据相关统计显示，去年由于缺货，MCU达到了25年以来最大的增幅，全年销售额至创纪录的196亿美元。而且IC Insights预测，2022年全球MCU销售额将增长10%，达到215亿美元的历史新高。但是在经历了2021年全面大缺货后，叠加多重因素的影响，消费电子市场市场似乎迎来了疲软，于是市场上传出消费电子MCU供应商开始出现库存。另一边，车规MCU却依然处于缺货涨价状态，MCU呈现出冰火两重天的局面。
面临库存堆积、晶圆厂继续涨价的重重磨难下，在低端MCU厮杀的国产MCU厂商快要扛不住了，他们别无选择，只能咬牙向高端MCU涅槃。
国产MCU厂商困难重重
MCU是微控制器的英文简称，又称单片机，是随着大规模集成电路的出现及发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种 I/O 接口集成在一片芯片上，形成的芯片级的计算机。MCU几乎存在于汽车、工业控制、消费电子、家用电器、可穿戴设备等各种应用领域中，扮演着控制核心的角色。
MCU产品迭代速度较快，有4位、8位、16位、32位、64位的MCU，目前主流的是8位和32位。其中8位具有低成本、低功耗、易开发的优点，主要用在汽车风扇、空调、雨刷、天窗、车窗、座椅、门锁等低阶功能控制；而32位主要应用于中高端场景，如智能仪表、多媒体系统、动力系统、辅助驾驶等高阶功能控制。据IC insights的数据，超过四分之三的汽车MCU销售来自32位的，而全球车用MCU市场将近9成集中在6大厂中，主要是瑞萨、英飞凌、恩智浦、ST、德州仪器、Microchip等占据。
近几年在国产替代的大风口之下，国内MCU厂商如雨后春笋般出现，据不完全统计，已经有近百余家，他们往往从低端的小家电和消费电子为切入口，出于供应链安全考虑，国内部分客户对使用国产 MCU 的意愿不断增强，这几年逐渐实现了一定的国产替代。
但现在国产MCU厂商面临的一大难题是库存堆积。2021年MCU经历了严重的缺货，客户为了避免受此影响，已做了一定的备货准备，目前大多数的消费电子缺货并不严重；再加上现在消费电子市场萎靡不振，客户砍单新闻频现报端；这让本来是当红炸子鸡的MCU承压，尤其在消费端。
不过业内资深MCU行业从业者认为，从供需的角度看，消费电子最近的疲软，对一些MCU的原厂带来困惑，迫使有些原厂降价，这是短期行为，但工业和汽车依然是增量市场，还是供不应求。车规MCU的交期还跟原来差不多，维持在45-52周之间，32位的车规MCU相对来说更为紧缺。而且专家估测，随着疫情封控结束、海外战事平稳之后，整车厂需求一旦恢复，紧缺 状况可能又要严重。根据研究公司GlobalData的数据，ST即将在第三季度停产的 STM8（8 位）MCU系列将额外涨价25%至30%，并将引导客户转向替代 STM32（32 位）系列；Microchip也已全面实施了5%至40%的价格上涨幅度，平均涨幅为10%，目前的交货时间长达 50 周，任何新订单都必须是不取消、不退货 (NCNR) 和一年的交货窗口。
另一方面，上游晶圆厂还在继续涨价。台积电在近期的投资者大会上表示，不会为了短期利润而鲁莽上调代工价格，也不会轻易降低报价以应对终端市场需求放缓。但如果需要，也不排除战略性报价上涨的可能。这也说明，晶圆产品在去年价格高涨后，将继续在高位徘徊，不降反而有可能继续涨。
虽然消费电子需求疲软，但车用电子、新能源等的快速发展，晶圆厂产能依旧利用率很高，即使各大厂商扩产还是远达不到供需平衡，新建产能最快也要到2023 年才能陆续释放。这也给一众Fabless MCU企业带来了很大的产能供应挑战。这对于那些规模大的MCU企业可以将制造成本转嫁给客户，而那些规模不大、议价能力较弱的Fabless MCU企业，下游客户不仅不接受成本分摊还希望降价，企业维持毛利率将越来越困难。
无论是降价去库存还是晶圆厂涨价，这些都让国产MCU厂商难上加难。国产MCU厂商们已经意识到，在低端消费电子领域已经不具竞争优势，超高性能MCU将成为全球MCU市场中重要的发展蓝海和增量市场。
凤凰涅槃，国产MCU由弱到强
根据Prismark统计，预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2,600亿美元，年复合增长率约为3%。再根据IC Insights预测，全球车用MCU销售额在2020年接近65亿美元，并在2023年达到81亿美元。所以，车载和工控领域将是MCU行业未来在全球市场中开拓的主要目标市场。
