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半導(dǎo)體行業(yè)深度專題研究報(bào)告目錄MCU是基礎(chǔ)控制芯片,產(chǎn)品眾多兼具生態(tài)完善 31、 MCU:縮減版CPU整合外設(shè)「成為眾多應(yīng)用主控芯片32、 MCU產(chǎn)品型號(hào)眾多f位數(shù)和指令集是關(guān)鍵選擇標(biāo)準(zhǔn) 63、 ARM架構(gòu)提供兼容性體系f打造32位MCU通用平臺(tái).114、 生態(tài)環(huán)境是MCU廠商建設(shè)重點(diǎn)『助力下游客戶產(chǎn)品開發(fā)15MCU需求端多樣化,汽車和物聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)未來(lái)成長(zhǎng)MCU需求端多樣化,汽車和物聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)未來(lái)成長(zhǎng)201、汽車:MCU第一大應(yīng)用市場(chǎng)「智能化和電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)成長(zhǎng),212、工控:應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)固定』市場(chǎng)規(guī)模龐大長(zhǎng)期增速較緩.?…253、 家電:智能化和變頻化帶來(lái)MCU增量市場(chǎng) 304、 泛消費(fèi):傳統(tǒng)消費(fèi)相對(duì)穩(wěn)定「消費(fèi)醫(yī)療等帶來(lái)增量需求.?…335、 IoT:長(zhǎng)期成長(zhǎng)空間巨大「通信協(xié)議+MCU集成是主要趨勢(shì)39三,短即供需錯(cuò)配價(jià)格提升,長(zhǎng)期供需結(jié)構(gòu)相對(duì)健康 461、 MCU缺貨狀態(tài)持續(xù),海內(nèi)外廠家貨期延長(zhǎng)價(jià)格上升…….…462、 MCU缺貨起源于汽車芯片商后市指引和真實(shí)需求的錯(cuò)配.48圖7:2020年中國(guó)通用MCU指令集占比■Riseacisc寺料來(lái)每:芯如匯,招商證彖MCU公司按照自身產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域可以分為通用型MCU和專用型MCU公司。通用型MCU是指具有MCU的基本組成,但是將MCU中可利用的資源(包括RAM、ROM、串并行接口等)全部提供給用戶,不是為了某種專門用途設(shè)計(jì)的。專用型MCU是指按照具體用途而專門設(shè)計(jì)的MCU,通常會(huì)在MCU內(nèi)集成具有特定功能的硬件單元,比如數(shù)字信號(hào)處理單元、藍(lán)牙協(xié)議棧等。通用型MCU是不針對(duì)特定應(yīng)用的,用戶可根據(jù)自身需求進(jìn)行相應(yīng)開發(fā)來(lái)滿足特殊需求。STM32系列是典型的通用型MCU代表,STM32的17個(gè)子系列,上千款產(chǎn)品可以滿足各個(gè)層級(jí)的開發(fā)者需求,針對(duì)高性能、主流、超彳氐功耗和無(wú)線4大領(lǐng)域,既可用于先進(jìn)的智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理、語(yǔ)音音頻識(shí)別、無(wú)線互連等高級(jí)場(chǎng)景,也可用于圖像用戶接口、電機(jī)控制、安全芯片以及USBType-C快充等常見生活場(chǎng)景。廣泛應(yīng)用場(chǎng)景催生了眾多型號(hào)的MCU產(chǎn)品,通用型MCU的出現(xiàn)降低了產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品選型的難度,有利于快速研制出符合需求的終端產(chǎn)品類型。專用型MCU秉承”MCU+特定組件"的形式,旨在滿足特定場(chǎng)景提出的專有需求。比如針對(duì)電機(jī)類MCU,需要增加數(shù)字信號(hào)處理單元,將傳感器搜集到的外界信號(hào)進(jìn)行梳理,進(jìn)而輸入相應(yīng)的指令;對(duì)于有無(wú)線連接需求的MCU,會(huì)在MCU內(nèi)集成Wi-Fi以及藍(lán)牙模塊來(lái)滿足無(wú)線通信需求;對(duì)于溫度傳感裝置,通常會(huì)在MCU內(nèi)增加對(duì)于溫度信號(hào)處理的數(shù)模轉(zhuǎn)換器等。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,基于場(chǎng)景化的應(yīng)用層出不窮,需要MCU針對(duì)特定應(yīng)用有更強(qiáng)的應(yīng)對(duì)能力,催生更多專用型MCU需求。樂(lè)鑫科技的ESP32MCU集成Wi-Fi和藍(lán)牙功能,與外部DSP結(jié)合使用,功能豐富且極具成本效益。3、ARM架構(gòu)提供兼容性體系,打造32位MCU通用平臺(tái)MCU的芯片架構(gòu)經(jīng)歷4代變遷。早期Intel主導(dǎo)的架構(gòu)稱作MCU的第一代架構(gòu);瑞薩電子、微芯等公司自研內(nèi)核的發(fā)展史代表了各家自定義架構(gòu)的第二代MCU發(fā)展;近10年,隨著需求側(cè)對(duì)性能要求和處理能力的提升,32位MCU逐漸成為市場(chǎng)主流,大部分廠家MCU的內(nèi)核逐漸被第三代ARM架構(gòu)的內(nèi)核替代;2014年,基于現(xiàn)代需求設(shè)計(jì)的第四代RISC-V架構(gòu)推出,具有模塊化、極簡(jiǎn)和可拓展的特點(diǎn),目前主要在可穿戴設(shè)備中應(yīng)用廣泛,但目前暫不具備和ARM類似的完善生態(tài)系統(tǒng)。ARM為目前主流架構(gòu),已形成完整的生態(tài)系統(tǒng)。ARM架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化,為設(shè)計(jì)平臺(tái)提供了代碼兼容性和軟件兼容性,促使主要廠商紛紛遷移到32位MCU產(chǎn)品開發(fā),成熟的架構(gòu)迅速替代各家自定義架構(gòu),成為目前主流架構(gòu),全球前十大MCU廠商32位產(chǎn)品均有導(dǎo)入ARM架構(gòu)。同時(shí)ARM架構(gòu)設(shè)計(jì)上更偏重節(jié)能、能效方面,在進(jìn)入21世紀(jì)之后,隨著手機(jī)的快速發(fā)展而發(fā)展壯大,據(jù)軟銀數(shù)據(jù),ARM處理器逐步占領(lǐng)全球手機(jī)市場(chǎng),市占率高達(dá)90%以上。ARM公司將Cortex系列細(xì)分為三大類,包括A系列、R系列和M系列。在不同應(yīng)用領(lǐng)域具體內(nèi)核不同,A系列主要用于復(fù)雜的電腦應(yīng)用,比如手機(jī)、服務(wù)器等;R系列主要用于實(shí)時(shí)系統(tǒng);最早集成到芯片級(jí)的是Cortex-M系列,主要面向各類嵌入式應(yīng)用的MCUeCortex-M系列主要有M0、M0+、Ml、M3、M4、M7、M23和M33內(nèi)核等。按照ARM架構(gòu)分類,MO、M0+、Ml屬于ARMV6-M架構(gòu),M3、M4、M7屬于ARMV7-M架構(gòu),M23、M33屬于ARMv8-M架構(gòu)。高性能內(nèi)核的主頻通常較高,M4、M7和M33系列中有數(shù)字信號(hào)處理拓展(DSP),M23和M33則開始擁有TrustZone特性。ARMv7-M架構(gòu)支持簡(jiǎn)單的流水線設(shè)計(jì),提供低周期計(jì)數(shù)執(zhí)行、最小中斷延遲和無(wú)緩存操作,專為深度嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì),支持DSP和浮點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展。ARMv6-M架構(gòu)是ARMv7-M架構(gòu)的子集,是ARMv7-M模型的輕量版。ARMV8-M架構(gòu)為深度嵌入式系統(tǒng)做出進(jìn)一步優(yōu)化,為低時(shí)延處理而設(shè)計(jì)。圖8:MCUtnARMCortex4A系列內(nèi)核推出時(shí)間?CortexM3?CortexMOfConexM0+ ?CortexM23Cortrx-M332004、一、2009、2010、小、2014、W6?Cortex-M1 ?Cortex-M4 ?Cortcx-M7簧料*篝:CSDN;拓商iX車M3系列于2004年10月發(fā)布,專為高性能、低成本平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)。因?yàn)榕鋫淞薔VIC組件,因此較其他系列具有更高的中斷速度,在工控領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。M3將傳統(tǒng)MCU外設(shè)與可編程模擬功能結(jié)合,在實(shí)際應(yīng)用中最多提高70%的中斷速度。第一款M3系列MCU為L(zhǎng)uminaryMicro于2006年推出的StellarisLM32但2007年6月ST推出的STM32F1系列才讓M3內(nèi)核顯露鋒芒。Ml系列于2007年3月發(fā)布,是專業(yè)面向FPGA設(shè)計(jì)的MCU。M0系列于2009年2月發(fā)布,最大的特點(diǎn)是低功耗設(shè)計(jì),具有高效和高代碼密度的特點(diǎn)。運(yùn)算能力達(dá)到0.9DMIPS/MHZ,成功以8位的價(jià)格創(chuàng)造32位效能,同時(shí)將傳統(tǒng)的8位和16位處理器升級(jí)到更低功耗、更高效的32位處理器。第一款M0產(chǎn)品為NXP于2009年3月推出的LPC1100系列。M4系列于2010年發(fā)布,相比于M3系列,增加了DSP擴(kuò)展和可選的單精度浮點(diǎn)單元,提供更有效的電源管理和資源分配功能。主要滿足電機(jī)控制、汽車電源和工業(yè)自動(dòng)化等新興市場(chǎng)要求。第一款M4產(chǎn)品為Freescale推出的KinetisK系列。M0+系列于2012年3月發(fā)布,在M0系列的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低功耗并提升性能,第一款產(chǎn)品為NXP推出的LPC800系列。M7系列于2014年9月發(fā)布,進(jìn)一步提升計(jì)算性能和DSP處理能力,擁有高性能和靈活的系統(tǒng)接口。第一款產(chǎn)品為意法半導(dǎo)體于2014年9月推出的STM32F730x8,集成了M7內(nèi)核、各種外設(shè)和公司專有的ART加速器技術(shù)(能夠?qū)崿F(xiàn)閃存的零等待狀態(tài)執(zhí)行),廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)4.0、高端音視頻等領(lǐng)域。M23系列使用ARMv8-MBaseline架構(gòu),帶有TrustZone安全擴(kuò)展,可以保護(hù)安全內(nèi)存、加密塊、鍵盤和屏幕等外設(shè),適用于需要安全性的IoT和嵌入式應(yīng)用。M33系列使用ARMV8-MMainline架構(gòu),有較多的可選特性,包括DSP擴(kuò)展、TrustZone安全特性、協(xié)處理器接口、內(nèi)存保護(hù)單元和浮點(diǎn)計(jì)算單元,適用于需要缺安全性或數(shù)字信號(hào)控制的嵌入式和IoT應(yīng)用。&5:ARMCortexN&系夕架的系列技出時(shí)間ARMv6?MCortex-M02009面向低成本.姥館功晝的MCU和深度表入應(yīng)用的會(huì)理8Cortex-MO*2012計(jì)時(shí)小冬麥入犬.條攏的長(zhǎng)高能故處理與Cortex?M。尺寸撞近.但是具有擴(kuò)版功能Cortex-M12007什時(shí)FPGA設(shè)計(jì)優(yōu)化的處理鑰用FPGA上的存儲(chǔ)塊實(shí)現(xiàn)了緊極合內(nèi)存.和Cortex?M0有相同的指全集ARMv7?MCortex-M32004什時(shí)低功托MCU設(shè)計(jì)的處理面枳小柱能強(qiáng)功.女抻可以快速處理復(fù)親任務(wù)的指令篥.衣抻全面的調(diào)試和眼球功能.使款件開發(fā)者可以快速開發(fā)應(yīng)用Cortex-M42010具備M3的全部功能.擴(kuò)裝了面向DSP的指令集.還有可說(shuō)的女持IEEE754浮點(diǎn)林準(zhǔn)的單精度浮點(diǎn)逵鼻單元Cortex-M72014什時(shí)高端MCU夕數(shù)憤處理密集的應(yīng)用開發(fā)禹K能處理8?具備M4交持的所有指令功能.擴(kuò)板女持坎拈度浮點(diǎn)達(dá)鼻.并且凡各擴(kuò)版的存做8功能.DSP拓展ARMv8?MCortex-M232016而向曜低功化,低成不應(yīng)用設(shè)計(jì)的小尺寸和M0矣似.但是各神增強(qiáng)的指令集牝系統(tǒng)層面的功能檢桎.1#TrustZone安會(huì)r<Cortex-M33主汲的處理;8設(shè)計(jì).與M3和M4昊似,但系統(tǒng)設(shè)計(jì)史靈活.能托比史高土柱能史擊.HITrustZone安全擴(kuò)4LHIDSP拓裝? 電子句窗同.捋育廷參MCU生態(tài)系統(tǒng)愈發(fā)復(fù)雜,已經(jīng)擴(kuò)展到芯片設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用層,完整的生態(tài)系統(tǒng)不僅要有前端,更要有后端的廠商加入才完美。目前ARM架構(gòu)已形成較為完善的生態(tài)系統(tǒng)。圖9:CortexN架構(gòu)柱能提升Cnrtn-MUFPGA 救成本事片機(jī) 禹端堆片機(jī)RISC-V于2010年推出,針對(duì)現(xiàn)代需求設(shè)計(jì),具有模塊化、極簡(jiǎn)和可拓展的特點(diǎn),并且不需要為了兼容老性能而做出犧牲。RISC-V在配備操作系統(tǒng)、開發(fā)工具等的生態(tài)系統(tǒng)方面不如ARM架構(gòu),產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內(nèi)部對(duì)RISC-V發(fā)展方向一直存在分歧。RISC-V的靈活可拓展性及高定制化使其在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)依賴性比較小的新型市場(chǎng)(如嵌入式IoT、人工智能等)中擁有更大的潛力。目前,阿里平頭哥推出了基于RISC-V的開源MCU平臺(tái),兆易創(chuàng)新等國(guó)內(nèi)企業(yè)也相繼推出基于RISC-V內(nèi)核的MCU產(chǎn)品。4、生態(tài)環(huán)境是MCU廠商建設(shè)重點(diǎn),助力下游客戶產(chǎn)品開發(fā)MCU芯片需要通過(guò)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)商用化產(chǎn)品開發(fā)。MCU芯片需要下游廠商二次開發(fā),下游廠商需要根據(jù)自身產(chǎn)品特點(diǎn),進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)指的是選擇滿足系統(tǒng)要求的MCU芯片和其它電子元器件,并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)等。對(duì)于軟件設(shè)計(jì):1)輸入源代碼,通常是借助IDE(集成開發(fā)環(huán)境),

