一、MCU 是基础控制芯片，产品众多兼具生态完善
1、MCU：缩减版 CPU 整合外设，成为众多应用主控芯片
MCU（Micro Controller Unit）：微控制单元，又称单片微型计算机，指的是把 CPU 的频率与规格做适当缩减，并包含 RAM、ROM、时钟、定时/计数器等外设，甚至将 LCD 驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。MCU 能够用软件控制来取 代复杂的电子线路控制系统，实现智能化以及轻量化控制。
英特尔 1971 年推出全球首款 MCU 产品，上世纪 90 年代后 MCU 步入发展快车道。在 集成电路发明相当一段时间后，MCU 才逐步走入人们的视线，1971 年 11 月，英特尔 推出全球首款集成 2000 个晶体管的 4 位 MCU，代 为 Intel 4004，标志着 MCU 开启 初级发展阶段。而后 MCU 经历了低性能阶段、高性能阶段、16 位 MCU 阶段，在 90 年代 MCU 开启全面化路程，并且出现众多通用型以及专用型 MCU 产品。
MCU 是基于 CPU 发展起来的主控芯片，与之类似的 MPU 和 SoC 是 CPU 应用于高性 能计算领域的产品。
MPU（Micro Processor Unit）：微处理器单元，通常代表功能强大的 CPU（可理解为 增强型的 CPU），这种芯片往往是计算机和高端系统的核心。把所有组件小型化到一块 或多块集成电路里，MCU 集成了片上外围器件而 MPU 没有集成片上外围器件。
SoC（System on Chip）：片上系统，是指将多个电子系统集成到单一芯片上，其可以 处理数字信 、模拟信 甚至混合信 ，常应用在嵌入式系统中。SoC 是系统级芯片， 同时具有 MCU 高度集成化和 MPU 超强计算能力的特点，即拥有内置 RAM 和 ROM 的 同时又像 MPU 那样强大。SoC 可以存放并运行系统级别的代码，即可以运行操作系统 （以 Linux OS 为主）。
MCU 芯片种类众多，按照内核、主频、工艺、模拟功能、封装、引脚数、通信接口和 存储类型等标准可以分为众多产品型 。
2、MCU 产品型 众多，位数和指令集是关键选择标准
MCU 产品型 众多，可以按照位数、存储器结构、指令集和应用领域这四种标准进行 分类。
按照位数，通常可将 MCU 分为 4 位、8 位、16 位、32 位。位数越高，运算能力越强。
按照存储器结构，MCU 可分为冯诺依曼结构和哈佛结构。二者的主要区别为是否将程 序指令和数据存储于同一个存储器中。
按照指令集，MCU 可分为 CISC（复杂指令集架构）和 RISC（精简指令集架构）两类。 按照应用领域，MCU 可分为通用型和专用型两类。
MCU 位数指的是 MCU 每次处理数据的宽度，或者总线及数据暂存器的宽度。1971 年 英特尔研制出世界上第一个 4 位 MCU Intel 4004，随着技术的不断发展以及应用场景 的多元化，陆续出现 8 位、16 位、32 位、甚至 64 位 MCU。目前 MCU 主要应用在手 机、PC 外围、遥控器等消费电子，步进马达、机器手臂控制等工业控制和汽车电子等 领域。
8 位 MCU 市场地位稳固，32 位 MCU 解决复杂场景问题。据芯知汇数据，2020 年中 国通用型 MCU 市场规模占比中，32 位占比 54%，8 位占比 43%，4 位占比 2%，16 位占比 1%。32 位和 8 位占据市场主流，且未来 32 位产品占比预计仍将不断提高。MCU 的广泛应用源自 8 位时代，8 位 MCU 具有功耗低、成本低、使用便捷等优点，广泛应 用于消费、工业控制、家电和汽车等领域，由于其产品稳定性及高性价比，8 位至今仍 占据重要地位。16 位产品性能不及 32 位，性价比不如 8 位 MCU，所以市场份额有被 挤压的趋势。32 位 MCU 相比 16 位具有更强的运算能力，可以满足当下大多数嵌入式 场景的需求，且目前 32 位 MCU 的成本逐渐接近 8 位 MCU，导致 32 位 MCU 的市场 占比最大。
