电子器件的“中控室”：单片机MCU详解

上一篇（只有想不到，没有嵌不到，嵌入式系统科普 ）文章介绍了嵌入式系统的组成部分。其中提到了单片机MCU，其实它也是一个小系统，它是控制电子产品的大脑。现如今，我们生活中的许多电器都含有单片机。例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及开关、LED等。那么，什么是单片机？它在这些电器中究竟做了些什么呢？以及是如何构成的？

它是如何诞生的

单片机诞生于1971年，经历SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机由以前的1位、4位、8位、16位。早期的单片机都是4位或8位。其中最成功的是英特尔的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。如今已发展到32位甚至64位。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高，相继诞生了一批经过市场考验获得良好口碑的单片机制造厂商。

“神通广大”，到哪儿都有它

实际工作中并不是任何场合都要求计算机有很高的性能。应用的关键看是否够用，是否有很好的性价比。单片机是电器动作的关键，是指挥硬件运行的。例如：接收按钮或按键的输入信号，按照事先编好的程序，指挥马达和LCD的外围功能电路动作。

为什么很多电器设备都要使用单片机呢？我们用一个点亮LED电路为例来说明。

（右）无单片机的电路是一个由LED，开关和电阻构成的简单电路。很显然，使用单片机的电路要复杂得多，而且设计电路还要花费精力与财力。这样看来使用单片机并没有什么优点，其实不然。

如果我们让这个电路做一些比较复杂的操作，会怎么样呢。例如：如果希望LED在按下开关后，经过一段时间再点亮或熄灭，那么，对于安装有单片机的电路来说，只需更改单片机中的程序就可以了，并不需更改原电路。另一方面，对于没有单片机的电路来说，就必须在元电路中加入定时器IC，或者用标准逻辑IC和FPGA构成逻辑电路，才能实现这个功能。也就是说，在更改和添加新功能时，带有单片机的电路显然更加容易实现。

单片机通常用于工业生产的控制、生活与程序和控制有关领域。由于单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。据了解，一辆汽车上要配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作。这样算下来，单片机的数量已经远超过地球人口的数量了。

那么“无所不能”的单片机都由哪些器件构成的？

以PC为例，一台计算机主要有这几个部位组成：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份全部被做到一块集成电路芯片中，所以就称为单片机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。此外，现在的单片机绝大多数都是基于冯·诺伊曼结构。

以51单片机为例，其功能组件及作用主要有：

1、CPU主芯片（内部通过总线连接扩展的设备）

2、时钟电路（为单片机提供震荡脉冲）

3、电源电路（为单片机提供电源）

4、内部数据存储器RAM（包括通用数据寄存器和专用寄存器SFR，主要是数据存储区。）

5、程序存储器ROM（主要是存储程序，51系列有4K内部程序ROM，可以外扩64K。）

6、并行端口4*8位（P0，P1，P2，P3主要是数据交换接口。）

7、串行口（TXD，RXD用于串口通信。）

8、中断系统（外中断0，定时计数T0，外中断1，定时计数T1，串口中断。）

9、定时/计数器（16位用于外部的计数和定时功能。）

在这些组成里，内存是单片机的记忆装置，主要记忆程序和数据，但ROM与RAM有所区别：

ROM是只读内存的简称。保存在ROM中的数据不能删除，也不会因断电而丢失。ROM主要用于保存用户程序和在程序执行中保持不变的常数。

RAM是可随机读/写内存的简称。可以随时读写数据，但关机后，保存在RAM中的数据也随之消失。主要用于存储程序中的变量。在单芯片单片机中，常常用SRAM作为内部RAM。SRAM允许高速访问，但是，内部结构太复杂，很难实现高密度集成，不适合用作大容量内存。除SRAM外，DRAM也是常见的RAM。DRAM的结构比较容易实现高密度集成，因此，比SRAM的容量大。但是，将高速逻辑电路和DRAM安装于同一个晶片上较为困难，因此，一般在单芯片单片机中很少使用，基本上都是用作外围电路。

