AIoT芯片投資賽道解析

1、一、AIoT應(yīng)用加速，芯片投資迎高景氣周期二、MCU：終端智能化浪潮下，需求方興未艾三、SoC：AIoT提出交互需求，主控“大腦”升級(jí) 四、通信芯片：需求釋放+制式升級(jí)，成長(zhǎng)空間充足 五、投資建議目錄一、AIoT應(yīng)用加速，芯片投資迎高景氣周期圖 1：AIoT進(jìn)入產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)期資料來(lái)源：物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理AIoT技術(shù)進(jìn)入增長(zhǎng)期，應(yīng)用加速落地AIoT產(chǎn)業(yè)跨越拐點(diǎn)，進(jìn)入增長(zhǎng)期：AIoT即智慧物聯(lián)網(wǎng)，廣義上指人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合及在實(shí)際中的應(yīng)用，通過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上加 上人工智能技術(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生并收集的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與人工智能技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，加強(qiáng)人與物品的交互體驗(yàn)以實(shí)

2、現(xiàn)萬(wàn)物智聯(lián)化。 2020年，以物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)超過(guò)非物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)為標(biāo)志，疊加疫情促使消費(fèi)者和企業(yè)加速擁抱AIoT，我們認(rèn)為AIoT產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入快速發(fā)展的階段。在物聯(lián)網(wǎng)和人工智能時(shí)代，消費(fèi)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都面臨新機(jī)遇。伴隨物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)的高速增長(zhǎng)，未來(lái)數(shù)百億的設(shè)備并發(fā)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的交互需求、數(shù) 據(jù)分析需求將促使IoT和AI更深入地融合。全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)目前正處于復(fù)合30%左右的速度快速增長(zhǎng)。據(jù) ABI Research 公司的數(shù)據(jù)，2019年 全球物聯(lián)網(wǎng)終端連接數(shù)量達(dá)到49.16億，預(yù)計(jì)到2026年物聯(lián)網(wǎng)終端連接數(shù)量將達(dá)到237.2億；而從市場(chǎng)規(guī)模看，預(yù)計(jì)2024年全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將超 過(guò)11000億美元，空間

3、廣闊。行業(yè)催化劑一：AIoT終端需求旺盛圖 2：全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)資料來(lái)源：ABI Research，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 3：全球IoT市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）及同比增速資料來(lái)源：Strategy Analytics，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理0%10%20%30%40%50%60%70%05000100001500020000250002016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)（百萬(wàn)）增速0%5%10%15%20%25%0200400600800100012002016201720182019 2020E 2021E

4、2022E 2023E 2024E全球IoT市場(chǎng)規(guī)模（十億美元，左軸）同比增速（%，右軸）圖 4：近年來(lái)8寸產(chǎn)能有所增長(zhǎng)，但2019年8寸晶圓廠數(shù)量仍未回到200座（2007年）水平資料來(lái)源：SEMI，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理行業(yè)催化劑二：成熟制程缺芯導(dǎo)致大幅漲價(jià)AIoT芯片對(duì)8寸產(chǎn)能有較大需求：一方面，AIoT芯片主要采用28nm及以下的成熟制程，對(duì)8寸晶圓產(chǎn)能有較大的需求；另一方面，由于成本、特 殊工藝的限制，相當(dāng)多的器件難以從8英寸向12英寸轉(zhuǎn)移，據(jù)國(guó)際電子商情，僅不到三分之一的模擬和混合信號(hào)器件切換至12寸。8寸產(chǎn)能增長(zhǎng)有限：據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，全球8英寸晶圓產(chǎn)線數(shù)量在2007年達(dá)到20

5、0座晶圓廠的巔峰；2008年，受全球金融危機(jī)影響，8英寸產(chǎn)線數(shù) 量開(kāi)始走下坡路。產(chǎn)能不足直接引發(fā)了下游芯片供應(yīng)緊張和大規(guī)模漲價(jià)。而8寸新產(chǎn)線建設(shè)又面臨設(shè)備不足等難題，新建產(chǎn)線所需設(shè)備主要以二 手為主，據(jù)Surplus Global預(yù)估，2019年底全球市場(chǎng)約有700臺(tái)二手的8英寸晶圓制造設(shè)備在售，但需求量在1000臺(tái)以上，因此面對(duì)AIoT的廣闊 需求增長(zhǎng)仍顯力不從心，加劇漲價(jià)。2020年底至2021年中，芯片出廠價(jià)至少經(jīng)歷了兩次大幅漲價(jià)，且后續(xù)還未看見(jiàn)緩解趨勢(shì)。表 1：不同制程芯片下游應(yīng)用領(lǐng)域制程應(yīng)用領(lǐng)域高端智能手機(jī)處理器、高性能計(jì)算機(jī)、超高端顯示卡（CPU/GPU 等）高端智能手機(jī)處理器、高

6、性能計(jì)算機(jī)、超高端顯示卡（CPU/GPU 等）高端顯示卡（GPU）、智能手機(jī)處理器、高端存儲(chǔ)芯片、計(jì)算機(jī)處理器、FPGA 芯片存儲(chǔ)芯片、中低端智能手機(jī)處理器、計(jì)算機(jī)處理器、移動(dòng)端影像處理器7nm及以下10nm 16/14nm20-22nm28-32nm45-65nm65-90nm90nm-0.13um 0.13-0.15um0.18-0.35um0.35-0.5um0.5-1.2umWiFi/藍(lán)牙通信芯片、音效處理芯片、存儲(chǔ)芯片、FPGA 芯片、ASIC 芯片DSP 處理器、影像傳感器、射頻芯片、WiFi/藍(lán)牙/GPS/NFC 通信芯片、存儲(chǔ)芯片等 物聯(lián)網(wǎng)MCU 芯片、射頻芯片、模擬芯片、功率

7、器件、面板驅(qū)動(dòng)IC、CIS 等MCU 芯片、基站通信設(shè)備、射頻芯片、模擬芯片、功率器件、面板驅(qū)動(dòng)IC、CIS 等指紋識(shí)別芯片、影像傳感器、通信MCU、電源管理芯片、功率器件、LED 驅(qū)動(dòng) IC、傳感器芯片等 嵌入式非易失性存儲(chǔ)芯片、MEMS、MOSFET 功率器件等MOSFET 功率器件、IGBT 等MOSFET 功率器件、IGBT 等、MEMS、分立器件資料來(lái)源：國(guó)際電子商情，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理行業(yè)催化劑三：鴻蒙加速物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)構(gòu)建鴻蒙加速構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)構(gòu)建：2021年6月2日，華為鴻蒙操作系統(tǒng)正式面向消費(fèi)者發(fā)布。鴻蒙OS是一套面向手機(jī)和IoT的操作系統(tǒng)，其中面向 IoT設(shè)備的部分（Ope

8、n Harmony）開(kāi)源開(kāi)放。事實(shí)上，過(guò)去阻礙物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用的原因中，其一是B端開(kāi)發(fā)成本高，通信協(xié)議復(fù)雜也導(dǎo)致設(shè)備間 的互聯(lián)互通成為難題；其二是C端消費(fèi)者面臨不同品牌、不同設(shè)備之間使用割裂的問(wèn)題，生態(tài)不兼容。對(duì)此，其一開(kāi)源開(kāi)放的鴻蒙系統(tǒng)能更好的 支持智能硬件廠家開(kāi)發(fā)智能硬件（合作伙伴中擁有芯片、模組等上游廠商），其二通過(guò)鴻蒙有望實(shí)現(xiàn)生態(tài)整合，以智能家居為例，不同的品牌合 作伙伴有望通過(guò)鴻蒙實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。圖 5：鴻蒙部分合作伙伴資料來(lái)源：國(guó)際電子商情，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理芯 片 模 組四川愛(ài)聯(lián)家 電 領(lǐng) 域圖 6：國(guó)產(chǎn)替代驅(qū)動(dòng)，中國(guó)集成電路自給率有望進(jìn)一步提升大國(guó)博弈推動(dòng)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈本土化