按照程序指令和数据是否位于相同的存储地址，可将 MCU 分为冯诺依曼结构和哈佛结 构。冯诺依曼结构又称为普林斯顿结构，将程序指令存储器和数据存储器合并在一起， 同时存储器与中央处理器分开。哈佛结构将程序指令和数据分开存储，中央处理器首先 读取指令存储器中的指令，再读取数据存储器中相应的数据，程序指令和数据指令可以 有不同的数据宽度，通常具有较高的执行效率。
CISC 和 RISC 指令集系统是目前主要的两种 MCU 指令系统。CISC（复杂指令集）的 指令格式和指令大小不固定，每条指令按照规范设计为最合适的格式和大小，每条指令 执行的时间不一样，以此来追求更强的处理能力。RISC（精简指令集）的指令长度是 固定的，并且采取流水线的概念，将处理过程划分为多个阶段，每个时钟周期可以执行 一条指令，执行部分并行处理。CISC 指令能力强，但 CPU 复杂度较高，RISC 指令较 为固定，优化了编译流程。
MCU 公司按照自身产品应用领域可以分为通用型 MCU 和专用型 MCU 公司。通用型 MCU 是指具有 MCU 的基本组成，但是将 MCU 中可利用的资源（包括 RAM、ROM、 串并行接口等）全部提供给用户，不是为了某种专门用途设计的。专用型 MCU 是指按 照具体用途而专门设计的 MCU，通常会在 MCU 内集成具有特定功能的硬件单元，比 如数字信 处理单元、蓝牙协议栈等。
通用型MCU是不针对特定应用的，用户可根据自身需求进行相应开发来满足特殊需求。 STM32 系列是典型的通用型 MCU 代表，STM32 的 17 个子系列，上千款产品可以满 足各个层级的开发者需求，针对高性能、主流、超低功耗和无线 4 大领域，既可用于先 进的智能神经 络处理、语音音频识别、无线互连等高级场景，也可用于图像用户接口、 电机控制、安全芯片以及 USB Type-C 快充等常见生活场景。广泛应用场景催生了众多 型 的 MCU 产品，通用型 MCU 的出现降低了产品研发和产品选型的难度，有利于快 速研制出符合需求的终端产品类型。
专用型 MCU 秉承“MCU+特定组件”的形式，旨在满足特定场景提出的专有需求。比 如针对电机类 MCU，需要增加数字信 处理单元，将传感器搜集到的外界信 进行梳 理，进而输入相应的指令；对于有无线连接需求的 MCU，会在 MCU 内集成 Wi-Fi 以及 蓝牙模块来满足无线通信需求；对于温度传感装置，通常会在 MCU 内增加对于温度信 处理的数模转换器等。随着物联 的发展，基于场景化的应用层出不穷，需要 MCU 针对特定应用有更强的应对能力，催生更多专用型 MCU 需求。乐鑫科技的 ESP32 MCU 集成 Wi-Fi 和蓝牙功能，与外部 DSP 结合使用，功能丰富且极具成本效益。
3、ARM 架构提供兼容性体系，打造 32 位 MCU 通用平台
MCU 的芯片架构经历 4 代变迁。早期 Intel 主导的架构称作 MCU 的第一代架构；瑞萨 电子、微芯等公司自研内核的发展史代表了各家自定义架构的第二代 MCU 发展；近 10 年，随着需求侧对性能要求和处理能力的提升，32 位 MCU 逐渐成为市场主流，大部分 厂家 MCU 的内核逐渐被第三代 ARM 架构的内核替代；2014 年，基于现代需求设计的 第四代 RISC-V 架构推出，具有模块化、极简和可拓展的特点，目前主要在可穿戴设备 中应用广泛，但目前暂不具备和 ARM 类似的完善生态系统。
ARM 为目前主流架构，已形成完整的生态系统。ARM 架构实现了标准化，为设计平台 提供了代码兼容性和软件兼容性，促使主要厂商纷纷迁移到 32 位 MCU 产品开发，成 熟的架构迅速替代各家自定义架构，成为目前主流架构，全球前十大 MCU 厂商 32 位 产品均有导入 ARM 架构。同时 ARM 架构设计上更偏重节能、能效方面，在进入 21 世 纪之后，随着手机的快速发展而发展壮大，据软银数据，ARM 处理器逐步占领全球手 机市场，市占率高达 90%以上。