工作原理

虽说CPU相当于人的大脑，但是它却不能像人的大脑一样，能有意识的、自发的思考。CPU只能依次读取并执行事先存储在内存中的指令组合。

单片机自动完成赋予它的任务过程，即一条条执行的指令过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。

所以必须把要把问题编成一系列指令，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在存储器中。存储器由许多存储单元组成，你可以想像成宾馆的房间，指令就存放在这些房间里，房间里的指令取出并执行就像入住要分配房间一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。

主流单片机

现在主流单片机有：

51系列单片机——对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称，51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

PIC系列单片机——用来开发的去控制外围设备的集成电路，有计算和记忆功能，处理能力一般，存储器容量也很有限。

AVR系列单片机——AVR最大的优点就是哈佛结构速度快；片上资源丰富；驱动能力强；功耗低；可选择型号种类多；性价比高；保密性好；带PWM脉冲宽度调制、串行外设接口SPI，片内RC 振荡器，SRAM比51大。

这些是应用最多的三大系列单片机。其主要特点就是：51系列单片机是冯.诺依曼结构，后两种是哈佛结构。

典型玩家介绍

经多年发展，MCU厂商可谓是多种多样。简单介绍下这个圈里典型玩家

1. 恩智浦（收购飞思卡尔）

单片机是基于80C51内核的单片机，嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能，这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。NXP的MCU几乎都是采用cortex-m系列架构。

2. 瑞萨电子

NEC电子和瑞萨科技于2010年4月1日通过合并诞生了“瑞萨电子”，现为全球首屈一指的微控制器供应商，也是SoC系统晶片与各式类比及电源装置等先进半导体解决方案的领导品牌之一。他们推出的针对中国市场的MCU产品RL78系列分为通用产品和集成LCD驱动的产品，通用产品的升级款又围绕着传感器、小系统、马达驱动等具体应用领域做了相应拓展。

3. 微芯科技(Microchip)（收购爱特梅尔(Atmel)）

微芯科技是全球领先的单片机和模拟半导体供应商，微芯单片机是市场份额增长最块的单片机。 他们强调节约成本的最优化设计，使用量大、档次低、价格敏感的产品。

4.三星(Samsung)

三星单片机有KS51和KS57系列4位单片机，KS86和KS88系列8位单片机，KS17系列16位单片机和KS32系列32位单片机。

5. 意法半导体(ST)

意法半导体微控制器拥有一个强大的产品阵容，从稳健的低功耗8位单片机STM8系列，到基于各种ARM Cortex-M0和M0+、 Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7内核的32位闪存微控制器STM32家族。STM32系列32位微控制器基于Arm® Cortex®-M处理器，旨在为MCU用户提供新的开发自由度。它包括一系列产品，集高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗/低电压操作、连接性等特性于一身，同时还保持了集成度高和易于开发的特点。

6. 英飞凌(Infineon)

其前身是西门子集团的半导体部门。英飞凌8位单片机能实现高性能的电机驱动控制，在严酷环境下(高温、EMI、振动)具有极高的可靠性。英飞凌针对中国市场推出的XMC1000工业单片机，在电机控制领域拥有很高的性价比。

7. 德州仪器(TI)

TI是全球领先的模拟及数字半导体 IC 设计制造公司。除了提供模拟技术、数字信号处理 (DSP) 以外，TI 在单片机领域也涉入较深，推出一系列的32位单片机，其中Piccolo系列微处理器最具代表性,具体型号如C2000和F28x系列。

8. 东芝(Toshiba)

东芝单片机的特点从4位机到64位，门类齐全。4位机在家电领域仍有较大的市场。8位机主要有870系列、90系列等，该类单片机允许使用慢模式，采用32K时钟时功耗低至10uA数量级。CPU内部多组寄存器的使用，使得中断响应与处理更加快捷。东芝的32位单片机采用MIPS3000ARISC的 CPU结构，面向VCD、数字相机、图像处理等市场。

9. Silicon Laboratories(芯科实验室)

Silicon Laboratories成立于1996年，位于美国德州奥斯汀市，是一家专业研发设计类比电路及混合信号IC的公司，为成长快速的通信产业设计等提供广大应用。在8051系列MCU领域居于领先军团行列。这家公司2013收购了一家叫Energy Micro的节能型MCU公司，所以产品有两个型号。