9、趨勢(shì)，國(guó)產(chǎn)替代不斷加速。根據(jù)IC Insights，2020年中國(guó)集成電路制造自給率約 15.9%，產(chǎn)值規(guī)模約227 億美元。在中美貿(mào)易摩擦背景下，半導(dǎo)體供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)替代不斷推進(jìn)，預(yù)計(jì)未來(lái) 5 年內(nèi)國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)值保持 13.7%左右的復(fù)合增速，自給率在 2025 年有望達(dá) 19%。行業(yè)催化劑四：半導(dǎo)體供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)替代加速5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%00.0%501001502002502009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2025E中國(guó)集成電路產(chǎn)值規(guī)模（十億美元）中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）

10、 中國(guó)集成電路產(chǎn)值占比表 2：2020年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出口管制事件 時(shí)間事件時(shí)間事件2020.02.242020.10.07中華人民共和國(guó)出口管制法頒布，自 2020 年12 月 1 日起施行美國(guó)、日本等 42 個(gè)加入瓦森納協(xié)定的國(guó)家共同 決定擴(kuò)大出口管制范圍，管制物項(xiàng)包括半導(dǎo)體基板制 造技術(shù)等，旨在防止相關(guān)半導(dǎo)體技術(shù)外流到中國(guó)及朝 鮮等國(guó)BIS修改出口管制條例，大量美國(guó)的半導(dǎo)體相關(guān)2020.04.28 產(chǎn)品與技術(shù)受到了此次修訂的影響，需要申請(qǐng)?jiān)S可證 方可向中國(guó)出口，且許可證申請(qǐng)將被推定拒絕2020.11.122020.05.15BIS 修改 EAR 下的“外國(guó)直接產(chǎn)品規(guī)則”，管制華 為及關(guān)聯(lián)

11、公司獲取美國(guó)的產(chǎn)品、技術(shù)和相關(guān)軟件2020.12.07特朗普簽署第 13959 號(hào)行政令，禁止美國(guó)投資者投 資“中國(guó)軍方企業(yè)”，其中包括華為、?？低?、 中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)電子科技集團(tuán)、浪潮集 團(tuán)、熊貓電子等企業(yè)十多個(gè)歐盟成員國(guó)簽署了歐洲處理器和半導(dǎo)體科 技計(jì)劃聯(lián)合聲明，宣布未來(lái)兩三年內(nèi)將投入 1450 億歐元用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，目標(biāo)包括在歐洲建設(shè) 2nm 晶圓廠2020.06.252020.12.18中芯國(guó)際、大疆等企業(yè)被美國(guó)商務(wù)部列入實(shí)體清單美國(guó)國(guó)防部公布第一批被列入軍方企業(yè)清單的公司， 包括華為、海康威視、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)電 子科技集團(tuán)、浪潮集團(tuán)、熊貓電子等BIS 針對(duì)華為再次

12、發(fā)布規(guī)則，在增列 38 家華為的海2020.08.17 外公司進(jìn)入實(shí)體清單的同時(shí)，進(jìn)一步修改了“外國(guó)直 接產(chǎn)品規(guī)則”2020.10.05BIS 將六種技術(shù)列入商務(wù)管制清單，其中包括特定光 刻軟件、用于為 5 納米生產(chǎn)精加工晶圓的某些技術(shù)等2021.01.01 資料來(lái)源：IC insights，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理美國(guó)商務(wù)部BIS 首次公布軍事用戶清單（MEU），2020.12.21 包括中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)等 50多家中國(guó)企業(yè)美國(guó)國(guó)會(huì)2021 年國(guó)防授權(quán)法案生效，其中引入了對(duì)半導(dǎo)體的聯(lián)邦補(bǔ)貼，美國(guó)政府計(jì)劃資助半導(dǎo)體 行業(yè)基礎(chǔ)研發(fā)，考慮為新建的半導(dǎo)體制造設(shè)施提供 資金資料來(lái)源：

13、2021年全球半導(dǎo)體貿(mào)易合規(guī)報(bào)告，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 7：兆易創(chuàng)新RISC-V MCU產(chǎn)品GD32VF103系列資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理行業(yè)催化劑五：RISC-V或成AIoT需求碎片化的解決之道指標(biāo)x86或ARM架構(gòu)RISC-V架構(gòu)篇幅數(shù)千頁(yè)少于三百頁(yè)指令數(shù)指令數(shù)繁多，且不同分支不兼容基本指令集40余條模塊化不支持支持可擴(kuò)展性不支持支持硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性高硬件設(shè)計(jì)與編譯實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單商業(yè)運(yùn)作X86封閉，ARM架構(gòu)授權(quán)昂貴開(kāi)源、免費(fèi)生態(tài)環(huán)境成熟快速起步中AIoT需求碎片化，開(kāi)源芯片和敏捷設(shè)計(jì)有望成為解決手段：互聯(lián)網(wǎng)和模擬芯片同樣屬于碎片化的領(lǐng)域互聯(lián)網(wǎng)APP龐雜，模擬芯片種類(lèi)繁多

14、， 而降低APP開(kāi)發(fā)難度的關(guān)鍵是開(kāi)源軟件，TI則采用全公司共享的芯片研發(fā)平臺(tái)以解決繁雜的模擬芯片開(kāi)發(fā)維護(hù)。因此考慮到RISC-V的開(kāi)源屬性， 有望提供越來(lái)越多的開(kāi)源IP核，使開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以快速根據(jù)不同AIoT場(chǎng)景定制開(kāi)發(fā)?；诖?，我們認(rèn)為RISC-V架構(gòu)前景廣闊，據(jù)Semico Research數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2025年，采用RISC-V架構(gòu)的芯片數(shù)量將增至624億顆，2018年至 2025年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)146%。目前已有平頭哥、芯來(lái)科技等國(guó)產(chǎn)廠商RISC-V IP核問(wèn)世，兆易創(chuàng)新等也發(fā)布RISC-V MCU產(chǎn)品，有望成為國(guó)產(chǎn)廠 商彎道超車(chē)的機(jī)遇。表 3：RISC-V與ARM及x86架構(gòu)對(duì)比應(yīng)用市

15、場(chǎng)服務(wù)器與桌面PC（x86），移動(dòng)和從物聯(lián)網(wǎng)切入，可覆蓋MCU到超 嵌入式（ARM）級(jí)計(jì)算機(jī)的全計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)不可控、缺乏應(yīng)用彈性、較高成本生態(tài)不足、碎片化、專利問(wèn)題資料來(lái)源：2021 RISC-V中國(guó)峰會(huì)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來(lái)源：愛(ài)立信，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理AIOT芯片賽道優(yōu)勢(shì)一：相較于傳統(tǒng)消費(fèi)電子更廣闊的成長(zhǎng)性從成長(zhǎng)性來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)至少是千億級(jí)別，是超越手機(jī)空間的更廣闊的市場(chǎng)。全球60億的人口量級(jí)，按照人均2部手機(jī)，也就是百億級(jí)別的存 量市場(chǎng)，10億級(jí)別的增量市場(chǎng)。而每個(gè)人在衣食住行等各類(lèi)場(chǎng)景所接觸的需要聯(lián)網(wǎng)的物體，人均可達(dá)510個(gè)，是個(gè)千億級(jí)別的存量市場(chǎng)，并有望 帶來(lái)百億

