“冰火兩重天”倒逼下，國產MCU的加速度

芯師爺|Core master|

2022-09-07 09:00:22 0

自2020年底開始，芯片荒席卷*，可以說是“360行，行行缺芯片”，其中，MCU更是這輪缺芯潮的重災區。

2021*汽車論壇上，*汽車工業協會總工程師、副秘書長葉盛基就曾表示，當前我國各類芯片中MCU控制芯片*為緊缺，國內MCU控制芯片企業*為薄弱。此外，根據IC Insights的數據，由于缺貨，MCU在2021年的平均售價上漲10%，創下了25年來的*大漲幅。

在*大廠MCU價格一路上漲，交貨周期頻頻延長的嚴峻挑戰下，國內MCU廠商也迎來了*的發展窗口期，2021年開始國產MCU芯片火了。

然而在經歷過這*席卷*的缺芯潮后，今年市場也從一片瘋狂中逐漸“冷靜”下來，MCU市場已出現結構性調整：消費級MCU需求走軟，廠商開始面臨庫存積壓壓力，而車載和工控MCU依然處于短缺狀態，價格持續上漲。

MCU市場“冰火兩重天”，這對國產MCU廠商來說是沖擊還是機會？不確定環境下該如何抓住“歷史性機遇”實現突圍？

由國內*的半導體電子信息媒體芯師爺舉辦的“2022年硬核*芯”評選，匯聚了百余家*半導體芯片產業的相關企業。本文特邀MCU領域的澎湃微、芯海科技、極海半導體、杭州萬高、沁恒微電子、靈動微電子、東軟載波微電子、凌鷗創芯、愛普特微電子、武漢芯源等企業，圍繞以上問題進行了深度探討。

（視頻來源：芯師爺）

結構化調整，

倒逼國產MCU廠商加速布局高端市場

MCU（Microcontroller Unit，微型控制單元）俗稱單片機，是將CPU、SRAM、Flash、計數器及其它數字和模擬模塊集成到一顆芯片上，構成一個小而完善的微型計算機系統。小到體溫計、無線充電器、電動玩具和手機，大到家電、數控機床、機器人和汽車，都有MCU的身影。

“近年來，國產替代呼聲高漲，加上去年高景氣度的行情，很多本土MCU廠商獲得了大發展。不過大部分本土MCU主要還是在智能表計、智能家電等消費電子領域，中高端應用領域如工控、醫療、汽車電子等依然是國外品牌為主。” 愛普特微電子副總經理魯翔對芯師爺表示，“從統計數據看，本土MCU在*MCU市場占比只有10%左右。所以目前消費類MCU需求減弱，這對國產MCU行業來說，是一個巨大挑戰。”

“但市場需求的變化也會刺激國產MCU廠商加快研發進程，倒逼國產MCU廠商提升高端MCU技術。” 杭州萬高市場總監瞿周強指出，“與消費級MCU相比，工業級MCU和車規級MCU對可靠性、工作環境溫度、良品率和工作壽命等方面有更高要求。以車規級MCU為例，從車身動力總成，到車身控制、信息娛樂、輔助駕駛，從發動機控制單元，到雨刷、車窗、電動座椅、空調等控制單元，每一個功能實現的背后都需要復雜的芯片組支撐。”

“*處在汽車電子行業變革的*前沿與核心位置。雖然前五大汽車半導體公司合計占汽車元器件IC 市場收入的90%，但進口中高端芯片部分還是存在缺貨*的現象，同時出于供應鏈安全考慮，國內很多客戶使用國產MCU的意愿不斷提升，國產替代已形成了一定規模。” 極海半導體產品經理秦欣欣說到。

“這給了國產MCU廠商充分的調整機會。” 芯海科技PC生態負責人（產品經理）周振生著重指出， “這當中的關鍵就是要以客戶需求為出發點，讓自己的產品更有市場競爭力。”

“國內車企目前也正在主動拓展國內供應鏈，國產MCU廠商若能對接車企需求，提升技術實力，優先開發與車企需求對口的產品型號，可抓住機會逐步切入汽車MCU市場。” 杭州萬高市場總監瞿周強同樣認為。

國內MCU企業的市場表現

近年來，得益于國內市場強勁需求和政府的大力支持，國內MCU供應商迎來發展黃金窗口期，經過多年的發展，在“技術”和“產品豐富度”方面逐漸突破國外壟斷，實現國產替代。

