从古老的用电子管堆出来的成吨的逻辑门到现在的超级数据中心，电子技术的发展走过了一代又一代，自然而然，各种芯片也在百花齐放。到了今天，芯片早已成了一个大家族。
这么多芯片，具体到类型来看，可以囊括到CPU、MCU、MPU、SOC以及DSP等等。
但若仅在控制系统领域，MCU存在的作用仅次于CPU，是其他芯片不能比拟的。
01
MCU指的是微控制单元(Microcontroller Unit，即MCU) ，是把中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC以及DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，而形成的芯片级计算机。
它主要为了不同的应用场合做不同组合控制。最大的优点是体积小，可以放置在仪表内部，但是相对来说存储量小，输入输出接口简单，功能较少。
MCU芯片无处不在。小到你手上的电子表，或者手环，蓝牙耳机，手机，各种卡片，校园卡，身份卡，公交卡以及它们的读取设备，大到你在家里的电视，空气净化器，空调，冰箱等一系列家电，出门以后你的汽车，或者路上的红绿灯，门店前的led灯牌，学校的门禁，甚至工厂里的各种自动化设备等等。
总而言之，凡是和物理世界打交道并且需要自动化或者处理一定信息的，基本都有MCU芯片作为处理器。
02
MCU出现的历史其实并不长，它的产生和微处理器的产生大体同步，但是发展过程十分迅猛，数据位数也经历了4位、8位、16位、32位甚至64位的升级，数据处理能力越来越强，应用场景变得更加复杂。
20世纪70年代，微处理器出现，为计算机“飞入寻常百姓家”创造了条件。
与此同时，微型计算机家族中分裂出一个小小的派系，即单片机。
而MCU正是来源于单片机的技术演进。
1971年11月，Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel 4004，并配有RAM、ROM和移位寄存器，构成了世界上第一台MCS-4微处理器。
“单片机”一词也由此而来。
当时的单片机主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构，因此奠定了其与通用计算机完全不同的发展道路。其中，在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
1976年，INTEL公司推出了MCS-48单片机。这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机。它凭借体积小，在当时功能较全以及价格低的优势赢得了广泛的应用。
然而，由于当时处于探索阶段，整体上单片机的性能还是很低，且数据位数处于4或8位之间，所以仅可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等的需要。
于是，Intel公司经过多次完善后，在1980-1983年期间，第一次推出了高性能的16位典型的单片机系列MCS-51。
MCS-51系列包括许多单片机品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等。其中8051是最早最典型的产品，因为其它单片机都是在当时8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的。于是人们又习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。
与此同时，随着不断扩展满足嵌入式应用时，单片机也需要考虑从其他方面突破。尤其对象系统越加地要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
自然地，发展单机片的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
在Intel公司将8051技术开放后，Philips公司则以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器，即MCU。
单片机迎来了向MCU的技术发展，并且直至后来，单片机已经被人们广泛称作MCU。
为了全方位向更高水平发展。
1983年，Intel公司再次推出了16位高性能的单片机MCS-96系列，其采用了最新的制造工艺，使芯片集成度高达12万只晶体管/片。然而，这系列单片机性价比不理想又未得到很广泛的应用。
20世纪90年代，随着消费电子产品大发展，32位单片机出现迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场并发展到现在。与此同时，技术演进下，传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起70年代提高了数百倍不止。只有16位单片机，在面对8位和32位MCU的“双向夹击”下，市场份额逐步不受欢迎。