ARM 公司将 Cortex 系列细分为三大类，包括 A 系列、R 系列和 M 系列。在不同应用 领域具体内核不同，A 系列主要用于复杂的电脑应用，比如手机、服务器等；R 系列主 要用于实时系统；最早集成到芯片级的是 Cortex-M 系列，主要面向各类嵌入式应用的 MCU。
MCU 生态系统愈发复杂，已经扩展到芯片设计、软件设计、应用层，完整的生态系统 不仅要有前端，更要有后端的厂商加入才完美。目前 ARM 架构已形成较为完善的生态 系统。
RISC-V 于 2010 年推出，针对现代需求设计，具有模块化、极简和可拓展的特点，并 且不需要为了兼容老性能而做出牺牲。RISC-V 在配备操作系统、开发工具等的生态系 统方面不如 ARM 架构，产业联盟内部对 RISC-V 发展方向一直存在分歧。RISC-V 的 灵活可拓展性及高定制化使其在对生态系统依赖性比较小的新型市场（如嵌入式 IoT、 人工智能等）中拥有更大的潜力。目前，阿里平头哥推出了基于 RISC-V 的开源 MCU 平台，兆易创新等国内企业也相继推出基于 RISC-V 内核的 MCU 产品。
4、生态环境是 MCU 厂商建设重点，助力下游客户产品开发
MCU 芯片需要通过硬件设计和软件设计，最终实现商用化产品开发。MCU 芯片需要下 游厂商二次开发，下游厂商需要根据自身产品特点，进行系统设计，包括硬件和软件设 计。硬件设计指的是选择满足系统要求的 MCU 芯片和其它电子元器件，并进行电路设 计等。对于软件设计：
1）输入源代码，通常是借助 IDE（集成开发环境），用编程语言 编写代码；
2）进行代码编译，确保代码符合语法规则；
3）利用仿真系统调试程序，在 生成实际电路板之前，用仿真软件进行系统仿真，避免资源浪费。在软硬件设计完成后， 根据电路原理图生产 PCB 板，将 MCU 芯片及其它电子器件焊接在电路板上，进行系 统联调，直到最后功能无误。
MCU 厂商所构建的生态为客户提供更完善便捷的使用体验，是提升竞争力的关键。 MCU 的生态包括 IDE 环境、官 资料、基础驱动库、评估板和论坛支持等方面，下游 客户在使用所采购的 MCU 产品后，不仅需要产品本身的品质过硬，还需要与产品相关 的配套服务来支持客户自身的需求。MCU 厂商需要建立尽量完备的生态系统，使下游 用户在开发产品的过程中能便捷开发，同时能及时获取关于产品的相关文档，在遇到问 题时，可以得到有效的解决方案，MCU 厂商的竞争力才能得到提升。
意法半导体建立了行业领先的 MCU 生态系统，包括配套软件、硬件支持以及其它开发支持，主要由九个方面组成。
MCU 生态系统中的大学、联盟或组织、 区和云服务商等紧密相连，互相促进发展。 以大学为例，ST 在国内很早就开始与高校进行合作，兆易创新近几年也赞助了中国研 究生电子设计大赛，学生在校期间就可以接触前沿 MCU 公司的相关技术，学生毕业后 就成为了开发者，可以较快地融入到相应生态环境中进行进一步开发。MCU 标准通过 联盟或者组织之后可以成为行业应用，专业知识在 区内传播可以让更多的用户受益，云服务厂商借助设备可以为广大的 MCU 开发者提供云计算服务，这些都是 MCU 生态 系统的成员，各种角色在生态系统中互相配合，互相发展。
二、MCU 需求端多样化，汽车和物联 引领未来成长
全球 MCU 市场规模约 150-200 亿美元，传统半导体厂商占据 MCU 市场大头。据 IC Insights 数据，2020 年全球 MCU 市场规模约 150 亿美元，2021-2024 年全球 MCU 市 场规模 CAGR 预计约为 6.08%，预计 2024 年市场规模可达 185 亿美元。据英飞凌官 数据，2020 年全球 MCU 厂商市场份额占比前三位分别是瑞萨电子、恩智浦和英飞 凌，欧美及日韩系厂商在全球 MCU 市场份额占据绝对优势。