16、級(jí)別的增量市場(chǎng)。IOT行業(yè)是硬件科技領(lǐng)域未來(lái)增長(zhǎng)最快，空間最大的賽道。而其中，芯片作為附加值最高的環(huán)節(jié)之一，投資價(jià)值凸顯。圖 8：物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將遠(yuǎn)超手機(jī)等其他連接終端圖 9：物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)空間（億）1200物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)（億）100014遠(yuǎn)期存量2019年增量10008006004002005010002019年存量遠(yuǎn)期增量資料來(lái)源：愛(ài)立信，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來(lái)源：招股說(shuō)明書(shū)，公司公告，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理AIOT芯片賽道優(yōu)勢(shì)二：下游應(yīng)用多元，推動(dòng)穩(wěn)健增長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)下游碎片化，這對(duì)于處于培育期的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是難點(diǎn)，但成熟期的產(chǎn)品又可受益于多元化應(yīng)用帶來(lái)的穩(wěn)健增長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)：碎片化應(yīng)用意味著缺少大顆粒的

17、市場(chǎng)，單一品類(lèi)體量較小，因此對(duì)于培育期的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，研發(fā)成本的攤薄是難題。但目前來(lái)看，AIoT賽道芯片的復(fù)用能力很強(qiáng)，轉(zhuǎn)入多元化應(yīng)用后，既能延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期，也能實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)健的增長(zhǎng)。以瑞芯微RK3288為例， 該經(jīng)典產(chǎn)品自2014年推出后，不斷拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，現(xiàn)已可用于包括平板、筆電、電子閱讀器、電子書(shū)、機(jī)頂盒、商業(yè)顯示、工業(yè)控制、家電 顯示控制、人臉閘機(jī)及VR等多個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)品生命周期不斷延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健增長(zhǎng)。圖 10：以瑞芯微為例，RK3288等系列能不斷拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期圖 11：以瑞芯微為例，從平板向多元化應(yīng)用轉(zhuǎn)型后，業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)的穩(wěn)健性大大提高資料來(lái)源：招股說(shuō)明書(shū)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整

18、理100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%2016201720182019H1RK1X08系列RK31XX系列RK32XX系列RK33XX系列-40-200204060801001202018161412108642020132014201520162017201820192020 2021Q1營(yíng)業(yè)總收入（億元）同比(%)14-15年平板市場(chǎng)下滑導(dǎo)致業(yè)績(jī)低點(diǎn)16年轉(zhuǎn)型以來(lái)，多領(lǐng)域應(yīng)用驅(qū)動(dòng)業(yè)績(jī)穩(wěn)健增長(zhǎng)30%20%10%0%40%50%60%北京君正卓盛微唯捷創(chuàng)芯 韋爾股份 圣邦股份 韋爾股份芯朋微圣邦股份韋爾股份 聞泰科技 楊杰科技 中穎電子瑞芯微全志科技 恒玄科技富瀚

19、微樂(lè)鑫科技多數(shù)AIoT芯片廠商芯片 業(yè)務(wù)毛利率在40%以上DRAM射頻CISPMIC信 號(hào) 鏈 TDDI功率器件AIoT芯片廠商資料來(lái)源：Wind，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理；注：DRAM方面，北京君正取存儲(chǔ)業(yè)務(wù)毛利率；CIS方面，韋爾股份取CIS產(chǎn)品毛利率；PMIC方面，圣邦股份取電源管理芯片業(yè)務(wù)、韋爾股份取電源IC產(chǎn)品、芯朋微取標(biāo)準(zhǔn)電源類(lèi)產(chǎn)品毛利率；信號(hào)鏈方面，圣 邦股份取信號(hào)鏈芯片毛利率；TDDI方面，韋爾股份取TDDI產(chǎn)品毛利率；功率器件方面，聞泰科技取半導(dǎo)體業(yè)務(wù)毛利率，楊杰科技取半導(dǎo)體器件毛利率；各類(lèi)AIoT芯片廠商僅取芯片業(yè)務(wù)毛利率AIOT芯片賽道優(yōu)勢(shì)三：面向下游議價(jià)能力更強(qiáng)我們認(rèn)為A

20、IoT芯片賽道的龍頭企業(yè)有望獲得更強(qiáng)的議價(jià)能力，進(jìn)而提升毛利率水平：正如前文所述，AIoT的下游碎片化，小顆粒的市場(chǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō) 缺少大B客戶，因此芯片供應(yīng)商面對(duì)下游小B客戶的議價(jià)能力更強(qiáng)，更容易獲得高毛利。圖 12：2020年部分A股手機(jī)芯片供應(yīng)廠商與AIoT芯片供應(yīng)商毛利率對(duì)比AIoT設(shè)備涉及的主要芯片類(lèi)型包括：控制芯片（MCU）、電源管理芯片、傳 感器芯片、存儲(chǔ)芯片、無(wú)線連接芯片、 音視頻處理芯片、信號(hào)鏈芯片等。其中，主控MCU位于核心位置，其余作 為接口類(lèi)芯片環(huán)繞在周?chē)?。?dāng)前主控芯 片會(huì)以SoC的形態(tài)（多分立功能集成） 出現(xiàn)在更多的智能終端中。在物聯(lián)網(wǎng)投資框架與投資機(jī)會(huì)中，我們 將物聯(lián)網(wǎng)架

21、構(gòu)自上而下分感知層、傳輸層、 平臺(tái)層和應(yīng)用層的四個(gè)層次，芯片主要位于 感知層、傳輸層和應(yīng)用層。因此從物聯(lián)網(wǎng)架 構(gòu)和通信板塊角度來(lái)看，AIoT芯片的核心功 能主要在于感知、控制和連接，限于篇幅， 本文主要探討控制芯片（MCU/SoC）和通 信芯片。AIoT芯片有哪些?圖 13：英飛凌家用服務(wù)機(jī)器人解決方案資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理電源管理IC有刷/無(wú)刷電機(jī) 控制MCU存儲(chǔ)芯片傳感器芯片通信芯片主控MCU音頻IC二、MCU：終端智能化浪潮下，需求方興未艾資料來(lái)源：2020中國(guó)通用微控制器（MCU）市場(chǎng)簡(jiǎn)報(bào)，電子發(fā)燒友，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理MCU簡(jiǎn)介MCU（Micro Control

22、 Unit)，中文名稱為微控制器，又稱單片機(jī)，是指將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)計(jì)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯 片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。從分類(lèi)角度，以位數(shù)劃分，MCU可分為4位、8位、16位、32位和64位；以應(yīng)用劃分，可分為為通用MCU、超低功耗MCU、無(wú)線MCU、汽車(chē)MCU等；按存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)和馮諾依曼(Von Neumann)結(jié)構(gòu)；按指令結(jié)構(gòu)，可分為CISC和RISC。圖 14：MCU分類(lèi)MCU位數(shù)應(yīng)用存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)4位8位16位32位通用MCU超低功 耗MCU哈佛 結(jié)構(gòu)馮諾依 曼結(jié)構(gòu)4位：計(jì)算器、車(chē)用儀表、車(chē)用防盜裝

