“冰火两重天”倒逼下，国产MCU的加速度

芯师爷|Core master|

2022-09-07 18:48:22 2

自2020年底开始，芯片荒席卷全球，可以说是“360行，行行缺芯片”，其中，MCU更是这轮缺芯潮的重灾区。

2021中国汽车论坛上，中国汽车工业协会总工程师、副秘书长叶盛基就曾表示，当前我国各类芯片中MCU控制芯片最为紧缺，国内MCU控制芯片企业最为薄弱。此外，根据IC Insights的数据，由于缺货，MCU在2021年的平均售价上涨10%，创下了25年来的最大涨幅。

在国际大厂MCU价格一路上涨，交货周期频频延长的严峻挑战下，国内MCU厂商也迎来了*的发展窗口期，2021年开始国产MCU芯片火了。

然而在经历过这*席卷全球的缺芯潮后，今年市场也从一片疯狂中逐渐“冷静”下来，MCU市场已出现结构性调整：消费级MCU需求走软，厂商开始面临库存积压压力，而车载和工控MCU依然处于短缺状态，价格持续上涨。

MCU市场“冰火两重天”，这对国产MCU厂商来说是冲击还是机会？不确定环境下该如何抓住“历史性机遇”实现突围？

由国内*的半导体电子信息媒体芯师爷举办的“2022年硬核中国芯”评选，汇聚了百余家中国半导体芯片产业的相关企业。本文特邀MCU领域的澎湃微、芯海科技、极海半导体、杭州万高、沁恒微电子、灵动微电子、东软载波微电子、凌鸥创芯、爱普特微电子、武汉芯源等企业，围绕以上问题进行了深度探讨。

（视频来源：芯师爷）

结构化调整，

倒逼国产MCU厂商加速布局高端市场

MCU（Microcontroller Unit，微型控制单元）俗称单片机，是将CPU、SRAM、Flash、计数器及其它数字和模拟模块集成到一颗芯片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。小到体温计、无线充电器、电动玩具和手机，大到家电、数控机床、机器人和汽车，都有MCU的身影。

“近年来，国产替代呼声高涨，加上去年高景气度的行情，很多本土MCU厂商获得了大发展。不过大部分本土MCU主要还是在智能表计、智能家电等消费电子领域，中高端应用领域如工控、医疗、汽车电子等依然是国外品牌为主。” 爱普特微电子副总经理鲁翔对芯师爷表示，“从统计数据看，本土MCU在全球MCU市场占比只有10%左右。所以目前消费类MCU需求减弱，这对国产MCU行业来说，是一个巨大挑战。”

“但市场需求的变化也会刺激国产MCU厂商加快研发进程，倒逼国产MCU厂商提升高端MCU技术。” 杭州万高市场总监瞿周强指出，“与消费级MCU相比，工业级MCU和车规级MCU对可靠性、工作环境温度、良品率和工作寿命等方面有更高要求。以车规级MCU为例，从车身动力总成，到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶，从发动机控制单元，到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元，每一个功能实现的背后都需要复杂的芯片组支撑。”

“中国处在汽车电子行业变革的最前沿与核心位置。虽然前五大汽车半导体公司合计占汽车元器件IC 市场收入的90%，但进口中高端芯片部分还是存在缺货*的现象，同时出于供应链安全考虑，国内很多客户使用国产MCU的意愿不断提升，国产替代已形成了一定规模。” 极海半导体产品经理秦欣欣说到。

“这给了国产MCU厂商充分的调整机会。” 芯海科技PC生态负责人（产品经理）周振生着重指出， “这当中的关键就是要以客户需求为出发点，让自己的产品更有市场竞争力。”

“国内车企目前也正在主动拓展国内供应链，国产MCU厂商若能对接车企需求，提升技术实力，优先开发与车企需求对口的产品型号，可抓住机会逐步切入汽车MCU市场。” 杭州万高市场总监瞿周强同样认为。

国内MCU企业的市场表现

近年来，得益于国内市场强劲需求和政府的大力支持，国内MCU供应商迎来发展黄金窗口期，经过多年的发展，在“技术”和“产品丰富度”方面逐渐突破国外垄断，实现国产替代。

