J9九游会|广东公式网|一文读懂车载MCU

　　MCU是芯片级的微型计算机★✿✿，其在生活中无处不在★✿✿。MCU（Micro Controller Unit）★✿✿，即主控芯片★✿✿，又称微控制器或单片机★✿✿，是一种集成了CPU★✿✿、存储器（ROM/RAM）★✿✿、数据转换器（A/D★✿✿、D/A）★✿✿、输入/输出接口（I/O）以及计时器等多种功能模块的★✿✿、微型的★✿✿、芯片级的计算机★✿✿。相比大众所熟知的PC处理器★✿✿，MCU适度缩减了CPU的规格与频率★✿✿，从而满足各类计算控制设备对空间★✿✿、功耗★✿✿、实时性等方面的苛刻要求★✿✿，因此广泛应用于汽车电子★✿✿、消费电子★✿✿、工业控制等搭载嵌入式系统的场景★✿✿。MCU在我们的生产生活中发挥着极为重要的角色★✿✿，从日常使用的手机★✿✿、冰箱★✿✿，汽车★✿✿，到高精尖的医疗设备★✿✿、光伏逆变器和航空航天领域★✿✿，均有MCU的身影★✿✿，是现代数字经济不可或缺的大脑和运算中枢★✿✿。

　　图 2 恩智浦DEVKIT-S12 16位车规级MCU 资料来源★✿✿：恩智浦官网★✿✿，东海证券研究所

　　MCU是连接真实世界和数字世界的桥梁★✿✿。MCU通常配备了各类输入/输出口接口★✿✿，可与传感器进行连接★✿✿，真实世界中的温度★✿✿、光线★✿✿、压力★✿✿、电压等物理量可以透过传感器转换为电信号★✿✿，经由信号放大器的扩大★✿✿，通过模数转换器（ADC）将模拟信号离散化为计算机能够识别的二进制数字信号★✿✿，传递给MCU进行算法运算和逻辑决策★✿✿，生成控制信号★✿✿，该控制信号再经由数模转换器（DAC）转换为模拟信号★✿✿，经由功率驱动器的放大传输到外界的执行设备★✿✿，从而实现对电机★✿✿、开关★✿✿、阀门等功能的控制★✿✿。因此★✿✿，MCU是衔接物理世界和数字世界进行交互的运算中枢★✿✿，也是电子产品智能化★✿✿、智慧化的核心★✿✿。

　　MCU已有超过50年的历史★✿✿，高性能★✿✿、低功耗和指令集架构的变迁是行业发展的主轴★✿✿。MCU的发展历程最早可以追溯到上世纪70年代★✿✿，英特尔推出4位微处理器Intel 4004★✿✿，自此嵌入式计算时代正式开启★✿✿，此后MCU按照分别历经了从4位★✿✿、8位★✿✿、16位到32位乃至64位的迭代更新★✿✿，性能得到不断增强★✿✿。MCU的内核架构也从起初的Intel 8051逐渐拓展到各家自主内核架构(如微芯的PIC和瑞萨的RX)★✿✿，以及MIPS★✿✿、PowerPC★✿✿、ARM 等 RISC指令集★✿✿，2004年ARM Cortex M3处理器核的成功发布标志着MCU进入32位时代★✿✿，ARM逐渐成为MCU的主流架构★✿✿。而2010年以来逐渐兴起的开源指令集RISC-V因为其开源★✿✿、免费★✿✿、高度可定制等特性也逐渐受到国内外芯片设计厂商的热捧★✿✿，随着近年来AIoT★✿✿、智能驾驶和工业自动化等领域的蓬勃发展★✿✿，嵌入式领域对MCU定制化★✿✿、模块化的需求不断升高★✿✿，RISC-V有望对ARM的在MCU领域的领先地位发起挑战★✿✿。

