1 MCU缺貨嚴(yán)重，行業(yè)高景氣有望貫穿至2023年

MCU芯片緊缺，各大廠商全線漲價(jià)、交付延后。自2020年起全球陷入MCU缺貨危機(jī)，導(dǎo)致了部分車企出現(xiàn)停產(chǎn)的情況。目前各大廠商均出現(xiàn)交期嚴(yán)重延長的情況，部分甚至達(dá)到了40周以上。同時(shí)國內(nèi)外各大半導(dǎo)體公司幾乎全數(shù)發(fā)布漲價(jià)公告，普遍漲價(jià)5%-15%，緊缺產(chǎn)品甚至漲價(jià)幅度超50%，部分產(chǎn)品漲價(jià)幅度甚至超過十倍。以ST主流型32位MCU為例，官網(wǎng)標(biāo)價(jià)5.83美元而立創(chuàng)商城標(biāo)價(jià)12.21美元且仍需訂貨。

 芯片緊缺下，渠道商部分產(chǎn)品上調(diào)幅度大于原廠。從海外MCU龍頭看，其有20%-70%的營收通過渠道商，而在2020年底開始的芯片緊缺中，渠道商漲價(jià)現(xiàn)象較原廠更為顯著。各別產(chǎn)品調(diào)價(jià)超過3倍。庫存方面，全國十大電子分銷商萬聯(lián)芯城和唯樣商城均面臨嚴(yán)重的庫存問題，在售品牌庫存均低于百顆;立創(chuàng)商城瑞薩MCU現(xiàn)貨也僅余三款。

 2需求:市場(chǎng)空間巨大汽車、IoT有望帶來高速增長2.1下游涉及千行百業(yè)，體量180億美元

MCU下游市場(chǎng)涉及汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子等各個(gè)領(lǐng)域，2020年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)175億美元。MCU作為一個(gè)具有處理器、存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備的獨(dú)立系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，其中車用電子占比近40%，工控市場(chǎng)占比近30%，消費(fèi)電子占比近20%。2020年受疫情影響，市場(chǎng)規(guī)模有所下滑，為175億美元，預(yù)計(jì)2021年重返正增長，2020-2025年CAGR為8%。

 2.2汽車、IoT有望帶來高速增長

2.2.1工業(yè):實(shí)現(xiàn)無線連接、環(huán)境感知、精準(zhǔn)控制、電源管理等功能

工業(yè)級(jí)MCU主要起到無線連接、環(huán)境感知、精準(zhǔn)控制、電源管理、人機(jī)交互等功能。工業(yè)級(jí)MCU被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、智慧能源、智能樓宇、醫(yī)療保健等領(lǐng)域的多種設(shè)備。在設(shè)備中，MCU模塊配合其它組件，可以實(shí)現(xiàn)無線連接、環(huán)境感知、精準(zhǔn)控制、電源管理、人機(jī)交互等功能。例如:(1）在傳送帶、泵、風(fēng)扇、壓縮機(jī)等設(shè)備中，使用MCU的交流變頻器可以精確控制電機(jī)軸轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)變速控制。(2）在小型工業(yè)機(jī)器人中，MCU被用于控制驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的步進(jìn)電機(jī)。利用旋轉(zhuǎn)變壓器等組件，MCU可以提供高精度的運(yùn)動(dòng)控制。(3）在流量傳感器中，MCU能夠收集流量傳感器發(fā)送的信號(hào)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩艚换ソ缑?。除此之外，MCU也被用于工業(yè)柴油機(jī)、呼吸機(jī)系統(tǒng)、能源網(wǎng)關(guān)等設(shè)備中。

