一辆传统燃油车需要大约500到600颗芯片，轻混汽车大约需要1000颗，插电混动和纯电动汽车则需要至少2000颗芯片。这就意味着在智能电动汽车快速发展的过程中，不但对先进制程芯片需求不断增加，而且对传统芯片需求也会持续增加。MCU就是这样，除了单车搭载的数量在不断增长，域控制器也带来了对高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增长。

MCU，Microcontroller Unit，中文称单片微型计算机/微控制器/单片机，将CPU、存储器、外围功能整合在单一芯片上，形成具有控制功能的芯片级计算机，主要用于实现信号处理和控制，是智能控制系统的核心。MCU和汽车电子、工业、计算机和网络、消费电子、家电和物联网等我们生活和工作密切相关，其中车规MCU是最大的一个市场，全球范围内车规级MCU占比高达33%。

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行业概述

1、概念

MCU(Micro controller Unit)，即单片微型计算机，又称微控制器、单片机，通过将CPU、存储、外围功能都整合在单一芯片上，形成具有控制功能的芯片级计算机。不同于巨型化计算机在运算速度和处理能力的极限提升，我们生产生活中各种仪器设备在计算控制方面的需求相对简易，兼具微型化特征和全面功能的MCU应运而生。

1)中央处理器CPU：包括运算器、控制器和寄存器组。CPU(Central Processing Unit)是MCU内部的核心部件，包括运算器、控制器和寄存器组。运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作，控制部件则按照一定时序协调工作，分析并执行指令。

2)存储器：包括ROM和RAM两种。其中，ROM是程序存储器，即用来存放已编的程序，存储数据掉电后不消失;RAM是数据存储器，也被称为主存，可在程序运行过程中随时写入或读出数据，存储数据在掉电后不能保持。ROM和RAM都可分为片内存储器和片外(扩展)存储器两种。

3)外围功能电路：根据产品需求进行系统软硬件设计，通过I/O接口，与外部电路设备相连接。主要包括P0/P1/P2/P3等数字I/O接口，内部电路含端口锁存器、输出驱动器和输入缓冲器等电路，其中P0为三态双向接口，P1/P2/P3数字I/O端口。MCU中的端口作为数字信号输入或输出口亦具复用功能。

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市场及行业现状

1、MCU市场需求旺盛

市场需求持续向好。受益于AIOT、工业控制、汽车电子等应用的蓬勃发展，全球MCU市场规模和出货量触底反弹。在行业高景气度的2021年，全球MCU出货量同比增长12%达到了近309亿颗的历史最高水平，同时受产能限制等因素影响，ASP强劲反弹10%达到0.64美元，且将保持高增态势有望于2026年突破0.75美元。根据IC Insights数据及预测，2021年全球MCU市场规模约196亿美元，同比增长23.4%，预计至2026年将以6.7%的复合增速达到272亿美元;2021年全球MCU的出货量约为309亿颗，至2026年预计将达到358亿颗。

2、国内市场增速高于全球市场

根据IHS数据统计，2015-2020年中国MCU市场CAGR为8.4%，同期全球市场几乎没有增长，同时该机构预计2021年中国MCU市场增长36%(高于全球市场增速的23.4%)至365亿元。得益于国内物联网和新能源汽车市场在全球具有的高影响力和不俗增长，未来数年MCU发展将迈入一个新的台阶，IHS预测至2026年中国MCU市场规模或以约7%的CAGR提升至513亿元。

3、海外企业占据绝对领先地位，国产替代空间广阔

根据Omdia数据，全球竞争格局来看，MCU龙头厂商保持了较高的市占率，行业集中度相对较高。根据Omdia统计，2021年全球前5大MCU生产厂商分别为NXP(17.3%)、瑞萨电子(16.8%)、意法半导体(15.4%)、英飞凌(13.9%)以及微芯科技(12.6%)，CR5约76%。我国MCU市场大部分份额同样被海外巨头占据。根据CSIA数据，2019年中国前5大MCU生产厂商分别为意法半导体(20.9%)、NXP(20.2%)、微芯科技(14.2%)、瑞萨电子(13.0%)以及英飞凌(6.2%)，CR5约74%，国内厂商主要在消费和中低端工控领域竞争，汽车、高端工控等市场国产化率较低，兆易创新等企业已开始突破。