　　MCU产业链是一个较为复杂的全球生态系统★✿✿。MCU产业链涉及环节众多★✿✿，包括IP授权★✿✿、芯片设计★✿✿、制造★✿✿、封装测试★✿✿、分销等众多环节★✿✿，呈现高度全球分工化的特点★✿✿。MCU中游为芯片设计原厂★✿✿，主要由美★✿✿、欧★✿✿、日芯片巨头所把控★✿✿，中国企业当前市场份额较小但正在奋起直追★✿✿；上游可分为芯片设计★✿✿、材料及设备★✿✿、晶圆代工及封测三大领域★✿✿，其中★✿✿：芯片设计所需的EDA软件和IP核主要由英★✿✿、美企业提供★✿✿；半导体材料和设备主要由美欧日企业主导★✿✿；晶圆制造和封装测试工厂则主要分布在东亚和东南亚★✿✿，国产化率相对较高★✿✿，但制造环节有向欧美回流的态势★✿✿。下游主要由汽车电子★✿✿、工业控制和消费电子三大市场构成★✿✿，由于MCU产品较为复杂★✿✿，种类繁多★✿✿，下游客户较为分散★✿✿，因此MCU产品的销售主要通过经销商模式向下游终端客户分销★✿✿。

　　（1）MCU产业链上游主要可分为芯片设计及IP★✿✿、材料及设备★✿✿、晶圆代工及封测三大领域★✿✿，上游领域整体呈现技术密集和寡头垄断的特征★✿✿，整体议价能力较强★✿✿。芯片设计及IP供应商主要是EDA软件和 IP核授权商★✿✿，是芯片设计的底层基础★✿✿，主要由欧美企业垄断★✿✿。EDA软件是芯片设计的核心工具★✿✿，其主要由新思科技（美国）★✿✿、楷登电子（美国）和西门子EDA（德国）三家垄断全球近80%的市场份额★✿✿，国内方面华大九天★✿✿、华为等企业也在该领域积极布局★✿✿。CPU IP核决定了MCU芯片的底层架构和计算机指令规范★✿✿，这一领域主要由英国的ARM公司主导★✿✿，全球超过50%的MCU基于 ARM 的内核架构设计★✿✿；绝大多数8位MCU则基于Intel 8051设计★✿✿；以 RISC-V为代表的开源指令集由于其免费★✿✿、灵活★✿✿、指令集简洁等优势★✿✿，近年增长迅猛★✿✿，有望对ARM的地位形成一定挑战★✿✿。

　　图 7 2022年全球IP授权收入市占构成（%） 资料来源★✿✿：IPnest★✿✿，芯智讯★✿✿，东海证券研究所

　　图 8 2022年全球IP版税收入市占构成（%） 资料来源★✿✿：Ipnest★✿✿，芯智讯★✿✿，东海证券研究所

　　（2）材料及设备供应商主要提供芯片制造环节所需的材料和设备★✿✿，主要适用于采用IDM模式的MCU厂商★✿✿，主要被美日荷巨头主导★✿✿。半导体材料主要包括硅片★✿✿、光刻胶J9九游会★✿✿、电子特气★✿✿、溅射靶材★✿✿、抛光材料等★✿✿，主要由美日企业主导★✿✿。半导体设备主要包括光刻机★✿✿、刻蚀机★✿✿、清洗设备★✿✿、封测设备等★✿✿，其中光刻机主要是由ASML（荷兰）垄断超全球80%的市场广东公式网★✿✿，日本的佳能和尼康则分食剩余的市场份额★✿✿。刻蚀★✿✿、抛光★✿✿、清洗等设备则主要由Applied Materials（美国）★✿✿、LAM Research（美国）J9九游会登录★✿✿，★✿✿、东京电子（日本）等美日巨头主导★✿✿。

　　（3）晶圆代工及封测厂主要提供芯片的制造和封测环节★✿✿，对于采用Fabless模式的MCU厂商至关重要★✿✿。其中★✿✿：晶圆代工厂主要负责芯片制造★✿✿，2023Q2的CR6为台积电（56.4%）★✿✿、三星（11.7%）★✿✿、格芯（6.7%）★✿✿、联电（6.6%）★✿✿、中芯国际（5.6%）★✿✿、华虹集团（3.0%）★✿✿，CR6合计市场份额为90%★✿✿，行业集中度较高★✿✿，上游议价能力较强★✿✿。封测厂主要负责将代工厂生产的成品晶圆封装成最终的成品器件★✿✿，并进行可靠性的测试★✿✿，这一环节相对于晶圆代工门槛相对更低★✿✿，国产化率更高★✿✿，除了美国的安靠（Amkor）外★✿✿，主要集中于中国大陆和中国台湾★✿✿。