10. Maxim

Maxim的超低功耗32 位 Arm® Cortex®-M4 FPU微控制器（单片机），可以帮助您在任意地方收发其他超低功耗MCU的产品。超低功耗MCU系列产品既智能又省电。他们在去年发布了一款名为MAX78000的革命性芯片。这颗低功耗神经网络加速微控制器能将人工智能（AI）推向边缘端，更重要的是，因为其低功耗特性，那就意味着即使在将其应用在电池供电的物联网（IoT）设备里，芯片性能并未受到影响。

11. ADI

ADI提供日渐增多的DSP、混合信号控制处理器、嵌入式处理器和模拟微控制器产品，适合广泛的通用和专用需求。例如产品包括：带有微处理器的模数转换芯片ADuC844和ADuC846，用于IoT超低功耗MCU ADuCM4050。

12. 高通（Qualcomm）

高通的MCU主要应用于智能手机、平板电脑、无线调制解调器等等，功能非常强大。主要提供16位，32位MCU。

其余厂商见图片。

MCU作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自MCU诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。而且随着半导体集成工艺的不断发展，MCU的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。

深度揭秘MCU芯片，汽车电子王者！缺芯潮的主角 智东西内参

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。

原标题：

《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。

2019年全球MCU竞争格局

2019年中国MCU竞争格局

国外厂商产品齐全，国内厂商集中在消费电子领域：国外厂商产品种类齐全，覆盖消费电子、汽车电子、工业控制领域，且产能分布较为均衡，国内厂商产能主要集中消费电子特别是家电领域，芯旺微、比亚迪等企业拥有车规级MCU产品，其他厂商尚处在研发或认证阶段。

国内外厂商产品位数相差不大：国外厂商如意法半导体、恩智浦、微芯科技等主流产品均为32位，部分国内厂商如中颖电子产品以8位为主，目前大部分国内厂商均具备32位产品生产能力，整体差距不大。

内核方面，各家厂商均以ARM内核为主，国内厂商主要使用ARM Cortex-M0/M3内核，国外厂商对更性能更好的M4/M7内核使用率较低。另外部分国外厂商如微芯科技拥有自主开发的内核，国内厂商中芯旺微拥有自研内核。

在应用领域上，全球汽车电子占比最高，中国集中在家电领域 。据IC Insights数据，2019年全球MCU下游应用主要分布在汽车电子(33%)、工控/医疗(25%)、计算机(23%)和消费电子(11%)四大领域。具体到中国，2019年中国MCU市场销售额集中在消费电子(26%)、计算机网络(19%)领域，而汽车电子(16%)及工业控制(11%)领域的MCU占比则显著低于全球水平，中国MCU应用仍主要集中在家电等品类。

2019年全球MCU应用分布

2020年中国MCU应用领域销售额分布

三、应用领域

1、物联网

伴随着物联网的发展，MCU市场经历价量齐升的过程。未来物联网将实现端到端人机互动，几乎每个设备每个端都需要一个甚至多个MCU。更多的数据更高的计算要求，推动设备向32位高端MCU升级。

根据GSMA数据，2018年全球物联网设备数量为91亿个，2010-2018年复合增长率为20.9%，预计2025年全球物联网设备将高达252亿个。

中国物联网整体规模逐年增长，2015年中国物联网整体规模为7500亿元，预计2020年达到18300亿元，2015年-2020年复合增长率为19.5%。

全球物联网设备连接数量及预测情况

中国物联网整体规模及增长率

设备联网的关键在于组网技术，组网技术有LoRa（远距离无线电）、Zigbee（短距离低速）、WiFi、NB-IoT（蜂窝网络）、蓝牙，需要搭配响应的组网模块才能遥控设备。

我国物联网连接数2020年达到35亿，2017-2020的复合增长率为34%。主要的组网方式是WiFi和蓝牙，2020年WiFi和蓝牙组网技术占比达67.3%，蜂窝网络组网占比逐年提升，由2017年的3%上升到2020年占8.75%。

中国物联网连接数（单位：亿）

根据Techno Systems Research 2017年2月及2018年2月发布的各年度研究报告，在物联网Wi-Fi MCU 芯片领域，乐鑫是与高通、德州仪器、美满、赛普拉斯、瑞昱、联发科等同属于第一梯队的大陆企业。