但不可否认的是，从单片机近几十年的不断发展可以看出，单片机以微处理器技术及大规模集成电路为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出非常具有个性的发展趋势。
03
MCU发展到现在，产业链非常成熟。具体包括有上游半导体元器件，中游MCU集成，下游各行业应用。
上游半导体元件涉及集成电路、二极管、三极管、传感器、电容电阻以及晶振等材料。
中游属于MCU相关应用产品。
根据总线或数据暂存器的宽度，MCU可以被划分为4位、8位、16位、32位以及64位。其中，8位MCU工作频率在16-50MHz之间，强调简单效能和低成本应用。16位MCU，工作频率在24-100MHz之间。32位MCU工作频率大多在100-350MHz之间，其执行效能更佳，应用类型也相当多元，可说是MCU市场主流。
正是由于32位MCU出现并持续降价及8位MCU简单耐用又便宜的低价优势，夹在中间的16位MCU市场一直在被挤压，成为出货比例中最低的产品。目前，8位单片机是MCU市场的主力，而32位单片机则成为全球消费和工业电子产品的核心。
MCU在下游各行业应用非常广泛。具体上，4位MCU多用于冰箱、洗衣机、微波炉等家电控制中。
8位、16位MCU主要用于一般的控制领域，通常不使用操作系统。其中，8位MCU大部分应用在电表、马达控制器、电动玩具机、变频式冷气机、呼叫器、传真机、来电辨识器(CallerID)、电话录音机、CRT显示器、键盘及USB等。16位MCU大部分应用在行动电话、数字相机及摄录放影机。
32位多用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合，一般要使用嵌入式操作系统，如Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN电话、激光打印机与彩色传真机。
剩下64位MCU市场还在萌芽阶段，大部分应用在高阶工作站、多媒体互动系统、高级电视游乐器(如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy)及高级终端机等。
从全球来看，汽车电子是目前应用最为广泛的领域，目前MCU市场占比约为33%，工控及医疗领域排名第二，占比为25%。
在我国，MCU应用最为广泛的领域是消费电子，占据了36%的份额。此外，还有16%和14%分别来自于汽车电子和工控及医疗。
04
近年来，全球MCU出货量受消费电子及工控、医疗影响保持稳定增长趋势。
2018年，MCU全球销售额已经达到186亿美元，出货量为306亿颗。根据IC Insights的预测，2020年全球MCU芯片市场规模将达到207亿美元，出货量为361亿颗。
从市场格局看，欧美、日本和中国台湾厂商通过早期技术先发优势主导着全球MCU市场，并形成三足鼎立之势。其中欧美、日本均以高端(32位)MCU产品为主，包括汽车电子、工业控制、计算机与网络等领域。而中国台湾企业则在消费电子、计算机与网络领域有较强竞争实力。
对于我国而言，我国MCU厂商在全球MCU市场中仍不存在太大竞争优势。得益于近年来家电等消费电子的发展，我国MCU本土厂商在8位MCU市场份额在2018年已经接近了50%，有着极强的实力。然而，16或32位MCU本土厂商真正仅有约20%的市场份额。也即是说我国在中高端MCU产品竞争方面不占任何优势。因此，我国MCU市场的发展未来仍有较大的提升空间。
从2015年开始，为争夺市场份额，布局强劲增长的物联网应用，MCU主要厂商之间发生了数起大规模并购，导致MCU行业集中度持续提升。其中就有恩智浦以118亿美元收购飞思卡尔，完成了在汽车电子领域的布局，市场占有率达到19%，排名也一举从第六上升至第一。美国微芯在2016年完成对爱特梅尔的收购，成为全球第三大MCU厂商，市场占有率上升至14%。赛普拉斯在2015年以40亿美元收购飞索半导体，市场占有率达到4%。而在不久，英飞凌以100亿美元收购了赛普拉斯。整体上，头部集中效应显著。
目前，前十大厂商占据了全球MCU市场85%以上份额。据Ihs数据，2018年全球MCU市场中前十大厂商均为外资厂商，主要玩家有美国微芯、意法半导体、瑞萨科技、德州仪器和恩智浦。
而在我国MCU市场，2018年前十大厂商当中，虽然仅有在4位或8位MCU市场的小家电领域有着20%以上份额的中颖电子，在32位MCU市场的Arm Cortex 内核有接近10%份额的兆易创新这两家内资公司榜上有名，但是他们实际上在整个MCU市场合计份额仍不足5%。剩下前八大外资厂商，瑞萨电子、飞思卡尔、意法半导体、微新科技、东芝、英飞凌、三星电子以及爱特梅尔在我国MCU市场合计收入占比超过87.3%。基本上，我国MCU中高端市场被他们牢牢主导着。