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产业链分析

从MCU产业链来看，原厂位于中游位置，上游主要有原材料厂商、设备厂商等，Fabless型相比IDM型额外需要晶圆代工厂商支持，下游通过经销商向终端应用分散，包括汽车、工控、消费、通信等不同领域。

1、中游

MCU行业本身变化不快，制程工艺等要求并不高(40nm即可满足主要需求)，先发厂商凭借产能、技术、渠道、产品生态等的优势产生规模效应，不断加固护城河，新进入者很少有创新以及弯道超车的机会。

产能优势至关重要。同等条件下，下游客户会优先考虑具有稳定产能供给的IDM公司，对Fabless公司的交期有较高要求，2021年全球MCU前七的厂商均采用IDM模式，前十中仅兆易创新和siliconlab为fabless，其余均为IDM运营。同时，巨头之间的兼并收购也是MCU行业的常态，NXP 2015年收购飞思卡尔、英飞凌2020年收购赛普拉斯。

2、下游

MCU下游应用广泛，主要覆盖六大下游市场。根据IC Insights最新数据，全球市场而言，汽车电子是最大的应用，市场占比达到33%;其次为工业应用占据25%的市场份额，剩下的42%分布于计算机与网络(23%)、消费电子和家电、物联网，以及智能安全等应用领域。而国内市场主要集中在消费电子领域，2020年国内MCU下游中，消费电子占比达到25.7%，国内汽车电子的市场份额仅14.9%。

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车规级MCU芯片

1)汽车电子：全球MCU市场增长主要驱动力

随着新能源汽车智能化程度及边界的不断拓展，车规级MCU芯片在汽车电子中的应用场景也不断丰富，涵盖逆变器控制、发动机和电池管理、变速箱控制、安全控制、ADAS、主动悬架、LED照明、传感器融合等几十个次系统中。每一个功能的实现背后都需要复杂的电子控制单元ECU支撑，MCU均起到了重要作用。同时，汽车不断向电气化、电子化、智能化转变，MCU产品需求日趋旺盛，单车价值量不断扩大。

车规级MCU较一般通用MCU具有更高的技术壁垒

车规级电子设备的技术要求要远高于一般性电子产品，具有显著的工艺技术和客户认证壁垒。车规级半导体对产品的可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性要求较高，产品整体研发周期长、投资规模大，企业需要较长时间的技术积累和经验沉淀实现技术突破，形成了较高的行业壁垒;车规级半导体对汽车的安全性和功能性起到至关重要的作用，认证周期和供货周期较长，因此车企与芯片厂商在形成稳定的合作关系后，就很难在原有车型上再次更换供应商。

2)车用MCU以32位芯片为主

车载MCU位数越多对应结构越复杂，处理能力越强，可实现的功能越多。8位MCU主要用于简单车身控制，如空调、雨刷、门窗、座椅、低端仪表盘等;16位MCU主要用于中端的底盘和低端发动机控制，如制动、转向、悬架、刹车等;32位MCU主要用于高端的发动机和车身控制，如高端仪表盘、高端发动机、多媒体信息系统、安全系统等。随着汽车架构集成度、功能复杂度提升，对MCU的运算能力也将提出更高的要求，未来32位车规级MCU需求将进一步提升。2020年，32位车用MCU占比超62%，成为应用最广的MCU类型。