厦门澎湃微电子有限公司

市场副总雷江峰

澎湃微是一家技术能力*的32位MCU供应商，核心团队成员来自于多家国际知名MCU公司。

终端领域：主要应用于智能家居、传感器、物联网模块、消费电子、仪器仪表、医疗电子、电动车、电机、工业、家电、BMS、汽车后装及配件领域。

技术优势：工控级别的超低不良率，曾经量产过的芯片可以达到50PPM。不掉电超低待机技术，现场保留，快速唤醒，深度休眠功耗可以达到1微安以内。高性能模拟设计能力，包括24位Sigma-Delta ADC，内置RC 时钟在全温度、全电压时可达到±1%精度。超高抗干扰、高可靠性技术能力，其中ESD (HBM): >8KV, ESD (CDM): >2KV, EFT: >4KV, Latch up: 高温±200mA。高度整合能力，能够片上整合LCD/OPA/温度传感器/DAC等模块。

芯海科技（深圳）股份有限公司

PC生态负责人（产品经理）周振生

目前，全球笔电EC芯片仍被美国和中国台湾少数几家公司垄断，技术准入门槛高，国产替代难度大。芯海科技CSC2E101的推出，打破了海外公司对中国电脑产业核心芯片的垄断，实现了国产替代。

技术优势：*，在安全性方面，集成安全算法加速引擎，支持安全启动和安全在线升级，满足客户指纹一键开机的安全启动要求，从产品的硬件层面加密技术设计，更好地建构用户数据安全防火墙。第二，在集成度方面，采用高性能32位MCU内核，拥有更大程序和数据空间，在CPU时序管理、电池管理、热管理、键盘管理、ACPI管理等传统EC功能之外，还集成氛围灯、呼吸灯、PD3.1及USB功能等，为客户产品开发节省BOM成本。第三，在低功耗方面，具备更低功耗，休眠功耗75uA，关机功耗：5uA，超出国际*厂商的相关技术指标。

珠海极海半导体有限公司

产品经理秦欣欣

极海半导体拥有20年集成电路芯片设计经验，主营产品32位APM32工业级/车规级MCU，覆盖Arm Cortex?- M0+/M3/M4内核，拥有高效运算处理性能、增强型存储空间以及丰富的外设资源，具有低功耗、高性能、高集成、高可靠等产品特性。

终端领域：目前已广泛应用于智慧家居、高端消费电子、汽车电子、工业控制、以及智慧能源等领域。

技术优势：工作温度覆盖-40℃~105℃，ESD等级高达8KV，具有较强的复杂工况环境适应性和抗干扰性；相关产品已通过IEC61058、IEC60730功能安全认证以及AEC-Q100车规认证，符合中高端工控以及车规级产品高可靠性标准要求。

杭州万高科技股份有限公司

市场总监瞿周强

杭州万高成立于2006年，是一家致力于为能源互联网提供专用芯片的集成电路设计企业，现为北京智芯微电子科技有限公司下属单位。

终端领域：主要应用于国内外电力市场的智能电表、智能终端等产品，并逐步拓展到新能源、工业控制等领域，市场覆盖全球近100个*和地区。

技术优势：经过十余年发展，形成了蜂鸟系列计量芯片、海燕系列主控芯片和飞鸽系列通信芯片三大产品线，已有产品型号超100款。

在主控芯片方面，杭州万高基于ARM内核、自主知识产权的RISC-V内核设计开发的工业级MCU，实现8位到64位的全性能覆盖，满足高性能、通用型和低功耗等主流市场应用需求。

在电能计量领域，依托核心技术，开发了单、三相计量AFE及SoC全系列产品，同时致力于电池电量监测AFE的研发，支撑以新能源为主体的新型电力系统规模化终端和海量数据的计量与感知。

以链接能源网络“最后一公里”为目标，杭州万高开发了G3-PLC、HPLC及HPLC+HRF、G3-PLC+HRF载波通信芯片，满足国际G3、IEEE1901.1、国网及南网宽带电力线载波等多项标准，已批量应用于国内外智能电网建设。