23、置、呼叫器、無(wú)線電話、CD播放 器、LCD驅(qū)動(dòng)控制器、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓計(jì)、溫濕度計(jì)、 遙控器等8位：電表、馬達(dá)控制器、電動(dòng)玩具機(jī)、呼叫器、傳真機(jī)、電話錄音機(jī)、 鍵盤(pán)及USB16位：移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)及攝錄放影機(jī)32位：智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、電機(jī)及變頻控制、安防監(jiān)控、指紋辨識(shí)、觸 控按鍵、Modem、GPS、STB、工作站、ISDN電話、激光打印機(jī)與彩 色傳真機(jī)等64位：高階工作站、多媒體互動(dòng)系統(tǒng)、高級(jí)電視游樂(lè)器、高級(jí)終端機(jī)等64位RISC, 76%指令結(jié)構(gòu)CISCRISCCISC, 24%通用 MCU, 73%專用MCU, 13%超低功耗MCU, 8%電機(jī)控制, 5%其他, 2%無(wú)線M

24、CU汽車(chē)MCU市場(chǎng)概況：下游應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)MCU下游應(yīng)用廣泛，主要包含汽車(chē)電子（33%）、工業(yè)控制及醫(yī)療（25%）、計(jì)算機(jī)（23%）、消費(fèi)電子（11%）等領(lǐng)域，汽車(chē)電子是最大的應(yīng) 用領(lǐng)域。受益高端應(yīng)用的發(fā)展，MCU市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)。據(jù)IC insights數(shù)據(jù)， 32位MCU出貨量持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2021年將是416位之和的兩 倍。整體規(guī)模來(lái)看，預(yù)計(jì)2025年MCU市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)272億美元，20-25年CAGR約5.6%。圖 15：MCU下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛8%25%汽車(chē)電子 工控/醫(yī)療 計(jì)算機(jī) 消費(fèi)電子 其他11%33%23%資料來(lái)源：IC insights，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理A

25、SP（美元）圖 16：高端應(yīng)用增長(zhǎng)，32位產(chǎn)品成為市場(chǎng)主流，減緩MCU均價(jià)下降趨勢(shì)，推動(dòng)MCU市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)32位16位4/8位100%ASP（美元）90%80%0.870%60%50%40%0.60.720.40.710.650.620.630.630.620.620.630.6330%0.220%10%0%020152016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E2015201720192021E2023EMCU市場(chǎng)規(guī)模（億美元）YoY(%)30015.0%25010.0%2005.0%1501000.0%50-5.0%0-10.0%2015

26、201620172018201920202021E 2022E 2023E 2024E 2025E資料來(lái)源：IC insights，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理競(jìng)爭(zhēng)格局：市場(chǎng)集中度高，細(xì)分領(lǐng)域存在國(guó)產(chǎn)突破機(jī)遇總體來(lái)看，MCU市場(chǎng)集中度高，海外龍頭占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)， 2020年CR5（瑞薩電子、NXP、英飛凌、意法和微芯）達(dá)到75.6%。我國(guó)企業(yè)也正在個(gè)別領(lǐng)域不斷突破壯大中，主要有中穎電子、兆易創(chuàng)新、靈動(dòng)微電子、華大半導(dǎo)體等。針對(duì)具體的應(yīng)用場(chǎng)景，如智能家居、電力 物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，開(kāi)發(fā)定制化的MCU，有望在固有競(jìng)爭(zhēng)格局下實(shí)現(xiàn)突破。應(yīng)用領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)公司2019中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模（億元）及占比消費(fèi)電子炬芯、建榮、中

27、微、中穎、雅特力、65.5（25.6%） 芯圣、匯春、靈動(dòng)、晟矽物聯(lián)網(wǎng)芯海、樂(lè)鑫、貝特萊、兆易、云間34.0（13.3%）智能表計(jì)、IC卡國(guó)民、復(fù)旦、貝嶺39.2（15.3%）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)國(guó)芯、極海、東軟、沁恒、華芯47.1（18.4%）工業(yè)控制華大、萬(wàn)高、時(shí)代、航順、賽元28.7（11.2%）汽車(chē)電子賽騰、杰發(fā)、芯旺等41.5（16.2%）表 4：國(guó)產(chǎn)MCU公司及主要應(yīng)用領(lǐng)域及安全資料來(lái)源：ASPENCORE，2020中國(guó)通用微控制器（MCU）市場(chǎng)簡(jiǎn)報(bào)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 17：MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局（2020）1.1% 11.1%17.1%瑞薩電子1.2%NXP1.4%2.3%英飛凌7.3

28、%意法半導(dǎo)體MicrochipTI16.7%新唐科技12.7%三星東芝Silicon Labs14.5%14.6%其他資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來(lái)源：2020中國(guó)通用微控制器（MCU）市場(chǎng)簡(jiǎn)報(bào)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 19：MCU在分立式空調(diào)的應(yīng)用資料來(lái)源：智慧產(chǎn)品圈，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理產(chǎn)品形態(tài)：向控制+通信+傳感等發(fā)展MCU的產(chǎn)品形態(tài)向控制、通信與傳感等發(fā)展：MCU與某些控制功能結(jié)合集成為針對(duì)某些應(yīng)用的特定產(chǎn)品，如觸摸控制、電機(jī)控制等。MCU與通信功能結(jié)合集成的產(chǎn)品就是通信應(yīng)用的微控制器。MCU與傳感器結(jié)合集成為智能傳感器，具有與外部系統(tǒng)雙向通信手段，用于 發(fā)送測(cè)量、

29、狀態(tài)信息，接受和處理外部命令。以MCU在分立式空調(diào)解決方案的應(yīng)用為例：MCU在室內(nèi)/室外機(jī)主控、室內(nèi)/室外 風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、聯(lián)網(wǎng)通訊、顯示屏驅(qū)動(dòng)、遙控器等部分有廣泛應(yīng)用，對(duì)應(yīng)控制、通信 等不同的產(chǎn)品形態(tài)?？紤]到MCU在無(wú)線連接的應(yīng)用屬于通信芯片領(lǐng)域，本文將集 中于第四章通信芯片進(jìn)行討論。圖 18：MCU產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展MCU控制通信傳感遙控器、觸摸控制、電機(jī)控制等智能傳感器WiFi MCU、BLE MCU等家居物聯(lián)網(wǎng)：家電智能化水平進(jìn)一步提升圖 20：大家電產(chǎn)量增長(zhǎng)x智能化率推升=智能大家電對(duì)MCU的需求擴(kuò)大70000洗衣機(jī)冰箱空調(diào)彩電6000050000400003000020000100000201

30、520162017201820192020資料來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，IDC，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 21：小家電普及率仍有提升空間，市場(chǎng)需求持續(xù)擴(kuò)大中國(guó)日本美國(guó)歐洲韓國(guó)100%80%80%80% 90% 95%80%60%40%25% 30% 30%20%5%10%0%空氣凈化器凈水器50個(gè)人護(hù)理家居環(huán)境電器烹飪電器食物料理電器403020100201420182023資料來(lái)源：Wind，JS環(huán)球生活招股說(shuō)明書(shū)（援引Frost&Sullivan），國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理傳統(tǒng)家電智能化升級(jí)持續(xù)推進(jìn)。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2019年上半年，主要大家電（冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)）的智能化水平均不及50%，仍有較