目前主流嵌入式WiFi芯片企业包括:高通(美国)、瑞昱(中国台湾)、乐鑫、博通集成、联盛德以及博流，国产替代率高。

主流WiFi MCU性能对比

2、智能家居

家电智能化趋势：机械按键交互向触摸语音交互转变、数码管显示向液晶显示转变、单频向变频转变等。计算能力和抗干扰能力要求增大，需求向更高级的MCU转移。

2020年，中国智慧家庭产品出货总量达到2.8亿台，到2025年出货总量将增长至8.1亿台，年复合增长率可达23.7%。

家庭视频视讯设备（电视机、机顶盒）和智慧安防产品（摄像头、门锁）占比最高，分别达到39.2%和19.6%；智能白电（冰箱、空调、洗衣机）占比接近两成，达到17.1%。

中国智慧家庭出货量及预测（单位：百万台）

全国家用电器工业信息中心数据显示，2019年国内市场家电零售额规模8032亿元，同比增长率为-2.2%。

根据《IDC中国智能家居设备市场季度跟踪报告》，2019年上半年中国智能大家电市场出货量约为2838万台，同比增长22.8%。

家电市场整体表现平稳，智能家电市场的销售保持稳步增长态势。传统家电智能化转型迫在眉睫。

2016-2019年中国家电行业零售额

八大家电企业自给率高，纷纷加速智能化转型，加速家电芯片国产替代进程

一般家电芯片包括MCU主控芯片、电源管理芯片、通信芯片、驱动芯片和图像处理芯片，目前家电企业的造芯进程中，几乎所有芯片都已布局。八大家电企业造芯布局中，MCU的占比最高，达到34%

家电MCU国产替代程度高，中颖电子在中国小家电MCU中处于领先地位，据中国产业信息统计数据，2017年中颖电子在中国家电MCU中的占比为19.8%，排名第三，与排名前二的MCU厂家盛群半导体（22.6%）和盛群电子（21.2%）的差距不大，预计未来小家电领域MCU国产替代率会进一步提升。

八大家电布局芯片类型占比

2017年中国小家电MCU竞争格局

3、智能穿戴

2016年苹果发布第一代Air Pods，开创真无线耳机（TWS）时代，iPhone 12系列取消标配耳机，再次引发TWS耳机销量暴增。

传统有线耳机线路简单，无需配置MCU主控芯片。

TWS产业链主要包括ODM厂商，无线耳机和充电盒元器件厂商，其包括主控芯片、存储芯片、FPC、语音加速感应器、MEMS、过流保护IC、电池等。

据Counterpoint预计，TWS耳机市场会有十年前智能手机一样的增长趋势，智能手机市场2009-2012年CAGR为80%，预计TWS市场2019-2022年CAGR为80%。

在Air Pods引爆市场后，各手机厂商如华为、OPPO、vivo、小米以及传统音频厂商Sony、BOSE、1MORE、漫步者纷纷跟进推出相关产品，苹果市场份额虽仍是第一，其他品牌耳机也在加速抢占，使得苹果市场份额逐年减少，据Statista数据，苹果TWS耳机市场占有率从2018年Q4的60%下降到2019年Q3的45%。

TWS耳机市场竞争格局

高端手表处理的任务多，需要用内嵌操作系统的SoC，而手环只需要时钟、记步、统计热量小号、测血压等简单的功能，使用MCU即可。

随着智能手表性能和功能的加强，使用带系统的SoC+MCU会是的趋势，其中WiFi模块中集成了MCU，另外需要多一颗MCU来链接众多的传感器，辅助SoC采集数据。

小米手环3拆解

得益于硬件创新，智能手表逐步成熟，与智能手机组成的应用生态日趋完善。通过定位聚焦于运动、健康、移动支付领域，行业持续加速发展，预计2021年智能手表的支出将达到273.88亿美元。

智能手环相比智能手表，性能较低、功能单一、只支持苹果或安卓单一操作系统。t4ai预测未来整个智能手环市场将持续萎缩。

小米智能手环市场占有率高，预计未来市场集中度进一步提升。

全球智能手表消费趋势

未来，智能手表行业将更进一步地向头部集中。苹果、三星、华为、Garmin将占据超过75%的市场份额。

参考智能手机市场的发展，未来苹果TWS耳机的市场份额会进一步下降，而国内厂商诸如小米、华为、OPPO、vivo等手机厂商会快速崛起，为芯片国产替代提供条件。目前充电盒国产主控MCU方案成熟，如芯海科技、昇生微、微源半导体等均有成熟的方案且被各大TWS品牌商采用。

