千万产量难救？“滚烫”的MCU芯片，2022短缺 or 反弹
1月10日，美的集团宣布2021年主要投产的芯片为MCU控制芯片，全年产量约为1000万颗。不仅仅是美的集团，近年来，包括格力、海信、TCL等在内的国内家电巨头已经纷纷向芯片领域延伸布局。
然而，千万颗产量看似数字“惊人”，却仍远无法满足2021年市场端迫切的需求。
企业巨头纷纷投产的MCU芯片到底是什么？
MCU（Microcontroller Unit）微控制器，又称单片机，实际上是一类轻量化数字计算芯片。
2021年全球MCU行业缺芯十分严重，除家电产业外，汽车使用的高端MCU芯片尤为短缺，据头豹研究院统计，汽车微控制器，在过去十年间占微控制器（MCU）总销量约40%，例如美的这样的传统家电企业也正积极布局汽车芯片的研发。
那么，为何MCU芯片缺芯情况如此严峻？
宏观层面分析来看，近期受疫情影响仍处于不平衡状态，2021年上半年全球出现“缺芯危机”，导致全球汽车累计停产数约为300万辆，其中，手机芯片供货周期从3个月延长到12个月，其重要原因在于新数字终端对芯片的需求出现了大幅增长。
疫情之后，经济有所回升，未来MCU缺芯状况是否仍将严峻？MCU芯片应用领域又存在哪些发展机遇和投资逻辑？
本文，头豹研究院将从MCU芯片两大应用领域切入分析，深度解读MCU芯片市场发展现状，剖析MCU产业应用领域未来趋势。
背景：中国汽车芯片自给率不到5%，MCU端尤为薄弱
据每日经济新闻报道，在2021年6月19日举行的2021中国汽车论坛上，中国汽车工业协会总工程师、副秘书长叶盛基介绍称，当前，我国各类芯片中MCU控制芯片最为紧缺，国内MCU控制芯片企业最为薄弱。截至目前，中国半导体自给率为15%，其中汽车芯片自给率不足5%。
目前，芯片短缺已成为全球性发展问题。叶盛基认为，由于当前汽车芯片供应缺口、恢复周期等信息的不清晰，市场上出现芯片分销商囤货居奇、漫天要价情况。同时，企业也选择大量囤货扫货，提高芯片库存，来抵御未来风险，进一步加剧当前芯片短缺困境。
中汽协方面预测，今年第二季度汽车芯片短缺将达到最高峰，乐观预计汽车芯片短缺情况将在今年下半年开始缓解。“目前半导体行业产能对汽车行业提供了较大的支持，当汽车行业不缺芯片后，其他行业再经过半年周期性调整，预计到2022年年底整个半导体产业供应将恢复平衡。”叶盛基认为。
解读MCU（微控制器）芯片：轻量化数字计算芯
MCU是把中央处理器（CPU, Central Processing Unit） 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控制，其具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。
MCU基本组成主要包括CPU （核心部件包括运算器、控制器）、存储器（用于存储程序和数据）、输入/输出I/O接口、定时器/计数器与串行通信端口（和不同外设之间进行数据交换）等，用于实现包括计时、作为输入/输出口连接外部渠道、实施外部中断控制、提供通讯接口等功能。
中国下游需求以消费电子、计算机、汽车电子为主总占61%。根据IC Insights数据，2019年全球MCU下游应用主要分布在汽车电子、工控/医疗、计算机和消费电子四大领域，分别为33%、25%、23%和11%；而2019年中国MCU下游需求以消费电子领域为主占比26%，计算机、汽车电子、智能卡和工控领域分别占比19%、16%、15%和11%。
中国市场需求更偏向于消费应用，但随着车规产品不断推出与渗透，汽车电子应用占比有望持续上升；此外随着工业基础设施数字化、智能化的不断深入，工业应用市场对MCU的需求也会上升。此次全球“芯片荒”直接对汽车、3C、工控等领域造成较大冲击。
MCU作为数字信号的处理器件，在信号链环节中具有重要作用
信号链是电子设备实现感知和控制的基础，MCU在信号链中起核心处理作用。一个完整信号链的工作原理为：从传感器探测到真实世界实际信号，如电磁波、声音、图像、温度、光信号等并将这些自然信号转化成模拟的电信号，通过放大器进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号，经过MCU或CPU或DSP等对数字信号进行处理后，再经由DAC还原为模拟信号。
信号链将真实世界和数字世界进行连接，是电子产品智能化、智慧化的基础。
MCU芯片位数发展历程
按位数分类：8/32位占据主流，其中8位具有低成本、低功耗、易开发等优点，而32位主要应用在较高端场景。MCU位数是指CPU一次处理的数据的宽度，也可理解为参与运算的寄存器的数据长度。位数越大，代表CPU一次处理的数据量越多，运算速度越快，即位数越高的MCU处理能力更强。
通常而言，越高内核处理速度配置的存储器空间更大，相应外设组合也更为丰富。根据CSIA数据，2019年中国MCU产品中32位占据主要份额45%,，8位占比40%。
未来，MCU设计将朝六大方向发展，向64位MCU芯片进一步演进
根据电子工程专辑信息，随着AI和IOT的发展与融合，微控制器MCU的设计趋于复杂，头豹研究院分析师认为，MCU将逐渐从传统单一功能向计算性能更强、集成更多功能的系统级芯片（SOC）演进，MCU设计方向也将向6个维度转变。
此外，随着先进制程工艺的采用，32位MCU成本逐年降低。32位MCU将持续保持高速增长，将向MCU芯片六大演进方向进一步推进。
疫情好转，“芯慌”渐定，下游复苏，全球MCU市场逐渐恢复稳健成长
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