近几年,在物联网和汽车电子产业的带动下,国产MCU成长迅速。IC Insights预测称,中国大陆物联网对MCU的需求将越来越多,国内MCU市场年复合增速将达到11.7%,至2020年市场规模将突破500亿元。那么,国产MCU究竟处于怎样的发展状态?未来的成长趋势如何?记者邀请到多家国产MCU厂商一起探讨。


国产MCU现状:八仙过海,各显神通


数据显示,物联网是未来MCU市场的主要增长点。根据Grand View Research,Inc.的一份报告,到2022年,全球物联网MCU市场预计将达到35.6亿美元。


而从终端产品结构来看,MCU作为物联网的核心零部件,其价值已经占到物联网终端模组的35%-45%。未来,随着万亿级物联网应用的进一步落地,其对终端模组方面的需求庞大,必将驱动MCU行业快速发展。


在MCU良好的发展势头下,国产MCU厂商取得了不俗的业绩。上海晟矽微电子股份有限公司(以下简称“晟矽微”)2018年完成销售额1.73亿元,出货数量达到8亿颗,2019年上半年,晟矽微完成销售额1亿元,同比增长28%,出货数量达4亿多颗,同比增长22%。连续两年,晟矽微牢牢占据国内8位OTP MCU出货量第一的位置。


上海灵动微电子股份有限公司(以下简称“灵动”)凭借丰富且齐全的产品布局与定位清晰的五大产品线覆盖数十个细分行业市场,达成每年数倍于全球MCU的增长速度,其中又以工业与电机及车载电子成长最为强劲。


2019年随着灵动MM32SPIN系列的多个新产品的加入,其优异的计算性能与可靠性带动了电机类的销售快速增长,主要应用包含电动滑板车、平衡车、二轮车与三轮车等低速型交通工具,取代了很大一部分外商与本土MCU厂商的市场分额,站稳了此类应用龙头MCU供货商的地位。


国内信号链IC和解决方案领跑者——芯海科技(深圳)股份有限公司(以下简称“芯海”)MCU的销量业绩同样亮眼,这从芯海近几年的年度财报中可见一斑,从2015年起,年复合增长率超过50%,四年时间业绩翻了3倍。


跟其他家MCU技术不同,芯海的MCU特色在于其定位于信号链MCU。信号链MCU是指从测量,到运算,再到控制形成一个完整的信号链闭环。就像人的感知,到大脑的反应和运算,再到控制做出下一次的行为,这就是一个完整的信号链。而精确的测量、运算加持,最终大大提升用户的使用体验。


据《国际电子商情》了解,芯海在智慧健康领域已经占据70%的市场份额,在压力触控市场占比高达90%,顺利打进了华为、vivo、小米、魅族、努比亚等国产知名手机品牌供应链。除此,在移动电源、电子烟、电动车仪表盘等市场的占有率均领先于业界同行。


深圳市赛元微电子有限公司(以下简称“赛元”)每年以60%的增长速度成长,今年上半年继续保持这种增长势头,目前业绩已经进入亿元俱乐部。现在赛元MCU产品包括通用系列和触控系列,主要应用在家电、工控、消费、安防、智能家居等行业,已经逐步成长为国产MCU领导品牌。


作为国家集成电路产业基金投资的IC设计上市企业,以及打印机芯片行业的龙头企业,艾派克于2018年正式进入通用MCU领域,并获得了ARM中国ARM® Cortex® M0+/M3/M4内核的永久授权,同年艾派克发布了基于ARM® Cortex®-M3内核的APM32F103系列MCU,其在运行功耗上比同类进口产品低30%,在稳定性、可靠性以及兼容性方面也超越了国内同类产品。目前已成功应用于机械手臂、无人飞行器、扫地机器人以及手持云台等领域,并获得市场的广泛好评。