MCU 主要应用于汽车电子、工控/医疗、计算机和消费电子四大领域。根据 IC Insights 数据显示，2019 年全球 MCU 主要应用于四大领域，其中汽车电子占比高达 33%，是 MCU 的第一大应用市场，同时，工控、计算机和消费电子占比分别为 25%、23%、11%。
1、汽车：MCU 第一大应用市场，智能化和电动化驱动成长
汽车是全球 MCU 第一大应用市场，平均每辆汽车 MCU 需求量高达上百颗。汽车电子 MCU 应用场景广泛，由于现今汽车逐渐从燃油车向新能源汽车过渡，MCU 在汽车电子 领域的参与越来越多，新能源车在整车热管理系统、照明系统、电机驱动控制系统、充 电逆变系统、电池管理系统和车身控制及车载系统内都需要用到 MCU，车用 MCU 主 要使用 8 位和 32 位产品。
车用 32 位 MCU 主要应用包括仪表板控制、车身控制、多媒体信息系统、引擎控制，以及 新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统。
车用 8 位 MCU 主要应用包括风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、低阶仪表板、 集线盒、座椅控制、门控模块等较低阶的控制功能。
座椅调节、车窗升降和反光镜控制等各种低阶控制需要用到 MCU。最早的车窗升降采 用手摇式，座椅调节也采用机械式，在 MCU 运用到汽车电子控制系统后，座椅调节可 借助 MCU 实现更为精准便捷的多方向控制，主驾驶亦可控制前后四个位置的车窗，同 时由于不同驾驶者的身姿体态区别，可借助主驾驶位的按钮实现对于双侧反光镜的精准 调节。其它低阶控制比如雨刷、天窗、空调和风扇等位置通常也各需要 1 颗 MCU 来完 成相应控制。
电子助力方向盘和自动驻车等动力传动系统需要 MCU。汽车机械系统的运行状况直接 影响车辆性能以及驾驶者体验，将 MCU 运用到汽车电子控制装置，将有效的实现“机 电结合”，实现对发动机、底盘、车身的电子控制。具体应用包括电子动力转向、电子 手刹、电子燃油喷射系统、电子控制悬架和电子控制自动变速器等。
高级驾驶辅助系统（ADAS）及先进娱乐影音设备等需要处理能力更强的高阶 MCU。 随着汽车搭载更多类型的传感器，需要运算性能更强的 MCU 进行信息处理，ADAS 包 括前车防撞预警系统、环视泊车辅助系统、车道偏离警告等功能，汽车先进功能的增多 加大了高阶 MCU 的使用量。同时以特斯拉为代表的新造车厂商颠覆传统，将传统包括 众多按键和旋钮的中控台融合到一块大屏幕上，以及融合车内空调控制等功能，同时为 车内人员提供更为畅快的影音视觉体验，液晶仪表盘也逐渐代替传统指针式仪表盘，这 些改进将提升 32 位 MCU 的使用量。
新能源车新增电池管理和电机驱动等系统，对单车 MCU 带来增量需求。在电动汽车应 用中，主要由电池为电机提供动力，为了满足交流电机负载的严苛要求，内部电池组电 压不低于 800V，一种常见的设计方法是采用分布式电池组系统，通过在不同的 PCB 上连接多个高精度电池监控器，支持包含多节电池的电池组，该部分的 MCU 需求量会 随着使用电池模组数目的增多而提升。
新能源车占比未来会逐步提升，有望带来更多的车规级 MCU 需求。一般汽车 MCU 含 量数十颗，根据 IHS 数据，奥迪 Q7 车型 MCU 有 38 颗，随着汽车智能化和电动化的 普及，MCU 含量提升。目前平均来看，新能源汽车智能化和电动化程度均要高于燃油 车，且新能源车在电池管理、电子和电气设备等部分相较于燃油车也有 MCU 增量，新 能源车占比的提升将有助于提升整体汽车市场 MCU 需求。