31、大提升 空間。小家電滲透率提升，家電品類(lèi)不斷擴(kuò)張。小家電領(lǐng)域內(nèi)，除電飯煲等少數(shù)幾個(gè)品種外，在國(guó)內(nèi)大多數(shù)品種仍未觸及普及天花板，市場(chǎng)仍處于增量 發(fā)展階段，將帶動(dòng)MCU需求擴(kuò)張。圖 23：升級(jí)到32位MCU將帶來(lái)價(jià)格的提升資料來(lái)源：IC insights，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理家居物聯(lián)網(wǎng)：家電智能化水平進(jìn)一步提升家電設(shè)備智能化將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)處理、傳感器應(yīng)用，以及自學(xué)習(xí)自適應(yīng)需要的一些算法，如遠(yuǎn)程O(píng)TA升級(jí)。因此一方面，智能化趨 勢(shì)對(duì)工藝節(jié)點(diǎn)、主頻等各項(xiàng)性能提出新的要求，向更高級(jí)別迭代升級(jí)；另一方面， 8位MCU的運(yùn)算速度和算力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此會(huì)帶來(lái)更大范 圍的MCU升級(jí)，8位MCU將

32、被逐步替換，32位MCU率先受益，而向32位的升級(jí)趨勢(shì)將驅(qū)動(dòng)家電領(lǐng)域MCU的均價(jià)提高。圖 22：智能化升級(jí)對(duì)家電MCU的要求提高資料來(lái)源：華大半導(dǎo)體，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 24：涂鴉全屋智能解決方案，彰顯智能單品聯(lián)網(wǎng)控制的全局智能優(yōu)勢(shì)資料來(lái)源：公司官網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理家居物聯(lián)網(wǎng)：家電聯(lián)網(wǎng)化趨勢(shì)興起從單體智能向全屋智能轉(zhuǎn)變：長(zhǎng)期來(lái)看，智能家居產(chǎn)品從單品智能向全屋智能轉(zhuǎn)變是必然性的趨勢(shì)。目前，家電智能單品的數(shù)量不斷提升，但基 本上，產(chǎn)品間的連接互動(dòng)能力差，缺少全屋場(chǎng)景的互聯(lián)能力。因此為了提升用戶使用體驗(yàn)，對(duì)家電進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)化統(tǒng)一管理和控制，構(gòu)筑一體化的全 屋智能場(chǎng)景在智能家電數(shù)量達(dá)到一定程

33、度后，已經(jīng)逐漸開(kāi)始興起。案例：涂鴉云平臺(tái)發(fā)揮橋梁作用，一方面實(shí)現(xiàn)所有智能家居產(chǎn)品的聯(lián)網(wǎng)化，完成和云平臺(tái)的連接，另一方面發(fā)揮智能大腦作用，實(shí)現(xiàn)燈光、溫度 控制、智能安防、娛樂(lè)系統(tǒng)等不同智能單品的全場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)和配合交互，構(gòu)筑全屋智能場(chǎng)景。家居物聯(lián)網(wǎng)：家電MCU國(guó)產(chǎn)化程度較高家電MCU的國(guó)產(chǎn)替代程度較高：據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，2017年中穎電子在中國(guó)小家電MCU中的占比為19.8%，排名第三，相較排名前二的盛 群半導(dǎo)體（22.6%）和義隆電子（21.2%）差距不遠(yuǎn)。而從2020年收入表現(xiàn)來(lái)看，據(jù)盛群半導(dǎo)體法說(shuō)會(huì)資料，其家電領(lǐng)域收入約占其總收入的29%，即約3.8億元；中穎電子家電領(lǐng)域收入約占50%，

34、對(duì)應(yīng)收入約5.1億元，已實(shí)現(xiàn)超越。圖25：小家電MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局（2017）其他, 11.6%盛群半導(dǎo)體,22.6%瑞薩電子,10.5%松翰電子,14.3%義隆電子,21.2%中穎電子,19.8%資料來(lái)源：IC insights，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理300327.SZ中穎電子101295093.8%41%2%4%17%2093612836202.TW盛群1312102077.7%47%3%7%16%2418456502458.TW義隆352863017.8%47%4%3%12%74612233405471.TW松翰科技125556545.0%42%2%3%14%240454348表 5：2

35、020年家電MCU主要參與者對(duì)比（單位：百萬(wàn)元、人）證券代碼公司簡(jiǎn)稱 營(yíng)業(yè)收入 MCU營(yíng)業(yè) MCU收入收入占比毛利率銷(xiāo)售費(fèi)用率管理費(fèi)用率研發(fā)費(fèi)用率凈利潤(rùn)員工人數(shù)研發(fā)人員數(shù)量資料來(lái)源：Wind，各公司公告，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理注：中穎電子取工業(yè)控制業(yè)務(wù)收入（家電約占總營(yíng)業(yè)收入的50%）；盛群家電業(yè)務(wù)占比約29%；義隆電子取非觸控產(chǎn)品收入，除MCU外還包括指向裝 置等，有所高估；人民幣對(duì)新臺(tái)幣匯率取1:4.28資料來(lái)源：cirmall，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理個(gè)人物聯(lián)網(wǎng)：智能可穿戴設(shè)備熱點(diǎn)不斷MCU在TWS上主要應(yīng)用于耳機(jī)側(cè)的如主控SoC（詳見(jiàn)第三章）、人機(jī)接口以及充電倉(cāng)控制等領(lǐng)域。TWS在Air

36、pods推出后市場(chǎng)認(rèn)可度不斷提高，據(jù)我愛(ài)音頻網(wǎng)數(shù)據(jù)，2020年蘋(píng)果端約出貨0.95億副，安卓端約出貨1.51億副，預(yù)計(jì)2024年合計(jì)出貨 將超5.5億副。圖 26：絡(luò)達(dá)AB1526主控SoC中集成MCU圖 27：華為Freebuds 4i拆解兆易創(chuàng)新GD32F303CCT6 MCU，用于充放電模塊管理、電 池電量管理、耳機(jī)通訊、在線升級(jí)及產(chǎn)測(cè)等充電盒控制功能匯頂科技GH610，內(nèi)部集成PMU、MCU，應(yīng)用于智能耳機(jī) 的入耳檢測(cè)及觸摸按鍵檢測(cè)資料來(lái)源：我愛(ài)音頻網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 28：全球TWS出貨量（百萬(wàn)臺(tái)）及同比增速安卓端出貨量（億副）蘋(píng)果端出貨量（億副）6YoY（%）450%40

37、0%5350%4300%250%3200%2150%100%150%00%201620172018201920202021E 2022E 2023E 2024E資料來(lái)源：我愛(ài)音頻網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理個(gè)人物聯(lián)網(wǎng)：智能可穿戴設(shè)備熱點(diǎn)不斷智能手環(huán)/手表：手環(huán)功能簡(jiǎn)單，一般采用主控MCU為主；而手表由于處理的任務(wù)更復(fù)雜，設(shè)備中集成的傳感器等外設(shè)也更多，因此在主控芯片選取SoC方案的同時(shí)，也會(huì)另附MCU連接其他傳感器等外設(shè)。據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，智能手表、運(yùn)動(dòng)手表、智能腕帶等可穿戴設(shè)備預(yù)計(jì)2021年市場(chǎng)規(guī)模可超300億美元。細(xì)分來(lái)看，功能更強(qiáng)的智能手表增速最快，18-21年CAGR約21.5%。圖

38、 30：全球智能可穿戴設(shè)備（智能手表、運(yùn)動(dòng)手表和智能腕帶）消費(fèi)支出（百萬(wàn)美元）智能腕帶運(yùn)動(dòng)手表35000智能手表同比增速（%，右軸）25%3000020%250002000015%1500010%100005%500000%201820192020E2021E資料來(lái)源：Gartner，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖29：小米手環(huán)3與華為Watch GT2智能手表拆解1: AKM-電子羅盤(pán)2: NXP-NFC控制Dialog-藍(lán)牙+MCU3: ST-低功耗MCUST-加速度傳感器4: 海思-麒麟A1 SoC兆易創(chuàng)新-Flash5: ST-加速度傳感器NXP-NFC控制芯片TI-電源控制芯片SGMICR