　　表 1 2023Q2全球前十大晶圆代工厂营收和市场份额排名（百万美元） 资料来源★✿✿：Trendforce★✿✿，东海证券研究所

　　（1）MCU产业链的中游主要是MCU原厂★✿✿，按照商业模式可分为 IDM和Fabless模式★✿✿，前者主要以外资大厂为主★✿✿，国内企业则多采用Fabless模式★✿✿，更依赖晶圆代工厂支持★✿✿。全球MCU原厂以美欧日芯片巨头为主★✿✿，CR6高达83.4%★✿✿。2022年全球MCU市场主要由美欧日芯片巨头主导★✿✿，Omdia数据显示2022年全球前六大 MCU 厂商（意法半导体★✿✿、瑞萨电子★✿✿、恩智浦★✿✿、微芯科技★✿✿、英飞凌★✿✿、德州仪器）市场占有率高达 83.4%★✿✿。与之相对★✿✿，2021年国内 MCU（含消费级）市场85%被外资把持（2019年为94%）★✿✿，MCU总国产化率不足15%★✿✿，且多集中于消费级产品★✿✿；而作为最大下游市场的车规级MCU国产化率则不足5%★✿✿，仍有极大国产替代空间★✿✿。

　　图 9 2022年全球MCU市场竞争格局★✿✿，CR6雄踞83.4% 资料来源★✿✿：Omdia★✿✿，英飞凌官网J9九游会★✿✿，东海证券研究所

　　（2）MCU厂商依据是否自建晶圆生产线或者封装测试生产线分为 IDM模式和Fabless模式★✿✿，外资大厂均采用IDM模式★✿✿，国内 MCU 企业则以Fabless为主★✿✿。IDM模式又称全栈模式★✿✿，即企业将产业链垂直整合★✿✿，从MCU的设计★✿✿、制造★✿✿、封装测试到销售都一手包办★✿✿。该模式对企业的技术能力★✿✿、资金实力★✿✿、管理组织水平以及市场影响力等方面都有极高的要求★✿✿，上述外资MCU龙头均采用IDM模式★✿✿，但部分90nm以上较高制程MCU受原厂产能限制一般也会外包给台积电等专业代工厂★✿✿。Fabless模式即无晶圆厂模式★✿✿，与IDM不同★✿✿，Fabless下原厂仅专注于MCU的研发★✿✿、设计和销售★✿✿，而将重资产的晶圆制造★✿✿、封装测试等环节外包给台积电★✿✿、日月光等专业的代工和封测厂商★✿✿。Fabless模式下★✿✿，企业无需大规模的资本开支★✿✿，资金门槛和运营风险也相对较低★✿✿，因此全球绝大部分MCU企业采用Fabless模式j9九游会 - 真人游戏第一品牌★✿✿，国内仅士兰微★✿✿、华大半导体以及台湾的新唐科技采用IDM模式★✿✿。

　　图 11 MCU厂商Fabless模式下的采购及生产流程 资料来源★✿✿：公开资料整理★✿✿，东海证券研究所

　　（1）MCU的下游应用极为广泛★✿✿，主要覆盖汽车电子★✿✿、工业控制★✿✿、消费电子★✿✿、计算与存储★✿✿、网络通信六大下游市场★✿✿，从全球来看★✿✿，MCU下游市场中汽车电子占比最高★✿✿。根据IC Insights★✿✿，汽车电子为全球MCU最大下游市场★✿✿，2021年市场份额占比达39%★✿✿，且呈现逐年升高的态势★✿✿，这与新能源汽车革命对汽车电子的需求和性能要求的提高密不可分★✿✿。2020年以来的汽车“缺芯”也一定程度推高了MCU的ASP★✿✿；其次为工业控制类应用★✿✿，占据全球25%的市场份额★✿✿，近年来占比相对稳定★✿✿，工业自动化和机器人技术的发展是其主要驱动力★✿✿。剩下的36%依次是计算与存储（14%）★✿✿，消费电子（14%）以及网络通信（8%）★✿✿。

