU终结者“Kinetis L系列，近十年也陆续有业内专家宣称“8位MCU已死”。

虽然32位的MCU越做越强，也越做越便宜，但整个市场对于8位市场的应用量从来没有放缓的迹象。为什么直到现在，8位MCU仍未被淘汰，这其中有哪些逻辑，未来又会怎样发展？付斌丨作者 电子工程世界（ID：EEworldbbs）丨出品

8位MCU，老兵不死

现在的MCU市场，充斥着矛盾。一方面，厂商们对于8位MCU的未来拥有信心：

另一方面，全世界又在加速推出低成本的32位MCU，想要替代8位MCU：

IC Insights数据显示，2011年~2020年全球MCU产品中，4/8位MCU占比为15%。到2026年，全球4/8位MCU依然有24亿美元的规模。

早在十几年前，有人在预测8位MC即将退出市场，不过由于其成本具有明显优势，现在依然在诸多领域大杀四方，甚至跟32位MCU市场份额在长时间里维持一种微妙平衡。在2020年中国通用型MCU市场中，8位市场占比达43%。

对很多简单的应用来说，8位MCU已经足够了，完全没必要选择32位，适合的产品才是最佳的选择。

8位MCU的功耗、成本、体积一定比32位MCU低。

例如，智能停车场中的传感器/指示器、联网路灯、自动化城市园艺和植物监测，这些地方不需要那么高大上的功能，就是做个采集，对这种设备来说，更换电池是一件非常耗费人力物力的事。8位MCU可以做到几十nA的休眠电流，几百nA的看门狗定时器电流和实时时钟/日历电流。

再比如，小型设备的优势和价值不仅体现在其降低的功耗方面，更体现在其更小巧的外形上，这使它们非常适合空间受限的便携式电池供电类物联网产品。8位MCU常见封装是20引脚超薄正方扁平无引线封装（VQFN），其尺寸为3x3mm，32位MCU常见封装则是4x4mm的QFN。因为增加更多功能需要更多连接和更大封装，但具有足够功能的8位MCU可以安装在无法使用16位或32位MCU的电路板空间中。

又比如，现如市面上8位MCU售价还不到1元，厂商依然能够保持不错的毛利率。但对32位MCU来说，即便厂商能把价格压到1元以下，毛利也会变得非常可怜。专家也曾表示，相对8位MCU，32位还没有表现出足够的性价比。

当然，对于8位MCU来说，在硬参数上的优势也并非绝对。比如说，ST推出的STM32C0拥有9种小巧紧凑的封装形式，从最小的SO8N到最大的LQFP48，从8pin到48pin，而普通MCU的引脚数很少能达到20pin以下。

工程师爱用，才是硬道理

很多工程师已经习惯了使用8位MCU做开发，所以在选择的时候8位自然是首选。

一个产品之中，使用芯片和选型的是工程师，对大部分工程师来说，如果使用8位MCU就能满足应用需求，专门换32位MCU，不仅意味着要重新学习一套系统内容，也意味着产品要重新再验证一遍，这其中但凡出了差错，最终影响的都会是整个产品。

Silicon Labs也表示，对开发人员来说具有挑战性的是，大多数8位和32位MCU使用的开发工具不同，这使得开发人员很难同时开发这两种MCU。因此开发人员尽管不需要更强的计算能力，但通常会承担额外的开发成本。

“能用8位MCU的，为什么要多此一举换成32位MCU。原则是够用就好，不同任务需求不同，满足需求下也必须追求性价比。”工程师表示，体积、功耗、成本，这些都是8位MCU存在的原因。几毛钱的8位MCU怎么都比32位MCU便宜。我们做工程研发的，只要性能够用就可以了，成本节约，用好用尽器件的每项性能才是真正该考虑的。很多8位MCU性能也很强大的，假如一些低端产品用不了那么多性能，就没必要用32位了吧。（原帖地址：http://www.eeworld.com.cn/aPiH4yT）

一位工程师预测，8位MCU仍将在今后十年内持续存在，每天都还会有新的8位应用出现。决定集成电路价格的根本在于芯片面积，只要这个规律还在，8位MCU就不会消失，甚至不会退出主流的地位。而对M0来说，16位MCU才是取代的对象。

很多人认为，8位MCU使用高级语言编程，会比32位MCU要困难些，主要障碍就是内存地址的不统一。比如8051内核的内存地址就分为CODE、data、sfr、idata和xdata，涉及到banking就更为复杂，还有硬件Stack这样“非主流”设计，但这些障碍都可以通过工具优化来缓解。