39、O-FlashON Semi-電源保護(hù)芯片1: TI-電源管理2: TI-電源管理3: Monolithic PowerSystems-電池充電管理4: Awinic-音頻IC資料來(lái)源：電子發(fā)燒友，cirmall，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理個(gè)人物聯(lián)網(wǎng)：智能可穿戴設(shè)備熱點(diǎn)不斷VR/AR趨勢(shì)已現(xiàn)：2020年Oculus Quest 2憑借299美元的價(jià)格和逐漸完善的圖 31：全球XR市場(chǎng)規(guī)模（億美元）及增速內(nèi)容生態(tài)再次點(diǎn)燃VR/AR市場(chǎng)，據(jù)SuperData數(shù)據(jù)，Oculus Quest 2在20Q4單季度的銷(xiāo)量就超過(guò)百萬(wàn)臺(tái)。受此推動(dòng)，Oculus產(chǎn)品市占率不斷走高，截至140120移動(dòng)ARAR/MR

40、頭顯設(shè)備VRYoY(%)30%25%2021年5月，Oculus系列產(chǎn)品在Steam VR硬件設(shè)備中的占比達(dá)到54%。隨著10020%技術(shù)突破、價(jià)格親民化以及內(nèi)容生態(tài)完善，XR產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)拐點(diǎn)，2023年8015%XR市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到116億美元，CAGR約19%。604010%MCU在VR/AR設(shè)備中廣泛運(yùn)用：其一，早期外接式VR頭顯設(shè)備主要通過(guò)連接205%PC/游戲主機(jī)等使用，因此無(wú)需內(nèi)置處理器，多采用MCU控制方案，不過(guò)近年來(lái)VR一體機(jī)方案逐漸普及，搭載SoC處理器已成為主流方案；其二，MCU0201820192020E2021E2022E2023E0%用于無(wú)線通信；其三，MCU還作為V

41、R手柄的控制芯片。資料來(lái)源：SuperData，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 32：VR設(shè)備中的MCU應(yīng)用以HTC Vive為例圖 33：Steam VR設(shè)備使用占比，Oculus絕對(duì)領(lǐng)先（2021.05）頭顯主板ST F072RBH6 ARM Cortex-M0 MCUNordic nRF24LU1P 2.4GHz通信芯片，內(nèi)置MCUNXP 11U35FCortex-M0 MCU手柄主板NXP 11U37FCortex-M0 MCU其他, 12.30%Windows Mixed Reality, 5.65%Oculus Rift, 5.94%HTC VIVE,11.11%Valve Index

42、HMD, 16.49%Oculus Quest 2,29.33%Oculus Rift S, 19.17%資料來(lái)源：iFixit，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來(lái)源：Steam，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理個(gè)人物聯(lián)網(wǎng)：智能可穿戴設(shè)備熱點(diǎn)不斷表 7：部分VR品牌產(chǎn)品及芯片方案品牌2018201920212016型號(hào)芯片2017型號(hào)芯片型號(hào)芯片型號(hào)芯片2020型號(hào)芯片型號(hào)芯片OculusOculus Rift CV1ST MCUOculus Go高通驍龍821Oculus Quest高通驍龍Oculus高通驍龍835Quest 2XR2HTCViveHTC ViveST MCUAtmel MCUFocusP

43、lusHTC Vive 高通驍龍835HTC Vive 高通驍龍Pro 2XR2SonyHTC Vive 高通驍龍 HTC Vive Focus835ProPSVRST MCU小V一體機(jī)全志VR 9天翼云VR富士通FV200RK3288資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，iFixit，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理競(jìng)爭(zhēng)格局方面，分產(chǎn)品來(lái)看：智能手環(huán)/智能手表：手環(huán)方面采用MCU為內(nèi)核，主要廠商包括ST、TI、Silicon Lab、Freescale(NXP)、Atmel、Intel、Quark、新唐、盛群、 Dialog等；手表方面，據(jù)旭日大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以Ambiq micro(Apollo)、瑞昱、匯頂、Nord

44、ic為代表的主控芯片廠商幾乎占據(jù)全球智能手表（含白 牌）70%市場(chǎng)份額，主要品牌智能手表主控芯片主要由蘋(píng)果、華為、 Ambiq micro(Apollo) 、高通、MTK等為主要供應(yīng)商。VR/AR：如前文所述，近年來(lái)隨著VR一體機(jī)設(shè)備的普及，內(nèi)置SoC方案成為主流。其中高通在市占率領(lǐng)先的產(chǎn)品中占據(jù)主流，如Oculus、HTC Vive等均采用高通方案，其余海外廠商還包括三星（VR）、蘋(píng)果（AR）等，國(guó)內(nèi)廠商包括全志科技、瑞芯微等。表 6：智能手表SoC 20強(qiáng)海外&臺(tái)系中國(guó)蘋(píng)果Nordic Ambiq Micro(Apollo)Dialog高通 博通 TI ADI瑞昱MTK華為 匯頂科技 昂瑞

45、微電子瑞芯微紫 光展瑞泰 凌微 翱 捷科技炬 芯科技富 芮坤奉加微電子資料來(lái)源：旭日大數(shù)據(jù)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理車(chē)聯(lián)網(wǎng)：汽車(chē)智能化引爆MCU最大單體市場(chǎng)汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)MCU有龐大的需求：在汽車(chē)應(yīng)用中，從雨刷、車(chē)窗、座椅，到車(chē)載娛樂(lè)信息系統(tǒng)，幾乎都會(huì)用到MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，據(jù)iSuppli報(bào)告， 一輛汽車(chē)內(nèi)的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU芯片約占30%。當(dāng)前，MCU主要作為ECU的核心參與汽車(chē)各個(gè)系統(tǒng)的控制之中。而隨著汽車(chē)智能化水平 越來(lái)越高，MCU的用處和用量還有望進(jìn)一步提升。圖 34：部分汽車(chē)MCU展示資料來(lái)源：Digi-Key，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 35：ECU主要結(jié)構(gòu)ECU12V電池電源數(shù)字輸

46、入輸入輸出執(zhí)行器驅(qū)信號(hào)緩沖器驅(qū)動(dòng)器動(dòng)信號(hào)MCU模擬輸入AD通信通信信號(hào) 信號(hào)轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)器/EEPROM接收器資料來(lái)源：uml，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理車(chē)聯(lián)網(wǎng)：汽車(chē)智能化引爆MCU最大單體市場(chǎng)汽車(chē)電子市場(chǎng)已是MCU最大應(yīng)用領(lǐng)域：如前文所述，據(jù)IC insights數(shù)據(jù)，汽車(chē)電子已占據(jù)全球MCU市場(chǎng)需求約三分之一，2020年市場(chǎng)規(guī)模約65億美元。新能源汽車(chē)進(jìn)一步提高M(jìn)CU用量：據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)，48V/輕混汽車(chē)的MCU用量將增加約17美元，而全混/插電或純電動(dòng)汽車(chē)單車(chē)的MCU用量將增加 約23美元。隨著新能源汽車(chē)滲透加速，預(yù)計(jì)2025年48V/輕混全球出貨1880萬(wàn)輛，全混/插電或BEV出貨2100萬(wàn)輛

