據相關統計顯示，去年由於缺貨，MCU達到了25年以來最大的增幅，全年銷售額至創紀錄的196億美元。而且IC Insights預測，2022年全球MCU銷售額將增長10%，達到215億美元的歷史新高。但是在經歷了2021年全面大缺貨後，疊加多重因素的影響，消費電子市場市場似乎迎來了疲軟，於是市場上傳出消費電子MCU供應商開始出現庫存。另一邊，車規MCU卻依然處於缺貨漲價狀態，MCU呈現出冰火兩重天的局面。
面臨庫存堆積、晶圓廠繼續漲價的重重磨難下，在低端MCU廝殺的國產MCU廠商快要扛不住了，他們別無選擇，只能咬牙向高端MCU涅槃。
國產MCU廠商困難重重
MCU是微控制器的英文簡稱，又稱單片機，是隨著大規模集成電路的出現及發展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時計數器和多種 I/O 接口集成在一片晶片上，形成的晶片級的計算機。MCU幾乎存在於汽車、工業控制、消費電子、家用電器、可穿戴設備等各種應用領域中，扮演著控制核心的角色。
MCU產品疊代速度較快，有4位、8位、16位、32位、64位的MCU，目前主流的是8位和32位。其中8位具有低成本、低功耗、易開發的優點，主要用在汽車風扇、空調、雨刷、天窗、車窗、座椅、門鎖等低階功能控制；而32位主要應用於中高端場景，如智能儀表、多媒體系統、動力系統、輔助駕駛等高階功能控制。據IC insights的數據，超過四分之三的汽車MCU銷售來自32位的，而全球車用MCU市場將近9成集中在6大廠中，主要是瑞薩、英飛凌、恩智浦、ST、德州儀器、Microchip等占據。
近幾年在國產替代的大風口之下，國內MCU廠商如雨後春筍般出現，據不完全統計，已經有近百餘家，他們往往從低端的小家電和消費電子為切入口，出於供應鏈安全考慮，國內部分客戶對使用國產 MCU 的意願不斷增強，這幾年逐漸實現了一定的國產替代。
但現在國產MCU廠商面臨的一大難題是庫存堆積。2021年MCU經歷了嚴重的缺貨，客戶為了避免受此影響，已做了一定的備貨準備，目前大多數的消費電子缺貨並不嚴重；再加上現在消費電子市場萎靡不振，客戶砍單新聞頻現報端；這讓本來是當紅炸子雞的MCU承壓，尤其在消費端。
不過業內資深MCU行業從業者認為，從供需的角度看，消費電子最近的疲軟，對一些MCU的原廠帶來困惑，迫使有些原廠降價，這是短期行為，但工業和汽車依然是增量市場，還是供不應求。車規MCU的交期還跟原來差不多，維持在45-52周之間，32位的車規MCU相對來說更為緊缺。而且專家估測，隨著疫情封控結束、海外戰事平穩之後，整車廠需求一旦恢復，緊缺 狀況可能又要嚴重。根據研究公司GlobalData的數據，ST即將在第三季度停產的 STM8（8 位）MCU系列將額外漲價25%至30%，並將引導客戶轉向替代 STM32（32 位）系列；Microchip也已全面實施了5%至40%的價格上漲幅度，平均漲幅為10%，目前的交貨時間長達 50 周，任何新訂單都必須是不取消、不退貨 (NCNR) 和一年的交貨窗口。
另一方面，上游晶圓廠還在繼續漲價。台積電在近期的投資者大會上表示，不會為了短期利潤而魯莽上調代工價格，也不會輕易降低報價以應對終端市場需求放緩。但如果需要，也不排除戰略性報價上漲的可能。這也說明，晶圓產品在去年價格高漲後，將繼續在高位徘徊，不降反而有可能繼續漲。
雖然消費電子需求疲軟，但車用電子、新能源等的快速發展，晶圓廠產能依舊利用率很高，即使各大廠商擴產還是遠達不到供需平衡，新建產能最快也要到2023 年才能陸續釋放。這也給一眾Fabless MCU企業帶來了很大的產能供應挑戰。這對於那些規模大的MCU企業可以將製造成本轉嫁給客戶，而那些規模不大、議價能力較弱的Fabless MCU企業，下遊客戶不僅不接受成本分攤還希望降價，企業維持毛利率將越來越困難。
無論是降價去庫存還是晶圓廠漲價，這些都讓國產MCU廠商難上加難。國產MCU廠商們已經意識到，在低端消費電子領域已經不具競爭優勢，超高性能MCU將成為全球MCU市場中重要的發展藍海和增量市場。
鳳凰涅槃，國產MCU由弱到強
根據Prismark統計，預計至2023年全球工業控制的市場規模將達到2,600億美元，年復合增長率約為3%。再根據IC Insights預測，全球車用MCU銷售額在2020年接近65億美元，並在2023年達到81億美元。所以，車載和工控領域將是MCU行業未來在全球市場中開拓的主要目標市場。