廈門澎湃微電子有限公司

市場副總雷江峰

澎湃微是一家技術能力*的32位MCU供應商，核心團隊成員來自于多家*知名MCU公司。

終端領域：主要應用于智能家居、傳感器、物聯網模塊、消費電子、儀器儀表、醫療電子、電動車、電機、工業、家電、BMS、汽車后裝及配件領域。

技術優勢：工控級別的超低不良率，曾經量產過的芯片可以達到50PPM。不掉電超低待機技術，現場保留，快速喚醒，深度休眠功耗可以達到1微安以內。高性能模擬設計能力，包括24位Sigma-Delta ADC，內置RC 時鐘在全溫度、全電壓時可達到±1%精度。超高抗干擾、高可靠性技術能力，其中ESD (HBM): >8KV, ESD (CDM): >2KV, EFT: >4KV, Latch up: 高溫±200mA。高度整合能力，能夠片上整合LCD/OPA/溫度傳感器/DAC等模塊。

芯海科技（深圳）股份有限公司

PC生態負責人（產品經理）周振生

目前，*筆電EC芯片仍被美國和*臺灣少數幾家公司壟斷，技術準入門檻高，國產替代難度大。芯海科技CSC2E101的推出，打破了海外公司對*電腦產業核心芯片的壟斷，實現了國產替代。

技術優勢：*，在安全性方面，集成安全算法加速引擎，支持安全啟動和安全在線升級，滿足客戶指紋一鍵開機的安全啟動要求，從產品的硬件層面加密技術設計，更好地建構用戶數據安全防火墻。第二，在集成度方面，采用高性能32位MCU內核，擁有更大程序和數據空間，在CPU時序管理、電池管理、熱管理、鍵盤管理、ACPI管理等傳統EC功能之外，還集成氛圍燈、呼吸燈、PD3.1及USB功能等，為客戶產品開發節省BOM成本。第三，在低功耗方面，具備更低功耗，休眠功耗75uA，關機功耗：5uA，超出**廠商的相關技術指標。

珠海極海半導體有限公司

產品經理秦欣欣

極海半導體擁有20年集成電路芯片設計經驗，主營產品32位APM32工業級/車規級MCU，覆蓋Arm Cortex?- M0+/M3/M4內核，擁有高效運算處理性能、增強型存儲空間以及豐富的外設資源，具有低功耗、高性能、高集成、高可靠等產品特性。

終端領域：目前已廣泛應用于智慧家居、高端消費電子、汽車電子、工業控制、以及智慧能源等領域。

技術優勢：工作溫度覆蓋-40℃~105℃，ESD等級高達8KV，具有較強的復雜工況環境適應性和抗干擾性；相關產品已通過IEC61058、IEC60730功能安全認證以及AEC-Q100車規認證，符合中高端工控以及車規級產品高可靠性標準要求。

杭州萬高科技股份有限公司

市場總監瞿周強

杭州萬高成立于2006年，是一家致力于為能源互聯網提供專用芯片的集成電路設計企業，現為北京智芯微電子科技有限公司下屬單位。

終端領域：主要應用于國內外電力市場的智能電表、智能終端等產品，并逐步拓展到新能源、工業控制等領域，市場覆蓋*近100個*和地區。

技術優勢：經過十余年發展，形成了蜂鳥系列計量芯片、海燕系列主控芯片和飛鴿系列通信芯片三大產品線，已有產品型號超100款。

在主控芯片方面，杭州萬高基于ARM內核、自主知識產權的RISC-V內核設計開發的工業級MCU，實現8位到64位的全性能覆蓋，滿足高性能、通用型和低功耗等主流市場應用需求。

在電能計量領域，依托核心技術，開發了單、三相計量AFE及SoC全系列產品，同時致力于電池電量監測AFE的研發，支撐以新能源為主體的新型電力系統規模化終端和海量數據的計量與感知。

以鏈接能源網絡“*后一公里”為目標，杭州萬高開發了G3-PLC、HPLC及HPLC+HRF、G3-PLC+HRF載波通信芯片，滿足*G3、IEEE1901.1、國網及南網寬帶電力線載波等多項標準，已批量應用于國內外智能電網建設。