用編程語(yǔ)言編寫代碼;2)進(jìn)行代碼編譯,確保代碼符合語(yǔ)法規(guī)則;3)利用仿真系統(tǒng)調(diào)試程序,在生成實(shí)際電路板之前,用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真,避免資源浪費(fèi)。在軟硬件設(shè)計(jì)完成后,根據(jù)電路原理圖生產(chǎn)PCB板,將MCU芯片及其它電子器件焊接在電路板上,進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào),直^最后功能無(wú)誤。圖10:下沸客戶MCU產(chǎn)品開定流程X產(chǎn)品規(guī)劃修改源代碼調(diào)試程序測(cè)試仿真JLv通過(guò)代碼燒錄進(jìn)MCUX產(chǎn)品規(guī)劃修改源代碼調(diào)試程序測(cè)試仿真JLv通過(guò)代碼燒錄進(jìn)MCU黃神來(lái)每:《半導(dǎo)體情報(bào)》.招商i£務(wù)MCU廠商所構(gòu)建的生態(tài)為客戶提供更完善便捷的使用體驗(yàn),是提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。MCU的生態(tài)包括IDE環(huán)境、官網(wǎng)資料、基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)庫(kù)、評(píng)估板和論壇支持等方面,下游客戶在使用所采購(gòu)的MCU產(chǎn)品后,不僅需要產(chǎn)品本身的品質(zhì)過(guò)硬,還需要與產(chǎn)品相關(guān)的配套服務(wù)來(lái)支持客戶自身的需求。MCU廠商需要建立盡量完備的生態(tài)系統(tǒng),使下游用戶在開發(fā)產(chǎn)品的過(guò)程中能便捷開發(fā),同時(shí)能及時(shí)獲取關(guān)于產(chǎn)品的相關(guān)文檔,在遇到問(wèn)題時(shí),可以得到有效的解決方案,MCU廠商的競(jìng)爭(zhēng)力才能得到提升。圖11:MCU曲生態(tài)出境痛琳A計(jì),加育逕參意法半導(dǎo)體建立了行業(yè)領(lǐng)先的MCU生態(tài)系統(tǒng),包括配套軟件、硬件射寺以及其它開發(fā)支持,主要由九個(gè)方面組成:1)STM32Cube:是意法半導(dǎo)體MCU生態(tài)系統(tǒng)的核心,它是軟件工具和嵌入式軟件庫(kù)的結(jié)合,包含一套完整的PC軟件工具,可滿足一個(gè)完整項(xiàng)目開發(fā)周期的所有需求,在STM32MCU上運(yùn)行的嵌入式軟件模塊,可實(shí)現(xiàn)各種功能(從MCU組件驅(qū)動(dòng)程序到更高級(jí)面向應(yīng)用的特性);2)評(píng)估工具:包括價(jià)格超低的專用工具和滿配的評(píng)估板等,可對(duì)所選STM32系列產(chǎn)品的每個(gè)特性進(jìn)行評(píng)估,所有ST評(píng)估板都配有ST-LINK/V2在線調(diào)試器/編程器;3)軟件工具:屬于STM32Cube,包括:STM32CubeMX(圖形化工具)、STM32CubeIDE(集成開發(fā)環(huán)境)、STM32CubeMonitor(數(shù)據(jù)可視化工具)和STM32CubeProgrammer(用于讀取、寫入和驗(yàn)證設(shè)備內(nèi)存);4)嵌入式軟件庫(kù):屬于STM32Cube,ST支持大量的嵌入式軟件構(gòu)成,包括音頻(MP3,WMA等\連接(USBJCP/IP,藍(lán)牙,ZigbeeRF4CE等\圖形界面、密碼學(xué)、電機(jī)控制與安全等;5)硬件工具:提供STM32MCU編程和調(diào)試的硬件板等;6)STM32Trust:整合ST安全知識(shí)、生態(tài)系統(tǒng)和安全服務(wù)的信息安全框架;7)MadeForSTM32:適用于生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品的標(biāo)簽,是經(jīng)過(guò)ST公司評(píng)估后交付的質(zhì)量標(biāo)簽,它可幫助工程師識(shí)別具有STM32微控制器生態(tài)系統(tǒng)最高集成度和質(zhì)量的第三方解決方案;8)ST合作伙伴計(jì)劃:增強(qiáng)意法半導(dǎo)體廣泛產(chǎn)品組合的生態(tài)系統(tǒng),幫助公司減少開發(fā)工作并加速產(chǎn)品上市時(shí)間,為該計(jì)劃的成員提供廣泛的產(chǎn)品和服務(wù),涵蓋軟件開發(fā)工具、硬件開發(fā)工具、嵌入式軟件、組件和模塊、培訓(xùn)、工程服務(wù)和云等領(lǐng)域。GD32沿著生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)的六個(gè)方向延伸拓展,推出〃MCU百貨商店一方面,GD32聯(lián)合全球合作廠商,推出了多種集成開發(fā)環(huán)境IDE、開發(fā)套件EVB、圖形化界面GUI、安全組件、嵌入式AI、操作系統(tǒng)和云連接方案。打造全新技術(shù)網(wǎng)站GD32MCU.com提供多個(gè)系列的視頻教程和短片可任意點(diǎn)播在線學(xué)習(xí),產(chǎn)品手冊(cè)和軟硬件資料也可隨時(shí)下載。另一方面,也推出了多周期全覆蓋的MCU開發(fā)人才培養(yǎng)計(jì)劃,從青少年科普到高等教育全面展開,助力新一代工程師學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)。1913:GD32生態(tài)系晚槃恂免號(hào)制斷官同.裾有諼4MCU生態(tài)系統(tǒng)中的大學(xué)、聯(lián)盟或組織、社區(qū)和云服務(wù)商等緊密相連,互相促進(jìn)發(fā)展。以大學(xué)為例£T在國(guó)內(nèi)很早就開始與高校進(jìn)行合作,兆易創(chuàng)新近幾年也贊助了中國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)大賽,學(xué)生在校期間就可以接觸前沿MCU公司的相關(guān)技術(shù),學(xué)生畢業(yè)后就成為了開發(fā)者,可以較快地融入到相應(yīng)生態(tài)環(huán)境中進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)。MCU標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)聯(lián)盟或者組織之后可以成為行業(yè)應(yīng)用,專業(yè)知識(shí)在社區(qū)內(nèi)傳播可以讓更多的用戶受益,云服務(wù)廠商借助設(shè)備可以為廣大的MCU開發(fā)者提供云計(jì)算服務(wù),這些都是MCU生態(tài)系統(tǒng)的成員,各種角色在生態(tài)系統(tǒng)中互相配合,互相發(fā)展。圖14:MCU的生態(tài)系統(tǒng)由多方成員知成云計(jì)>1服多麥料來(lái)耳:芯扣匯.招商云計(jì)>1服多麥料來(lái)耳:芯扣匯.招商i£條二、MCU需求端多樣化,汽車和物聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)未來(lái)成長(zhǎng)全球MCU市場(chǎng)規(guī)模約150?200億美元,傳統(tǒng)半導(dǎo)體廠商占據(jù)MCU市場(chǎng)大頭。據(jù)ICInsights數(shù)據(jù),2020年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模約150億美元,2021-2024年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模CAGR預(yù)計(jì)約為6.08%,預(yù)計(jì)2024年市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá)185億美元。據(jù)英飛凌官網(wǎng)數(shù)據(jù),2020年全球MCU廠商市場(chǎng)份額占比前三位分別是瑞薩電子、恩智浦和英飛凌,歐美及日韓系廠商在全球MCU市場(chǎng)份額占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。圖15:2017?2024年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模及斐狷 圖16:2020年全球MCU廠商市場(chǎng)份額占比■5■全球ncvitJ修U模(億美元〉 司比2017201820102030€2021E2022G2023E2024EtHK4:ICInsiahts.拇商譏&■5■全球ncvitJ修U模(億美元〉 司比2017201820102030€2021E2022G2023E2024EtHK4:ICInsiahts.拇商譏&■SMM技K的■?MUBaftAH技■■英E凌MCU主要應(yīng)用于汽車電子、工控/醫(yī)療、計(jì)算機(jī)和3肖費(fèi)電子四大領(lǐng)域。根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)顯示,2019年全球MCU主要應(yīng)用于四大領(lǐng)域其中汽車電子占比高達(dá)33%是MCU的第一大應(yīng)用市場(chǎng),同時(shí),工控、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子占比分別為25%、23%、11%。圖17:2019年全球MCU主要應(yīng)用領(lǐng)域占比■汽車電干■工控/隗療■計(jì)。機(jī)?濤費(fèi)電子■其他8%ICInsights.招育廷柴1、汽車:MCU第一大應(yīng)用市場(chǎng),智能化和電動(dòng)偈區(qū)動(dòng)成長(zhǎng)汽車是全球MCU第一大應(yīng)用市場(chǎng),平均每輛汽車MCU需求量高達(dá)上百顆。汽車電子MCU應(yīng)用場(chǎng)景廣泛,由于現(xiàn)今汽車逐漸從燃油車向新能源汽車過(guò)渡,MCU在汽車電子領(lǐng)域的參與越來(lái)越多,新能源車在整車熱管理系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、充電逆變系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)和車身控制及車載系統(tǒng)內(nèi)都需要用到MCU,車用MCU主要使用8位和32位產(chǎn)品。車用32位MCU主要應(yīng)用包括儀表板控制、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制,以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)。車用8位MCU主要應(yīng)用包括風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、車窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅控制、門控模塊等較低階的控制功能。

