mcu(微控制器)是把中央处理器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、dma等周边接口,甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合配置,广泛应用于制造业、通讯、医疗电子、军事装备、消费类产品和航空航天等领域。
昨天,ic insights发布了对全球mcu市场行情的最新统计和分析。
受惠于嵌入式系统的广泛应用、传感器的增加以及物联网终端应用的热潮,到2022年,预期mcu的营收和出货量将持续大幅增长。
在2016年缩减mcu库存后,系统制造商在2017年加大了微控制器的购买量,出货量激增22%,预计2018年将持续强劲增长。因此,ic insights上调了mcu出货量的预测,预估在2018年将成长18%,出货数量达到近306亿,mcu营收预期将增长11%,达到186亿美元的历史新高水平。预计2019年将持续增长9%,达到204亿美元。
图:mcu销量及营收预测
此外,mcu五年内的销售额复合年增长率将达到7.2%,2022年达到近239亿美元,出货量的复合年增长率则达到11.1%,2022年达到约438亿个。
平均售价方面,mcu在2017年跌至最低点,2018年价格继续以同样速度下跌。然而,与过去十年相比,过去五年的降幅有所缓解。2017~2022年期间的平均价格的复合年增长率预期将是- 3.5%,远低于2012~2017年期间的- 5.8%和1997~2017年的- 6.3%。
2017年,mcu销量从2016年下滑中恢复的一个关键因素是其在智能卡应用领域的强劲表现,目前,大约有40%的mcu出货量用于智能卡。
巨头间的游戏
从2015年开始,各大mcu巨头为了抢占市场份额,布局不断增长的物联网应用,行业内发生多起大规模并购。全球最大的mcu供应商由收购了freescale的nxp担当,而microchip、cypress也通过收购,提高营收,扩大了在mcu市场的份额。
2016年nxp、瑞萨。microchip占据市场份额前三位,前8大mcu供应商合计占据了全球市场份额的88%。
图:2016年mcu厂商排名
2017年全球mcu厂商排名与2016年相比,没有明显变化。
2016年,nxp超过了日本瑞萨,成为全球最大的mcu供应商。营收也因为在2015年耗资116亿美元收购飞思卡尔而提升了116%。在被收购之前,飞思卡尔是全球第二大mcu供应商。并购后的新公司与瑞萨的营收差距只有2.1亿美元,但在之前,这个差距起码有10亿美元。2015年,由于日元走弱,瑞萨的mcu营收锐减了19%,进入2016年,瑞萨mcu的销售额下降,导致营收下降了4%,只有约25亿美金,占领全球mcu的份额为16%。2013年,瑞萨mcu的市场份额高达33%。
收购飞思卡尔之后,nxp从全球第六大mcu供应商跨越到了榜首的位置,市场份额也高达19%,营收达到29亿美元。2015年,nxp有75%的mcu营收来自用在智能卡的8位和16位mcu。在收购了飞思卡尔之后,智能卡mcu只占这个公司营收的25%。飞思卡尔的mcu主要应用在广泛的嵌入式控制应用,汽车电子更是其重点。nxp和飞思卡尔都开发了大量32位arm cortex-m mcu。
美国的microchip则从2015年的第五位跃居到2016年第三位。而营收也增长了50%,至20亿美元。这主要得益于2016年第二季度收购了atmel。
2015年,atmel在全球mcu供应商中排行第九,营收为8.08亿美元。而在收购atmel之前,microchip是少有的几家没有arm授权的mcu公司。在过去的十几年里,该公司一直开发基于mips架构的32位mcu。在收购atmel六个月之后,microchip扩充了其基于mips的32bit pic32 mcu,同时扩充了atmel的基于arm 的sam系列。
与此同时,cypress的mcu业务也增长了15%,至6.22亿美元,其在全球mcu供应商中也排到了第八的位置。
cypress的增长主要来源于2015年的收购,当时他们斥资50亿美元收购了飞索半导体。后者最初是从amd独立的nor flash供应商。2013年,飞索半导斥资1.1亿美元收购了富士通半导体的mcu和模拟业务。当时的目的是为了将其产品线扩充到非易失性存储产品之外。
2013年,飞索也获得了arm的32bit mcu核心授权。cypess的营收增长除了来自飞索半导体的mcu业务外,自身的psoc产品线增长也是一大贡献,该系列产品将mcu、混合信号用户定义串口和数字功能联合在一起,为终端用户应用提供更完整的解决方案。
排名下滑最大的是三星。2016年,其mcu营收锐减了14%。这主要是因为在智能卡控制器市场的弱势表现。
综上,根据ic insights的统计,从收购完成合并后的销售数据看,nxp、microchip和cypress 2016年mcu产品线销售额同比大幅增长,排名也相应上升。未进行大规模收购的厂商则表现平平,只有个位数的增长,比如st和ti,有的出现了大幅下降,如samsung。
物联网驱动mcu加速发展
市场需求的发展带来了mcu应用的普及,随着产品智能化、万物互联需求的发展,也必将带来mcu销售的增长。市场需求的发展也促进了mcu产品功能不断改进、性能不断提高。
因此,通用mcu产品要做“加法”,通过增加外设满足越来越多的细分市场需求。
ic insights统计显示,预计2018年用于嵌入式系统、自动控制、传感应用和物联网连接的通用mcu的销售额将增长11%,达到164亿美元。而通用mcu的出货量预计在2018年将增长25%,至189亿个。目前,通用mcu占总体mcu出货量的比例超过60%,预计到2022年,比例将上升到68%。目前,有88%的总营收来自通用mcu,预计2022年将达到90%。