南京沁恒微電子股份有限公司

產品總監王曉峰

沁恒微電子專注于連接技術和MCU內核研究，基于自研青稞RISC-V處理器和收發器PHY構建接口芯片和全棧MCU。

終端應用: 廣泛應用于計算機手機周邊、工業控制、電機驅動、物聯網等領域。

技術優勢：基于自研收發器PHY和處理器IP的全棧研發模式，取代傳統的外購IP整合模式，提供以太網、藍牙無線、USB和PCI類等接口芯片，及集成上述接口的連接型/互聯型/無線型全棧MCU+單片機。讓客戶免去了國外處理器內核授權費，提升競爭力；中斷響應速度快，性能更強；全集成，體積更小；運行功耗降低20%，提供終端客戶高性能、低能耗的MCU系列產品。

上海靈動微電子股份有限公司

市場總監王維

靈動微電子專注于32位Arm MCU，成立11年來，累計發布大概200余款產品。

終端應用：主要有八大場景的應用，包括智能工業，智慧家電，汽車電子、物聯網、手機和電腦周邊、個人設備、醫療健康和通信基建等領域。

技術優勢：基于Arm Cortex-M0/M0+，Cortex-M3 和*新的 STAR-MC1 內核，公司批量供貨的MCU產品包括：針對通用高性能市場的MM32F系列、針對超低功耗應用的MM32L系列、針對電機及電源應用的MM32SPIN系列、以及針對無線應用的MM32W系列等。

MM32F和MM32L是主要的通用MM32平臺，包含搭載Arm v8-M Mainline架構的STAR-MC1內核的系列MCU產品，和搭載M0+內核的低功耗產品。電機是靈動微電子的特色產品，覆蓋了高性能M0和M3，提供高集成度的解決方案。

同時，靈動微電子自主研發軟硬件和生態系統，包括MindSDK軟件開發平臺，以及樣機測試階段的編程下載工具。

上海東軟載波微電子有限公司

市場總監楊曉俊

上海東軟載波微電子有限公司(前身為上海海爾集成電路有限公司)于2000年由海爾集團投資設立，專注通用MCU芯片和SoC芯片設計20多年。于2015年8月被青島東軟載波科技股份有限公司合并，成為青島東軟載波的全資子公司。

終端應用：已覆蓋家電、消費電子、工業控制、智能電網、儀器儀表、健康醫療、電機控制、電源管理等領域，構筑了完善的產品解決方案，為客戶打通產業鏈的上下游關鍵環節。

技術優勢：公司在集成電路板塊為*智能制造業轉型客戶和IoT產業客戶需求打造了完善的MARS芯片產品架構。在8位、32位MCU和PLC產品領域技術積累雄厚，儲備大量的數字電路和模擬電路IP核，擁有工業級高抗干擾微控制器芯片研發平臺。主要提供面向物聯網需求的芯片產品組合，包括自主研發工業級的8位CPU內核(ES7P RISC CPU、HR7P-V2 RISC CPU系列芯片)、基于32-bit ARM Cortex M0/M3通用微控制器芯片、電力線載波通信（PLC）芯片、無線射頻芯片、觸控芯片、用于中小功率電機控制的32位微控制器及高壓驅動系列芯片、小功率鋰電池管理32位ESB列芯片等。

尤其是公司自主研發了國內*“電力線載波通信（PLC）與微功率雙模融合通信芯片”。擁有從窄帶低速到寬帶高速、低功耗電力線載波通信和無線通信技術融合的芯片企業。通過MCU+PLC技術+無線技術等的組合，*支撐構建*優物聯網通信方案，實現了對控制、連接、安全、感知等物聯網核心技術覆蓋。

南京凌鷗創芯電子有限公司

副總經理黃致愷

凌鷗公司產品以電機與電源領域為主，產品組合包含了有LKS 32 MCU，與電源類產品LKS 5與LKS 6系列的預驅和IPM模塊等。

終端應用：涵蓋了電動自行車、滑板車、平衡車、吸塵器機器人、電動工具與大小家電變頻等與電機電源相關的領域。

技術優勢：LKS 32 MCU從20pin的超小封裝到100pin的大封裝，從16K到256K Flash，與今年的爆款汽車類產品AT085與性價比*MC03系列應用在更多的小型電機產品上，都是凌鷗公司的明星主力產品。