$0”18$,,卜已七奉中的應(yīng)用奉分&制隊(duì)奉政*晚a<aiH?a?HKa:比妥誼半導(dǎo)住MH瓦明$0”18$,,卜已七奉中的應(yīng)用奉分&制隊(duì)奉政*晚a<aiH?a?HKa:比妥誼半導(dǎo)住MH瓦明?*.M育廷參座椅調(diào)節(jié)、車窗升降和反光鏡控制等各種低階控制需要用到MCU。最早的車窗升降采用手搖式,座椅調(diào)節(jié)也采用機(jī)械式,在MCU運(yùn)用到汽車電子控制系統(tǒng)后,座椅調(diào)節(jié)可借助MCU實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)便捷的多方向控制,主駕駛亦可控制前后四個(gè)位置的車窗,同時(shí)由于不同駕駛者的身姿體態(tài)區(qū)別,可借助主駕駛位的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)于雙側(cè)反光鏡的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。其它低階控制比如雨刷、天窗、空調(diào)和風(fēng)扇等位置通常也各需要1顆MCU來(lái)完成相應(yīng)控制。電子助力方向盤和自動(dòng)駐車等動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)需要MCU。汽車機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接影響車輛性能以及駕駛者體驗(yàn),將MCU運(yùn)用到汽車電子控制裝置,將靛的實(shí)現(xiàn)〃機(jī)電結(jié)合",實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身的電子控制。具體應(yīng)用包括電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向、電子手剎、電子燃油噴射系統(tǒng)、電子控制懸架和電子控制自動(dòng)變速器等。

