“缺芯”、“漲價”的半導體，MCU牢據(jù)一席。

飛漲鼻祖意法半導體(ST)的STM32F103C8T6，以性價比著稱廣泛應用于工控和物聯(lián)網(wǎng)等各行各業(yè)，常規(guī)出貨價不足6元，最高點市場報價65~75元，帶動整個STM32系列跟漲；兆易創(chuàng)新(GIGADEVICE)瞅準了國產(chǎn)替代和賺錢的機會，Pin2Pin兼容替代STM32F103C8T6的GD32F103C8T6，連命名方式都一模一樣，常規(guī)價約5元，最高價曾報出35~40元；新唐(NUVOTON)的N76E003AT20性價比極高，廣泛應用于家電、泛消費和物聯(lián)網(wǎng)，常規(guī)價約1元，曾賣到8~10元；恩智浦(NXP)的車規(guī)級FS32K144HAT0MLHT，常規(guī)價約20元，市場最高漲至585~600元。（注：報價數(shù)據(jù)源自財聯(lián)社及網(wǎng)絡）

從全球MCU市場概況來看，部分應用領(lǐng)域的年需求總量達到110~180億顆（圖1）；行業(yè)研究機構(gòu)ReserchAndMarkets統(tǒng)計，2020年全球MCU出貨量在280億顆以上。

圖1 MCU年需求量一覽表（圖源：果殼硬科技）

什么是MCU？

MCU(Micro Control Unit：微控制器，微控制單元)是一種針對特定應用的控制處理而設(shè)計的微處理器芯片，其工作頻率（在1MHz到數(shù)百MHz）和功耗一般比PC和手機的CPU/MPU都要低?，F(xiàn)今的MCU都是系統(tǒng)級芯片(SoC)，在單個芯片上集成了多種功能模塊和接口，內(nèi)部組成主要包括CPU（包括運算器、控制器和寄存器組）、存儲器（包括ROM和RAM）、輸入、輸出I/O接口、定時器、中斷系統(tǒng)、特殊寄存器等；處理功能類似于小型CPU。

圖2 通用MCU結(jié)構(gòu)圖

MCU根據(jù)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)分為4位、8位、16位、32位和64位，現(xiàn)今32位MCU已經(jīng)成為主流，正在逐漸替代過去由8/16位MCU主導的應用和市場。

圖3 MCU產(chǎn)品分類及應用

MCU根據(jù)指令集結(jié)構(gòu)可分為兩類：RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)、CISC(Complex Instruction Set Computer，復雜指令集計算機)；根據(jù)存儲器架構(gòu)分類：哈佛架構(gòu)和馮諾依曼架構(gòu)；若按照指令集架構(gòu)(ISA)來劃分，MCU類型包括8051、C51、8052、ARM、MIPS、RISC-V、POWER或原廠自研架構(gòu)?；贏rm Cortex-M系列內(nèi)核IP的MCU已經(jīng)成為32位MCU的市場主流，最近幾年開源的RISC-V微處理器也開始流行起來，特別是在新興的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。根據(jù)用途分類：通用型微控制器和專用型微控制器。

MCU是設(shè)備的大腦：物理世界中的各種模擬量或物理量經(jīng)過傳感器、放大器、ADC后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到MCU中進行處理，再經(jīng)由DAC還原為模擬信號，最后通過功率驅(qū)動器實現(xiàn)輸出。各家MCU廠商在下游的應用領(lǐng)域中各有側(cè)重。根據(jù)Gartner和Morgan Stanley的數(shù)據(jù)顯示，微芯、意法半導體、瑞薩、恩智浦、英飛凌、德州儀器占據(jù)主流。

國產(chǎn)MCU，不論是市場份額還是技術(shù)先進性，尚且無法與外企相比。對于國內(nèi)芯片原廠而言，目前占據(jù)的主流市場還停留在8位MCU，占比50%左右。16/32位MCU占比分別為20%左右。這意味著，國內(nèi)MCU應用領(lǐng)域多集中在低端電子產(chǎn)品，中高端電子產(chǎn)品市場還牢牢掌控在外企手里。

圖4 國產(chǎn)MCU部分廠商

MCU芯片的缺貨漲價潮激活了國產(chǎn)MCU市場，國產(chǎn)替代借機成為了小微企業(yè)的新選擇。但是MCU類型何其多，如何找到合適替代的國產(chǎn)芯片成了工程師們頭疼的問題。這里我花幾天時間整理了一份《中國國產(chǎn)MCU一覽表》，僅供參考。

圖5 中國國產(chǎn)MCU一覽表(注：可索取原文檔）

5G、AIOT和汽車電子蓬勃發(fā)展的大背景下，作為核心部件，MCU的發(fā)展需求逐漸擴大。雖然面臨著市場競爭和技術(shù)難題，但是國產(chǎn)MCU原廠迎來了國產(chǎn)替代的良機會，需求的爆發(fā)式增長，也讓國產(chǎn)MCU從量級到質(zhì)級的裂變指日可待。

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審核編輯：符乾江