2020上半年全球主要智能手表企业

4、 汽车电子

ECU（Engine Control Unit），即发动机控制单元，特指电喷发动机的电子控制系统。但是随着汽车电子的迅速发展，ECU的定义也发生了巨大的变化，变成了electronic control unit即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统。而原来的发动机ECU有很多的公司称之为EMS（Engine Management System）。

常见的ECU有导航ECU、安全气囊ECU、引擎ECU、电动车窗ECU、悬吊系统ECU。

ECU由MCU、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及驱动等集成电路组成。其中MCU是ECU真正起到控制作用的关键。

汽车ECU

汽车电子应用已经占据超过1/3的MCU市场，汽车向智能化过程中，对安全、环保要求越来越高，因此对MCU的需求增长迅猛。据IC Insights预测，车用MCU销售额将在2020年接近65亿美元，并在2023年达到81亿美元。

据Strategy Analytics统计，传统燃油车中MCU占整车半导体价值的23%，纯电动汽车MCU占整车半导体价值的11%，2018年传统燃油车单车半导体价值量为338美元，新能源汽车单车半导体价值量为704美元，MCU价值量在传统燃油车和新能源车中相当，均为78美元左右。

燃油和电动汽车半导体占比

据Strategy Analysis数据，全球以及国内车载MCU市场主要由恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器、微芯科技占领，共占约85%市场份额。

汽车级MCU产品品质严苛，认证过程很复杂，投入大，短期内难有盈利。目前国内汽车级MCU已量产的公司有：杰发科技、上海芯旺微电子、赛腾微电子、中微半导体等公司。

国内车载MCU起步晚，较少公司涉及该领域业务，未来国产替代潜力巨大。

5、工业控制

MCU是实现工业自动化的核心部件，如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。以工控的主要应用场景——工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制，而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔，催涨MCU需求。根据Prismark统计，2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元，预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿美元，年复合增长率约为3%。根据赛迪智库的数据，2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元，同比增长13.1%。2021年市场规模有望达到2600亿元。

全球工业控制市场规模及其增速

中国工业控制市场规模及其增速

MCU市场现被国外厂商主导，国内厂商虽百花齐放，但占比较低，国产替代空间巨大。根据前瞻产业研究院，2019年全球MCU市场主要被微芯、意法半导体、瑞萨、德州仪器、恩智浦等厂商占据，前五大厂商合计市场份额达72.8%。中国MCU市场主要被意法半导体、恩智浦、微芯、瑞萨、英飞凌等厂商占据，前五大厂商合计市场份额达74.42%。

近期MCU市场缺货行情持续，本土MCU产业链有望加速产品的市场拓展，提升产品的价值量或出货量，从而充分受益于MCU市场高涨的应用需求。另一方面，高性能MCU的价量齐升，带来可观的毛利率，驱使更多国内优秀企业进军MCU领域，加快实现国产替代。

国内厂商在工业控制MCU产品方面，销售收入及其占比逐年上升，产品出货量增长显著，国产替代指日可待。

智东西认为，随着我国电动汽车如火如荼的快速发展，在汽车电子上的应用使得MCU芯片未来注定在我国的芯片行业中扮演者一个十分重要的角色。但是，现阶端国产MCU主要还是集中在家电等行业低端应用行业。好消息是，虽然32位MCU是现在的主流，但国内厂商有优势的8位芯片仍然在物联网等行业中有着广泛的应用，在国外巨头的统治下，国产MCU仍然有着不差的生长土壤，假以时日大规模的国产替代也不是不可能。

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MCU(微控制器单元)的引脚包括多种类型,常见的引脚有以下几种:1.电源引脚:用于供电和接地,包括VCC(电源正极)、GND(接地)等。2.输入输出引脚:用于与...2.输...

mcu环是什么环?

MCU环是单片机外围控制电路所处的模拟电路环境,它与单片机控制电路相互作用,能够实现多种环境传感器的数据采集与处理功能。MCU环包括电源环、信号环和接口环...