　　图 12 2019-2021全球MCU下游应用市场规模构成 资料来源★✿✿：IC Insights,公开资料整理★✿✿，东海证券研究所

　　（2）从国内市场来看★✿✿，MCU下游市场主要集中在消费电子领域★✿✿。根据IC Insights★✿✿，2020年国内MCU市场最大下游应用是消费电子★✿✿，占比26%★✿✿，而汽车电子仅占16%★✿✿。国内下游构成和全球相比差别较大★✿✿，这主要是由于 1）我国为世界工厂★✿✿，PC★✿✿、手机★✿✿、IoT★✿✿、家用电器等消费电子组装和制造环节高度集中★✿✿，因此国内消费电子相关的MCU需求量相对占比更高★✿✿；2）汽车电子MCU约95%的市场份额由美欧日IDM芯片巨头把持★✿✿，下游的整车品牌也常年由发达国家主导★✿✿，因此国内车规MCU自给率一直以来较低★✿✿，本土 MCU 企业较难打入★✿✿。但步入新能源汽车时代★✿✿，国产电动车品牌强势崛起★✿✿，多家国内MCU企业纷纷布局车规业务★✿✿，叠加2020-2022汽车电子缺芯所带来的机会窗口★✿✿，国内车规MCU的市场规模占比有望逐步获得提高★✿✿。

　　图 13 2020全球MCU应用领域占比★✿✿：汽车电子最高 资料来源★✿✿：中国汽车半导体产业大会★✿✿，东海证券研究所

　　图 14 2020中国MCU应用领域占比★✿✿：消费电子最高 资料来源★✿✿：IC Insights★✿✿，前瞻产业研究院★✿✿，东海证券研究所

　　MCU是汽车电子不可或缺的核心元器件★✿✿。车规级芯片按功能主要可分为主控芯片（MCU/SoC）★✿✿，功率芯片（IGBT）★✿✿，传感器芯片（CIS）和存储芯片（Memory）四大类★✿✿，车规芯片广泛应用于汽车的动力系统★✿✿、智能座舱及自动驾驶系统★✿✿。在汽车电子中★✿✿，小到车窗和座椅调节★✿✿，大至动力总成J9九游会★✿✿，车身控制★✿✿，电池电机控制★✿✿，整车热管理系统★✿✿，均有MCU的参与★✿✿。

　　（1）汽车电子是MCU第一大下游市场★✿✿。根据前文图23所示数据★✿✿，在MCU的下游应用领域中★✿✿，汽车电子占比最大★✿✿，2021年市场规模约为86亿美元★✿✿，市场份额达 39%★✿✿，且呈现逐年升高态势★✿✿，是 MCU第一大下游市场和主要驱动力★✿✿。随着近年新能源汽车蓬勃发展★✿✿，汽车电动化★✿✿、智能化和网联化的趋势使得汽车产业对电子元器件的需求水涨船高★✿✿，提高了汽车电子在新能源整车制造中的成本比重★✿✿，因而带动了汽车电子占整车成本的价值量比重近年来不断提高★✿✿。根据中商情报网预测★✿✿，预计到2030年★✿✿，汽车电子将占整车制造成本的近50%★✿✿。

　　图 16 2000-2030E汽车电子占整车制造成本比重 资料来源★✿✿：中商情报网★✿✿，东海证券研究所

　　（2）汽车“三化”革命重塑整车产业链★✿✿，MCU迎来新机遇★✿✿。在碳中和和汽车“三化”的大背景下★✿✿，全球各个主要国家均已对燃油车的禁售时间表做出了承诺★✿✿，电动车对燃油车的替代已不可逆转★✿✿。新能源车带来的对汽车能源体系的革命★✿✿，已经颠覆和重塑了燃油车的整车供应链★✿✿，传统燃油车时代的“三大件”（发动机★✿✿、底盘★✿✿、变速箱）如今已逐渐被高度电气化的电池★✿✿、电机和电控系统所取代★✿✿，而MCU 作为新能源汽车的重要元器件★✿✿，也有望在汽车智能化趋势的大背景下获得价值重估★✿✿。