市場空間長遠看好，再加上汽車MCU晶片普漲之勢仍在繼續。因此，對於國產MCU廠商而言，在市場應用上往更高階的工業和汽車領域發展，是他們抵禦這種周期性的一個重要選擇，也是國產MCU由弱變強的必由之路。
國內有不少MCU廠商已經在積極布局車規級和工控產品，少說已有十數家，有不少是面向通用車身控制，也有一些是汽車觸控開關，流片、量產的捷報頻出。還有一些廠商已經相繼通過了AEC-Q100的車規認證。甚至有部分廠商的MCU已經導入國內主流整車廠做到了批量交付。
總體來看，國產車規級MCU仍處於起步階段，車規MCU晶片數量少，且主要集中在非核心汽車部件，部分接口能力還未健全。業內專家認為，車規MCU增長的潛力無論是用量還是晶片單價主要還集中在ADAS這塊。而且隨著更多汽車安全標準方面的認證（如ISO/SAE 21434）的出現，也將使國產MCU的前進之路更加艱難。但機遇和挑戰往往是並存的，陸續有車廠開始給國產MCU提供了進入市場的窗口，這對國內廠商而言也是很大的機遇。
除了已有的廠商，在MCU這個領域，還有更多新進者在虎視眈眈。據行業人士告訴半導體行業觀察，最近因為缺貨，把汽車晶片推到風口浪尖，有很多自稱是NXP、英飛凌和瑞薩的團隊出來直接創業做汽車MCU。但汽車MCU晶片不是小公司能做的，充足的資金儲備、一流的核心團隊、精準的產品和戰略布局以及強大的資源平台一個都不能少。汽車晶片市場是個很漫長且高度碎片化的賽道，車規認證要好幾年，有很高的行業壁壘，前景是美好的，但做起來很辛苦。
技術領域的趨勢也不得不考慮
除了在市場應用領域向汽車和工業進階，關於MCU的技術發展新趨勢也是國內MCU企業不得關注的未雨綢繆之道。
在技術層面，目前大部分MCU都是基於Arm Cortex-M內核來做，而RISC-V內核則是32位MCU領域的新生力量，隨著內核、開發工具、設計方案、開源計劃等不斷發展，RISC-V應用生態建設逐漸完善，同樣具備高性能、高可靠、高安全、低功耗等產品優勢。這個開源、可定製化的指令集拉低了晶片的入門門檻，也尤其吸引了國內MCU廠商的興趣。國內已經有不少廠商有RISC-V的MCU產品。
再一個是在MCU中集成人工智慧。2017年，智能MCU便開始進入大眾視野，如今在MCU中加入AI加速器逐漸變得流行起來。這點從Arm的動作中就可以看出來，Arm近年內發布了帶有算力的內核，如microNPU Ethos U55和U65系列，這顯示了MCU市場對AI加速器開始有強需求。再者隨著諸如智能家居等這樣的AI場景越來越多，對計算的要求越來越高，MCU和APU的間隔正在不斷縮小，智能化的MCU也是一個發展趨勢。
其所採用的技術稱為TinyML（機器學習）或Embedded ML。它可以把很多AI算法部署在MCU上，還可以根據不同的應用場景，輕巧靈活地部署在不同架構和資源的MCU上，且不需要為應用場景專門設計的專用AI晶片。AI和MCU的融合或將解鎖一個龐大的市場，讓海量的設備智能起來。
然後是MCU集成新型存儲器。從技術上講，MCU是通過執行存儲在其非易失性存儲器模塊中的程序指令來發揮作用。MCU過去是基於ROM 的，但是擦除程序數據非常困難，後來快閃記憶體的出現徹底改變了這個難題。在40nm節點之前，MCU選擇的非易失性存儲器都是快閃記憶體，但由於快閃記憶體的製程難以擴展到40nm以下，所以許多新型的存儲器開始被開發出來，如相變存儲器（PCM）、磁RAM（MRAM）和電阻RAM（ReRAM）等。在這方面，ST一直是微控制器嵌入式存儲器相變存儲器 (PCM) 的早期研究者，尤其是汽車應用。
寫在最後
不得不說，MCU是一個很好的賽道。從產業看，類似汽車「三化」，新能源，光伏等應用都會帶動MCU的需求，而中國擁有很大的市場；從國產替代角度看，疫情和貿易戰，讓大家對國產MCU有了迫切需求和接收意願。本土MCU廠商從低端向高端逐漸躍升是企業和行業發展的必然。但是當下MCU這個賽道已變得異常擁擠，從產業發展特色來看，未來兩年MCU晶片企業會加速洗牌，回歸產業本身，屆時會淘出一批優秀的MCU晶片廠商。
來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）原創
作者：杜芹