者軒表每:汽奉科我.捋育4£參圖20:者軒表每:汽奉科我.捋育4£參圖20:電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示券圖循丘奉.握盲廷參????高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)????強(qiáng)的高階MCU。隨著汽車搭載更多類型的傳感器,需要運(yùn)算性能更強(qiáng)的MCU進(jìn)行信息處理,ADAS包括前車防撞預(yù)警系統(tǒng)、環(huán)視泊車輔助系統(tǒng)、車道偏離警告等功能,汽車先進(jìn)功能的增多加大了高階MCU的使用量。同時(shí)以特斯拉為代表的新造車廠商顛覆傳統(tǒng),將傳統(tǒng)包括眾多按鍵和旋鈕的中控臺(tái)融合到一塊大屏幕上,以及融合車內(nèi)空調(diào)控制等功能,同時(shí)為車內(nèi)人員提供更為暢快的影音視覺(jué)體驗(yàn),液晶儀表盤也逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)指針式儀表盤,這些改進(jìn)將提升32位MCU的使用量。IS21:ADAS需妄禹枚能.MCU遺行估號(hào)處理IS21:ADAS需妄禹枚能.MCU遺行估號(hào)處理號(hào)奉.點(diǎn)住&圖22:竹財(cái)jiModelXi!?備大屏中控臺(tái)及液品儀叔會(huì)登什來(lái)匆:啊斯41官同.押寓<£參新能源車新增電池管理和電掘區(qū)動(dòng)等系統(tǒng),對(duì)單車MCU帶來(lái)增量需求。在電動(dòng)汽車應(yīng)用中,主要由電池為電機(jī)提供動(dòng)力,為了滿足交流電機(jī)負(fù)載的嚴(yán)苛要求,內(nèi)部電池組電壓不低于800V,一種常見的設(shè)

計(jì)方法是采用分布式電池組系統(tǒng),通過(guò)在不同的PCB上連接多個(gè)高精度電池監(jiān)控器,支持包含多節(jié)電池的電池組,該部分的MCU需=1求量會(huì)隨著使用電池模組數(shù)目的增多而提升。圖23:電動(dòng)汽車中的分布K電池管理系統(tǒng)=1求量會(huì)隨著使用電池模組數(shù)目的增多而提升。圖23:電動(dòng)汽車中的分布K電池管理系統(tǒng)relayHV>fHAA:德州儀M官片.招商證先新能源車占比未來(lái)會(huì)逐步提升,有望帶來(lái)更多的車規(guī)級(jí)MCU需求。一般)鐐MCU含量數(shù)十顆,根據(jù)IHS數(shù)據(jù),奧迪Q7車型MCU有38顆,隨著汽車智能化和電動(dòng)化的普及,MCU含量提升。目前平均來(lái)看,新能源汽車智能化和電動(dòng)化程度均要高于燃油車,且新能源車在電池管理、電子和電氣設(shè)備等部分相較于燃油車也有MCU增量,新能源車占比的提升將有助于提升整/本汽車市場(chǎng)MCU需求。圖24:全球與中國(guó)年度泠車產(chǎn)量與同比圖25:全球與車和新能源車俏量以及新能源車占比土球汽乍產(chǎn)■(7jH)中國(guó)汽fttt(7IM)—全球汽乍產(chǎn)■同比 國(guó)產(chǎn)汽豐占全球產(chǎn)量的占比10000中國(guó)汽車產(chǎn)量同比—占比3000土球汽乍產(chǎn)■(7jH)中國(guó)汽fttt(7IM)—全球汽乍產(chǎn)■同比 國(guó)產(chǎn)汽豐占全球產(chǎn)量的占比10000中國(guó)汽車產(chǎn)量同比—占比3000「[[ttitnin;hiIIill8000000040002000201020112012201320142015201620172018201920204%0%20132014201520102017201820192020國(guó)際大廠主導(dǎo)全球車用MCU市場(chǎng),單車配置量有望達(dá)到上百顆。據(jù)英飛凌官網(wǎng),2020年全球車用MCU市場(chǎng)份額占比前五名分別為瑞薩、恩智浦、英飛凌、德州儀器和微芯,CR5占比合計(jì)達(dá)86.6%,國(guó)際大廠主導(dǎo)了全球車用MCU的市場(chǎng)格局。傳統(tǒng)燃油車的半導(dǎo)體器件中,MCU價(jià)值量占比最高,約為1/3,新能源汽車中半導(dǎo)體器件價(jià)值量更大,半導(dǎo)體用量遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)燃油車,MCU價(jià)值量?jī)H次于功率半導(dǎo)體。隨著汽車智能化和電動(dòng)化程度提升,單車MCU使用量有望達(dá)到上百顆。圖26:2020年會(huì)球車用MCU市均競(jìng)爭(zhēng)怙局■WiF電子■思曹浦■英E凌■魅州儀器■其他13.4%黃料來(lái)源:矣飛凌官問(wèn).招商譯條2、工控:應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)固定,市場(chǎng)規(guī)模龐大長(zhǎng)期增速較緩工控是MCU僅次于汽車類的第二大應(yīng)用市場(chǎng),下游應(yīng)用主要

為工業(yè)自動(dòng)化控制、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、表計(jì)類應(yīng)用等。工業(yè)自動(dòng)化有眾多控制需求產(chǎn)生,MCU是工控系統(tǒng)的重要部分。恩智浦對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化的解決方案,采用了支持CC-LinkIETSN協(xié)議的i.MXRT1170跨界MCU,可以是供工業(yè)控制領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制。MCU所支持的整合數(shù)字信號(hào)處理功能、更強(qiáng)大的I/O控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及觸控功能都可以促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化。IS27: *CC-LinkIETSNx業(yè)自動(dòng)化?HUA: 將商詛參mMCU圖28:IS27: *CC-LinkIETSNx業(yè)自動(dòng)化?HUA: 將商詛參mMCU工業(yè)上常見的直流電機(jī)需要1個(gè)MCU進(jìn)行控制。電機(jī)是工業(yè)控制領(lǐng)域常見的構(gòu)成部分,很多機(jī)械的運(yùn)作都需要借助電機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制,據(jù)恩智浦官網(wǎng)資料.1個(gè)三相直流無(wú)刷電機(jī)需要1個(gè)KVlxMCU進(jìn)行控制,可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)速度控制和動(dòng)態(tài)電機(jī)電流限制。IS29£用IS29£用1個(gè)KVIxMCU的三相五漁尤劇電機(jī) 圖30:息智滴jLJLV剩電機(jī)找制示意圖?HU*:息留溥宜同.拇膏母參 著針人潭:恩符.4官問(wèn).押育謚參全球直流無(wú)刷電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng),MCU驅(qū)動(dòng)控制芯片需求潛力巨大。直流無(wú)刷電機(jī)(BLDC,BrushlessDirectCurrentMotor)轉(zhuǎn)矩密度高,適用于無(wú)人機(jī)、機(jī)器人吸塵器等眾多產(chǎn)品。據(jù)GrandViewResearch預(yù)測(cè),全球BLDC電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將從2020年的173億美元增長(zhǎng)至2027年的272億美元,2020-2027年CAGR為6.7%,據(jù)Frost&Sulivan預(yù)測(cè),2018-2023年中國(guó)BLDC電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模CAGR為15%,中國(guó)市場(chǎng)超過(guò)全球市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度。圖31:2018?2027年會(huì)球BLDC電機(jī)巾場(chǎng)規(guī)模及同比^■BLDC電機(jī)巾場(chǎng)慌徑(億美元〉 -■同比世外%每:GrandViewResearch?招商從電表需要配置1顆MCU主要用于計(jì)量,智能水表和燃?xì)獗硇枧鋫涞凸腗CU。智能電表的核心是MCU,該MCU通過(guò)對(duì)用戶的供電電壓和電流的實(shí)時(shí)采樣,完成計(jì)量、顯示、信息保存、交換和控制等功能。智能水表及燃?xì)獗硪残枰狹CU完成實(shí)時(shí)計(jì)量,但水表和氣表內(nèi)芯片對(duì)功耗要求較高,通常使用低功耗MCU。囹32:常能電我圖33:督能電&內(nèi)都MCU原理用f?針未,每:食雄.捋商KA:我修48膏