47、，車(chē)規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)有望進(jìn)一步擴(kuò)張。圖 37：新能源汽車(chē)滲透加速，推動(dòng)車(chē)用MCU市場(chǎng)增長(zhǎng)IC ONLYMHEVPHEVBEV100%圖 36：新能源汽車(chē)MCU用量進(jìn)一步提高90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%48V/MHEV（萬(wàn)輛）FHEV/PHEV/BEV（萬(wàn)輛）350030002500200015001000500資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理020202022E2025E2030E資料來(lái)源：LMC Automotive，英飛凌，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理車(chē)聯(lián)網(wǎng)：車(chē)規(guī)MCU國(guó)產(chǎn)替代正起步車(chē)規(guī)級(jí)MCU的要求較高，國(guó)產(chǎn)替代仍處于起步階段：其一，車(chē)規(guī) 級(jí)MCU相比消費(fèi)級(jí)

48、和工業(yè)級(jí)產(chǎn)品性能要求更高；其二，車(chē)規(guī)級(jí)產(chǎn) 品認(rèn)證周期長(zhǎng)，需要滿足AEC-Q100（IC）和ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)；其三，全球整車(chē)供應(yīng)鏈基本固化，生態(tài)切入困難。因此，車(chē)規(guī) 級(jí)MCU市場(chǎng)以海外龍頭為主，瑞薩電子、NXP、英飛凌、TI以及 微芯等頭部廠商CR5達(dá)到85.6%。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)MCU生產(chǎn)商主要包括：比亞迪半導(dǎo)體、杰發(fā)科技（四維圖新）、芯旺微電子、賽騰微電子等。圖 38：車(chē)載MCU競(jìng)爭(zhēng)格局資料來(lái)源：英飛凌，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理應(yīng)用領(lǐng)域商業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)車(chē)規(guī)級(jí)軍工級(jí)工作溫度（）070-4085-40125+-55150+交付良率（DPPM）2001010工作壽命（年）355101515表

49、8：MCU芯片規(guī)格分類(lèi)資料來(lái)源：與非網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理瑞薩電子, 26.7%NXP, 26.3%英飛凌, 16.9%TI, 9.8%Microchip, 5.9%其他, 14.4%表 9：國(guó)產(chǎn)車(chē)載MCU廠商公司名稱產(chǎn)品相關(guān)簡(jiǎn)介比亞迪半導(dǎo)體BF7113AM系列、BF7106AM系列截至2021年5月，比亞迪半導(dǎo)體車(chē)規(guī)級(jí)MCU量產(chǎn)裝車(chē)突破1000萬(wàn)顆杰發(fā)科技（四維圖新）AC781x、AC7801x2018年實(shí)現(xiàn)首款車(chē)規(guī)級(jí)MCU量產(chǎn)芯旺微電子KF8A系列、KF32A系列車(chē)規(guī)級(jí)MCU通過(guò)AEC-Q100品質(zhì)認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)前裝市場(chǎng) 批量商用，廣泛覆蓋車(chē)身控制、汽車(chē)電源與電機(jī)、汽車(chē)照 明和智能座艙

50、等場(chǎng)景賽騰微電子ASM87F0812T16DIR、 ASM87A081產(chǎn)品用于車(chē)燈控制和車(chē)窗控制琪埔維半導(dǎo)體XL6600可用于車(chē)身控制（BCM），車(chē)內(nèi)空調(diào)控制（HVAC）， BLDC電機(jī)控制，車(chē)窗/天窗/車(chē)門(mén)，座椅/后視鏡/雨刮器， 后備箱/安全帶控制、其他通用應(yīng)用等。芯海科技CSA3762-LQFP482021年1月通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證，可應(yīng)用于各類(lèi)壓力測(cè)量兆易創(chuàng)新-公司最新的MCU車(chē)規(guī)產(chǎn)品會(huì)在今年六七月份開(kāi)始流片，計(jì) 劃今年底會(huì)進(jìn)入量產(chǎn) 資料來(lái)源：與非網(wǎng)，各公司官網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理中穎電子：國(guó)產(chǎn)MCU領(lǐng)先企業(yè)，專注工業(yè)級(jí)定制化產(chǎn)品國(guó)內(nèi)MCU領(lǐng)先企業(yè)，專注工業(yè)級(jí)定制化產(chǎn)品。中穎電

51、子創(chuàng)立于1994年，專注于MCU（微控制器）領(lǐng)域的芯片設(shè)計(jì)，公司以家電領(lǐng)域定制型MCU 打開(kāi)市場(chǎng)，逐步拓展至各類(lèi)工業(yè)場(chǎng)景及消費(fèi)場(chǎng)景。過(guò)去5年利潤(rùn)復(fù)合增速達(dá)33%，平均凈利率約20%，是不可多得的穩(wěn)健增長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)企業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代MCU需求高增，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛普及，各類(lèi)智能終端對(duì)MCU需求大幅增長(zhǎng)，以汽車(chē)電子、工業(yè)控制及醫(yī)療為代 表的下游應(yīng)用對(duì)MCU的產(chǎn)量和性能均提出了更高要求。而目前MCU主要由海外廠商主導(dǎo)，瑞薩和NXP合計(jì)占據(jù)全球60%左右市場(chǎng)份額，尤其在 32位以上高端產(chǎn)品領(lǐng)域，核心生產(chǎn)技術(shù)掌握在日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。當(dāng)前以中穎電子為代表的國(guó)產(chǎn)MCU廠商從中

52、低端的 8位產(chǎn)品開(kāi)始在細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)不斷提高市占率，同時(shí)提前布局32位MCU產(chǎn)品市場(chǎng)，加快追趕步伐。目前中穎電子在8位MCU市場(chǎng)上已較為領(lǐng)先，能 夠貼合客戶消費(fèi)、生產(chǎn)場(chǎng)景，提供高品質(zhì)的定制化MCU產(chǎn)品，32位高端產(chǎn)品亦在不斷突破。鋰電IC和OLED驅(qū)動(dòng)芯片成為新驅(qū)動(dòng)力。公司在2007和2011年分別開(kāi)始研發(fā)和儲(chǔ)備鋰電IC和OLED驅(qū)動(dòng)芯片，目前均已有成熟產(chǎn)品批量使用。鋰 電IC領(lǐng)域公司專注于計(jì)量和保護(hù)IC模塊，OLED領(lǐng)域公司能夠提供成熟的AMOLED產(chǎn)品，均代表了國(guó)產(chǎn)的領(lǐng)先水平，有望享受相應(yīng)領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替 代機(jī)會(huì)，成為公司的新增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。小結(jié)：MCU需求方興未艾，國(guó)產(chǎn)企業(yè)垂直領(lǐng)域?qū)ち紮C(jī)MCU下游領(lǐng)

53、域多樣，我們以AIoT場(chǎng)景中目前應(yīng)用較快的消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?yàn)榍腥肟冢浑y發(fā)現(xiàn)：（1）智能化浪潮在量級(jí)上驅(qū)動(dòng)MCU需求提升：從智能家電到新能源汽車(chē)，一方面，單設(shè)備對(duì)MCU的需求量有提高，另一方面對(duì)各類(lèi)智能設(shè)備需求量的提高也推動(dòng)MCU需求的增長(zhǎng)。（2）性能要求推動(dòng)MCU單價(jià)走高：為滿足下游應(yīng)用的性能需求，32位MCU已成為市場(chǎng)主流，未來(lái)8位MCU仍將會(huì)向32位遷移，推動(dòng)產(chǎn)品單 價(jià)走高。（3）國(guó)產(chǎn)替代大背景下的格局變遷：無(wú)論是供應(yīng)鏈安全需要還是缺芯帶來(lái)的機(jī)遇，國(guó)產(chǎn)替代邏輯已成為目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一大主要背景。在 此推動(dòng)下，如中穎電子已成為家電MCU龍頭，車(chē)規(guī)級(jí)MCU等市場(chǎng)也逐漸向國(guó)內(nèi)MCU廠商打

