国产MCU,危机也是机遇。

自2020年起全球陷入MCU缺货危机,导致了部分车企出现停产的情况。目前各大厂商均出现交期严重延长的情况,部分甚至达到了40周以上。国内外各大半导体公司几乎全数发布涨价公告,产业链公司估计此次缺货潮有望持续至2023年。

MCU的供给市场高度集中,虽然大陆MCU市场全球占比为23%,但海外巨头们供应着超过八成的货量,高端汽车MCU海外市占率甚至超过95%,对国内来说,巨大的市场空间加上极低的自给率,大陆MCU亟待国产替代。

但危机同样代表着机遇。

现在,大陆已经出现具备较好技术积累和广泛产品布局或具有特殊定位优势的MCU厂商,在如今贸易摩擦和缺货潮下,大陆公司迎来了绝佳的发展窗口期。国产化进程不可逆转,大陆领先MCU厂商有望迎来快速增长期。

缺芯潮中首当其冲的为什么是MCU

3月底ICInsights表示供应紧张的市场导致MCU在2021年的平均售价上涨10%,这是25年来的最大涨幅。MCU销售额随着2021年经济复苏的强劲增长而攀升23%达到创纪录的196亿美元。2022年全球MCU销售额将增长10%,达到215亿美元的历史新高,同时2022年汽车MCU的增长速度将超过大多数其他终端市场。

具体到各个细分市场来看,2019年汽车行业的低迷和全球经济疲软导致当年MCU出货量下降9%,这个是自2009年半导体低迷以来最严重的下降。但出乎意料的是,MCU单元出货量在2020年反弹,尽管存在疫情的危机和全球范围的广泛封锁措施,但汽车MCU市场仍增长了8%。未来五年,汽车MCU销售额预计将以7.7%的复合年增长率增长。

由此可见,MCU行业未来非常景气,那MCU缺货原因是什么呢?

2020年上半年,新冠疫情蔓延全球,全球汽车销量骤然下降,全球汽车芯片厂商纷纷对未来市场持悲观预期,降低汽车芯片库存的同时也下降了代工厂的订单。2020年第三季度以来,全球汽车需求复苏,出货量远超预期,整车厂商临时加单,汽车MCU厂商自身芯片库存较低叠加新增产能短期无法释放,加剧了汽车MCU芯片的缺货程度。

MCU特有的经销模式也放大了供需缺口。MCU缺货的本质上是汽车和IoT带来的MCU增量市场。同时下游MCU产能释放非常有限,形成了供需缺口。在缺货行情下经销商会出现结构性囤货或者炒货情况,也加剧了下游客户对缺货的恐慌程度,于是纷纷加大对MCU备货,放大了供需缺口,渠道端出现价格暴涨的情况。

国内MCU企业的市场表现

国产MCU发展的最大驱动力就是国产替代,有机会进入中大型OEM厂商、工业和汽车电子供应链。从市场格局来看,瑞萨、恩智浦、英飞凌、意法半导体与微芯占据全球的75%,恩智浦与瑞萨是车用MCU领域的两大龙头厂商,短期内还将持续目前的格局。但意法半导体等海外MCU厂商缺货涨价对下游厂商的供应链安全造成相当大的影响,下游厂商纷纷将MCU品牌切换至国内客户,加速MCU的国产替代,同时也倒逼了国内厂商技术的增长。

由于国内市场大和政府支持,国内 MCU 公司不断涌现。如美的成立美垦半导体技术公司,专注家电领域芯片,产品包括MCU、功率、电源、IoT等相关领域的芯片。

4月12日,车规芯片企业芯驰科技正式发布高端MCU E3系列,该芯片是当前全球性能最高的车控MCU产品。这款芯片主频最高可支持800MHz,与当前业界同级产品相比,性能一次提升了几倍。芯驰科技首席架构师孙鸣乐表示,E3控之心是芯驰为未来智能汽车精心打造的车规MCU,有四大优势:高可靠、高安全、高性能、广覆盖。目前芯驰的车规芯片已实现大规模量产,有超过250家生态合作伙伴,覆盖国内70%以上的车厂。

在所有国内已经上市的MCU相关企业当中,兆易创新的布局比较全面,产品横跨M23、M3、M4、M33和RISC-V五种MCU内核的产品矩阵,主要面向中高端市场,并逐步切入汽车、工控等高端领域。目前的市值也是最高的,接近千亿市值。据其业绩快报显示,2021年的营收达到了85.1亿元。至于MCU在业绩中的具体表现还需要等到其2021年年报公布时才能知晓。不过,根据其往年的市场表现,其MCU产品,在工业和汽车应用领域的占比超40%。