3)汽车MCU市场具备较高的市场集中度

从全球市场竞争格局来看，国际厂商在车规级半导体领域中占据领先地位，根据英飞凌数据，2021年全球MCU市场TOP5瑞萨电子、恩智浦、英飞凌(包含赛普拉斯)、德州仪器、微芯科技市占率超过90%。国内车规级MCU起步较晚，目前市场份额尚低，兆易创新、复旦微、芯海科技、中颖电子、国芯科技、杰发科技、芯旺微、比亚迪半导体等厂商均在发力车规级MCU产品并已陆续通过AEC-Q100认证，领先厂商已量产或即将推出车规级MCU产品，国产厂商有望逐步取得突破。

4)MCU是汽车从电动化向智能化深度发展的关键元器件之一

电动化、智能化、网联化是汽车产业转型升级的重要方向。汽车电动化对执行层中动力、制动、转向、变速等系统的影响更为直接，其对功率半导体、执行器的需求相比传统燃油车增长明显。汽车的智能化、网联化带来的新型器件需求主要在感知层和决策层，包括摄像头、雷达、IMU/GPS、V2X、ECU等，直接拉动各类传感器芯片和计算芯片的增长。电动化是汽车产业从燃油车时代走向节能环保时代的基本的要求，可以视为产业转型升级的上半程，近年来已取得不俗进展，而下半程智能化是提升用户体验的核心，随着汽车半导体行业技术演进和需求升级，智能化将逐步成为相关厂商竞争的主战场，接力电动化成为重要驱动力，MCU作为核心算力芯片有望深度受益。

5)单车MCU价值量提升核心逻辑

单车MCU价值量提升核心逻辑：1)配置区域增加，应用领域由传统底盘延伸至整车，随着汽车电子化发展，ECU逐渐占领整个汽车，遍布车身控制、座舱、动力总成、底盘安全、新能源三电、ADAS智能驾驶等域;2)芯片算力和集成度提升，高性能MCU占比提高，产品升级驱动ASP增长。

新能源汽车MCU用量更多。与燃油车相比，新能源汽车以电机替代了汽油发动机并增加了动力电池，电池管理系统和整车控制器应用的增加将驱动MCU用量的增长。根据Gartner和国际汽车制造商协会数据，平均单车配置约25颗MCU。而电动车型唐的MCU数量增加到了55颗，用量大幅增加。

6)汽车电子电气架构(E/E)重构下MCU ASP有望稳步上行

传统汽车使用的分布式ECU架构大多基于成熟工艺的MCU芯片，靠增加ECU的数量或针对单个ECU进行MCU芯片的替代来提升汽车性能。为了突破ECU的性能瓶颈，博世在2015年描绘出了全新的汽车电子电气架构技术路线图，率先提出DCU(域控制器)这一概念，将汽车电子部件功能由整车划分为动力总成，智能座舱和自动驾驶等几个区域，利用处理能力更强的控制器芯片相对集中地控制每个域，以取代目前分布式电子电气架构。

传统架构下，ECU与所需MCU的数量基本上为1：1，在域集中架构下，DCU的算力需求显著提升，一块DCU配置的计算芯片将超过2颗，其中高性能MCU(兼具跨域功能)和各式异构SoC将蚕食过去低端MCU的市场。而在核心计算模块以外的各细分车域执行端，MCU必不可少。可以预见到的趋势是单车MCU在用量保持基本稳定的同时，高端品类占比将逐步提升，整体汽车MCU ASP稳步向上。

参考研报：

1.华创证券-半导体行业深度研究报告：国产替代进阶，国内MCU厂商砥砺前行

2.国泰君安-半导体行业：国产化浪潮持续，国内MCU厂商快速发展

3.中信证券-电子行业汽车电子专题：汽车MCU，芯片紧缺持续，国产替代加速

4.长城证券-电子元器件行业深度报告：汽车电子、物联网带动MCU需求快速成长，芯片缺货潮有望加速国产化进程

5.东吴证券-电子行业周报：MCU供不应求，本土产业链有望充分受益

6.招商证券-半导体行业深度专题之九：MCU篇，MCU缺货涨价背后的国产化浪潮

(原文参考：慧博咨询)