2023半导体行业深度报告：MCU汽车工控IoT三大驱动力助推国产替代前景广阔.docx

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1、半导体行业深度报告（四）投资要点：MCU是现代数字经济中不可或缺的运算中枢，近300亿美元宽阔赛道增长潜力巨大。MCU本质是CPU适度缩减规格与频率，且集成了存储器、计时器、I/O等模块的一个微型的芯片级计算机，其既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广泛应用于汽车电子（39%）、工业控制（25%）、消费电子（14%）、计算与存储（14%）、网络通信（8%）六大下游市场。根据PreCedenCeResearch,2022年全球MCU市场约为282亿美元，预计2030年有望达582亿美元，未来8年CAGR为9.48%;根据IHS和ICInsight

2、s,2022年中国MCU市场规模约为390亿元，同比增长7.7%,预计2026年将有望突破500亿元，未来增长潜力巨大。MCU市场由美欧日芯片巨头主导，2022年CR6高达83.4%,国产替代空间广阔。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%o与之相对，2021年国内MCU（含消费级）市场约85%被外资把持（2019年为94%）,MC总国产化率尚不足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。汽

3、车、工控和新消费I。T是MCU三大主要驱动力。1）汽车电子：汽车“三化”驱动汽车电子量价齐升，智能汽车所搭载的ECU（电子控制单元）数量约为300个，是传统燃油车的4.3倍，预计到2030年，汽车电子将占到整车成本的50%;电车时代国产新能源品牌迅速崛起，2023年7月，我国自主品牌销量占比达53.2%,首次超越合资品牌，油车时代的汽车电子被外资垄断的格局有望重塑，国产车规MCU厂商迎来千载难逢的供应链导入时机。2）工控：工业控制是全球MCU第二大下游应用，2021年市场占比约为25%。MCU是实现工业自动化的核心部件，广泛应用于PLC控制器、电机、仪表、工业机器人等关键场景，随着本土工业设备

4、企业的市场份颤不断升高，工控级MCU的导入有望加速。3）新消费IOT:消费电子仍为国内MCU第一大下游领域，2020年市场占比约26%。随着5G的普及、Ak）T的赋能以及万物互联需求的催化，以智能家居为代表的各类新兴消费电子产品蓬勃涌现，为消费级MCU开拓了成长空间，而当前国内智能家居渗透率尚不足20%,较欧美国家30%-45%的水平仍有较大追赶空间。RISeV引领指令集开源趋势，MCU领域有望率先实现独立自主.RISe-V是一种精简计算机指令集架构，其采用BSD开源协议，任何人都可基于开源代码进行芯片的开发和销售，且无需支付任何IP授权费和版税。RISC-V近年在嵌入式领域高速发展，截止20

5、23H1,全球RISC-V芯片出货量已超100亿颗，中国企业占据半壁江山。RISC-V不仅具有开源免费、低功耗、模块化等优势，还有望助力我国绕开ARM和X86的高昂收费以及潜在的卡脖子风险，为我国芯片产业链自主可控提供可贵的历史机遇。建议关注MCU芯片赛道优质标的。展望2023H2,消费电子回暖态势显现，新能源汽车渗透率和自主品牌市占率持续创新高，下游MCU库存去化逐渐接近尾声，国内MCU领域标杆企业有望迎来行业周期拐点、供应性导入拐点、估值修复拐点三重机遇。建议关注：NORFlaSh&MCU双龙头厂商兆易创新、深耕车规MCU的国芯科技、W旧-MCU龙头乐鑫科技、家电MCU龙头中颖电子、中微半

6、导，ADC和MCU双驱动的芯海科技等。风险提示：市场竞争加剧风险；技术研发不及预期风险；地缘政治风险。1 .MCU行业概览：数字时代不可或缺的运算中枢71.1. 定义:何为MCU?71.2. MCU的工作原理：衔接物理世界和数字世界71.3. MCU发展历程：性能不断攀升，指令集架构百花齐放81.4. MCU分类：32位占比62%,超过50%为ARM架构82 .MCU产业链解析：涉及环节众多，产业高度全球分工化132.1. 上游：寡头垄断市场，整体议价能力较强132.2. 中游：美欧日芯片巨头主导，国产替代空间广阔152.3. 下游：汽车电子为最大下游市场，国内集中在消费电子162.4. 市场

7、规模：三大驱动力支撑，300亿美元广阔赛道173 .汽车电子：汽车“三化”驱动，国产替代前途广阔193.1. 车规MCU是汽车电子的核心部件193.2. 新能源汽车是全球MCU市场主要驱动力193.3. 车规MCU认证标准严苛，进入壁垒较高213.4. 车规MCU自主率不足5%,国产替代空间广阔224 .消费电子：IOT和智能家居驱动MCU高速增长254.1. 消费电子为我国MCU市场第一大下游应用254.2. 万物互联时代，MCU是IOT实现智能化操作的核心264.3. 智能家居增长空间广阔，为MCU产业注入新动能275 .工型空制：MCU第二大下游应用领域305.1. 工业4.0时代，工业

8、控制和自动化市场前景广阔305.2. MCU是实现工业自动化的核心部件306 .MCU行业代表企业简介336.1. 国芯科技：车规MCUl2条产品线系列化布局336.1.1. 公司发展历程：耕耘汽车芯片14年，12条车规产品线全面布局336.1.2. 营收量价：定制业务量价齐增，汽车电子芯片高速增长346.1.3. 利润三费：费用管控优异，高强度研发铸就长久竞争力356.1.4. 公司关注要素总结：CPU自主可控，车规MCU领域全面对标恩智浦366.2. 兆易创新：NORFIaSh+MCU双龙头376.2.1. 公司MCU业务发展历程：前瞻布局MCU市场，高端领域有望破局376.2.2. 营收