　　（3）新能源汽车高速发展给车规MCU带来强劲驱动力★✿✿。根据中汽协★✿✿，2022年我国新能源汽车产销分别完成705.8万辆和688.7 万辆J9九游会 - 真人游戏第一品牌★✿✿，★✿✿，同比增长 96.9%和 93.4%★✿✿，产销量已连续8年位居全球第一★✿✿；截至2023年7月★✿✿，我国新能源车市场渗透率达35.7%(同比提升11.2pct)★✿✿，未来替代空间仍非常广阔★✿✿。根据中国市场协会★✿✿，传统普通燃油车携带ECU（由MCU★✿✿、存储器★✿✿、传感器★✿✿、输入/输出接口等集成电路组成的电子控制单元）约为70个★✿✿，豪华燃油车ECU 约为150个★✿✿，而智能汽车由于智能座舱和高级别辅助驾驶等高算力需求★✿✿，其携带ECU数量会激增至约300个★✿✿，为普通燃油车4.3倍★✿✿，而每个ECU单元里至少需要使用一颗MCU芯片★✿✿。因此★✿✿，随着汽车智能化程度加深★✿✿，MCU的需求量也随之增多★✿✿，这也佐证了汽车电子在全球MCU下游构成占比逐年升高至近40%的原因★✿✿。

　　图 18 2013-2022年中国新能源汽车销量以及增长率 资料来源★✿✿：中汽协★✿✿，东海证券研究所

　　图 19 智能车ECU搭载数量是传统燃油车的4.3倍 资料来源★✿✿：中国市场协会★✿✿，东海证券研究所

　　（1）车规级芯片工艺标准严苛★✿✿，质量要求极高★✿✿。汽车芯片工作环境复杂★✿✿，一旦失灵就意味着严重后果★✿✿，因此车规MCU对于安全性和稳定性要求极高★✿✿。与消费和工业级MCU相比★✿✿，车规级芯片工作环境复杂多变★✿✿，具有高振动★✿✿、多粉尘★✿✿、多电磁干扰★✿✿、温度范围广等特点★✿✿，对温度耐受性要求一般在-40-155℃★✿✿，同时还要具备耐振动冲击★✿✿、高低温交变★✿✿、防水★✿✿、防晒★✿✿、抗干扰能力★✿✿。同时★✿✿，由于汽车生命周期较长★✿✿，产品工作寿命要求为15-20年★✿✿，供货周期要求也在 15年以上★✿✿，因而对产品不良率和可靠性也提出了极为严苛的标准★✿✿。

　　（2）车规芯片认证的标准严格★✿✿，流程漫长★✿✿，门槛较高★✿✿，但产品生命周期也较长★✿✿。汽车芯片在进入整车供应链前★✿✿，须同时满足AEC-Q100★✿✿、IATF16949和ISO26262的三大车规标准★✿✿：在设计阶段★✿✿，必须严格遵循ISO26262的功能安全标准★✿✿；在流片和封装阶段★✿✿，AECQ和IATF16949则是必须满足的标准★✿✿；而在测试阶段★✿✿，需遵循AEC-Q100/Q104进行测试★✿✿。