2.2.2家電:實(shí)現(xiàn)控制顯示、馬達(dá)、信號(hào)等功能

MCU在傳統(tǒng)白色家電中起著控制顯示、馬達(dá)、信號(hào)的作用。(1）對(duì)于空調(diào)而言，空調(diào)遙控器的MCU識(shí)別用戶操作并控制紅外線的發(fā)射以及遙控器上用戶界面的顯示?？照{(diào)內(nèi)機(jī)中的MCU處理遙控器和溫度數(shù)據(jù)，并控制空調(diào)內(nèi)機(jī)中風(fēng)力風(fēng)速相關(guān)的馬達(dá)以及空調(diào)內(nèi)機(jī)上的顯示界面,以及控制信號(hào)傳遞給空調(diào)外機(jī)。空調(diào)外機(jī)中的MCU，則控制著壓縮機(jī)與外機(jī)風(fēng)扇。具有節(jié)能、變頻等功能的空調(diào)需要更高端的MCU單元進(jìn)行控制。(2）洗衣機(jī)與冰箱上的用戶界面同樣由MCU進(jìn)行顯示控制。在冰箱中MCU控制著壓縮機(jī)，而在洗衣機(jī)中則控制著進(jìn)排水馬達(dá)以及洗衣馬達(dá)。

結(jié)合小家電多樣的功能需求，MCU 控制著各式小家電中不同的工作單元。(1）以電飯煲為例，MCU首先控制著電飯煲用戶界面的顯示與聲音提示，并且通過處理用戶輸入的操作以及傳感器檢測(cè)到的溫度，控制加熱的時(shí)間與溫度。(2)除此之外，MCU還廣泛應(yīng)用于微波爐、電熨斗、飲水機(jī)、吸塵器等小家電中，主要起著顯示控制、馬達(dá)控制、系統(tǒng)控制、逆變控制等多方面的控制功能，由于小家電功能豐富，MCU需要控制的工作單元也十分多樣。

 2.2.3汽車:電子電氣架構(gòu)調(diào)整，MCU需求隨之變革

傳統(tǒng)汽車主要應(yīng)用于中低端模塊，數(shù)量大、單顆價(jià)值量小。汽車系統(tǒng)可以分為幾大板塊，即動(dòng)力總成、車身控制、信息娛樂、輔助駕駛系統(tǒng)等，而每個(gè)系統(tǒng)下又分多個(gè)ECU控制單元，如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，以及雨刷、車窗、電動(dòng)座椅、空調(diào)等ECU。數(shù)量上，每個(gè)ECU都需要至少一顆MCU，平均下來傳統(tǒng)汽車要用到幾十顆MCU，比如奧迪Q7和本田雅閣分別用到38顆和21顆MCU。價(jià)值量上，由于主要應(yīng)用于雨刷、車窗、座椅、燈光控制、空調(diào)面板，以及娛樂信息、電池管理等局部功能，屬于中低端MCU應(yīng)用，單顆價(jià)值量偏低。整體看，MCU在燃油汽車中占全部半導(dǎo)體的23%，在純電動(dòng)車占 11%。

 自動(dòng)化、電動(dòng)化趨勢(shì)下，電子電氣架構(gòu)重構(gòu)，MCU需求隨之變革。隨著汽車電子技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)汽車分布式架構(gòu)下的ECU數(shù)量不斷增加，經(jīng)濟(jì)車型約需要20個(gè) ECU，而高端車型ECU需求在50個(gè)以上。ECU的增加使得汽車線束排線困難、軟件維護(hù)與升級(jí)困難、模塊間信息溝通效率低，因此“域架構(gòu)”概念隨之被提出，如Tier-1廠商博世的經(jīng)典五域:動(dòng)力域、底盤域、車身域、信息娛樂域，以及 ADAS域，隨之帶來汽車MCU需求的變革。