9、量价：存储芯片保持较高营收占比，MeU业务持续高速增长376.2.3. 利润三费：费用端管控稳健，研发力度增大保证公司长久竞争力386.2.4. 公司关注要素总结：多元化布局，MCU有望实现国产替代391.1.1. 公司MCU业务发展历程：老牌8位MCU厂商，逐步向32位扩张401.1.2. 营收量价：业绩短期承压，加码布局汽车+工控领域401.1.3. 利润三费：毛利率短期承压，逆周期研发静待行业复苏411.1.4. 公司关注要素总结：以MCU为核心的平台型芯片设计企业426.4. 乐鑫科技：物联网Wi-FiMCU龙头，AIoT潜力可期436.4.1. 公司MCU业务发展历程：专注物联网MC

10、U,前瞻布局RlSC-V436.4.2. 营收量价：营收短期承压，综合毛利率维持稳定436.4.3. 利润三费：管理、销售费用稳步降低，研发投入逐年加强446.4.4. 公司关注要素总结：不断拓展产品边界，稳固物联网领域市场地位456.5. 中颖电子：国内家电MCU龙头，布局车规创造第二曲线466.5.1. 公司MCU业务发展历程：专注家电MeU,车规MCU放量在即466.5.2. 营收量价：公司整体营收和毛利较为稳健，1H23短期承压466.5.3. 利润三费：高研发投入持续推进，利润有望回升476.5.4. 公司关注要素总结：国内家电MCU和锂电池管理芯片龙头486.6. 芯海科技：三大业

11、务全面布局，工控车规助力长远发展496.6.1. 公司业务发展历程：MCU+ADC双轮驱动,车规工控齐发力496.6.2. 营收量价：MCU芯片保持较高占比，健康AlOT业务持续高速增长496.6.3. 利润三费：费用管控结构优化，研发力度增大提高公司核心竞争力506.6.4. 公司关注要素总结：三大业务布局不断完善，公司迈入高端消费市场516.6.5. 52图1MCU芯片的基本构成单元7图2恩智浦DEVKIT-S1216位车规级MCU7图3MCU的信号链示意图7图4汽车ECU单元中的MCU示例7图5MCU行业的发展历程和重要里程碑8图6MCU的分类9图7冯诺依曼和哈佛结构对比框图9图8冯诺依

12、曼和哈佛结构的主要差别9图9全球MCU市场需求构成及趋势（按总线宽度）10图IOMCU不同内核产品占比构成11图11MCU的内核架构和代表厂商11图12RlSeV基金会成员12图13RlSC-V在嵌入式和IOT领域的技术和商业优势12图142018-2025RISC-V市场规模预测（百万美元）12图15X86、ARM、RISC-V指令集架构对比12图16MCU产业链图13图172022年全球IP授权收入市占构成（%）14图182022年全球IP版税收入市占构成（%）14图192022年全球MCU市场竞争格局，CR6雄踞83.4%15图20IDM模式下MCU厂商运作流程和优势分析16图21MCU

13、厂商FabIeSS模式下的采购及生产流程16图222019-2021全球MCU下游应用市场规模构成16图232020全球MCU应用领域占比：汽车电子最高17图242020中国MCU应用领域占比：消费电子最高17图252021-2023E全球MCU市场规模及预测17图262018-2026E中国MCU市场规模及预测17图27车规MCU应用领域和示例19图282000203OE汽车电子占整车制造成本比重19图29各个国家燃油车禁售时间表20图30燃油车和电动车核心零部件对比20图312013-2022年中国新能源汽车销量以及增长率20图32智能车ECU搭载数量是传统燃油车的4.3倍20图33车规芯

14、片认证体系21图342020年全球车规MCU市场份额构成23图352020-20231-7月中国乘用车销量市场份额变化（按国别）23图36iPhone11ProMax主板中的ST33G1M2MCU25图37AppleWatch3W2芯片中的ST33G1M2MCU25图382015-2026E中国消费电子MCU需求规模及预测（亿元）25图39FitBit手环主板上的STM32LMCU26图40360扫地机器人主板上的兆易创新GD32MCU26图412018-2028E全球物联网市场规模（十亿美元）27图422019-2030E全球IOT设备连接数（十亿台）27图43智能家居设备的分类和示例27图

15、44全球智能家居市场规模及预测（十亿美元）28图45中国智能家居市场规模及预测（十亿美元）28图462018-2027E全球智能家居渗透率及预测29图492017-2023E中国工业自动化市场规模（亿元）30图50典型工业控制系统的架构组成31图51PLC的基本构成31图522021年中国PLe市场份额构成31图532017-2026E全球PLC市场规模及预测（亿美元）32图542017-2026E中国PLC市场规模及预测（亿元）32图552022-2032E全球BLDC无刷电机市场规模及预测（十亿美元）32图56国芯科技发展历程33图57国芯科技汽车电子芯片发展技术路线图34图582018-2022年国芯科技三大业务营收（亿元）及增速34图592018-2022国芯科技利润率35图602018-2022国芯科技毛利率（按业务构成）35图612018-2023Q1国芯科技期间费用营收占比（%）36图622018-2022国芯科技研发投入及增速（万元，）