国际大厂主导全球车用 MCU 市场，单车配置量有望达到上百颗。据英飞凌官 ，2020 年全球车用 MCU 市场份额占比前五名分别为瑞萨、恩智浦、英飞凌、德州仪器和微芯， CR5 占比合计达 86.6%，国际大厂主导了全球车用 MCU 的市场格局。传统燃油车的半 导体器件中，MCU 价值量占比最高，约为 1/3，新能源汽车中半导体器件价值量更大， 半导体用量远超过传统燃油车，MCU 价值量仅次于功率半导体。随着汽车智能化和电 动化程度提升，单车 MCU 使用量有望达到上百颗。
2、工控：应用场景相对固定，市场规模庞大长期增速较缓
工控是 MCU 仅次于汽车类的第二大应用市场，下游应用主要为工业自动化控制、驱动 电机、表计类应用等。
工业自动化有众多控制需求产生，MCU 是工控系统的重要部分。恩智浦对于工业自动 化的解决方案，采用了支持 CC-Link IE TSN 协议的 i.MX RT1170 跨界 MCU，可以提 供工业控制领域的实时控制。MCU 所支持的整合数字信 处理功能、更强大的 I/O 控 制、 络通信以及触控功能都可以促进生产过程智能化。
工业上常见的直流电机需要 1 个 MCU 进行控制。电机是工业控制领域常见的构成部分， 很多机械的运作都需要借助电机实现精准控制，据恩智浦官 资料，1 个三相直流无刷 电机需要 1 个 KV1x MCU 进行控制，可以实现闭环速度控制和动态电机电流限制。
全球直流无刷电机市场规模逐年增长，MCU 驱动控制芯片需求潜力巨大。直流无刷电 机（BLDC，Brushless Direct Current Motor）转矩密度高，适用于无人机、机器人吸 尘器等众多产品。据 Grand View Research 预测，全球 BLDC 电机市场规模将从 2020 年的 173 亿美元增长至 2027 年的 272 亿美元，2020-2027 年 CAGR 为 6.7%，据 Frost & Sulivan 预测，2018-2023 年中国 BLDC 电机市场规模 CAGR 为 15%，中国市场超 过全球市场的增长速度。
电表需要配置 1 颗 MCU 主要用于计量，智能水表和燃气表需配备低功耗 MCU。智能 电表的核心是 MCU，该 MCU 通过对用户的供电电压和电流的实时采样，完成计量、 显示、信息保存、交换和控制等功能。智能水表及燃气表也需要 MCU 完成实时计量， 但水表和气表内芯片对功耗要求较高，通常使用低功耗 MCU。
智能表类产品存在更换周期，表计类 MCU 年均消耗可望达上亿颗。中国国家电 的智 能电表在 2019 年开始集中照标，2014-2015 年逐步达到招标量高点，但是智能电表的 使用寿命一般在 10 年左右，早期投入的智能电表陆续进入更换周期，2018 年开始国 的招标量出现回升。据国家电 数据，2020 年，国 招标量达到 5221.7 万只。考虑到 全球范围内的智能电表、水表和气表的安装更换，表计类产品每年消耗 MCU 有望达到 上亿颗。
变频器是应用广泛的电力控制设备，常用 MCU 作为主控芯片。变频器是应用变频技术 与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。 变频器通常会使用 MCU 作为主控芯片，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电 压，同时还有过流、过压、过载保护等功能。变频器的应用包括：
1）变频节能，比如 恒压供水、中央空调和各类风机等；
2）工业自动化，比如电梯的自动控制、玻璃窑搅 拌、汽车生产线等；
3）机械设备控制领域，比如传送、起重、挤压和机床等。
逆变器是把直流转换成交流的变压器，也需要 MCU 作为主控芯片。逆变器是把直流电 能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（比如 220V 交流电）的转换器。 逆变器内的 MCU 控制电压变化，广泛应用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、 缝纫机、洗衣机、抽油烟机、冰箱、风扇等。