　　（3）由于车规MCU厂商多采用Fabless模式★✿✿，因此主要适用于 AEC-Q系列和ISO26262两项认证★✿✿。其中★✿✿：AEC-Q系列主要对元器件进行可靠性测试★✿✿，涵盖Grade 0至3四个等级★✿✿，其中Grade 0 级的工作温度范围达到了-40至150度★✿✿，是进入汽车前装市场的准入“门票”★✿✿。ISO26262标准覆盖了从概念设计★✿✿、产品开发★✿✿、批量生产到报废的全生命周期所需的失效防治技术和管理流程★✿✿，以确保芯片符合汽车安全完整性等级（ASIL）★✿✿。根据危险事件严重度★✿✿、暴露率和可控性等指标★✿✿，ASIL被分为A到D四等★✿✿，其中ASIL-D为最高等级★✿✿，对功能安全要求最为严格广东公式网★✿✿，QM则表示不具有功能安全风险★✿✿。综上★✿✿，车规级芯片认证过程困难重重★✿✿，周期较长★✿✿，从流片到量产出货★✿✿，往往需要2到3年的时间★✿✿。然而一旦成功打入整车供应链★✿✿，就能享受至少10年以上的供货周期★✿✿，从而和下游车厂建立深度绑定★✿✿。

　　（1）消费电子是国内MCU第一大下游市场★✿✿，应用领域极为广泛★✿✿。我国作为全球消费电子产业大国★✿✿，PC★✿✿、手机★✿✿、家电J9九游会入口★✿✿，★✿✿、可穿戴设备等消费电子产品的制造和组装环节高度集中★✿✿，对于消费级MCU的需求量较大★✿✿，因此消费电子目前仍为国内MCU最大的下游市场★✿✿。消费级MCU凭借其低功耗★✿✿、高性价比★✿✿，低延时等优势★✿✿，广泛应用于智能手机★✿✿、智能家居★✿✿、可穿戴设备等应用场景★✿✿。

　　（2）消费级MCU需求持续增长★✿✿，有望成为百亿级市场★✿✿。根据前瞻产业研究院★✿✿，我国消费电子产业对MCU的需求规模自2015年以来一直呈现稳步上升态势★✿✿。随着5G的普及★✿✿，AI和IoT等新兴技术的赋能★✿✿，消费电子产品智能化和网联化程度将不断提高★✿✿，从而带动消费级MCU蓬勃发展★✿✿，预计到2026年★✿✿，我国消费电子MCU需求规模将有望达97亿元★✿✿。

　　图 21 2015-2026E 中国消费电子 MCU 需求规模及预测(亿元) 资料来源★✿✿：前瞻产业研究院★✿✿，东海证券研究所

　　（1）MCU是IoT实现智能化操作的核心元器件★✿✿。IoT（Internet of Things）即物联网★✿✿，是一种技术概念★✿✿，其核心是指将物理世界中的各类设备（如家电★✿✿、汽车等）连接到互联网★✿✿，以实现数据的采集★✿✿、交换★✿✿、通信★✿✿、运算和远程控制★✿✿，从而实现设备的互联互通和智能化应用★✿✿。IoT技术的实现在硬件层面主要依赖传感器（感知层）J9九游会★✿✿、无线通讯模组（网络层）和MCU（应用层）三大核心模块所构成的嵌入式系统★✿✿，其中MCU作为嵌入式系统的“大脑”★✿✿，主要负责对传感器输入的温度★✿✿、距离等数据进行采集分析★✿✿、逻辑运算★✿✿，并最终达成各类控制功能的实现★✿✿，因此MCU是IoT实现智能化操作的核心元器件★✿✿。

　　（2）全球IoT市场空间广阔★✿✿，设备连接数量不断增加★✿✿，有望带动 MCU 需求上升★✿✿。根据Statista★✿✿，2022年全球IoT市场规模约为 9700 亿美元★✿✿，同比增长 25.4%★✿✿，预计2028 年有望突破2万亿美元★✿✿，未来5年CAGR 达13.6%★✿✿。从设备连接数量来看★✿✿，2022年全球IoT设备连接数约为131亿台★✿✿，预计到2030年将达到接近300亿台★✿✿，未来5年CAGR达9.0%★✿✿。我们认为随着5G网络的普及★✿✿、AI 技术的赋能以及万物互联需求的催化★✿✿，消费电子产品智能化★✿✿、网联化★✿✿、集成化的趋势愈加明确★✿✿，而MCU作为实现数据采集分析★✿✿、远程智能控制★✿✿、互联通信和执行输出的重要硬件★✿✿，其需求量和价值量都有望得到显著带动★✿✿。