LKS 32 MCU全系列都是高性能32位產品，內置了儀表級全差分可編程增益放大器OPA，且具有電壓偏置設計，可處理正負的電流訊號，MC08與AT085系列內置了高速DSP內核，一個FOC電流環僅需1.2usec，高速雙路同步采樣3M的SAR ADC，且內部RC時鐘全溫度范圍可控制在1%以內。M0的產品也具有CORDIC的硬件加速器，例如SIN，COS，ARCTAN與SQRT，全系列同時也有集成預驅電路，使得驅動電路板可以非常的簡潔且提高生產量率，是目前與友商*大的區別，也是凌鷗公司的產品競爭優勢。

同時凌鷗也提供了多達20余種的產品級算法與參考設計，可以更快協助客戶或合作伙伴進行產品開發與驗證。近期開課的凌鷗學園計劃，將培育更多的電機應用工程師，不只熟悉凌鷗的產品，更能夠獨立自主的開發電機與電源相關的產品。

深圳市愛普特微電子有限公司

副總經理魯翔

愛普特微電子成立于2012年，是一家專注于研發設計*產、全自主可控、高可靠性的32位MCU的高新技術企業和*級專精特新“小巨人”，現已成長為智能家電、工業控制等領域*產32位MCU的領軍企業。

終端應用：廣泛應用于工業控制、智能家電、物聯網、醫療電子、消費電子等領域，并在國內外多家行業頭部客戶中穩定量產出貨。

技術優勢：愛普特微電子自研了一整套具有自主知識產權、齊全、且經過億級芯片量產驗證的微處理器IP庫，包含了各類高性能和高可靠的數字和模擬IP。還具有多個成熟完善的產品設計平臺，可以根據客戶需求快速、有效、靈活提供產品定制，助力客戶實現產品的迭代更新以及提升客戶產品在行業中競爭力。

愛普特微電子自研的32位MCU通過CS 10V A級測試、ISO9001質量體系等認證，具備高性能、高可靠性、低功耗、寬電壓、高抗干擾、高信噪比等特點，并有豐富外設及強大的定時器資源，產品性能達到工業級別要求，填補了國內中高端MCU芯片的空白，實現進口芯片國產創新替代。同時愛普特也是國內率先在55nm、40nm高端工藝制程上實現量產的企業。量產的*產MCU目前已累計出貨超億顆。

目前公司已開發出四大系列、幾十款型號的*產、高可靠性32位MCU。預計于2023年，將發布超過6個系列、上百個型號的RISC-V核32位MCU產品。產品將從單核拓展到雙核，內嵌Flash 從32KB到2MB，管腳覆蓋20Pin至276PIN，主頻從48MHz至2GHZ，以及豐富的外設資源，將覆蓋消費類、工控類、AI智能、車規級等應用。

武漢芯源半導體有限公司

研發總監張亞凡

武漢芯源于2018年8月成立，為上市公司武漢力源信息的全資子公司，專注芯片的設計、研發、銷售及技術服務。

終端應用：涉及通信電子、工業電子、消費電子、新能源、安防監控、物聯網以及汽車電子等多個行業，并且已經在無線充方案、電子煙方案、水表方案、燃氣表方案、BLDC電動工具、BMS方案、三軸云臺、無線傳感器方案等項目中得到實際應用，未來將能夠滿足更多的市場需求。

技術優勢：公司目前已推出通用主流型CW32F030系列、通用超值型CW32F003系列、低功耗全能型CW32L083系列以及低功耗超值型CW32L031系列。

芯片制造端：晶圓制造在上海華虹宏力，目前產品采用宏力的110納米工藝制程，封測在華天科技，擁有嚴格的技術和質量把控。

設計團隊：在對通用需求保持廣泛兼容的同時，深入了解了市場同類產品在應用中的技術痛點，在MCU產品性能上做了多項硬核改良，比如芯片工作電壓范圍、芯片算力、時鐘精度、ADC有效位數、抗電磁干擾能力等核心指標均有很大提升。此外還增加了多級程序加密安全防護，可以妥善保護客戶知識產權。

供應鏈端：結合客戶行業的市場供需情況，以及上游的供應鏈端資源優勢，充分做好預警、科學備料、產能規劃，確保客戶批量穩定供貨。

寫在*后

前路漫漫，道阻且長，行則將至，MCU的發展需要的是長期的技術積累及供應鏈能力。

從相對更容易突破的消費類MCU市場切入，再往工業類和汽車類相對中高端產品方向發展，這是國產芯片公司自身技術積累和發展的必經之路。正所謂真金不怕火煉，對于國產MCU廠商而言，要不斷地修煉內功，產品升級迭代，走自主化設計之路，如此才能立于不敗之地。

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