諸多原因顯示，MCU在2018年將繼續(xù)缺貨。

1、汽車電子及物聯(lián)網(wǎng)大量導(dǎo)入MCU架構(gòu)，需求爆發(fā)

2、ST、TI、瑞薩等IDM廠產(chǎn)能不足，導(dǎo)致交期拉長。據(jù)悉，不少M(fèi)CU廠商產(chǎn)品交期都從4個月延長至6個月，日本MCU廠商更是拉長至9個月。

3、原材料的上漲。目前已經(jīng)有晶圓廠宣布漲價(jià)，可能會對MCU造成漲價(jià)缺貨。

什么是MCU?

MCU，中文簡稱單片機(jī)。即將CPU、存儲器(RAM和ROM)、多種I/O接口等集成在一片芯片上，形成的芯片級計(jì)算機(jī)。

CPU：包括運(yùn)算器、控制器和寄存器組。是MCU內(nèi)部的核心部件，由運(yùn)算部件和控制部件兩大部分組成。

前者能完成數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送操作，后者是按一定時序協(xié)調(diào)工作，是分析和執(zhí)行指令的部件。

存儲器：包括ROM和RAM。ROM程序存儲器，MCU的工作是按事先編制好的程序一條條循序執(zhí)行的，ROM程序存儲器即用來存放已編的程序(系統(tǒng)程序由制造廠家編制和寫入)。

存儲數(shù)據(jù)掉電后不消失。ROM又分為片內(nèi)存儲器和片外(擴(kuò)展)存儲器兩種。

RAM數(shù)據(jù)存儲器，在程序運(yùn)行過程中可以隨時寫入數(shù)據(jù)，又可以隨時讀出數(shù)據(jù)。存儲數(shù)據(jù)在掉電后不能保持。RAM也分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外(擴(kuò)展)存儲器兩種。

I/O接口：與外部輸入、輸出(電路)設(shè)備相連接。PO/P1/P2/P3等數(shù)字I/O接口，內(nèi)部電路含端口鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器等電路。

4位、8位、16位、32位、64位MCU的用途

物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)興起，是MCU發(fā)展的一大驅(qū)動力。比如醫(yī)療電子用品、個人健康監(jiān)測產(chǎn)品等都需要低功耗、長時間使用、無線通信的產(chǎn)品，然而這些都必須倚賴MCU來實(shí)現(xiàn)。

MCU作為物聯(lián)網(wǎng)的核心零組件，無論在市場規(guī)模，還是技術(shù)要求上都得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

32bit MCU成主流

早期MCU架構(gòu)多是8位為主(例如Intel 8051系列、Atmel AT8/TS8系列、Labs EFM8系列等)，且整合開發(fā)環(huán)境(IDE)也是以8位為主。

隨著物聯(lián)網(wǎng)時代任務(wù)的復(fù)雜化，對計(jì)算能力越來越高促使MCU開始邁向16或32位來設(shè)計(jì)，與此同時相關(guān)的軟件開發(fā)環(huán)境也提升到32位，甚至做到可以向下兼容，讓開發(fā)環(huán)境不受限于硬件，以提供更具彈性的開發(fā)空間。

低功耗成核心競爭力

當(dāng)前市面上各種移動電子產(chǎn)品最令人詬病的一點(diǎn)莫過于需要頻繁充電，各家智能手機(jī)/手環(huán)廠商都在努力的降低功耗，提升續(xù)航能力。

功耗的限制使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)時許多功能被犧牲。而對于物聯(lián)網(wǎng)世界里數(shù)量更為龐大的無線傳感節(jié)點(diǎn)，功耗和續(xù)航時間更是直接關(guān)系到產(chǎn)品的可行性。

比如在散布在橋梁或者隧道中用于檢測位移形變的傳感器節(jié)點(diǎn)，數(shù)量龐大且只能依靠電池供電，要求電池續(xù)航時間通常達(dá)十年以上，這對MCU的功耗提出了非常苛刻的要求。

而如何在低功耗的前提下又能實(shí)現(xiàn)較高的運(yùn)算能力，成為擺在MCU廠商面前的一道難題。目前幾乎所有的主流廠商都瞄準(zhǔn)了這一市場需求，紛紛推出各自的超低功耗MCU。

高整合度 MCU+成趨勢

物聯(lián)網(wǎng)對于其中每個節(jié)點(diǎn)最理想的要求是智能化，即能夠通過傳感器感知外界信息，通過處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，通過無線通訊模塊發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

因此，集成傳感器+MCU+無線模塊的方案始終是各MCU廠商的追求。更有甚者，對于一些相對容易實(shí)現(xiàn)整合的傳感器類型，如觸摸屏控制器、加速度計(jì)、陀螺儀等，某些技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大的廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與MCU整合的單芯片SOC/SIP。

當(dāng)然由于傳感器和無線通訊技術(shù)的多樣性，以及工藝技術(shù)上的差異，一味的SIP或SOC整合可能并不一定是明智之舉(如氣體傳感器、溫濕度傳感器整合方案就較為困難),但廠商提供MCU+的整體解決方案已經(jīng)成為毫無疑問的必然趨勢。

市場現(xiàn)狀

2015年開始，為爭奪市場份額，布局強(qiáng)勁增長的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，MCU主要廠商之間發(fā)生了數(shù)起大規(guī)模并購。

根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights的統(tǒng)計(jì)，從收購?fù)瓿珊喜⒑蟮匿N售數(shù)據(jù)看， NXP、Microchip和Cypress2016年MCU產(chǎn)品線銷售額同比大幅增長，排名也相應(yīng)上升。

未進(jìn)行大規(guī)模收購的MCU廠商則表現(xiàn)平平，只有個位數(shù)的增長，比如ST和TI，有的出現(xiàn)了大幅下降，比如Samsung。