智能表類產(chǎn)品存在更換周期,表計(jì)類MCU年均消耗可望達(dá)上億顆。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)的智能電表在2019年開始集中照標(biāo),2014-2015年逐步達(dá)到招標(biāo)量高點(diǎn),但是智能電表的使用壽命一般在10年左右,早期投入的智能電表陸續(xù)進(jìn)入更換周期,2018年開始國(guó)網(wǎng)的招標(biāo)量出現(xiàn)回升。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)數(shù)據(jù),2020年,國(guó)網(wǎng)招標(biāo)量達(dá)到5221.7萬(wàn)只??紤]到全球范圍內(nèi)的智能電表、水表和氣表的安裝更換,表計(jì)類產(chǎn)品每年消耗MCU有望達(dá)到上億顆。圖34:2017-20204-國(guó)家電網(wǎng)智能電表招標(biāo)童及同比—|國(guó)陽(yáng)怦篋電表招*餓(千萬(wàn)只)同比h1111—|國(guó)陽(yáng)怦篋電表招*餓(千萬(wàn)只)同比h1111100%80%60%40%20%0%-20%-eo%責(zé)料來(lái)通:國(guó)家電同.招商奈變頻器是應(yīng)用廣泛的電力控制設(shè)備,常用MCU作為主控芯片。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器通常會(huì)使用MCU作為球芯片,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓,同時(shí)還有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護(hù)等功能。變頻器的應(yīng)用包括:1)變頻節(jié)能,比如恒壓供水、中央空調(diào)和各類風(fēng)機(jī)等;2)工業(yè)自動(dòng)化,比如電梯的自動(dòng)控制、玻璃窯攪拌、汽車生產(chǎn)線等;3)機(jī)械設(shè)備控制領(lǐng)域,比如傳送、起重、擠壓和機(jī)床等。逆變器是把直流轉(zhuǎn)換成交流的變壓器,也需要MCU作為主控芯片。逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成定頻定壓或調(diào)頻調(diào)壓交流電(比如220V交流電)的轉(zhuǎn)換器。逆變器內(nèi)的MCU控制電壓變化,廣泛應(yīng)用于空調(diào)、家庭影院、電動(dòng)砂輪、電動(dòng)工具、縫紉機(jī)、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)、冰箱、風(fēng)扇等。圖35:遂變舂用于光伏發(fā)電寺料來(lái)卷:電于發(fā)烷發(fā).招育證奈工控MCU市場(chǎng)需求較為穩(wěn)定,工業(yè)控制市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。工業(yè)控制是指利用電子電氣、機(jī)械、軟件等組合實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化控制,主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子器件以及電氣設(shè)備,力圖使工業(yè)生產(chǎn)制造更加自動(dòng)化、效率化和精確化,并具有可控性和可視性。據(jù)Prismark預(yù)計(jì),2019-2023年全球工業(yè)控制市場(chǎng)規(guī)模將從2310億美元增長(zhǎng)至2599億美元,CAGR為2.99%。隨著工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)于控制系統(tǒng)提出更多新需求,MCU等微電子器件作為智能工控的基礎(chǔ),將得到穩(wěn)步發(fā)展。圖36:會(huì)球工業(yè)技制市場(chǎng)堤模(億美元)及其增速黃料來(lái)尊:Prismark.犒育證條3、家電:智能化和變頻化帶來(lái)MCU增量市場(chǎng)家電市場(chǎng)主要分為大家電和小家電,大家電是指以空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)為主的白色家電,小家電主要是指以家居和廚衛(wèi)等應(yīng)用為目的的家用電器,包括豆?jié){機(jī)、破壁機(jī)、電磁爐、電風(fēng)扇、電吹風(fēng)等日用電器。大家電出貨量未來(lái)增長(zhǎng)相對(duì)有限,但智能化和變頻化趨勢(shì)有望提升MCU需求;新興小家電在出貨量和智能化方面均有不錯(cuò)的增長(zhǎng)空間。智慧家居帶動(dòng)家電MCU升級(jí),32位MCU控制系統(tǒng)助力設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及高階功能。以傳統(tǒng)冰箱為例,過(guò)去冰箱大都僅區(qū)分為上下兩個(gè)空間,即冷藏室和冷凍室,MCU需要完成的功能僅僅是控制兩個(gè)儲(chǔ)物空間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度即可。隨著人們對(duì)生活品質(zhì)追求的提高以及家電行業(yè)制造技術(shù)的進(jìn)步,當(dāng)下的冰箱已經(jīng)邁向智能化發(fā)展時(shí)代,開辟多個(gè)儲(chǔ)物空間,并可通過(guò)設(shè)置實(shí)現(xiàn)速凍、保鮮等特殊功能。在家用雙開門云冰箱中,運(yùn)用32位MCU作為控制主體,通過(guò)夕任妾模塊或按鍵,實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)、Wi-Fi連接、智能顯示等功能。家電應(yīng)用場(chǎng)景的智能化,以及需求多樣化,對(duì)家電MCU提出更高的要求,也進(jìn)一步促進(jìn)了各類MCU在家電領(lǐng)域的應(yīng)用。圖38:家冏域戶門云冰圖38:家冏域戶門云冰&MCU系晚原理示寇圖小家電智能化成為標(biāo)配,功能多樣性提升單臺(tái)設(shè)備MCU使用量。傳統(tǒng)電磁爐MCU主要是需要滿足按鍵控制的功能,鍋灶聯(lián)動(dòng)式電j爐具有電磁爐主控MCU和鍋蓋主控MCU,鍋蓋MCU可借助溫度檢測(cè)和泡沫檢測(cè)進(jìn)行智能檢測(cè)和調(diào)整,達(dá)到無(wú)需看管的目的。對(duì)于空氣凈化器,可用一個(gè)8位MCU控制出風(fēng)系統(tǒng),同時(shí)加一個(gè)32位MCU達(dá)到檢測(cè)外界光線、濕度、粉塵以及機(jī)身傾斜等功能。小家電逐步邁向智能化階段,感知能力和控制處理能力升級(jí)有望帶動(dòng)單臺(tái)設(shè)備MCU使用量提升。1539:鍋X灶臺(tái)互JK1539:鍋X灶臺(tái)互JK型電磁爐圖40:銹JL灶臺(tái)互聯(lián)型電磁爐以MCU配備示意圖?ma*:東耿met同.<?肖?司家電內(nèi)置運(yùn)算性能更強(qiáng)的高階MCU,結(jié)合多種外設(shè)帶領(lǐng)家電緊隨IoT趨勢(shì)。以意法半導(dǎo)體的STM32H7X3系列為例,該系列為ARMCortex-M7內(nèi)核,在智能家電顯示控制板的系統(tǒng)架構(gòu)中,ITCM和DTCM主要放置常用代碼;實(shí)時(shí)控制部分通過(guò)SDMMC和傳統(tǒng)通訊接口,進(jìn)行傳感器以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制,在執(zhí)行上實(shí)現(xiàn)了真正的零等待過(guò)程,同時(shí)外接一個(gè)RGB顯示屏將電飯煲的實(shí)時(shí)處理過(guò)程可視化。黃料?來(lái)算:意汝半導(dǎo)依公眾號(hào).扣育證軍大家電MCU市場(chǎng)規(guī)模較為穩(wěn)定,變頻化趨勢(shì)帶來(lái)MCU產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和產(chǎn)業(yè)在線數(shù)據(jù),2019年中國(guó)空調(diào)產(chǎn)量為2.19億臺(tái),其中變頻空調(diào)產(chǎn)量0.69億臺(tái),占比32%,2013-2019年中國(guó)空調(diào)產(chǎn)量CAGR為7.4%02019年冰箱和洗衣機(jī)銷量合計(jì)為1.44億臺(tái),其中變頻冰箱和洗衣機(jī)合計(jì)銷量0.46億臺(tái),占比32%,2012-2019年冰箱和洗衣機(jī)銷量CAGR為1.36%,增速較緩。從變頻占比來(lái)看,2017-2019年中國(guó)變頻空調(diào)產(chǎn)量占比邁上30%的臺(tái)階,變頻冰箱和洗衣機(jī)占比逐年增大,變頻化趨勢(shì)下大家電變頻MCU比例也隨之上升。