工程师举例表示，Silicon Labs的8位MCU就是高度集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的CIP-51微控制器内核，指令集与MCS-51完全兼容。

8位MCU的争论永无休止

当然，即便如此，市场上对于8位MCU的争论永远不会停止。

首先，8位MCU内核已多年没有更新，目前较多的IP是2015年Silicon Labs的“EFM8”，2014年波兰DCD的PIC16兼容“DRPIC1655X”和MC68HC11K兼容“D68HC11K”，2012年Zilog的Z8051，Atmel的“AVR8”内核等等。

其次，过去几块钱的32位MCU对比几毛钱的8位MCU，显得昂贵太多，以至于可以忽略性能的差距。现在，已经有0.08美元的Arm核MCU出现，同时32位方案还能附加一个Arm生态可以扩展开发，一切都要开始变天。

2017年，Arm为了干掉8位MCU布局DesignStart项目，该项目取消新客户采用Cortex M0和M3的预授权费，并且降低了M系列内核版权费，500万级出货大概只需要每颗4美分，并且更高出货量还可以拥有更灵活的折扣。此后几年，32位MCU的价格就开始不断下降。

他抛出疑问表示，如果需要对旧方案进行升级，那么现实的问题就是，性能3分的3元成本8位方案，对比性能6分的4.5元成本的32位方案，哪个更容易赢得客户的订单？显然，价格已经不再是购买的唯一理由。

看好8位MCU未来的人则认为，厂商依然在8位MCU上投入研发，简单的嵌入式应用一定会持续存在，而为简单而生的8位则永远不会淘汰。

首先，芯片厂商们并没有停止创新。比如CIP-51内核因为采用了一个时钟周期等同于一个指令周期的设计，瞬间将同频率的8051性能提高了12倍。国内的一些半导体厂商也有基于8051或其他8位内核的创新。

其次，如今8位MCU不仅仅局限于数据收集，还支持在大量物联网应用中收集、处理和传输数据，物联网并非一个单独的应用，而是复合的，比如说，它包含大量的传感器节点、执行节点和转换节点，这种节点用低功耗的8位MCU来实现更加适合。

最后，嵌入式处理器，升级路径从来都没有那么明确，其实8位和32位产品的外设都很相似，但如果产品形态变化了或者需求本身变化了，就要重新设计。未来谁谁都无法预测，何必考虑那么多没有实际意义的前瞻，用好手头的8位MCU产品就好了。

选择什么样的产品，比我们想象中要复杂得多。

此前，Arm的工程师曾经这样计算过——假设32位MCU可以比8位MCU更快地完成计算，然后迅速进入睡眠模式，以达到省电的目的。这是可能的，但不是绝对的，实际的设计中，更为复杂。况且，仅仅是省电，也不一定就能让32位完全取代8位。

总结起来，就是8位MCU总是比32位MCU设计的功耗要低，成本更低，但这并不总是正确的。选择是复杂的，取决于许多特定于应用程序的需求。在某些情况下，16位MCU甚至是最佳选择。

但如果再考虑到任务本身非常简单，唤醒过程功耗也很大，那么这个假设又完全不成立。所以说，针对不同应用场景，不能简单说8位、32位哪个能效比更高。至少在非常简单的应用或者无需CPU干预的任务，8位的能效比都要高很多。

总而言之，8位MCU仍然是许多场景的首选，只要有应用需求在，8位MCU就不会被淘汰，特别是一些低端消费产品，仍然会是主流。

大部分人都预测表示，8位MCU还将至少存在几十年，同时短期之内仍不会被32位所取代。总而言之，只有当32位甚至是64位成本、功耗、面积做得足够低，未来才有可能挑战8位MCU的霸主地位。

参考文献

[1] 半导体行业观察：打不死的八位MCU.2023.1.25.https://mp.weixin.qq.com/s/sM4SZJfbsVYYuf7CC09Sow、

[2] 评芯而论：内卷的MCU背后——闹剧完结偷笑的Arm与8位的安魂曲.2023.5.28.https://mp.weixin.qq.com/s/m1OnxFwSMBMrMQzjORUSWw

[3] 土人观芯：8位MCU的要命时刻.2023.6.13.https://mp.weixin.qq.com/s/2hwUP3M-JUuUWypnT1a0kA

[4] ST：https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/p4421.html

[5] Renesas：https://www.renesas.cn/cn/zh/blogs/low-pin-count-mcu-optimized-8-bit-mcu-market