截至2017年,艾派克芯片产销量共计超过20亿颗;2018年艾派克芯片年出货量超过3亿颗;2019年下半年艾派克将陆续推出APM32F003/APM32F072/APM32F030等系列MCU。预计2019年艾派克MCU全年销售量将超过2亿颗。


除此,国内MCU领先企业兆易创新前不久联手解决方案厂商芯来科技推出了基于开源指令集架构RISC-V的32位通用MCU产品,主要面向物联网及其它超低功耗场景应用,开创了基于全新架构MCU设计的先河。


从上述国产MCU的成长可见,在2019年大环境影响半导体营收“一片哀鸿”的背景下,国产MCU仍逆势增长,已经成为不可忽视的新生力量,且这些国产MCU厂商因产品定位不同而各有所长,相信未来在全球化的竞争中将扮演越来越重要的角色。


崛起之路:从国际巨头身上学到很多


尽管这两年国产MCU取得了不俗的销售业绩,但从目前全球MCU市场竞争格局来看,全球88%的MCU市场份额仍被NXP、ST、瑞萨、Microchip、三星、英飞凌、TI、赛普拉斯等8大厂商占据,国产MCU的差距仍然存在。


多数国产MCU厂商坦言,国际巨头的成长路径,对本土MCU崛起起到了一定的示范作用。


赛元高级市场经理李治宏告诉《国际电子商情》分析师,目前国产MCU品质基本已追上国际品牌,差距主要体现在品牌知名度和产品丰富度,国际品牌对国内品牌的借鉴作用主要体现在:(1)产品品质的管控流程;(2)资料的齐整程度;(3)生态的完善性;(4)渠道的广度和规范化。


国产MCU演绎八仙过海各显神通,2019年MCU仍会缓慢增长


深圳市赛元微电子有限公司高级市场经理 李治宏


在晟矽微市场营销副总裁梁东看来,国产MCU的差距主要有几个方面:


一是,国际大厂具有多年的设计和工艺技术方面的积累,并形成了品牌效应,尤其在工艺研发、IP开发、可靠性、良率等方面都积累了丰富的经验,它们大多都是IDM公司,本身就在晶圆制造工艺研发上有着得天独厚的优势,同时配有强大的资金和人才支持,给国内Fabless设计公司的赶超形成了多方位多层次的壁垒。二是,国外大厂的不断并购,使其借助资金和人才优势迅速在新型领域占据领先优势,挤压中小竞争者,这使得国内普遍的Fabless设计公司和Foundry晶圆代工厂分离的商业运作模式面临新的挑战。


目前,可以看到的事实是,不论是市场份额还是技术先进性,国内MCU厂商都跟国外企业差距很大。国内MCU应用多集中在低端电子产品,中高端市场仍由国外巨头掌握。


国产MCU演绎八仙过海各显神通,2019年MCU仍会缓慢增长


上海晟矽微电子股份有限公司市场营销副总裁梁东


灵动MCU产品事业部市场总监黄致恺表示,国外品牌持续加强在某些细分市场的专有规格,是目前国产品牌差距比较大的地方。国产品牌虽然成长势头快速且强劲,但其质量与可靠性需要时间考验与经验积累,这也是灵动一直在要求设计可靠度与供货质量,绝不能为了追求快速与低价而牺牲了品质的初衷。


国产MCU演绎八仙过海各显神通,2019年MCU仍会缓慢增长


上海灵动微电子股份有限公司MCU产品事业部市场总监黄致恺


国外品牌因先发优势占据了全球较大的市场分额,以兆易创新、灵动、晟矽微、芯海、赛元、艾派克等为代表的国产MCU厂商从几年前就开始布局自有MCU品牌,陆续在诸多领域开花结果,成长速度已经开始领先于全球平均增速。


芯海副总裁万巍表示,目前,国产MCU跟国外的差距主要在产品的一致性和可靠性等方面。国内MCU在新兴市场的优势更明显,而且一旦进入某个市场,国外厂商再进入的机会几乎为零,比如压力触控市场,芯海进去了,友商就很难再进去了。