車身域、底盤域:出于安全冗余考慮，MCU 數(shù)量不會(huì)下滑，但功能會(huì)簡化為執(zhí)行側(cè)面。我們認(rèn)為，出于安全冗余的考慮，即便ECU融合，智能汽車車身及底盤相關(guān)MCU數(shù)量需求也并不會(huì)下滑，但 MCU功能會(huì)簡化為執(zhí)行層面，運(yùn)算層級(jí)將交由集中平臺(tái)處理。如Model3采用3個(gè)車身控制器融合車身域和底盤域，前車身控制器中采用1顆主MCU和3顆輔MCU，左車身控制器采用2顆主MCU和2顆輔MCU，右車身控制器采用1顆主MCU和2顆輔MCU。其3個(gè)車身控制器融合了約14個(gè)ECU模塊的功能,但最終仍采用了11個(gè)MCU,MCU數(shù)量較融合前并未產(chǎn)生較大變化。

2.2.4 IoT:更多產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，帶來MCU增量需求

IoT設(shè)備需求與MCU相契合，是未來各領(lǐng)域增量的重要來源。loT實(shí)際上并非一種新的設(shè)備，而是指通過在傳統(tǒng)設(shè)備上加入傳感器+執(zhí)行器+通信模組，以持續(xù)收集相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析,從而提供增強(qiáng)的服務(wù)和運(yùn)營的產(chǎn)品。而 MCU的“低功耗+安全+經(jīng)濟(jì)"特性,符合IOT設(shè)備要求，因此其他各類IoT設(shè)備中運(yùn)用廣泛，2017年其在消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)領(lǐng)域的占比分別為33%、21%、13%。根據(jù)IoTAnalytics 預(yù)測(cè)，IoT半導(dǎo)體組件市場(chǎng)將從2020年的330億美元增長到2025年的800億美元，CAGR 達(dá) 19%，其中MCU、連接芯片組、AI芯片組、安全芯片組四類芯片價(jià)值量占比最大。

3供給:國外廠商主導(dǎo)，中高低端錯(cuò)位競爭3.1 8/32位是主流市場(chǎng)，16位被逐漸壓縮

8位常用于運(yùn)算量較小的產(chǎn)品，32位用于計(jì)算量較大的產(chǎn)品。MCU分為4/8/16/32位，其位數(shù)是指處理器寄存器的大小或?qū)挾?，即?shù)據(jù)總線寬度，較大位數(shù)的寄存器意味著可以操作大量的數(shù)據(jù)以減少時(shí)鐘周期，從而達(dá)到更好的運(yùn)算效率。正因?yàn)橛?jì)算效率的不同，8/16/32的下游應(yīng)用有所不同，8位更適宜用于計(jì)算需求較小的產(chǎn)品，如 LCD、小家電、玩具等;32位更適宜用于計(jì)算量稍大的產(chǎn)品，如汽車電子(包括ECU、雷達(dá)監(jiān)測(cè)等)、工業(yè)領(lǐng)域。

 8位、32位MCU成為市場(chǎng)主流，16位定位尷尬逐漸淡出市場(chǎng)。從全球范圍內(nèi)看8位、32位MCU逐漸成為主流，16位由于其不上不下的定位逐漸被擠出市場(chǎng)。2020年，8/16/32分別占比為23%/17%/59%。我們認(rèn)為(1)32位市場(chǎng)規(guī)模不斷提升的原因在于:①M(fèi)CU成本快速下降，32位已于8/16位差別不大，且MCU本身占總生產(chǎn)成本比例較低，因此下游客戶對(duì)價(jià)格的敏感性一般;②產(chǎn)品對(duì)MCU的計(jì)算存儲(chǔ)性能要求越來越高，需要32位MCU才能滿足。(2)8位在性能不及32位情況下，仍具有一定市場(chǎng)的主要原因系:①雖然32位比8位價(jià)格稍高，但是開發(fā)過程中難度更大且耗時(shí)，反而最終導(dǎo)致成本更高;②8位也具備某些硬件優(yōu)勢(shì)，比如靜態(tài)電流更低導(dǎo)致功耗更低，某些簡單計(jì)算操作下速度更快。