54、開(kāi)。圖 39：AIoT MCU市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力家居智能家電：家電智能化與聯(lián) 網(wǎng)化+小家電進(jìn)一步普及驅(qū)動(dòng) MCU需求提升智能穿戴設(shè)備熱點(diǎn)不斷TWS:CAGR約22%智能手環(huán)/手表:CAGR約21.5%XR:CAGR約19%汽車(chē)智能化驅(qū)動(dòng)MCU用量提升國(guó) 產(chǎn) 替 代物聯(lián)網(wǎng)MCU個(gè)人 物聯(lián)網(wǎng)8位32位車(chē)聯(lián)網(wǎng)資料來(lái)源：國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理三、SoC：AIoT提出交互需求，主控“大腦”升級(jí)AIoTSoC：智能終端主控大腦AIoT SoC是更多創(chuàng)新智能終端的主控大腦：目前AIoT 設(shè)備的主控制器一般采用 SoC形態(tài)芯片，主要原因在于相較傳統(tǒng)MCU主控方案，SoC不 僅在功耗上具有明顯優(yōu)勢(shì)，性能上也更能滿足智能

55、終端設(shè)備的演進(jìn)趨勢(shì)日益增長(zhǎng)的音視頻處理能力、AI處理能力、豐富的外圍接口。據(jù)瑞芯微招股說(shuō)明書(shū)，AIoT SoC一般由多個(gè)IP模塊構(gòu)成，包括：CPU、GPU、DSP（如ISP等）、VPU（視頻編解碼）、總線、接口（如USB、 PCIe、MIPI等）、工藝物理庫(kù)等。表 10：主要IP核類(lèi)別和功能類(lèi)別主要功能CPUSoC芯片的中央處理單元，基于該CPU運(yùn)行系統(tǒng)軟件/應(yīng)用軟件，配合SoC芯片內(nèi)部的其他硬件模塊，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的各種功能。GPUSoC芯片的圖形處理單元，基于該GPU實(shí)現(xiàn)可運(yùn)行于SoC芯片的各種游戲、各種圖形UI界面的渲染和特效、高性能計(jì)算等。DSP用于運(yùn)行運(yùn)算量較大的算法軟件或應(yīng)用軟件，比如視

56、頻編解碼、圖形圖像處理、視覺(jué)影 像處理、語(yǔ)音處理等。VPU視頻/圖像編碼、解碼單元，用硬件加速引擎分別實(shí)現(xiàn)視頻/圖像數(shù)據(jù)的編碼、壓縮和終 端產(chǎn)品上各種格式視頻的解碼、播放?？偩€用于SoC芯片內(nèi)部主設(shè)備和從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和互聯(lián)互通，高性能的實(shí)現(xiàn)各種主設(shè) 備同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)從設(shè)備。接口實(shí)現(xiàn)SoC芯片和其他芯片或外設(shè)的連接，用于SoC芯片外接存儲(chǔ)器、攝像頭、各種顯示 屏（包括電視）、USB設(shè)備等或用于實(shí)現(xiàn)各種高速數(shù)據(jù)傳輸。工藝物理庫(kù)用于優(yōu)化CPU/GPU等高性能IP核工藝單元庫(kù)，以提高高性能IP核的設(shè)計(jì)頻率。 資料來(lái)源：瑞芯微招股說(shuō)明書(shū)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理例圖 40：MCU與SoC方案對(duì)比MCU

57、需要外接特定芯片,SoC集成不同功能單元以MCU和SoC的視頻處理方案為SoC內(nèi)置集成了大量的硬件 外設(shè)資源，不需要像MCU那樣進(jìn)行 HDMI/VGA外設(shè)芯片的連接SoC集成了多種視頻處理軟件單元，基本覆蓋了我們需要的 OSD/視頻縮放功能，可以極大的 縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，加快產(chǎn)品上市 速度。SoC處理速度遠(yuǎn)超出MCU資料來(lái)源：IDC，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 41：2018-2019年中國(guó)智能家居從業(yè)者最看好的入口產(chǎn)品資料來(lái)源：億歐，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理AIoT交互入口多元化，音視頻終端率先發(fā)力音視頻終端作為交互入口，市場(chǎng)需求進(jìn)一步爆發(fā)。智能家居作為AIoT落地應(yīng)用較早的產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)開(kāi)始向全屋

58、智能體驗(yàn)與智慧場(chǎng)景有機(jī)結(jié)合的智慧 家庭階段演進(jìn)，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全屋智能環(huán)境下，每一個(gè)設(shè)備都將是AIoT的入口。不過(guò)在短期來(lái)看，率先落地的入口產(chǎn)品包括普及程度更高的 手機(jī)、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品。進(jìn)一步，當(dāng)交互方式從觸摸屏/手機(jī)APP 控制向語(yǔ)音交互、人臉識(shí)別、手勢(shì)交互等方向發(fā)展，各類(lèi)音視頻系統(tǒng)終端， 如智能音箱、智能電視等需求加速爆發(fā)。而作為各類(lèi)音視頻終端的底層核心，各類(lèi)音視頻SoC充分受益。圖 42：智能電視作為AIoT入口，集成語(yǔ)音交互、智能視覺(jué)等資料來(lái)源：IDC，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理智能音箱：已成為成熟的AIoT入口智能音箱已成為成熟的AIoT入口終端。智能音箱是具備語(yǔ)音交互系統(tǒng)，可接入多

59、種設(shè)備，已經(jīng)成為智能交互的重要入口之一。據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2020 年全球智能音箱出貨量約1.31億，預(yù)計(jì)2025年出貨量可突破2億臺(tái)。智能音箱也獲得各大科技巨頭的關(guān)注，海外品牌方面，包括亞馬遜、谷歌等在內(nèi)均推出智能音箱產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)企業(yè)方面，小米、百度、阿里等品牌 已成為智能音箱領(lǐng)域主要市場(chǎng)參與者，據(jù)Strategy Analytics數(shù)據(jù)，20Q4，百度、阿里、小米合計(jì)市占率達(dá)到46.7%。圖 43：2018-2025年智能音箱出貨量（百萬(wàn)臺(tái)）智能音箱出貨量（百萬(wàn)臺(tái)）2502001501005002018201920202023E2024E2025E資料來(lái)源：IDC，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖44：

60、20Q4智能音箱市占率其他Facebook3%4%小米5%百度31%阿里巴巴11%Google17%Amazon29%資料來(lái)源：Strategy Analytics，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖 45：以全志科技產(chǎn)品為例，R818集成GPU和視頻引擎，R329集成AI語(yǔ)音專業(yè)運(yùn)算單元“周易”AIPU資料來(lái)源：全志科技官網(wǎng)，國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理智能音箱：主控SoC是核心主控SoC是智能音箱產(chǎn)品的核心：從功能上，作為智能音箱的“大腦”，一方面智能交互音箱對(duì)AI算力的要求越來(lái)越高，處理器芯片算力與集成 度不斷提升；另一方面，帶屏智能音箱產(chǎn)品層出不窮，音頻處理能力外，對(duì)視頻編解碼提出新要求。從成本上，以