05
我国的MCU发展历史很短，也就二十多年时间，因此起步基本落后于全球MCU产业。
但是，我国MCU无论在市场还是在技术方面，过程发展都非常迅速。
进入21世纪，全球半导体市场走入低谷。其中2001年世界排名前10位的半导体厂商的销售额均有20%-30%不同程度的下降。然而，2001年我国MCU市场总需求量为7.79亿颗，比2000年(6.34亿颗)还增长了22.9%。当时，4位和8位MCU产品所占市场份额最大，分别为39%和58%，而16位和32位MCU产品合计仅有3%。
那时候国内企业较少有涉足生产MCU产品的，即使有些设计公司开发了一些MCU的产品，也存在品种规格不全，软硬件开发工具跟不上，可供服务的产品方式少等问题。但自2002年以来，我国在MCU自主版权和自主知识产权方面获得了可喜的突破后，才逐步形成MCU开发、生产、应用及MCU市场营销等产品价值链成长。
与此同时，随着我国电子信息产业的发展和MCU应用的日趋广泛，MCU市场需求迅速成长起来了。
2008年，美国次贷引发的金融大海啸，造成大众消费下降，使得电子产品市场低位徘徊，MCU市场出现比较大幅度下滑。当年全球MCU市场规模为138亿美元，比起2007年的159亿美元减少了21亿美元。
反观我国，MCU市场仍保持5.8%的增长速度，这时候市场规模已经为143亿元。
再之后就是我们通常比较熟悉的剧情。
为了对抗美国开始的全球金融海啸所造成消费性电子产品外销需求急速衰退，意图扩大内需市场，2008年12月，国家出台家电下乡政策，明确表示居民购买彩色电视、冰箱、移动电话与洗衣机等四类产品，按产品售价13%给予补贴，最高补贴上限为电视2000元、冰箱2500元、移动电话2000元与洗衣机1000元。
家电下乡政策刺激了消费热情。以家电为主的消费电子行业开始陆陆续续复苏。
2013年，中国第一次超越美国成为全球最大的消费电子市场。当年北美消费电子市场的规模为2570亿美元，而仅是我国主导的亚洲市场，就已经达到了2820亿美元。
在接下来的2013-2015年，我国MCU市场也由199亿元增加到240亿元。期间，我国作为全球最大的消费电子制造国，以美的、格力为代表的家电企业不断快速成长，以及以华为、小米、OPPO、VIVO为代表的手机厂商兴起并在全球市占率的不断提升，都在推动着MCU尤其高端需求的提升。
同一时期，全球MCU市场经历了从2014到2016连续三年增速下滑。
2016年，受国家去杠杆、企业去产能、去库存的影响，我国MCU市场增速稍有放缓，市场规模为270亿元。虽然在2017年我国MCU市场规模仅为274.3亿元。但得益于智能家居和物联网等领域需求更为强劲，国内MCU企业和外资企业开始将大部分产能转移到高利润的MCU产品和应用上，使得MCU市场重新表现十分活跃。其中在当年32位MCU产品消费已经占据绝大部分市场，为55.6%。
但就总体而言，2008-2018年，短短十年时间内，MCU行业年平均复合增长率为7.2%，增速是全球的4倍左右。
可以看到，从初级要求到低性能再到高性能取得全面进步。如今我国MCU市场基本上已经可以做到定制化的需求。
06
目前，我国的MCU企业超过40家，但真正能生产32位通用型MCU的企业屈指可数。除了兆易创新、灵动微电子、乐鑫科技之外，诸如华大半导体、航顺和致象尔微电子等，也是只有若干种通用MCU芯片。剩下其他像中颖电子、东波载体之类的MCU企业，主要生产应用于较为低端的4位和8位MCU产品。
显然，我国MCU不论是市场份额还是技术先进性，现在都无法和外资厂商相比较。
因此，想跳出8位MCU、低端产品和解决方案的困境，还需要本土厂商积极研发32位MCU，进军中高端产品和发展通用性芯片才行。
兆易创新(603986)：2013年推出国内首个基于Arm Cortex-M3内核的32位通用MCU，在五年的时间内，公司累计实现MCU出货量超2亿颗，成为了中国32位通用MCU的主流选择，拥有19个系列320余款产品，22个产品系列及11种不同封装类型，超过1万家下游客户。
中颖电子(300327)：国内领先的MCU芯片设计企业，产品以8位MCU为主，应用于家电、智能电表、锂电等领域。其中，家电用MCU芯片在营收中占比最大，超过60%。
乐鑫科技(688018)：物联网WiFi MCU通信芯片龙头厂商，市场份额全球第一(30%)。32位WiFi MCU产品服务于智能家居、电子消费产品、传感设备及工业控制等物联网应用领域。
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