工控 MCU 市场需求较为稳定，工业控制市场规模稳步增长。工业控制是指利用电子电 气、机械、软件等组合实现工厂自动化控制，主要是利用计算机技术、微电子器件以及 电气设备，力图使工业生产制造更加自动化、效率化和精确化，并具有可控性和可视性。 据 Prismark 预计，2019-2023 年全球工业控制市场规模将从 2310 亿美元增长至 2599 亿美元，CAGR 为 2.99%。随着工业应用市场对于控制系统提出更多新需求，MCU 等 微电子器件作为智能工控的基础，将得到稳步发展。
3、家电：智能化和变频化带来 MCU 增量市场
家电市场主要分为大家电和小家电，大家电是指以空调、冰箱和洗衣机为主的白色家电， 小家电主要是指以家居和厨卫等应用为目的的家用电器，包括豆浆机、破壁机、电磁炉、 电风扇、电吹风等日用电器。大家电出货量未来增长相对有限，但智能化和变频化趋势 有望提升 MCU 需求；新兴小家电在出货量和智能化方面均有不错的增长空间。
智慧家居带动家电 MCU 升级，32 位 MCU 控制系统助力设备联 及高阶功能。以传统 冰箱为例，过去冰箱大都仅区分为上下两个空间，即冷藏室和冷冻室，MCU 需要完成 的功能仅仅是控制两个储物空间达到预先设定的温度即可。随着人们对生活品质追求的提高以及家电行业制造技术的进步，当下的冰箱已经迈向智能化发展时代，开辟多个储 物空间，并可通过设置实现速冻、保鲜等特殊功能。在家用双开门云冰箱中，运用 32 位 MCU 作为控制主体，通过外接模块或按键，实现温度调节、Wi-Fi 连接、智能显示 等功能。家电应用场景的智能化，以及需求多样化，对家电 MCU 提出更高的要求，也 进一步促进了各类 MCU 在家电领域的应用。
小家电智能化成为标配，功能多样性提升单台设备 MCU 使用量。传统电磁炉 MCU 主 要是需要满足按键控制的功能，锅灶联动式电磁炉具有电磁炉主控 MCU 和锅盖主控 MCU，锅盖 MCU 可借助温度检测和泡沫检测进行智能检测和调整，达到无需看管的目 的。对于空气净化器，可用一个 8 位 MCU 控制出风系统，同时加一个 32 位 MCU 达 到检测外界光线、湿度、粉尘以及机身倾斜等功能。小家电逐步迈向智能化阶段，感知 能力和控制处理能力升级有望带动单台设备 MCU 使用量提升。
家电内置运算性能更强的高阶 MCU，结合多种外设带领家电紧随 IoT 趋势。以意法半 导体的 STM32H7X3 系列为例，该系列为 ARM Cortex-M7 内核，在智能家电显示控制 板的系统架构中，ITCM 和 DTCM 主要放置常用代码；实时控制部分通过 SDMMC 和 传统通讯接口，进行传感器以及马达驱动控制，在执行上实现了真正的零等待过程，同 时外接一个 RGB 显示屏将电饭煲的实时处理过程可视化。
大家电 MCU 市场规模较为稳定，变频化趋势带来 MCU 产品结构升级。据国家统计局 和产业在线数据，2019 年中国空调产量为 2.19 亿台，其中变频空调产量 0.69 亿台， 占比 32%，2013-2019 年中国空调产量 CAGR 为 7.4%。2019 年冰箱和洗衣机销量合 计为 1.44 亿台，其中变频冰箱和洗衣机合计销量 0.46 亿台，占比 32%，2012-2019 年冰箱和洗衣机销量 CAGR 为 1.36%，增速较缓。从变频占比来看，2017-2019 年中 国变频空调产量占比迈上 30%的台阶，变频冰箱和洗衣机占比逐年增大，变频化趋势 下大家电变频 MCU 比例也随之上升。
小家电市场规模稳定增长，叠加智能化趋势带来高性能 MCU 增量空间。据前瞻产业研 究院数据，2021 年中国小家电市场规模预计为 5127 亿元，2012-2023 年中国小家电 市场规模 CAGR 预计为 13%，市场规模稳定增长。微波炉、电饭煲和电风扇等小家电 是较为成熟的市场，传统小家电在智能化升级过程中有望采用更高级的 MCU 来实现更 复杂的功能，传统小家电的 MCU 需求较为稳定。对于榨汁机、豆浆机等新兴小家电， 受人们健康生活理念的影响，新兴小家电出货量有望增长，智能化趋势带来 MCU 增量。