国产MCU演绎八仙过海各显神通,2019年MCU仍会缓慢增长


芯海科技(深圳)股份有限公司副总裁万巍


万巍认为,相比国际厂商,国内厂商最大挑战在于市场对国产品牌产品的认知度不够高,其次是生态建设。在品牌知名度方面,他认为将产品打入国际一线品牌供应链并树立品牌知名度非常关键,芯海已经在这个方向上打开了局面。


在生态建设上,万巍表示:“国外品牌生态链建设比较强。建设生态的好处在于,产品有更多人愿意去用。很多国际原厂都有大学计划,从学生时代开始培养产品使用习惯,这方面值得借鉴。”


艾派克技术支持负责人刘涛先生同样认为最大的差距在于生态的完善:“国外半导体巨头在MCU产品技术上的积累和沉淀较为深厚,品质管理体系也比较成熟,并且在芯片应用方面搭建了良好的生态环境。”同时他还强调,国内MCU厂商除了在技术上需要缩小与国外厂商的差距,还需要不断提升产品的可靠性、一致性和兼容性,深度挖掘细分市场,满足不同用户的产品需求。


国产MCU演绎八仙过海各显神通,2019年MCU仍会缓慢增长


艾派克技术支持负责人刘涛


应对IoT细分市场的“客制化”挑战


物联网领域的应用特性广而分散,MCU对IOT细分市场的“客制化”显得尤为重要,这方面最大的挑战在哪里?


艾派克刘涛认为,“客制化”MCU最大的挑战在于如何平衡性能、功耗和成本,以及如何保障产品的高可靠性。MCU应对IoT细分市场的“客制化”需求,应该做到“软硬兼顾”:一是在处理器硬件层面,要实现高效处理和连接,提供更多的安全组件保障信息安全;二是在软件层面,需要打造平台级软件和工具,提高开发效率,缩短开发时间,最大程度地降低客户的生产成本,加快产品的上市速度。


万巍坦言:“定制化之所以出现,必定是客户的需求在通用市场得不到满足才会要求做定制化。如果能找到,大可以去谈价格,这个反而是我们的优势,因为我们的8位MCU都是自主知识产权的内核,外设除了存储几乎都是自己设计完成,这样的定制化实现起来相对容易。”


“最大的挑战在于MCU与客户端的合作模式问题。晟矽微梁东表示,由原来普通的原厂与客户的买卖关系发展为深入协作关系尤为重要,只有客户端持有更加OPEN的开放姿态,并从系统角度来与原厂一起研究芯片的定义,才会使MCU的应用更能满足客户端的碎片化需求,避免少走很多弯路。


“比如我们在无人机上的芯片定义就是由客户提出规格要求来一起定义芯片功能和性能,一次性研发成功,避免了由于原厂对系统应用的不了解而对一些指标定义不准确,造成资源浪费的问题。”梁东说。


灵动黄致恺表示,IoT的应用非常广,因此不同的传感器,无线产品与显示等,都有着不同的协议接口, 不同的电器特性,例如烟雾传感器只需要透过单一的串口连接传感器,电表除了LCD显示接口,还需要搭载不同的通讯方式回传数据与采集用电信息,因此设计一个通用性强、多协议兼容的产品与客制化便是最大的挑战。他强调,通过设计更弹性的多串口与多协议外设周边是目前比较普遍的解决方式。


“针对客制化产品,就像我们上面提到的隔空触控、接近感应就是非常明显的一种应用,比如北方的门禁对讲,冬天的时候可以带手套操作触控面板,就是我们的隔空触控技术的创新应用,给客户的产品设计带来了很高的价值,再比如接近感应,在客户设计墙壁开关、酒店中控台、智能冰箱的时候,可以检测到有人靠近,从而可以开启背光灯或者点亮冰箱面板显示屏,这种产品的难点在于批量的一致性,而这正是赛元产品的优势所在。” 赛元李治宏说。