圖42:2013?2019耳中國(guó)W*空調(diào)產(chǎn)占比■產(chǎn)■圖42:2013?2019耳中國(guó)W*空調(diào)產(chǎn)占比■產(chǎn)■(億色> ^變兼金刀產(chǎn)費(fèi)<fcfr)25——變H史調(diào)占比圖43:2012-2019變傾?冰洗T伉丁及占比-**??■(tft> .冰沅?nt<^ft>—?MA比20 35%1.0iiuUi;血皿0020132014 2015201620172018201920122013201420152016201720182019小家電市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng),疊加智能化趨勢(shì)帶來(lái)高性能MCU增量空間。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021年中國(guó)小家電市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為5127億元,2012-2023年中國(guó)小家電市場(chǎng)規(guī)模CAGR預(yù)計(jì)為13%,市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)。微波爐、電飯煲和電風(fēng)扇等小家電是較為成熟的市場(chǎng),傳統(tǒng)小家電在智能化升級(jí)過(guò)程中有望采用更高級(jí)的MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能,傳統(tǒng)小家電的MCU需求較為穩(wěn)定。對(duì)于榨汁機(jī)、豆?jié){機(jī)等新興小家電,受人們健康生活理念的影響,新興小家電出貨量有望增長(zhǎng),智能化趨勢(shì)帶來(lái)MCU增量。圖44:2012?2023牛中園小家電市場(chǎng)埋模(億元) 圖45:2017?2020年中國(guó)部分小,電產(chǎn)佑量hlllllllllll600050004000300020001000hlllllllllll600050004000300020001000產(chǎn)*:億<!>■電(億fr〉tHUA:產(chǎn)業(yè)信息?同.4S?Ufr4、泛消費(fèi):傳統(tǒng)消費(fèi)相對(duì)穩(wěn)定,消斐醫(yī)療等帶來(lái)增量需求泛消費(fèi)大類包括消費(fèi)電子等常見產(chǎn)品,其中消費(fèi)電子包括手機(jī)、電腦、可穿戴設(shè)備等電子產(chǎn)品,一般MCU會(huì)用于主控、觸控和無(wú)線連接等功能。智能手機(jī):NFC、觸控等功能需要搭配MCU。例如,蘋果11ProMax內(nèi)配備1顆意法半導(dǎo)體MCU用于支持NFC功能。據(jù)集微網(wǎng)信息,iPhone11ProMax內(nèi)包含1顆意法半導(dǎo)體ST33G1M2MCU,據(jù)意法半導(dǎo)體介紹,ST33G1M2既可集成在NFC通用集成電路卡模塊內(nèi),處理手機(jī)支付以及SIM卡應(yīng)用和用戶瓣存儲(chǔ)任務(wù),又可用作NFC智能手機(jī)的專用嵌入式安全芯片,表明智能手機(jī)內(nèi)也會(huì)配備MCU完成一定的輔助功能。觸控和指紋等模組內(nèi)也會(huì)用到MCU。圖46iPhorw11ProMax 圖47:iPhorw11ProMax拆機(jī)Ifi內(nèi)的MCU據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全球智能手機(jī)全年出貨量較為穩(wěn)定,2016-2020年全球智能手機(jī)出貨量CAGR為323%,受到5G建設(shè)的帶動(dòng),全球智能手機(jī)5G化普及加快,全球智能手機(jī)年均出貨量維持在13億左右,市場(chǎng)規(guī)模較為穩(wěn)定。圖48:2016-2021年全球智能手機(jī)出貨最推瀏及變化資料%每:IDC.拓育謚以

電腦鍵盤鼠標(biāo)和平板電腦內(nèi)部也需要MCU,年均MCU需求預(yù)計(jì)超過(guò)5億顆。每臺(tái)電腦都會(huì)配置相應(yīng)的鍵盤和鼠標(biāo),鍵盤和鼠標(biāo)的控制也需要MCU參與。平板電腦與手機(jī)類似,內(nèi)部也需要MCU芯片。據(jù)IDC數(shù)據(jù),2020年由于疫情的原因,PC和平板電腦的出貨量較正常年份增幅較大,分別出貨3.03億臺(tái)和1.64億臺(tái),按照正常年份的水平來(lái)估計(jì),預(yù)計(jì)全球電腦相關(guān)產(chǎn)品和平板電腦每年消耗的MCU將超過(guò)5億顆。圖492015-2020*^PC出費(fèi)圣IDC.WMafr圖50:2015?2020斗企球小板電肱出圖492015-2020*^PC出費(fèi)圣IDC.WMafr璋亍板電明出H比29 20%15%2巧■ 10%llllh2015 2016 2017 2018 2019 2020:IDC.TWS:充電盒配備1顆MCU用做主控芯片,無(wú)線耳機(jī)里面暫未配備MCU。根據(jù)快科技網(wǎng)站的拆解圖來(lái)看,蘋果Airpods型號(hào)的TWS耳機(jī)充電盒內(nèi)配備了1顆STL072Z16D的MCU,用來(lái)實(shí)1!現(xiàn)管理電池信息、保證充電倉(cāng)與耳機(jī)的通信、耳機(jī)配對(duì)等功能,監(jiān)控鋰電池的工作狀態(tài)和霍爾開關(guān)的閉合狀態(tài),還需要負(fù)責(zé)系統(tǒng)中其他1!IC的使用,控制電源IC的輸出,實(shí)現(xiàn)對(duì)TWS耳機(jī)的充電,目前多數(shù)TWS的耳機(jī)部分暫未配備MCU。根據(jù)與非網(wǎng)信息,華為FreeBudsPro充電盒內(nèi)的核心芯片是1顆國(guó)民技術(shù)的N32G4FRMCU,該MCU不僅可作為通用型MCU,還支持市場(chǎng)主流半導(dǎo)體指紋和光學(xué)傳感器,同時(shí)內(nèi)部集成了多種密碼算法硬件加速引擎。

圖51:華為FreeBudsPro上線劣帆圖52FreeBudsPro千電盆內(nèi)的霄"戲術(shù)MCU??+<?:牛為捋有謚4 ,什來(lái)源:^#Heefocus.扣育譯》全球TWS出貨量增速高于Airpods系列出貨量增速,非蘋果系TWS占比逐步提升。據(jù)DIGITIMES數(shù)據(jù),2020年全球TWS耳機(jī)出貨量為L(zhǎng)84億副,其中Airpods系列出貨量為0.87億副,2018-2020年全球TWS耳機(jī)出貨量CAGR為73.47%,高于Airpods系列的CAGR(47.16%),并且Airpods系列出貨量占全球TWS耳機(jī)出貨量的比例從2018年的68.95%降為42.10%,非蘋果系TWS占比逐步提升。圖53:2018?2020年全球TWS與Airpods系列出貨量變化金球TWS出貨ft《億副) ■■AirPods系列出貨按《億副) Airpods系列占全球T1S比例黃料來(lái)每:DIGITIMES-招商證條智能手表、智能手環(huán):通常也都配備1顆低功耗MCU用于通信、傳感等。目前智能手環(huán)和智能手表主要采用"MCU+彳氐功耗藍(lán)牙通信方案+慣性傳感器產(chǎn)品+電源”的方案,其基本原理主要是通過(guò)MCU

來(lái)控制藍(lán)牙、傳感器、LED和振動(dòng)器。從小米手環(huán)3的拆解圖可以看到,其將藍(lán)牙和MCU整合在一起,而小米智能手表則采用一顆意法半導(dǎo)體的高性能超低功耗MCU,對(duì)其他器件進(jìn)行控制。圖54:小米手W圖54:小米手W3拆解圖圖55:小來(lái)手能■手41拆解圖電于支烷友.押商證參 置件來(lái)衣:電子發(fā)烷發(fā).抻■諼玉智能穿戴設(shè)備的普及率不斷提高,市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大帶動(dòng)低功耗MCU使用量提升。隨著硬件創(chuàng)新,功能日益增加,智能手表正逐步走向成熟,與智能手機(jī)形成更加完整的生態(tài)圈。通過(guò)定位運(yùn)動(dòng)、健康、移動(dòng)支付等領(lǐng)域行業(yè)將持續(xù)發(fā)展據(jù)Gartner數(shù)據(jù),預(yù)計(jì)2022年全球智能手表終端用戶支出將達(dá)到313.4億美元,2019-2022年CAGR為19.2%。對(duì)于智能手環(huán),由于其價(jià)格低廉,與智能手表有明顯的價(jià)格差距,主要應(yīng)用場(chǎng)景簡(jiǎn)單,預(yù)期未來(lái)仍將保持穩(wěn)定增長(zhǎng),據(jù)IDC數(shù)據(jù),2020年中國(guó)智能手表出貨量約為4000萬(wàn)塊,二者