市场空间长远看好，再加上汽车MCU芯片普涨之势仍在继续。因此，对于国产MCU厂商而言，在市场应用上往更高阶的工业和汽车领域发展，是他们抵御这种周期性的一个重要选择，也是国产MCU由弱变强的必由之路。
国内有不少MCU厂商已经在积极布局车规级和工控产品，少说已有十数家，有不少是面向通用车身控制，也有一些是汽车触控开关，流片、量产的捷报频出。还有一些厂商已经相继通过了AEC-Q100的车规认证。甚至有部分厂商的MCU已经导入国内主流整车厂做到了批量交付。
总体来看，国产车规级MCU仍处于起步阶段，车规MCU芯片数量少，且主要集中在非核心汽车部件，部分接口能力还未健全。业内专家认为，车规MCU增长的潜力无论是用量还是芯片单价主要还集中在ADAS这块。而且随着更多汽车安全标准方面的认证（如ISO/SAE 21434）的出现，也将使国产MCU的前进之路更加艰难。但机遇和挑战往往是并存的，陆续有车厂开始给国产MCU提供了进入市场的窗口，这对国内厂商而言也是很大的机遇。
除了已有的厂商，在MCU这个领域，还有更多新进者在虎视眈眈。据行业人士告诉半导体行业观察，最近因为缺货，把汽车芯片推到风口浪尖，有很多自称是NXP、英飞凌和瑞萨的团队出来直接创业做汽车MCU。但汽车MCU芯片不是小公司能做的，充足的资金储备、一流的核心团队、精准的产品和战略布局以及强大的资源平台一个都不能少。汽车芯片市场是个很漫长且高度碎片化的赛道，车规认证要好几年，有很高的行业壁垒，前景是美好的，但做起来很辛苦。
技术领域的趋势也不得不考虑
除了在市场应用领域向汽车和工业进阶，关于MCU的技术发展新趋势也是国内MCU企业不得关注的未雨绸缪之道。
在技术层面，目前大部分MCU都是基于Arm Cortex-M内核来做，而RISC-V内核则是32位MCU领域的新生力量，随着内核、开发工具、设计方案、开源计划等不断发展，RISC-V应用生态建设逐渐完善，同样具备高性能、高可靠、高安全、低功耗等产品优势。这个开源、可定制化的指令集拉低了芯片的入门门槛，也尤其吸引了国内MCU厂商的兴趣。国内已经有不少厂商有RISC-V的MCU产品。
再一个是在MCU中集成人工智能。2017年，智能MCU便开始进入大众视野，如今在MCU中加入AI加速器逐渐变得流行起来。这点从Arm的动作中就可以看出来，Arm近年内发布了带有算力的内核，如microNPU Ethos U55和U65系列，这显示了MCU市场对AI加速器开始有强需求。再者随着诸如智能家居等这样的AI场景越来越多，对计算的要求越来越高，MCU和APU的间隔正在不断缩小，智能化的MCU也是一个发展趋势。
其所采用的技术称为TinyML（机器学习）或Embedded ML。它可以把很多AI算法部署在MCU上，还可以根据不同的应用场景，轻巧灵活地部署在不同架构和资源的MCU上，且不需要为应用场景专门设计的专用AI芯片。AI和MCU的融合或将解锁一个庞大的市场，让海量的设备智能起来。
然后是MCU集成新型存储器。从技术上讲，MCU是通过执行存储在其非易失性存储器模块中的程序指令来发挥作用。MCU过去是基于ROM 的，但是擦除程序数据非常困难，后来闪存的出现彻底改变了这个难题。在40nm节点之前，MCU选择的非易失性存储器都是闪存，但由于闪存的制程难以扩展到40nm以下，所以许多新型的存储器开始被开发出来，如相变存储器（PCM）、磁RAM（MRAM）和电阻RAM（ReRAM）等。在这方面，ST一直是微控制器嵌入式存储器相变存储器 (PCM) 的早期研究者，尤其是汽车应用。
写在最后
不得不说，MCU是一个很好的赛道。从产业看，类似汽车“三化”，新能源，光伏等应用都会带动MCU的需求，而中国拥有很大的市场；从国产替代角度看，疫情和贸易战，让大家对国产MCU有了迫切需求和接收意愿。本土MCU厂商从低端向高端逐渐跃升是企业和行业发展的必然。但是当下MCU这个赛道已变得异常拥挤，从产业发展特色来看，未来两年MCU芯片企业会加速洗牌，回归产业本身，届时会淘出一批优秀的MCU芯片厂商。
来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）原创
作者：杜芹