立足本地,狠抓“价格与服务”优势的必要性


尽管目前国外厂商在多个方面具有国产MCU厂商还难以达到的优势,但国内厂商“成本领先、服务贴身”的优势,有助于自身逐步完成中低端MCU领域的国产化替代,并逐步向高端市场进发。


灵动黄致恺认为,成本与服务一直是国内厂商在推广时强调的竞争优势,尤其是在成本竞争激烈的中低端MCU领域。灵动作为国内领导厂商,所强调的成本优势是一种与客户的双赢模式,透过更丰富的外设周边,如DSP计算、运算放大器IC、比较器等集成,使得客户的电路板面积更简单、零件更少、良率更高而降低了BOM成本、不良与反修成本,达到双赢。


晟矽微梁东表示,目前市场变化日新月异,市场机会稍纵即逝,尤其是消费类快消产品,借助电商平台,一般的产品从开发、面市、引爆市场到衰退,基本上不超过6个月。同时这些快消品竞争激烈,价格压得很低,利润很薄,没有工艺的领先为基础的成本优势,客户会因为市场的紧迫性而果断弃用你的芯片。


晟矽微之所以在市场上获得市场占有率领先的地位,得益于OTP工艺是第一家从0.35工艺转到0.18工艺,做了第一个吃螃蟹的人,现在又是第一家采用95nm工艺的领先厂商。在工艺上不断的技术领先,保持和巩固成本价格上的领先优势。


“本地化服务”是国内厂商不同于国外厂商的优势与特色。更快速的反应与更到位的技术支持,从开发到量产,对国内市场和客户的更深入了解等,都是国内厂商的优势。


赛元李治宏说:“旷日持久的贸易战,更强化了国产MCU成本和服务方面的优势。成本优势可以从两个方面来看:一是硬成本,比如产品BOM成本,二是软成本,比如开发的容易度,产品快速上市就是一种软成本优势。”


针对成本问题,他强调客户更重要产品的创新能力,一味低价竞争不是国产MCU的长久发展之计。“我们会通过产品创新来抵消和国外产品的直接竞争,我们带给客户更多的产品创新设计,尤其是触控类产品,比如隔空水位检测,赛元是唯一一家可以批量生产的厂家,一下子就拉开了竞争距离。所以持续创新,不跟随非常重要。”李治宏补充说。


“芯海正在打造一个快速的赋能式的服务体系”,芯海万巍透露,“一是我们会把DEMO做得很好,客户能基于此做二次开发;二是,我们会把案例库和品质都做好,让客户的产品不出问题,且保证快速解决问题。”他表示,大客户希望原厂提供合适的、高品质硬件,软件由他们自己完成,中小型客户喜欢保姆式和赋能性的服务,同步去提升价值。


众所周知,国产MCU厂商短时间内单纯拼技术很难去转化和抢占市场,所以依靠良好的成本优势和服务优势,才有可能逐步实现中低端MCU领域的国产化。艾派克刘涛告诉本刊分析师:“成本优势可以体现在工艺改进、功耗降低和产品性价比等方面。对比国外MCU厂商,国内MCU厂商交货周期更短,货源更充足,可有效保障供货的稳定性和及时性。


IoT市场“呼唤”32位替代8位


据IC Insights统计,2018年全球MCU市场出货量近306亿颗,营收增长11%达到186亿美元。8位MCU的市场规模约78亿美元,市场份额依然占到41%左右,每年还以近10%的速度增长。由此可见,32位MCU和8位MCU可能还会长期并存、长期竞争。


梁东坦言目前32位MCU替代8位MCU的趋势还不是很明显。32位的价格在下降,8位的价格下降得更凶猛,加之32位的通用性更强,而8位的个性化更强,可以说8位MCU几乎就是按客户需求配置资源的,以至于到了资源几乎没有多余的地步,可想而知这是把成本做到了极致,竞争力超乎想象。