將K推動(dòng)MCU市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。云臺(tái)相機(jī)以及手機(jī)云臺(tái)內(nèi)也會(huì)配備MCU。云臺(tái)是指安裝或固定攝像機(jī)的支撐設(shè)備,也可安裝到無(wú)人機(jī)上,可隨時(shí)拍攝高精度的穩(wěn)定畫面。當(dāng)前隨著短視頻、直播以及Vlog等記錄生活動(dòng)態(tài)的各種方式興起,云臺(tái)相機(jī)以及手機(jī)云臺(tái)的市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大,云臺(tái)相機(jī)是指本身就自帶攝像頭的相機(jī),可以不借助其他設(shè)備就能拍攝照片或視頻;手機(jī)云臺(tái)用以將手機(jī)固定在云臺(tái)上,達(dá)到防止抖動(dòng)以及拍攝特定角度的需求。圖56:2019-2022*^球皆能子衣外姓用戶£出*■科來(lái)源:Garlner.圖56:2019-2022*^球皆能子衣外姓用戶£出*■科來(lái)源:Garlner.棚商襟尊ffl57:2014-20204*?*11+^出貨量中國(guó)出貨量(力塊〉 H比IDC.押育證參云臺(tái)自身是一個(gè)電子設(shè)備,也需要MCU協(xié)助進(jìn)行控制。圖58:圖58:大41Pocket2云臺(tái)相機(jī)圖59:大手帆云臺(tái)醫(yī)療電子也是MCU用量較大的領(lǐng)域,家用醫(yī)療產(chǎn)品的普及以及更多醫(yī)療設(shè)備的智能化,MCU將在醫(yī)療電子領(lǐng)域占據(jù)更多的市場(chǎng)份額。在醫(yī)療領(lǐng)域,常見的額溫槍、血壓計(jì)、霧化器和血氧儀等醫(yī)療儀器設(shè)備中都會(huì)用到MCU。以MCU在額溫槍中的應(yīng)用為例,中微半導(dǎo)體的高精度ADC額溫槍解決方案,采用了8051MCU進(jìn)行設(shè)計(jì),

IS60:家用額溫槍禺邦電于,押點(diǎn)讓?參圖61:IS60:家用額溫槍禺邦電于,押點(diǎn)讓?參圖61:家用假溫槍MCU應(yīng)用愜圖fHKa:申做半爭(zhēng)依.押育5、IoT:長(zhǎng)期成長(zhǎng)空間巨大,通信協(xié)議+MCU集成是主要趨勢(shì)IoT市場(chǎng)規(guī)模大且增速快,是未來(lái)MCU用量增長(zhǎng)的重要領(lǐng)域。隨著智能家居的普及,眾多新興電子產(chǎn)品的銷量提升,以及眾多傳統(tǒng)產(chǎn)品接入網(wǎng)絡(luò),對(duì)于MCU的需求將會(huì)得到大幅提升。掃地機(jī)器人除了主控SoC外,一般配至少兩顆MCU,一顆用于電機(jī)驅(qū)動(dòng),一顆用于傳感器控制。技術(shù)進(jìn)步讓更多的家務(wù)可以通過(guò)機(jī)器來(lái)完成,消費(fèi)升級(jí)的背景下大部分人群有意接受更為智能的家居產(chǎn)品。掃地機(jī)器人是近些年來(lái)的家電爆品之一,具有吸塵、清掃、擦地等功能。目前全球已有較多知名企業(yè)切入掃地機(jī)器人領(lǐng)域,國(guó)外有iRobot和戴森等,國(guó)內(nèi)有科沃斯、小米、美的、海爾等。根據(jù)快科技網(wǎng)站拆解,米家掃地機(jī)器人內(nèi)有2個(gè)MCU(德州儀器與意法半導(dǎo)體各1個(gè)),TIMCU用于LDS激光測(cè)距傳感器,還有1個(gè)ARMCortex-M3架構(gòu)的STMCUe根據(jù)奧維云網(wǎng)數(shù)據(jù),2020年中國(guó)掃地機(jī)器人銷量達(dá)到654萬(wàn)臺(tái)。表6:部分廠商掃地機(jī)器人的MCU救星及品牌品牌型號(hào)MCU賴敏內(nèi)1MCU品牌科沃斯2樂(lè)彌+兆易創(chuàng)析米家掃地機(jī)驀人2德州儀君+意法半導(dǎo)體石頭T61意法半導(dǎo)體360T901&矣拆機(jī)月站,招商證蘇圖62:末與勾地機(jī)公人圖63:圖62:末與勾地機(jī)公人圖63:牝織掃地機(jī)君人內(nèi)的2個(gè)MCU棚點(diǎn)謚參著什來(lái)源:?!?*.官網(wǎng).押育謹(jǐn)4未來(lái)家居產(chǎn)品芯片含量增大,智能家居滲透率提升帶來(lái)新增長(zhǎng)動(dòng)力。據(jù)Statista預(yù)測(cè),全球智能家居市場(chǎng)出貨量將由2019年的8.33億臺(tái)增長(zhǎng)至2023年的15.57億臺(tái),4年CAGR為16.9%;據(jù)IDC數(shù)據(jù),中國(guó)智能家居出貨量將由2018年的1.56億臺(tái)增長(zhǎng)至2023年的4.53億臺(tái),5年CAGR為21.5%。智能家居融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù),對(duì)MCU芯片產(chǎn)品性能和數(shù)量需求迅速上升,預(yù)計(jì)未來(lái)家居產(chǎn)品中MCU含量將大幅提升。圖64:2018?2023E圖64:2018?2023E會(huì)球密此家居出(億臺(tái))圖652018?2023E中沮曾。軍居出貨<(億臺(tái))?HKa:Statists.抑育<£參 IDC.招育廷參通信協(xié)議+MCU集成是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)展的主要趨勢(shì)。目前通信方案主要有兩種,1)單芯片集成協(xié)議MCU,主要用于智能燈泡、

智能插座等比較簡(jiǎn)單的控制電路,例如小米智能插座使用Marvell的EZ-Connect無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)芯片解決方案,主控采用88MC200-NAP2高集成度低功耗MCUe2)雙芯MCU+通信模塊,雙芯片方案主要用于智能攝像頭、智能音箱等運(yùn)算要求高的電路,但其結(jié)構(gòu)會(huì)增加設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的復(fù)雜性和安全風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)集成傳感器+MCU+無(wú)線模塊的方案是各MCU廠商的方向。圖66:小泉智能的度中佗周MCU皆什公每:古?-圖66:小泉智能的度中佗周MCU皆什公每:古?-圖67:小來(lái)曾能報(bào)像突用MCUfHK4:eWisetech.?育扯,無(wú)人機(jī):通常會(huì)配備多顆MCU完成電機(jī)控制等功能。據(jù)集微網(wǎng)拆機(jī)信息,大疆MavicMini無(wú)人機(jī)內(nèi)包括2顆MCU,包括1顆恩智浦i.MXRT系列的跨界MCU。據(jù)恩智浦官網(wǎng)介紹,恩智浦MCU用在無(wú)人機(jī)里可以用來(lái)控制4個(gè)機(jī)翼的電機(jī)。大疆MavicMini無(wú)人機(jī)內(nèi)另一個(gè)是國(guó)產(chǎn)的華大半導(dǎo)體MCU,預(yù)計(jì)隨著無(wú)人機(jī)的功能愈加多樣化,1臺(tái)無(wú)人機(jī)至少會(huì)配備2顆及以上MCU。世68大角MavicMini世68大角MavicMini尤人機(jī)圖69火捋MavicMini主人2020年全球企業(yè)級(jí)及零售領(lǐng)域無(wú)人機(jī)銷量合計(jì)約50余萬(wàn)臺(tái)。據(jù)Gartner預(yù)測(cè),2020年全球物聯(lián)網(wǎng)(IoT)企業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)(無(wú)人飛行器)的總出貨量將達(dá)到52.6萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng)50%,預(yù)計(jì)r=i

[==12020-2023年企業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)出貨量CAGR為34.25%;2020年零r=i

[==1售領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)出貨量約為2.5萬(wàn)臺(tái),預(yù)計(jì)2023年零售領(lǐng)域無(wú)人機(jī)出貨量將為12.2萬(wàn)臺(tái),2023年企業(yè)級(jí)和零售領(lǐng)域無(wú)人機(jī)出貨量合計(jì)將達(dá)到約140萬(wàn)臺(tái)。圖70:2019-2023^-圖70:2019-2023^-全球企業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)出貨量黃料來(lái)源:Gartner,招商法務(wù)全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量逐年增長(zhǎng),將會(huì)帶動(dòng)MCU出貨量上升。根據(jù)GSMA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2010-2020年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量高速增長(zhǎng),復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)19%,2020年,全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)量高達(dá)126億個(gè)。GSMA同時(shí)預(yù)測(cè),2025年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)數(shù)量將達(dá)到約246億個(gè)。萬(wàn)物互聯(lián)成為全球網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的重要方向。幾乎所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部的控制系統(tǒng)都會(huì)采用MCU,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷增多將會(huì)為MCU市場(chǎng)帶來(lái)增量因素。