而一些专用mcu要做”减法“,通过减少一些不必要的外设,增加一些特定的功能,满足某些市场应用的需求,比如,集成有无线射频的mcu等。
grand view research,inc.的报告数据显示,到2022年,全球物联网mcu市场预计将达到35.6亿美元。
物联网应用中的通信连接、智能传感器等都是主要的应用形式。物联网需要的多样化市场需求决定了所谓的“碎片化”。“碎片化”的市场需要整合统一的物联网标准,或者是融合各种技术的标准以满足不同的需求,这为mcu的新产品定义和创新提供了机遇。
另外,芯片工艺技术的进步使mcu的功耗大大降低,向着节能降耗方向发展。超低功耗mcu越来越受到重视,尤其是随着对电池供电应用以及无线连接技术的重视,一节电池往往要求工作几年,有的甚至要求工作10年,超低功耗mcu是最基本的要求。
价格变化
ic insights统计显示,32位mcu的强劲增长重塑了市场,供应商积极推出更具功能性的设计,并且较用于高端产品的8位和16位芯片更有成本竞争力。2018年,预计32位mcu的平均售价仅比总平均售价高出0.09美元,到2022年,预计差异将缩小至0.05美元(32位asp为0.60美元,而总体asp为0.55美元)。
而低配的8位mcu价格已然突破了0.15美金,主流的8位mcu价位基本在0.15~0.6美金。市场上主流的arm cortex-m0的mcu产品平均价格一般是在1美金以下,在同核多供应商竞争的格局下,基于arm cortex-m0的32位mcu平均价格还是会继续下降,而基于arm cortex-0 的低配32位mcu已经降到了0.3美金。
2017年,arm公司designstart的项目对arm cortex-m0/m3内核免授权费,大大降低了mcu开发者的开发费用,利用现有成熟的ip快速设计产品。这必然带来mcu产品设计者的增加,使得32位mcu的价格竞争愈加激烈。
另一方面,由于物联网及车用电子对mcu的需求猛增,导致大厂产能应付不及时,因此开始将产能集中到新兴应用及高附加值产品上。
例如,自2017年以来,st的mcu就逐渐缺货,交期也一再延长,缺货的产品包括:8位mcu、cortex m0/m3/m4等。此外,2018年苹果新款iphone全面导入3d传感,st作为供货商,势必将持续排挤掉mcu的产能。
另一mcu大厂nxp已于2017年底发出涨价通知,宣布从2018年第一季度开始对旗下mcu等主要产品上调价格,涨价幅度在5%~10%不等。
除了涨价,各大原厂mcu交期大多也已延长至12周,最长达到9个月,有厂商甚至已暂时封单。受到大厂产能移转及涨价效应刺激,预期mcu将一路缺货到年底。
中国mcu的机遇和挑战
近年来,中国mcu市场保持高速增长态势,2011~2016年的年复合增长率接近10%,但中国大陆和***地区mcu企业产值仅占各自市场的10%。
国内mcu企业近年来成长迅速,特别是在32位mcu市场上,兆易创新、致象科技和灵动微电子等企业基于arm的mcu受到了市场的欢迎。兆易创新的mcu产品实现了对行业领军企业意法半导体同类产品的pin to pin替换,凭借更低的价格和本地化的服务优势,逐步抢占市场,
图:2011~2017年中国mcu市场规模(单位:十亿美元,图源:东方证券研究所)
未来5~10年,物联网设备市场将达到百亿级,mcu市场将迎来爆发式增长,市场空间大,下游应用多,这些都是中国mcu企业发展的机遇。
而随着缺货涨价潮,以及物联网的兴起、国内晶圆厂的不断成熟和国家大基金的支持给了国内mcu厂商很多机遇。
在中国,由于本土oem厂商需求量大,arm内核授权的便利性,加上当地服务的天然优势,催生了不少mcu的初创企业。但想打破国外巨头垄断局面难度很大。
图:部分中国本土mcu企业
通用mcu行业需要长期、大量的投入,以及前瞻性的规划,加上极为接地气的应用推广,需要汇聚行业内包括半导体工艺、芯片设计、应用开发、工具链设计、技术支持、行销推广、供应链整合、认证管理等各方面的专业优秀人才,能否汇聚这么多的人才和资金,且有耐心持续投入5~10年,这可能是本土mcu发展的最大挑战。
对此,来自灵动微电子mcu事业部的总经理娄方超认为,mcu未来的机会在中国,主要有三点原因:首先,mcu应用“定义权”在中国。不管从消费类的玩具、手机周边、家居家电,到工业类的电机控制、汽车电子、无线通讯,甚至物联网、人工智能,在中国都有大量的开发团队和配套的支持体系,以及广泛的消费群体和应用场景。这使得mcu产品及方案的“定义权”逐步移到中国来,而这是本土mcu厂商生存成长的天然土壤。
其次,中国有服务理念方面的优势。本土的mcu厂商及其员工,已经习惯了“今日事今日毕”的高效的行事风格,堪比外卖订餐的便捷。这一点在全球其他电子行业市场是难以想象的。
另外,随着国内对集成电路行业投入的加大,产业链配套越来越齐整,以上海及其周边城市为例,可以很容易地串联起从芯片设计、晶圆加工到封装测试,直至失效分析的完整工业链条,无论是效率还是成本都可以做到最优。
结语
从ic insights的统计来看,未来mcu市场喜人,增长空间巨大。那些完成并购整合的国际大厂无疑会具有竞争优势,而物联网的应用特点又给中国本土中小规模mcu企业提供了发展机遇。未来的mcu市场竞争将会更加立体、多元化。
本文来源:半导体行业观察 张健
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