2024年中国工业MCU产业分析报告

2024年中国工业MCU产业分析报告

—与非网分析师史德志

目录

MCU产品概要

中国工业MCU市场分析

本土重点工业MCU企业分析

MCU产品概要

MCU定义

MCU（MicroControllerUnit）为微控制单元，又称微控制器或单片机，是将中央处理器的频率和规格做适当缩减，并与存储器、

I/O端口、定时/计数器等集成在一颗芯片上，执行计算与控制功能。根据应用场景不同，很多增强型MCU还集成了ADC、DAC、

PWM、PCA、WDT等功能部件，以及SPI、I2C、UART、USB、CAN等数据传输接口，使单片机更具特色、更有市场应用前景。

MCU的工作原理：传感器输入信号，输入处理器对信号进行模数转换、放大等处理后，传递给MCU进行运算处理，然后输出处理

器对信号进行功率放大、数模转换等，使其驱动如电磁阀、电动机、开关等被控元件工作。

典型MCU芯片架构MCU工作原理与运行过程

InterruptProgramLCDControlDisplay传感器信号执行控制

SRAM

TimerMemory

Timer

WatchDogXTAL模拟信号输输电磁阀

TimerCryptoCRCIRCClock入出

MCU电动机

PLL处处

Processor数字信号理理开关与指示

Core

DSPFPUADC电源通讯

Data

UARTComparator电源电路电路通讯口

Converter

SPIDAC

I2C

Connect-

CAN/LANPWMGPIOLDO

ivity

USBPOR

Power

EthernetLVR

WirelessBOD

MCU分类

不同位数MCU占比

•按处理数据的位数分类：4位、8位、16位、32位和64位MCU。目前市场上以8位和0%

32位MCU为主，32位MCU在大量数据处理上具备速度优势，且功能拓展性更强，32位

16位

随着物联网、汽车电子需求带动，占比进一步扩大。38%44%

8位

18%4/64位

•按指令集分类：复杂指令集（如X86）、精简指令集（如Arm、RISC-V、MIPS），

Arm生态建设完善，是目前主流架构，国内市场占比高达52%。而RISC-V作为新兴

精简指令集，渗透率快速提升。不同内核MCU占比

Arm

24%8051

•按存储器架构分类：哈佛架构、冯诺依曼架构。哈佛架构是一种将程序指令存储和2%

52%RISC-V

22%

数据存储分开的架构，使用独立的两条总线，指令和数据有不同的数据宽度，基本其他

解决取指和取数的冲突问题，该类微处理器具有较高的执行效率；而冯诺依曼结构

数据空间和地址空间是不分开的。

不同应用MCU占比

5%

2%

通用MCU

•按用途分类：通用型MCU、专用型MCU。其中通用型MCU是指将可开发的资源8%

专用MCU

（ROM、RAM、I/O、EPROM等）全部提供给用户的MCU，通用型MCU市场占比12%

超低功耗MCU

大，超70%；专用型MCU是指硬件及指令是按照某种特定用途而设计的MCU，例

73%电机控制MCU

如打印机控制器、电机控制器等。其他

MCU主要技术趋势

更小尺寸更高性能

更低能耗更加“AI”

更加“安全”更加“无线”