不过他表示,在IoT领域,对于算法和运算速度要求高的应用明显对32位的需求比对8位的高。国产32位MCU只有深入研究系统应用,把通用MCU变成半定制甚至全定制化,才会在IoT领域迅速胜出和成长。


黄致恺也表示IoT对32位得需求显著:“Flash based的MCU比重越来越大,容量需求越来越高,是造成32位MCU取代8位MCU的其中一个重要因素。8位MCU的要求就是便宜与设计简单,但是现在越来越多电子产品,甚至在IoT领域的相关产品,性能要求、低功耗要求、在线升级等,已经不是简单8位MCU能够满足的,这也正巧是32位MCU能够快速实现与应用的。”赛元李治宏表示,32位MCU是趋势这点毋庸置疑,但是8位MCU仍然有不可替代性,所以未来大物联网时代与人工智能时代,对于MCU的发展,基本还是围绕“32位做人机界面,8位做终端执行”的组合,因此8位产品不会消失,反而会随着IOT的发展再次出现大的增长,只是产品持续创新非常重要。


李治宏同样强调,IOT对32位MCU需求明显提高,主要是由于市场需要“大资源、高性能、低功耗、小封装”的需求,还有一些领域必须选用32位,比如语音识别、人像识别等等,是8位产品性能远远达不到的,这块应用一定是32位的产品市场。国产MCU还是从自身下功夫,提供优质平价的产品,因为IOT领域非常广,原厂只要能专注其中某一个市场,就足够发展壮大。


刘涛认为,AI、物联网和自动驾驶领域为了满足“高性能、低功耗”的需求,对32位MCU的需求要高于8位MCU。国产MCU要立足于实际的市场需求,打造自身的独特产品优势,在“集成度、成本、功耗以及安全层面”不断进行升级和优化,另外还需要搭建广阔的产品系列平台,去满足层出不穷的市场应用需求。


受大环境影响,2019年MCU仍会缓慢增长


展望未来,国产MCU在IOT市场将会有怎样的增长?“未来,我们有信心MCU保持持续增长,比如移动电源和电子烟市场。尽管电子烟主要应用市场在欧美,有人担心会受到关税的影响,但实际上影响很小,因为电子烟是轻奢产品,加征10%关税对其影响不大。我们的业务重心仍将放在智慧健康和压力触控上面,并长期保持该领域的领先优势。”万巍说,未来,芯海的市场战略布局是“1+3+N”:“1”是指手机及手机周边如耳机等配件配套;“3”是指健康秤、手表手环、健康分析仪;“N”是指基于物联网AIoT的智能硬件。


黄致恺表示,IoT市场随着更多智能设备的开发、城市的发展与通讯5G的发展,会有更爆发性的增长,或许从下半年开始,随着各大运营商更多的优惠政策,更多智能产品的上市,IoT市场会如光速般的增长,并为人类带来更多的便利、可靠與安全。


梁东认为,2019年下半年,MCU在IoT市场的发展仍然会在初级的、局域系统和碎片化应用的状况下谨慎前行,仍将在“RF遥控+手机APP”这样一个模式上探索前进,同时物联还是在私有网的应用系统和环境中寻找市场机会,大范围广域的物联时代还未到来。


总而言之,受到大环境的影响,MCU今年的增速将低于往年增速,但仍会有积极的正向增长。据IC Insights发布最新调查报告显示,由于受到电子系统整体放缓,能源汽车销量下降以及贸易战等方面的影响,2019上半年MCU销售额年减13%,单位出货量下降14%。但随着系统自动化、嵌入式控制以及边缘计算的发展和普及,将拉动MCU的需求增长。正如艾派克刘涛所言,虽然无法扭转2019年MCU整体销量的下滑趋势,但预计到2020年将会出现适度反弹,预估明年MCU整体销售额将增长3.2%至171亿美元,而MCU出货量预计将增长7%以上。

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