南京沁恒微电子股份有限公司

产品总监王晓峰

沁恒微电子专注于连接技术和MCU内核研究，基于自研青稞RISC-V处理器和收发器PHY构建接口芯片和全栈MCU。

终端应用: 广泛应用于计算机手机周边、工业控制、电机驱动、物联网等领域。

技术优势：基于自研收发器PHY和处理器IP的全栈研发模式，取代传统的外购IP整合模式，提供以太网、蓝牙无线、USB和PCI类等接口芯片，及集成上述接口的连接型/互联型/无线型全栈MCU+单片机。让客户免去了国外处理器内核授权费，提升竞争力；中断响应速度快，性能更强；全集成，体积更小；运行功耗降低20%，提供终端客户高性能、低能耗的MCU系列产品。

上海灵动微电子股份有限公司

市场总监王维

灵动微电子专注于32位Arm MCU，成立11年来，累计发布大概200余款产品。

终端应用：主要有八大场景的应用，包括智能工业，智慧家电，汽车电子、物联网、手机和电脑周边、个人设备、医疗健康和通信基建等领域。

技术优势：基于Arm Cortex-M0/M0+，Cortex-M3 和最新的 STAR-MC1 内核，公司批量供货的MCU产品包括：针对通用高性能市场的MM32F系列、针对超低功耗应用的MM32L系列、针对电机及电源应用的MM32SPIN系列、以及针对无线应用的MM32W系列等。

MM32F和MM32L是主要的通用MM32平台，包含搭载Arm v8-M Mainline架构的STAR-MC1内核的系列MCU产品，和搭载M0+内核的低功耗产品。电机是灵动微电子的特色产品，覆盖了高性能M0和M3，提供高集成度的解决方案。

同时，灵动微电子自主研发软硬件和生态系统，包括MindSDK软件开发平台，以及样机测试阶段的编程下载工具。

上海东软载波微电子有限公司

市场总监杨晓俊

上海东软载波微电子有限公司(前身为上海海尔集成电路有限公司)于2000年由海尔集团投资设立，专注通用MCU芯片和SoC芯片设计20多年。于2015年8月被青岛东软载波科技股份有限公司合并，成为青岛东软载波的全资子公司。

终端应用：已覆盖家电、消费电子、工业控制、智能电网、仪器仪表、健康医疗、电机控制、电源管理等领域，构筑了完善的产品解决方案，为客户打通产业链的上下游关键环节。

技术优势：公司在集成电路板块为全球智能制造业转型客户和IoT产业客户需求打造了完善的MARS芯片产品架构。在8位、32位MCU和PLC产品领域技术积累雄厚，储备大量的数字电路和模拟电路IP核，拥有工业级高抗干扰微控制器芯片研发平台。主要提供面向物联网需求的芯片产品组合，包括自主研发工业级的8位CPU内核(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、电力线载波通信（PLC）芯片、无线射频芯片、触控芯片、用于中小功率电机控制的32位微控制器及高压驱动系列芯片、小功率锂电池管理32位ESB列芯片等。

尤其是公司自主研发了国内*“电力线载波通信（PLC）与微功率双模融合通信芯片”。拥有从窄带低速到宽带高速、低功耗电力线载波通信和无线通信技术融合的芯片企业。通过MCU+PLC技术+无线技术等的组合，*支撑构建最优物联网通信方案，实现了对控制、连接、安全、感知等物联网核心技术覆盖。

南京凌鸥创芯电子有限公司

副总经理黄致恺

凌鸥公司产品以电机与电源领域为主，产品组合包含了有LKS 32 MCU，与电源类产品LKS 5与LKS 6系列的预驱和IPM模块等。

终端应用：涵盖了电动自行车、滑板车、平衡车、吸尘器机器人、电动工具与大小家电变频等与电机电源相关的领域。

技术优势：LKS 32 MCU从20pin的超小封装到100pin的大封装，从16K到256K Flash，与今年的爆款汽车类产品AT085与性价比*MC03系列应用在更多的小型电机产品上，都是凌鸥公司的明星主力产品。