[6] Silicon Labs：【设计应用】简单至关重要：为何 8 位 MCU 将持续发展.2023.11.16.https://mp.weixin.qq.com/s/6hX0RScPokTRrQE-XJPfzQ

[7] 中国电子报：8位MCU市场之争风云再起.2023.4.3.https://mp.weixin.qq.com/s/RPsS_KbH6UM1SxFLDVR5ow

最大供应商是中芯国际，芯旺微能否靠车规级MCU实现百亿IPO？

【文/观察者网 邹煦晨 编辑/吕栋】

市场期盼有成长潜力的企业上市，企业持股者们更是为上市热血沸腾。

上交所官网显示，正冲刺科创板IPO的芯片设计企业芯旺微，融资金额为17.29亿元，发行不超过6353万股，占发行后总股份的15%。以此计算，公司达到融资金额时的估值为115.27亿元。

另外，芯旺微2022年8月C轮融资投后估值为103.04亿元，较2021年1月A轮融资时的7.3亿元增长超13倍。

10月21日，处于已问询状态的芯旺微公布了回复函。关于估值猛增的原因，保荐机构给出的理由包括，公司正处在业绩快速成长期。

不过，观察者网发现，尽管芯旺微没有直接公布2023年上半年的财务报表，但从部分回复信息来看，上半年其主要产品营收和毛利率均有所下滑。

工业级MCU收入和毛利率均下滑

芯旺微主要产品为车规级和工业级MCU。资料显示，MCU（Microcontroller Unit），即微控制器，也称单片机，是将中央处理器（CPU）的频率及规格做适当缩减，与存储器（Memory）、定时器/计数器（Timer）、I/O 接口、各类数字及模拟外设、通信接口等集成在单一芯片上，形成芯片级的计算机。MCU承担系统控制、执行运算等核心功能，是众多电子设备普遍使用的主控芯片，应用范围极其广泛。

根据Omdia数据，2022年我国MCU市场规模约为83.4亿美元（约合人民币 561 亿元），其中车用MCU的市场份额约为31.6%，约为26亿美元（约合人民币 177 亿元），工业用MCU占我国MCU市场的比例约为17.1%，约为14亿美元（约合人民币96亿元）。

2020年至2022年，在汽车产业“缺芯潮”及MCU国产替代的背景下，芯旺微的业绩快速增长。芯旺微的营业收入分别为0.98亿元、2.33亿元、3.12亿元，归母净利润分别为-2620.33万元、5079.17万元、6124.11万元。

业绩摘要，数据来源：申报稿

伴随业绩大涨的，还有估值。2021年1月，芯旺微A轮融资的投前估值仅6.50亿元；2021年4月，芯旺微B轮融资的投前估值为23.5亿元；2022年8月，芯旺微C轮融资的投前估值已达100亿元。

值得一提的是，这一期间，芯旺微重要的供应商中芯国际也与芯旺微有了股权关系。2020年至2022年，芯旺微第一大供应商均为中芯国际，且占采购金额的比例最低也有69.08%。中芯国际全资子公司不但持有聚源铸芯19.42%的合伙份额，还持有聚源铸芯基金管理人19.51%的股权。芯旺微2021年1月的A轮融资便有聚源铸芯的身影。另外，中芯国际持有23.60%合伙份额的聚源发展，也参与了芯旺微2021年4月的B轮融资。目前，两者则持有芯旺微3.86%的股份。

此外，这一期间，芯旺微的部分客户也与芯旺微有了股权关系，比如上汽集团和一汽集团。

关于估值增长合理性，芯旺微的保荐机构在问询回复函中表示，理由包括芯旺微正处在业绩快速成长期，同行业公司估值有较大幅提升等。

需要指出的是，芯旺微申报稿中列举的A股可比上市公司包括，兆易创新、中颖电子、中微半导、芯海科技、国芯科技。截至2023年10月23日收盘，东方财富显示，这5家公司收盘价相较年初均有所下降，平均降幅为21.14%，降幅中位数为20.61%，最低降幅也有7.73%。从业绩来看，这5家公司2023年上半年归母净利润均同比下跌，最低跌幅也有40.51%。

A股可比上市公司摘要，数据来源：东方财富

资料显示，2023年上半年受全球经济环境、地缘政治冲突等外部因素影响，半导体行业仍面临周期下行压力，消费电子市场整体表现低迷，工业市场需求不及预期，市场需求整体下滑明显，行业仍处于库存消化调整期。