4、泛消费：传统消费相对稳定，消费医疗等带来增量需求
泛消费大类包括消费电子等常见产品，其中消费电子包括手机、电脑、可穿戴设备等电 子产品，一般 MCU 会用于主控、触控和无线连接等功能。
智能手机：NFC、触控等功能需要搭配 MCU。例如，苹果 11 Pro Max 内配备 1 颗意 法半导体 MCU 用于支持 NFC 功能。据集微 信息，iPhone 11 Pro Max 内包含 1 颗意 法半导体 ST33G1M2 MCU，据意法半导体介绍，ST33G1M2 既可集成在 NFC 通用集 成电路卡模块内，处理手机支付以及 SIM 卡应用和用户数据存储任务，又可用作 NFC 智能手机的专用嵌入式安全芯片，表明智能手机内也会配备 MCU 完成一定的辅助功能。 触控和指纹等模组内也会用到 MCU。
据 IDC 统计数据，全球智能手机全年出货量较为稳定，2016-2020 年全球智能手机出 货量 CAGR 为-3.23%，受到 5G 建设的带动，全球智能手机 5G 化普及加快，全球智 能手机年均出货量维持在 13 亿左右，市场规模较为稳定。
电脑键盘鼠标和平板电脑内部也需要 MCU，年均 MCU 需求预计超过 5 亿颗。每台电 脑都会配置相应的键盘和鼠标，键盘和鼠标的控制也需要 MCU 参与。平板电脑与手机 类似，内部也需要 MCU 芯片。据 IDC 数据，2020 年由于疫情的原因，PC 和平板电脑 的出货量较正常年份增幅较大，分别出货 3.03 亿台和 1.64 亿台，按照正常年份的水平 来估计，预计全球电脑相关产品和平板电脑每年消耗的 MCU 将超过 5 亿颗。
TWS：充电盒配备 1 颗 MCU 用做主控芯片，无线耳机里面暂未配备 MCU。根据快科 技 站的拆解图来看，苹果 Airpods 型 的 TWS 耳机充电盒内配备了 1 颗 ST L072Z16D 的 MCU，用来实现管理电池信息、保证充电仓与耳机的通信、耳机配对等 功能，监控锂电池的工作状态和霍尔开关的闭合状态，还需要负责系统中其他 IC 的使 用，控制电源 IC 的输出，实现对 TWS 耳机的充电，目前多数 TWS 的耳机部分暂未配 备 MCU。根据与非 信息，华为 FreeBuds Pro 充电盒内的核心芯片是 1 颗国民技术 的 N32G4FR MCU，该 MCU 不仅可作为通用型 MCU，还支持市场主流半导体指纹和 光学传感器，同时内部集成了多种密码算法硬件加速引擎。
全球 TWS 出货量增速高于 Airpods 系列出货量增速，非苹果系 TWS 占比逐步提升。 据 DIGITIMES 数据，2020 年全球 TWS 耳机出货量为 1.84 亿副，其中 Airpods 系列出 货量为 0.87 亿副，2018-2020 年全球 TWS 耳机出货量 CAGR 为 73.47%，高于 Airpods 系列的 CAGR（47.16%），并且 Airpods 系列出货量占全球 TWS 耳机出货量的比例从 2018 年的 68.95%降为 42.10%，非苹果系 TWS 占比逐步提升。
智能手表、智能手环：通常也都配备 1 颗低功耗 MCU 用于通信、传感等。目前智能手 环和智能手表主要采用“MCU+低功耗蓝牙通信方案+惯性传感器产品+电源”的方案， 其基本原理主要是通过 MCU 来控制蓝牙、传感器、LED 和振动器。从小米手环 3 的拆 解图可以看到，其将蓝牙和 MCU 整合在一起，而小米智能手表则采用一颗意法半导体 的高性能超低功耗 MCU，对其他器件进行控制。