圖71:2015-20254-圖71:2015-20254-球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接敦寂怖況《億個(gè))杵表角:GSMA.扣商延奈電動(dòng)兩輪車以及共享單車需要利用MCU作為控制芯片。電動(dòng)兩輪車以及自行車作為對(duì)汽車出行的補(bǔ)充,是中短途通勤的便捷交通工具。電動(dòng)兩輪車現(xiàn)在的智能化趨勢(shì)也愈加明顯,在儀表盤、電機(jī)控制等部分需要MCU進(jìn)行控制。近年來(lái)隨著共享單車的興起,MCU也在共享單車的電池管理中承擔(dān)重要作用。中國(guó)電動(dòng)二輪車每年銷量約5000萬(wàn)臺(tái),每年消耗上億顆MCU。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021年中國(guó)電動(dòng)兩輪車銷量預(yù)計(jì)達(dá)到5000萬(wàn)臺(tái),全球其他國(guó)家還有銷量貢獻(xiàn),若以平均每臺(tái)電動(dòng)兩輪車消耗10顆MCU計(jì)算的話,全球每年電動(dòng)兩輪車消耗的MCU數(shù)量將高達(dá)約5億顆。6、預(yù)計(jì)未來(lái)全球MCU出貨量穩(wěn)步增長(zhǎng),平均價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定根據(jù)ICInsights[=1數(shù)據(jù),2020年全球MCU出貨量預(yù)計(jì)約240億顆。根據(jù)我們從眾多公司官網(wǎng)以及拆機(jī)類網(wǎng)站搜集的信息,對(duì)各大領(lǐng)域做出如下預(yù)估:[=11)汽車:傳統(tǒng)燃油汽車的整車熱管理系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、車身控制、車載影音娛樂(lè)系統(tǒng)需要MCU,新能源車相較傳統(tǒng)燃油車新增加了電機(jī)^動(dòng)控制、充電逆變、電池管理等系統(tǒng),對(duì)MCU帶來(lái)增量需求。預(yù)期未來(lái)汽車電動(dòng)化和智能化進(jìn)一步普及單車MCU的用量將會(huì)持續(xù)增加;2)工控:MCU在工控領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛,部分領(lǐng)域==i的MCU消耗量不便于統(tǒng)計(jì)預(yù)估,同時(shí)由于通常將家電類MCU歸于工控類,則全球工控類MCU年均出貨量預(yù)計(jì)達(dá)到幾十億顆。工業(yè)領(lǐng)域的增速為低個(gè)位數(shù)增長(zhǎng),主要受益于工業(yè)自動(dòng)化程度提高帶來(lái)的MCU用量提升;3)家電:智能化和變頻化帶來(lái)MCU需求提升,產(chǎn)品智能化帶來(lái)更多的控制需求,變頻產(chǎn)品比例提升,以及新興家電帶來(lái)MCU的消耗量提升;4)泛消費(fèi)類:手機(jī)、電腦和平板電腦等主要電子產(chǎn)品每年出貨量較為穩(wěn)定;以TWS為代表的可穿戴設(shè)備近年來(lái)逐步興起,預(yù)期每年消耗MCU達(dá)4億顆左右,未來(lái)隨著可穿戴設(shè)備滲透率的提升,MCU還有增長(zhǎng)空間;電腦產(chǎn)品及周邊、平板電腦等市場(chǎng)需求較為平穩(wěn);5)IoT:物聯(lián)網(wǎng)整體出貨量仍有較大提升空間,以掃地機(jī)器人和無(wú)人機(jī)為例,掃地機(jī)器人每年出貨約==i1000萬(wàn)-2000萬(wàn)臺(tái),無(wú)人機(jī)每年出貨達(dá)千萬(wàn)量級(jí),IoT設(shè)備或新興應(yīng)用的出貨量仍有很大的上升空間JoT有望成為未來(lái)MCU出貨量的重要驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域

K7:會(huì)玲MCU部分應(yīng)司偉城出貨*拆分及方均靖況帙逑傾域細(xì)分傾域年出貨量MCU含量MCU總客求1(億賴)MCUASP(元)成長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力泠車史用車及商用車-9000750-10045-905-20汽奉皆能化和電動(dòng)化工校電悸~100萬(wàn)1-20.01-0.02總體增速校城.逆變E等愛晝于光伏景七度向好禁電業(yè)_1億?2億11-22.5-3工丑&計(jì)5億?10億1-25-10電機(jī)1*8家電大家電~5億1-25-104-5家電節(jié)能化和智能化小家電5億?10億1-25-101-1.5泛消PC2.5億?3億1-22-3高階MCU可達(dá)幾十元,低階應(yīng)用幾元■至更低瞥體客求枝為手建.可宇政設(shè)備和折潮產(chǎn)品滲透率有望提升平板1.5<4-2億1-21-2十表十W1億?2億11-2TWS~2化12云臺(tái)千萬(wàn)嫉>1干萬(wàn)嫵無(wú)人機(jī)千萬(wàn)嫉2-40.5-1電動(dòng)才倒1億?2億1-21-2>10<61>10移動(dòng)電源~1億11電褪*2.5億1-225-5電子煙1供計(jì)增速??祛~溫愴0.1<6-0.2億10.1-020.5-1家鹿H療設(shè)備普及率提升血壓計(jì)5<6-10億15-10赤化;S血反儀電子件箕它低療電動(dòng)購(gòu)倫車0.5億?1億*105堵途枝為嬉無(wú)打卬機(jī)及花輯4化?5億14-51-2loT歸危機(jī)目人0.1億《0.2億1-2C.2-0.4掃地機(jī)目人號(hào)智能京居?遺率提升.聯(lián)同設(shè)備增長(zhǎng)智能音箱~1億12-4智能撬倬頭~1。億1*10智能路由8科能門做箕他k)T110-180部分公司官同牝公告.&奏橋機(jī)同站.棚商證參從價(jià)格端來(lái)看,全球MCUASP在2018年降幅較大,主要系:1)2018年全球MCU出貨量達(dá)到相對(duì)高點(diǎn),全球MCU營(yíng)收增幅小于全球MCU出貨量增幅,2018年后MCU市場(chǎng)相對(duì)低迷;2)自2017年6起,ARMCortex-M0和M3處理器內(nèi)核取消預(yù)付授權(quán)或者評(píng)估費(fèi)用,改以產(chǎn)品成功量產(chǎn)出貨后才收取版稅的模式運(yùn)作,降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn),廠商利用M0及M3內(nèi)核設(shè)計(jì)MCU產(chǎn)品的成本得到降低,授權(quán)及版權(quán)費(fèi)用開銷得到緩解。2018年全球MCUASP相對(duì)較低,之后的年份ASP逐漸趨穩(wěn)。圖72:2017-20244-M^MCU出貸量及ASP黃料來(lái)&ICInsights.將商i£恭三、短期供需錯(cuò)配價(jià)格提升,長(zhǎng)期供需結(jié)構(gòu)相對(duì)健康1、MCU缺貨狀態(tài)持續(xù),海內(nèi)外廠家貨期延長(zhǎng)價(jià)格上升20Q3以來(lái)全球MCU進(jìn)入供不應(yīng)求狀態(tài),漲價(jià)缺貨狀態(tài)持續(xù)至今,除了原廠和渠道商價(jià)格上漲外,交貨周期也呈現(xiàn)出延長(zhǎng)局面。從MCU原廠及渠道商提價(jià)趨勢(shì)、MCU整體交貨周期及海外巨頭展望多個(gè)維度整體展現(xiàn)本輪MCU缺貨漲價(jià)情況。從MCU原廠來(lái)看,MCU廠商均多次上調(diào)MCU價(jià)格。國(guó)際巨頭ST在2020年底和2021年5月兩發(fā)漲價(jià)函宣布調(diào)漲邏輯IC價(jià)格瑞薩也于2021年1月調(diào)漲部分邏輯IC價(jià)格;國(guó)內(nèi)MCU龍頭廠商兆易創(chuàng)新在2021年1月/4月兩次上調(diào)MCU價(jià)格;另外,中國(guó)臺(tái)灣MCU大廠盛群于2021年4月宣布暫停2022年訂單并預(yù)計(jì)近期將漲價(jià)15%-30%,新唐等在此前也紛紛調(diào)漲MCU價(jià)格。受本輪MCU漲價(jià)影響,自2020年下半年起,中國(guó)臺(tái)灣MCU廠商營(yíng)收同比大幅增長(zhǎng),新唐、盛群、松翰月度營(yíng)收同比增速自2020年4月以來(lái)均保持在10%以上。盛群21Q1營(yíng)收同比增長(zhǎng)42%,毛^同比增長(zhǎng)46%,并且2021年盛群訂單全滿,交貨期長(zhǎng)達(dá)

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