LKS 32 MCU全系列都是高性能32位产品，内置了仪表级全差分可编程增益放大器OPA，且具有电压偏置设计，可处理正负的电流讯号，MC08与AT085系列内置了高速DSP内核，一个FOC电流环仅需1.2usec，高速双路同步采样3M的SAR ADC，且内部RC时钟全温度范围可控制在1%以内。M0的产品也具有CORDIC的硬件加速器，例如SIN，COS，ARCTAN与SQRT，全系列同时也有集成预驱电路，使得驱动电路板可以非常的简洁且提高生产量率，是目前与友商最大的区别，也是凌鸥公司的产品竞争优势。

同时凌鸥也提供了多达20余种的产品级算法与参考设计，可以更快协助客户或合作伙伴进行产品开发与验证。近期开课的凌鸥学园计划，将培育更多的电机应用工程师，不只熟悉凌鸥的产品，更能够独立自主的开发电机与电源相关的产品。

深圳市爱普特微电子有限公司

副总经理鲁翔

爱普特微电子成立于2012年，是一家专注于研发设计全国产、全自主可控、高可靠性的32位MCU的高新技术企业和*级专精特新“小巨人”，现已成长为智能家电、工业控制等领域全国产32位MCU的领军企业。

终端应用：广泛应用于工业控制、智能家电、物联网、医疗电子、消费电子等领域，并在国内外多家行业头部客户中稳定量产出货。

技术优势：爱普特微电子自研了一整套具有自主知识产权、齐全、且经过亿级芯片量产验证的微处理器IP库，包含了各类高性能和高可靠的数字和模拟IP。还具有多个成熟完善的产品设计平台，可以根据客户需求快速、有效、灵活提供产品定制，助力客户实现产品的迭代更新以及提升客户产品在行业中竞争力。

爱普特微电子自研的32位MCU通过CS 10V A级测试、ISO9001质量体系等认证，具备高性能、高可靠性、低功耗、宽电压、高抗干扰、高信噪比等特点，并有丰富外设及强大的定时器资源，产品性能达到工业级别要求，填补了国内中高端MCU芯片的空白，实现进口芯片国产创新替代。同时爱普特也是国内率先在55nm、40nm高端工艺制程上实现量产的企业。量产的全国产MCU目前已累计出货超亿颗。

目前公司已开发出四大系列、几十款型号的全国产、高可靠性32位MCU。预计于2023年，将发布超过6个系列、上百个型号的RISC-V核32位MCU产品。产品将从单核拓展到双核，内嵌Flash 从32KB到2MB，管脚覆盖20Pin至276PIN，主频从48MHz至2GHZ，以及丰富的外设资源，将覆盖消费类、工控类、AI智能、车规级等应用。

武汉芯源半导体有限公司

研发总监张亚凡

武汉芯源于2018年8月成立，为上市公司武汉力源信息的全资子公司，专注芯片的设计、研发、销售及技术服务。

终端应用：涉及通信电子、工业电子、消费电子、新能源、安防监控、物联网以及汽车电子等多个行业，并且已经在无线充方案、电子烟方案、水表方案、燃气表方案、BLDC电动工具、BMS方案、三轴云台、无线传感器方案等项目中得到实际应用，未来将能够满足更多的市场需求。

技术优势：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：晶圆制造在上海华虹宏力，目前产品采用宏力的110纳米工艺制程，封测在华天科技，拥有严格的技术和质量把控。

设计团队：在对通用需求保持广泛兼容的同时，深入了解了市场同类产品在应用中的技术痛点，在MCU产品性能上做了多项硬核改良，比如芯片工作电压范围、芯片算力、时钟精度、ADC有效位数、抗电磁干扰能力等核心指标均有很大提升。此外还增加了多级程序加密安全防护，可以妥善保护客户知识产权。

供应链端：结合客户行业的市场供需情况，以及上游的供应链端资源优势，充分做好预警、科学备料、产能规划，确保客户批量稳定供货。

写在最后

前路漫漫，道阻且长，行则将至，MCU的发展需要的是长期的技术积累及供应链能力。

从相对更容易突破的消费类MCU市场切入，再往工业类和汽车类相对中高端产品方向发展，这是国产芯片公司自身技术积累和发展的必经之路。正所谓真金不怕火炼，对于国产MCU厂商而言，要不断地修炼内功，产品升级迭代，走自主化设计之路，如此才能立于不败之地。

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