圖：2016全球MCU 市場格局

從上圖我們還看到，8大MCU廠商全球市場份額合計(jì)達(dá)到了88%，這也就是說除了幾大MCU 外，小的MCU公司市場份額非常小。

IC Insights 研究報(bào)告說，MCU市場將于2020年達(dá)到高峰，銷售額達(dá)到209億美元，銷售267億顆芯片。

針對這樣的市場形勢，ST給自己定下目標(biāo)是2020年銷售額將到達(dá)40億美元，從目前市場10%份額增長到20%分額。

圖：2013-2020全球MCU市場預(yù)估

八大MCU廠商

1、NXP

NXP(恩智浦)公司傳統(tǒng)的MCU是基于80C51內(nèi)核的MCU，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能，這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求。在2015年，恩智浦75%的MCU營收是來自用在智能卡的8位和16位MCU。

收購飛思卡爾之后，NXP從2015年全球第六大MCU供應(yīng)商來到了榜首的位置，市場份額也高達(dá)19%，營收額達(dá)到29億美元。在收購了飛思卡爾之后，NXP的MCU轉(zhuǎn)向32位MCU的的嵌入式控制應(yīng)用，汽車電子領(lǐng)域更是其重點(diǎn)領(lǐng)域。NXP和飛思卡爾都開發(fā)了大量32位的ARM Cortex-M MCU。

2、Renesas

世界首屈一指的MCU供應(yīng)商，名副其實(shí)的MCU之王。

2003年4月1日，日立與三菱電機(jī)之間進(jìn)行業(yè)務(wù)重組，成立了瑞薩科技。2010年瑞薩科技又與NEC整合，成立了新的瑞薩電子。

新生的瑞薩電子以強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，設(shè)計(jì)開發(fā)平臺、多種制造技術(shù)為基礎(chǔ)，積極推動和加強(qiáng)MCU、系統(tǒng)LSI、模擬及功率半導(dǎo)體器件三大產(chǎn)品領(lǐng)域的發(fā)展。

3、Microchip (收購Atmel)

全球領(lǐng)先的單片機(jī)和模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商。2006到2009年占據(jù)第一。2016年1月19日，Microchip從Dialog那里搶婚成功，宣布成功收購Atmel，總值達(dá)35.6億美元。

成功收購Atmel的Microchip在短短不到兩個月的時間內(nèi)就又爬升至MCU市場第三的位置。

4、Samsung

三星2016年MCU市場份額12%，位居第四。三星有KS51和KS57系列4位MCU，KS86和KS88系列8位MCU，KS17系列16位MCU和KS32系列32位MCU。三星MCU為OTP型ISP在片編程功能。在4位機(jī)上采用NEC的技術(shù)，8位機(jī)上引進(jìn)Zilog公司Z8的技術(shù)，在32位機(jī)上購買了ARM7內(nèi)核，還有DEC的技術(shù)、東芝的技術(shù)等。其單片機(jī)裸片的價(jià)格相當(dāng)有競爭力。

5、ST

1988年6月成立，是由意大利的SGS微電子公司和法國Thomson半導(dǎo)體公司合并而成。1998年5月，SGS-THOMSON Microelectronics將公司名稱改為意法半導(dǎo)體有限公司。意法半導(dǎo)體是全球微電子應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)及提供半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者，STM32系列ARM Cortex-M*單片機(jī)，更是占據(jù)了行業(yè)半壁江山。

6、Infineon

為數(shù)不多的能全面涵蓋汽車領(lǐng)域最重要應(yīng)用的汽車半導(dǎo)體制造商之一。

1999年4月成立于德國慕尼黑，前身是西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門，于1999年獨(dú)立，2000年上市。擁有廣博的產(chǎn)品組合，包括微控制器、智能傳感器、射頻收發(fā)IC、雷達(dá)以及分立式和集成式功率半導(dǎo)體。MCU在汽車電子，工控、醫(yī)療領(lǐng)域非常知名。

7、TI

一家全球性半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與制造公司， 業(yè)務(wù)覆蓋超過 35 個國家，服務(wù)全球各地超過 10 萬家客戶，擁有 85 年的創(chuàng)新歷史，超過 10 萬種模擬集成電路、嵌入式處理器以及軟件和工具，業(yè)界最大的銷售和支持團(tuán)隊(duì)。

TI的MSP320曾經(jīng)是風(fēng)靡一時的數(shù)字集成電路，后來隨著公司的轉(zhuǎn)型，MCU開始下滑。如今，隨著新產(chǎn)品的推出，TI的MCU又有卷土重來的勢頭。

8、Cypress+Spansion

Cypress1982年成立，公司生產(chǎn)高性能IC產(chǎn)品，用于數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程通訊、PC和軍用系統(tǒng)，在紐約股票交易所上市。2015年3月12日，賽普拉斯半導(dǎo)體公司和飛索半導(dǎo)體(Spansion)公司宣布，兩家公司價(jià)值50億美元的全股票免稅合并交易已告完成。此項(xiàng)合并誕生了營業(yè)額20億美元的全球MCU及嵌入式系統(tǒng)專用存儲器市場領(lǐng)導(dǎo)者，汽車用MCU及存儲器排名第三。

以上列出的是2016年海外MCU廠商排名，不過目前大陸已經(jīng)有非常多優(yōu)秀的MCU廠商，如靈動微、航順芯片、貝特萊等等。

大陸MCU廠商正在崛起，也不斷開始有廠商能提供中高級32位MCU，而隨著汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)大量導(dǎo)入MCU，需求可能呈爆發(fā)式增長，相信國產(chǎn)MCU品牌將進(jìn)入發(fā)展黃金期。