高要求的工业MCU

高可靠性

A

高实时性、强

丰富专有功能B工业MCU

任务处理能力

严格的质量管

控体系

中国工业MCU市场分析

中国MCU市场增速显著高于全球水平，工业领域占比稳定

➢2023年全球MCU市场规模小幅降至229亿美元，预计2022-2028年CAGR为5.3%；中国MCU市场规模预计2024-2029年的

CAGR为10%左右，显著高于全球水平。

➢全球市场汽车领域占比39%，小幅提升；工业电子的份额为24%，较为稳定。

2019-2023年全球MCU市场规模（亿美元）

35030.0%

30024%25.0%

25019.7%20.0%

20015.0%

15010.0%

1005.0%

50-0.5%0.0%

-2.4%

0-5.0%

全球MCU市场规模（亿美元）yoy

数据来源：Yole

本土企业已然在国内MCU市场崭露头角

➢全球MCU市场由海外厂商主导，其中32位MCU市场意法半导体出货量占比32%，8位MCU市场微芯科技出货量占比42%。

➢国内MCU市场，32位MCU的国产化率为20%，极海、兆易创新、华大半导体进入前十；8位MCU的国产化率高达42%，

top5公司中有3家本土厂商：中微半导体、辉芒微电子和中颖电子。

2022年全球32位MCU市场竞争格局（出货量）2022年中国32位MCU市场竞争格局（出货量）

意法半导体

14.9%

恩智浦

意法半导体2.6%

16.8%英飞凌

恩智浦2.7%

26.3%瑞萨电子

6.8%32.0%

英飞凌4.8%微芯科技

极海半导体

13.3%瑞萨电子5.5%

14.0%兆易创新

微芯科技

16.1%德州仪器

15.1%其他6.4%

12.3%华大半导体

10.5%其他

2022年全球8位MCU市场竞争格局（出货量）2022年中国8位MCU市场竞争格局（出货量）

微芯科技

2.3%中微半导体

微芯科技恩智浦

2.5%13.8%

23.7%恩智浦2.9%辉芒微电子

28.9%中颖电子

41.8%意法半导体3.2%

意法半导体

5.6%中微半导体

5.5%瑞萨电子

7.1%瑞萨电子8.5%12.8%芯海科技

7.1%14.7%其他11.0%赛元微电子

英飞凌

8.6%其他

数据来源：沙利文

本土MCU企业如雨后春笋般涌现，产品广泛应用于工业领域

➢集中在上海、广东、江苏等地，产业政策扶持，上下游配套完备。

➢产品结构丰富，广泛适用工业各领域。

国内MCU企业的地域分布国内部分厂商MCU产品情况

应用领域

企业名称主要内核位数

消费工业汽车

兆易创新Cortex-M3/M4/M23/M33/M7、RISC-V32位√√√

极海半导体Cortex-M0+/M3/M4F32位√√

国民技术Cortex-M0/M4/M4F、805132位√√√

乐鑫科技Xtensa、RISC-V32位√√

杰发科技Cortex-M0+/M3/M4F32位√√

国芯科技PowerPC32位√√

复旦微电8xC251内核，Cortex-M0/M0+/M338、16、32位√√

中微半导8051、RISC-V、CortexM0/M0+8、32位√√√

东软载波Cortex-M0/M3、自研内核8、32位√√

中颖电子8051、Cortex-MO+/M38、32位√√

芯海科技8051、Cortex-MO、RISC-V8、32位√√√

峰岹科技自研ME内核、80518位√√

灵动微电子Cortex-M0/M0+/M3、STAR-MC132位√√√

凌鸥创芯CortexMO、RISC-V32位√√√

钜泉科技Cortex-M0/M332位√√

致象芯片Cortex-A、Cortex-M4F、RISC-V32位√√

芯驰科技Cortex-A、R系列32位√√

航顺芯片Cortex-MO/M38、32位√√

华大半导体8051、Cortex-M0+/M48、32位√√√

芯圣电子8051、Cortex-M0+/M3/M48、32位√√

芯旺微电子自研KungFu8、KungFu328、32位√√√

比亚迪半导体8051、Cortex-MO/MO+/M4F8、32位√√√

国内工业自动化市场挑战与机遇共存

➢2023年中国自动化市场规模为2900亿元左右，同比下滑1.8%。其中大中型PLC、DCS、SIS的市场规模分别增长：1.1%、

7.1%、3.0%；而小型PLC、通用伺服、低压变频器的市场规模分别下跌：12.3%、4.1%、3.8%

➢自动化市场走向成熟，市场由高速增长走向稳定。

中国自动化市场规模（亿元）

350020.0%

300016.8%

15.0%

2500

10.0%

2000

7.7%

1500

5.0%

2.4%2.1%

10001.4%

0.8%

0.0%

0.5%

500-0.7%

-1.8%

0-5.0%

2017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年E2025年E2026年E

中国自动化市场规模（亿元）yoy（右轴）

数据来源：MIRDATABANK，与非网制作

国内光储行业持续高增长

➢2023年光伏发电新增装机容量为216.88GW，2019年-2023年，复合增速高达64%。

➢2023年新型储能装机容量（锂离子电池为主）大幅跃升至22.6GW，高增速趋势不减。

中国光伏发电新增装机容量中国新增新型储能装机容量（GW）

250160%25

148%

200120%

20

80%

15060%

59%30.7%

40%

10014%15

0%

-17%

50-32%-40%

10

0-80%

5

0

中国光伏发电新增装机容量（GW）YOY（右轴）2021年2022年2023年2024年H1

数据来源：国际能源局，与非网制作数据来源：国际能源局、CNESA，与非网制作

本土重点企业分析

兆易创新：46大产品系列，超过600款MCU产品

➢国内首个推出ArmCortex-M3、M4、M23、M33及M7内核通用MCU产品，全球首家推出RISC-V内核MCU产品

➢具有丰富的工业应用，如电机控制、工业控制、能源等。

内核位数系列最高工作频率应用领域

GD32F101/103/105/107/130/工业控制、人机交互、电机驱动、电源监测和报警系统、消费品与手持设备、

ArmCortex-M33248-120MHz

150/205/207等太阳能光伏控制、触控面板、安全支付、车载设备和物联网等。

GD32A490，GD32C103，GD32E103，GD32F3以“小身材，大智慧”为工业电机、变频、节能应用等带来出色性价

ArmCortex-M432GD32F303/305/307/310/330/350/72-240MHz比；GD32F4适用高级计算，云服务器，人工智能、工业控制、电机变频、图

403/405/407/425/427/450/470等形显示、安防监控、传感器网络、无人机、机器人、物联网等。

适用工业控制、电机驱动、人机交互、电源监测和报警系统、手持设备、游戏

GD32E203/231/232/235，

ArmCortex-M233264/72MHz和全球定位、电动自行车等，GD32L233适用工业表计、小型消费电子、便携

GD32L233等

式医疗设备、电池管理、数据采集与传输等。

GD32A503/513，GD32W515，GD32A503/513适用汽车电子，GD32W515适用智能家居、工业物联网、消

ArmCortex-M3332GD32E502/503/505/507/508/513/517/100/180/200MHz费电子，GD32E产品适用高精度工业控制、数字电源、电机变频、测量仪器、

518,GD32F527等混合信号处理等。

数字信号处理、电机变频、电源、储能系统、无人机、音频视频、图形图像、

ArmCortex-M732GD32H737/757/759等600MHz

机器学习和人工智能等场景。

应用于工业控制，电机控制，电源监控和警报系统，消费和手持设备，POS机，

RISC-V32GD32VF103,GD32VW553等108/160MHz

车载GPS，LED显示屏等。

图片来源：公司官网

兆易创新：持续提升研发费用率水平

➢2018-2023年营收复合增长26.7%，2023年录得13.2亿元，受累市场萎靡，下滑53.4%；毛利率水平回落至上个周期低点。

➢2018-2023年研发费用复合增速36.6%，期间研发费用率持续提升，从9.3%到17%。

2018-2023年兆易创新MCU营业收入表现2018-2024年Q1兆易创新研发费用表现

3070%1218%19%

66%65%17%

2560%1017%

50%15%

2048%812%

44%45%43%

40%11%11%13%

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