在此背景下，芯旺微2023年上半年工业级MCU的营业收入为2782.38万元，同比下降34.55%。芯旺微给出的理由还包括，因价格竞争，部分终端客户的产品线切换使用其他MCU品牌产品。并且，芯旺微2023年上半年工业级MCU的毛利率为38.36%，相较上一年度下降了7.01个百分点。原因包括，芯旺微根据下游市场的供需关系变化，下调了部分产品的销售价格。

车规级MCU竞争压力变大

在国内MCU市场，尤其是车规级MCU市场，恩智浦、微芯、瑞萨、意法半导体、英飞凌、德州仪器等国外知名MCU厂商仍占据主导地位，车规级MCU准入门槛较高，导致其国产化率较低。芯旺微2022年车规级MCU收入为2.23亿元，在国内车规级MCU市场的市场份额约为1.26%。对此，芯旺微在问询回复函中表示，公司2022年在国内车规级MCU厂商中处于较为领先的市场地位，高于杰发科技、国芯科技、中微半导等已实现车规级MCU大规模量产厂商。

从准入门槛来看，消费级MCU、工业级MCU、车规级MCU的准入门槛逐级提升。汽车芯片事关汽车质量和驾乘人员生命安全，且通常面临高低温交替、多电磁干扰、高振动、高湿、多粉尘等复杂的工作环境。车规级MCU作为汽车芯片的重要类别之一，相比消费级和工业级MCU，在使用环境（温度、湿度、电磁兼容性等）、可靠性、安全性、一致性、使用寿命、长期供货能力等要求更高，其准入门槛也更高，通常会面临产品研发难度大、周期长，车规认证体系复杂、流程长，客户导入门槛高等多重障碍，需要企业长期的技术积累及持续的资金投入。

准入门槛摘要，数据来源：问询回复函

正因车规级MCU的准入门槛更高，国内厂商为了提高竞争优势，近年来陆续布局车规级MCU。车规级MCU的国内主要厂商还包括兆易创新、中颖电子、中微半导、芯海科技、国芯科技、杰发科技、比亚迪半导体等。

并且这些公司还消息频频。比如，国芯科技今年10月披露公司研发的汽车电子MCU新产品内部测试成功。且该芯片已经给客户送样并开展模组开发和测试；中颖电子今年9月发布SH4225车规级MCU，通过AEC-Q100可靠性认证，可以满足车身周边众多应用；中微半导今年9月宣布，车规级MCU BAT32A2系列车规认证进展顺利，BAT32A239、BAT32A279两大系列共6个型号通过权威第三方测试认证机构SGS公司AEC-Q100 Grade 1车规级可靠性认证。

另外，芯旺微申报稿未“点名”的芯驰科技于今年10月宣布搭载芯驰高性能MCU的明然科技悬架控制器（CDC）批量下线，已在奇瑞瑞虎9等车型上正式量产。

在此背景下，车规级MCU的市场情况或许发生改变。招商电子10月13日发布提及，工业/汽车需求仍持续疲软，微芯（芯旺微国外可比公司）表示客户正加速取消或推迟订单，对车用MCU业务展望悲观。国芯科技也表示由于汽车MCU下游面临芯片去库存压力，汽车MCU芯片短期需求不足。当前MCU渠道价格仍在下滑，但逐步进入筑底阶段。

从业绩来看，芯旺微2023年上半年车规级MCU的销售收入为7058.97万元，同比下降13.21%。芯旺微给出的理由为，下游经销商及终端客户仍处于去库存阶段，公司车规级MCU的出货量略有下降。

芯旺微产品销售摘要，数据来源：问询回复函

除了销售收入下降外，芯旺微2023年上半年车规级MCU的毛利率为43.96%，相较上一年度下降了10.14个百分点。芯旺微给出的理由包括，受产品结构变化影响，单价较低的产品收入占比提升；2023年以来，半导体行业整体处于去库存阶段，市场需求相对较弱，公司相应下调了部分车规级MCU售价；部分产品所使用晶圆的采购价格持续上升，使得该产品的单位成本有所上升。

在主要产品收入和毛利率均下滑的情况下，芯旺微2023年上半年净利润为-394.28万元。这表明，芯旺微的业绩出现了“急刹车”。

另外，截至2023年10月23日收盘，东方财富显示，芯旺微5家A股可比上市公司的平均市盈率为33.64倍、市盈率中位数为58.85倍、最高市盈率为167.37倍。即便按这个最高市盈率，以及芯旺微2022年归母净利润计算，相关估值也才102.5亿元。而上交所官网显示，芯旺微此次科创板IPO的融资金额为17.29亿元，发行不超过6353万股，占发行后总股份的15%。以此计算，公司达到融资金额时的估值为115.27亿元。

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