　　（1）智能家居有望颠覆传统白电产业★✿✿，是IoT在消费电子领域的主要驱动力★✿✿。智能家居（Smart Home）是指将家中常用的各类设备★✿✿，如照明★✿✿、音响九游会★✿✿、冰箱★✿✿、彩电等硬件★✿✿，通过嵌入式的IoT系统连接网络★✿✿，以实现家居设备的互联互通★✿✿、自动控制★✿✿、远程控制★✿✿、语音控制等智能化操作★✿✿，从而提高人们居住舒适度★✿✿、便捷度的一种智能硬件解决方案★✿✿。与传统家电相比★✿✿，智能家居智能化★✿✿、网联化★✿✿、集成化特点显著★✿✿，其融合了IoT★✿✿、云计算★✿✿、人工智能等技术★✿✿，对传统产品有着颠覆性的功能和体验★✿✿，因此其对处理器芯片★✿✿、传感器芯片★✿✿、通信连接芯片的性能和数量需求有着显著的提升★✿✿，这意味着 MCU所承载的功能愈加复杂★✿✿，所需的外设接口更加丰富★✿✿，主频★✿✿、Flash★✿✿、RAM等性能规格的要求也将不断提高★✿✿。

　　（2）MCU在智能家居设备中应用广泛★✿✿，带动消费级MCU需求提升★✿✿。MCU智能家居设备中主要运用于诸如电容式触摸感应接口★✿✿、触摸屏接口广东公式网★✿✿、摄像头接口★✿✿、不同模拟传感器输入检测★✿✿、USB接口以及电池充电与监控等众多功能的实现★✿✿，可广泛适用于智能家居的各类场景随着物联网★✿✿、云计算和AI等技术的推动★✿✿，智能家居的渗透率有望持续提升J9九游会★✿✿，从而驱动消费级MCU需求和价值量随之提升广东公式网★✿✿。

　　表 6 MCU在不同智能家居设备中的应用和典型产品示例 资料来源★✿✿：公开资料整理J9九游会★✿✿，东海证券研究所

　　（3）我国智能家居渗透率尚不足20%★✿✿，对比欧美发达国家30%以上的渗透率仍有较大追赶空间★✿✿。从国家来看★✿✿，Statista统计 2022 年全球智能家居渗透率在30%以上的国家主要以欧美发达国家为主★✿✿，中国智能家居渗透率尚不足20%★✿✿，东南亚只有马来西亚★✿✿、泰国和印度尼西亚超10%★✿✿，非洲各国渗透率均低于10%★✿✿，非欧美国家总体仍有较大的追赶空间★✿✿。我们认为随着未来智能家居的体验不断升级★✿✿，消费者对万物互联的需求不断提高★✿✿，叠加米家★✿✿、华为等科技厂商在IoT和智能家居领域的积极布局和用户培育★✿✿，我国智能家居渗透率将有望持续提高★✿✿，从而不断为消费级MCU注入新的驱动力★✿✿。

　　图 24 2022年全球各国智能家居渗透率对比（10%） 资料来源★✿✿：Statista★✿✿，艺恩★✿✿，东海证券研究所

　　工业4.0时代★✿✿，工业自动化市场增长空间广阔★✿✿。工业4.0是 2013 年由德国首先提出★✿✿，其本质是将计算机★✿✿、物联网★✿✿、大数据★✿✿、人工智能等先进技术融入传统制造业★✿✿，将制造业从生产要素驱动向数据驱动★✿✿、智能化★✿✿、高度自动化的方向转型★✿✿，被称为人类第四次工业革命★✿✿。工业自动化是工业4.0的核心★✿✿，其本质是指机器设备或生产过程在无人工干预前提下★✿✿，按预期目标实现测量★✿✿、操纵等信息处理和过程控制的统称★✿✿，是涉及机械★✿✿、微电子★✿✿、计算机★✿✿、机器视觉等领域的一门综合性技术★✿✿。根据Statista★✿✿，2022年全球工控及自动化市场规模达2343 亿美元★✿✿，预计2026年将达到3396亿美元★✿✿，未来 4 年CAGR达9.7%★✿✿。随着我国人口红利趋缓★✿✿、劳动力成本上升★✿✿，老龄化程度提高★✿✿，工业自动化已成为我国在制造业重点发力的领域★✿✿，也是我国实现制造业转型和升级的重要手段★✿✿。根据中国工控网★✿✿，2021年我国工业自动化市场规模达2530亿元★✿✿，预计2023 年我国工业自动化市场规模将增长至3115亿元★✿✿，增速高于全球★✿✿，未来前景广阔★✿✿。