兆易创新拥有国内最大的ARM架构MCU产品线,连续五年位居本土MCU厂商第一,MCU年出货量超2亿颗,在2021年6月实现累计出货超6亿颗,从2013年至2020年,年出货量CAGR达160%。兆易创新MCU拥有28个产品系列,370余款产品,覆盖入门型、主流型和高性能型产品,内核方面,2013年推出M3内核,2016年推出M4内核,到2019年推出全球首款RISC-V内核的MCU共14个型号,2020年推出M33内核MCU,为全球首家。

制程方面,2013年兆易MCU采用110nm工艺,在2016年进步到55nm,在2020年进步到40nm,目前最新高性能MCU采用22nm工艺研发;产能方面,兆易凭借SiP封装模式快速获得产能弹性,以同样性能却更低的价格快速抢占海外厂商在中国市场的份额,从而实现国产替代。

士兰微生产的MCU芯片广泛应用于光伏逆变器、工业变频器、电动车、纺织机械等诸多领域,它是如今国内掌握核心科技的行业领头羊。

复旦微电子的MCU事业始建于2004年,主要的目标是聚焦做超低功耗和工业级的MCU。从1999年推出第一款电表专用芯片开始,复旦微MCU已经长期稳定运行十余载,积累了十多年现场稳定运行的数据。迄今为止,复旦微MCU累计的出货量在5亿颗左右,公司MCU团队,囊括了芯片设计、软硬件支持以及芯片测试等多个相关方面,持续在这个市场深耕。2021年复旦微也有车规通过了AEC-Q100的车规认证,目前已经在市场上推广试用。

多因素共振国产MCU发展

在中国市场,2021年新能源汽车销售量达到290.1万辆,渗透率达到14.18%,预估2022渗透率提升至25%,超额完成中国政府在《新能源汽车产业发展规划(2021～2035年)》制定的目标。Gartner也得出中国MCU市场总量在2020-25年的年复合增长率达到9%的结论,高于全球MCU市场总量7%的年复合增长率。

国产化率不足15%,缺货涨价矛盾明显,国产MCU蓄势待发。

主要集中在中低端MCU

消费级MCU是较好的切入口,因为消费级MCU技术门槛低,国产MCU企业依靠消费级MCU市场作为事业的起点,国内MCU厂商下游集中在消费类、小家电等领域,且MCU产品型号大多集中在8位MCU和32位低于100MHz的中低端消费应用领域。全球消费电子MCU的主要市场还是英飞凌、瑞萨等海外巨头,国内厂商生产的市场还是主要集中在中低端,而且在高端市场应用率更低。

汽车MCU制程主要集中在28nm-40/45nm和65nm,属于成熟制程。全球MCU代工厂主要集中在台积电、联电、格芯、中芯国际和华虹等,意法半导体、恩智浦、瑞萨主要在台积电代工,国内兆易创新等厂商主要在华虹代工,中芯国际给兆易创新和芯海科技等代工,国内厂商也在台积电等代工。

中国MCU厂商之前倾向于投资批量大、差异小的产品,往往没有配置足够的资源来满足客户的特定场景需求。长此以往,国产MCU市占率低,没有高精尖技术,被“卡脖子”,这倒逼了如今的MCU市场往专业、高端的方向发展。

多领域MCU共同发展

随着物联网兴起产生了更多的消费级MCU需求,它可以借助中国独具优势的消费领域迅速崛起。虽然国产低端MCU竞争加剧,消费行业赛道拥挤,但是国内MCU公司可以借助中国是消费品制造大国的优势,充分发掘国内市场需求,掌握产品定义权,利用特定应用定制化提供差异化竞争。同时利用消费产品生命周期短的特点,实现MCU产品的快速迭代开发,用原位替换的手段,缩短应用周期,在AIoT等新兴领域迅速抢占市场。

工业级MCU有鲜明的技术特点,对特定技术指标要求有突出的性能表现,包括超高可靠性与质量保证、超长工作年限等要求。当前市场上工业级MCU还是欧美以及日系拥有技术优势和产品特色,工控MCU品类繁多,国产MCU应用进入门槛高,但是当前对于部分“卡脖子”的关键节点,高端需求逐步释放,国内MCU厂商加大研发投入,强化产品质量控制,打造出可靠耐用的MCU产品进一步切入工业级MCU应用。

汽车级MCU是国家政策重点扶持的领域。尽管全球汽车级MCU主要由国外巨头垄断,同时国内汽车级MCU产业基础较为薄弱,汽车电子技术要求高,研发周期长,投入大。但是目前中国是全球最大的汽车市场,现在国家高度重视汽车产业链发展,国内车企主动拓展国内供应链,有技术实力的MCU公司应该在工业级MCU的基础上进一步开发汽车级MCU,对接车企需求,优先开发车企需求对口的产品型号,逐步切入汽车供应链。

当然,MCU的发展靠的还是踏踏实实的从量变转化成质变,需要的是长期的技术积累及供应链能力,前路漫漫,道阻且长,行则将至,愿做则终成!