智能穿戴设备的普及率不断提高，市场规模逐步扩大带动低功耗 MCU 使用量提升。随 着硬件创新，功能日益增加，智能手表正逐步走向成熟，与智能手机形成更加完整的生 态圈。通过定位运动、健康、移动支付等领域，行业将持续发展，据 Gartner 数据，预 计 2022 年全球智能手表终端用户支出将达到 313.4 亿美元，2019-2022 年 CAGR 为 19.2%。对于智能手环，由于其价格低廉，与智能手表有明显的价格差距，主要应用场 景简单，预期未来仍将保持稳定增长，据 IDC 数据，2020 年中国智能手表出货量约为 4000 万块，二者将一起推动 MCU 市场规模进一步扩大。
云台相机以及手机云台内也会配备 MCU。云台是指安装或固定摄像机的支撑设备，也 可安装到无人机上，可随时拍摄高精度的稳定画面。当前随着短视频、直播以及 Vlog 等记录生活动态的各种方式兴起，云台相机以及手机云台的市场规模逐步扩大，云台相 机是指本身就自带摄像头的相机，可以不借助其他设备就能拍摄照片或视频；手机云台 用以将手机固定在云台上，达到防止抖动以及拍摄特定角度的需求。云台自身是一个电 子设备，也需要 MCU 协助进行控制。
医疗电子也是MCU用量较大的领域，家用医疗产品的普及以及更多医疗设备的智能化， MCU 将在医疗电子领域占据更多的市场份额。
在医疗领域，常见的额温枪、血压计、雾化器和血氧仪等医疗仪器设备中都会用到 MCU。 以 MCU 在额温枪中的应用为例，中微半导体的高精度 ADC 额温枪解决方案，采用了 8051 MCU 进行设计，有效简化了外围电路，且可达到较高的测量精度。
5、IoT：长期成长空间巨大，通信协议+MCU 集成是主要趋势
IoT 市场规模大且增速快，是未来 MCU 用量增长的重要领域。随着智能家居的普及，众多新兴电子产品的销量提升，以及众多传统产品接入 络，对于 MCU 的需求将会得 到大幅提升。
扫地机器人除了主控 SoC 外，一般配至少两颗 MCU，一颗用于电机驱动，一颗用于传 感器控制。技术进步让更多的家务可以通过机器来完成，消费升级的背景下大部分人群 有意接受更为智能的家居产品。扫地机器人是近些年来的家电爆品之一，具有吸尘、清 扫、擦地等功能。目前全球已有较多知名企业切入扫地机器人领域，国外有 iRobot 和 戴森等，国内有科沃斯、小米、美的、海尔等。根据快科技 站拆解，米家扫地机器人 内有 2 个 MCU（德州仪器与意法半导体各 1 个），TI MCU 用于 LDS 激光测距传感器， 还有 1 个 ARM Cortex-M3 架构的 ST MCU。根据奥维云 数据，2020 年中国扫地机 器人销量达到 654 万台。
未来家居产品芯片含量增大，智能家居渗透率提升带来新增长动力。据 Statista 预测， 全球智能家居市场出货量将由 2019 年的 8.33 亿台增长至 2023 年的 15.57 亿台，4 年 CAGR 为 16.9%；据 IDC 数据，中国智能家居出货量将由 2018 年的 1.56 亿台增长至 2023 年的 4.53 亿台，5 年 CAGR 为 21.5%。智能家居融合物联 、云计算和大数据 等技术，对 MCU 芯片产品性能和数量需求迅速上升，预计未来家居产品中 MCU 含量 将大幅提升。
通信协议+MCU集成是未来物联 设备发展的主要趋势。目前通信方案主要有两种，
1） 单芯片集成协议 MCU，主要用于智能灯泡、智能插座等比较简单的控制电路，例如小 米智能插座使用 Marvell 的 EZ-Connect 无线物联 平台芯片解决方案，主控采用 88MC200-NAP2 高集成度低功耗 MCU。
2）双芯 MCU+通信模块，双芯片方案主要用 于智能摄像头、智能音箱等运算要求高的电路，但其结构会增加设计和生产过程中的复 杂性和安全风险。未来集成传感器+MCU+无线模块的方案是各 MCU 厂商的方向。
无人机：通常会配备多颗 MCU 完成电机控制等功能。据集微 拆机信息，大疆 Mavic Mini 无人机内包括 2 颗 MCU，包括 1 颗恩智浦 i.MX RT 系列
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