　　图 25 2020-2026E全球工控和自动化市场规模（亿美元） 资料来源★✿✿：Statista★✿✿，艾媒智库★✿✿，东海证券研究所

　　图 26 2017-2023E中国工业自动化市场规模（亿元） 资料来源★✿✿：中国工控网★✿✿，中商产业研究院★✿✿，东海证券研究所

　　（1）工业控制系统的三大支柱是PLC控制器★✿✿、仪表和电机/变频器★✿✿，MCU是其中的核心★✿✿。一个典型的工业控制系统通常由监视层★✿✿、控制层和现场层三大架构组成★✿✿，其中★✿✿：

　　1）监视层主要由ERP 软件★✿✿、报警系统和数据存储系统构成★✿✿，负责监视生产过程★✿✿，对设备★✿✿、数据进行实时监测★✿✿，从而确保生产稳定性和安全性★✿✿；

　　2）控制层主要由PLC控制器★✿✿、DCS控制系统★✿✿、通信设备和控制软件组成★✿✿，负责将监视层的指令转化为实际的参数调整★✿✿、设备启停等控制操作★✿✿；

　　3）现场层主要由传感器★✿✿、仪表★✿✿、电机/变频器构成★✿✿，负责接收控制层发来的指令并实际执行工业过程★✿✿，实时监测参数并将数据传递给控制层和监视层J9九游会★✿✿，确保工控系统的稳定运行★✿✿。在工控系统中★✿✿，位于控制层的PLC控制器★✿✿、现场层的电机/变频器通常被认为是三大核心支柱★✿✿，决定着工控系统的整体性能★✿✿，而MCU作为这些设备的核心控制器★✿✿，可用于处理各类信号的输入输出★✿✿、读取和分析各类参数★✿✿，控制电机转速和功率等★✿✿，是实现工业控制自动化和智能化的关键部件之一★✿✿。

　　图 27 典型工业控制系统的架构组成 资料来源★✿✿：《新工业★✿✿、智物联》半导体智能制造研讨会★✿✿，华大半导体★✿✿，东海证券研究所

　　（2）全球PLC市场稳步增长★✿✿，国产替代大有可为★✿✿。根据亿渡数据★✿✿，202 年全球PLC市场规模为112亿美元★✿✿，预计到2026年有望达到131亿美元★✿✿，未来四年CAGR约为3.37%★✿✿。2021年中国 PLC 市场规模约为154亿元★✿✿，预计2026年有望达到193亿元★✿✿，未来4 年CAGR达4.65%★✿✿，高于全球增速★✿✿。从市场份额来看★✿✿，当前我国 PLC市场仍由国外龙头企业主导★✿✿，西门子★✿✿、三菱★✿✿、欧姆龙★✿✿、罗克韦尔总共占据70%的市场份额★✿✿，台达★✿✿、汇川技术★✿✿、信捷电气等国产 PLC 企业尽管仍有差距★✿✿，但在小型 PLC市场已逐渐展现竞争力j9九游会老哥俱乐部★✿✿。★✿✿，随着未来国产PLC企业市占率逐渐升高★✿✿，有望加快国产MCU/嵌入式 CPU 企业在工控领域的导入★✿✿。

　　图 28 2017-2026E中国PLC市场规模及预测（亿元） 资料来源★✿✿：亿渡数据★✿✿，东海证券研究所