MCU市場簡介

MCU簡介

MCU是微處理器，其實可把他想像成一台小的CPU，依不同位元數(4Bit/8Bit/16Bit/32Bit/64Bit)區分應用，大致上說明不同位元數應用領域：

• 4位元：計算機，玩具、遙控器、溫度計
• 8位元：電表、馬達控制器、小型家電、鍵盤、USB設備
• 16位元：手機、相機等
• 32位元：車電、安防、指紋辨識、觸控、路由器、IoT設備、印表機等
• 64位元：高階的機器視覺、圖像處理系統等

更細節的部分我就不提，有興趣者可自行Google。

主流為8/32位元，尤其32位元成長迅速

如果以中國市場來說，8位元是性價比最高的系統，但當大數據、物聯網加入無線通訊，需要更高速的傳蘇速度、更高的資料處理需求後，因製程改善後32Bit的成本下降，原本使用16Bit的廠商會傾向直接升級32Bit，所以32Bit的需求成長最快速，高於整體MCU市場的成長率，尤其是在車用領域，已經有75%以上的車用MCU採用32 Bit產品，而8Bit在某些利基市場應用上有優勢，台廠近年也逐漸升級為32位元高階產品，除大廠盛群、新唐、松翰外，九齊、紘康、乃至以8051為主的老牌MCU廠笙泉也都推出32位元的MCU。

主流指令集是ARM，但RISC-V也在興起

MCU產品大多是電池供電，重點是功耗，主流採用指令集包含ARM、MIPS、RISC-V等，32 Bit市場主流是ARM CORTEX-M，RISC-V在物聯網也開始有新的市場應用，除此外，許多廠商都有自己的架構，例如台灣的應廣，中國的芯旺。

市場概況：大廠整併後市場利潤集中在車用/工控，消費型小廠林立，競爭激烈

MCU是高度成熟的市場，自2014年以來廠商間不斷整併，NXP收購Freescale、Cypress收購Spansion、微芯收購Atnel、英飛凌又收購Cypress，大廠之間整併後，高階市場已成寡占，也使MCU市場的利潤高度集中在車用與工控，產品週期長，且利潤較佳，惟需要嚴格的產品認證與壽命限制。

相對之下，消費型中低端市場競爭激烈，產品週期短，台廠與中國MCU廠商大多在消費型市場競爭，消費市場又分為醫療用、PC/NB、手機/TWS與家電相關的中端市場，中端MCU市場雖生命週期較車用/工控低，但因為量大，迭代迅速，台廠主要經營此端市場，並從其中找出利基市場，例如應廣經營多核心的伺服器風扇無刷馬達控制器，並在2020年起開始跨入32位元產品線，盛群的無刷馬達也成長迅速，並跨入安防如煙霧警報器等產品

至於更低端的如低階的玩具、遙控器等市場，多以8位元以下的產品為主，台廠已較少經營。

MCU市場的三個結構性改變

改變1：疫情推升NB/醫用需求，惟車用、工控是長期故事

IC Insight預估，MCU市場因IoT與EV車，將由2020年的230億市值成長為2024年的300億，以32位元的車用MCU為主要成長市場，8位元的MCU也會成長，只是成長動能來自安防的新應用。

車用MCU市場有多大？依IC Insight 預估到2024年MCU的300億市場中，有81億美元將是車用MCU，目前車用MCU主要是英飛凌、NXP、瑞薩、意法、德州儀器、與Microchip佔據車用MCU約90%的市場，其中只有小部分是IDM廠，大部分交由台積電製造(60~70%)。

台廠中，新唐車用/工控占比最高，尤其併購Panasonic半導體部門後，工控/車用的佔比由29%提升為40%，有關新唐與Panasonic合併後的綜效與營運比重，詳細可見此文，BGo事業情報整理的蠻完整。

除汽車市場復甦外，更因EV車\儲能系統中電池管理系統MCU用量激增

我們知道電動車、儲能系統、甚至電動工具、無人機等都推升鋰電池需求，但因鋰電池的特性，不能被過度充電、過度放電、或是超高溫充電，加上並聯、串連的結構，當系統商希望延長電池壽命，避免危害發生時，電池管理系統(BMS)需對電池監控、檢測電池參數如單體電壓、總電壓、電流、與溫度，然後進行電池均衡、控制放電與充電的過程。

而這類電池管理系統分為兩類，消費型電子使用的稱為電池保護板，技術上使用硬體，或是智慧鋰電池保護板，其中智慧鋰電池保護板就是使用MCU來控制參數，這部分我們留在後頭提到，這裡先講EV/儲能的電池管理系統。

EV車用的電池管理系統，MCU需要能監控多達70節的串連鋰電池，並且符合更高的安全標準，故障偵測率須來到97~99%，這部分台廠仍沒有對應的產品。

趨勢1:「軟體定義汽車」趨勢需重新設計MCU，亦帶動感測器與MCU機會

這有點複雜，不過簡單講，軟體定義汽車下，汽車需要能透過OTA(空中下載)作為後續升級、並取代大規模召回的問題(有興趣深入了解此議題者可以讀我關於Tesla的這篇文章，裡頭有提到汽車的分散式架構與集中式架構)，而OTA需要車用MCU集中，並且採用相同的架構，不能不同零件有不同的架構與指令集。

另外，由於車廠為了OTA達成未來的軟體升級，往往在出廠的硬體上必須提高規格，預先準備未來OTA升級後的項目，尤其在ADAS上，雖然我是很懷疑除了Tesla外的車廠有誰會在出廠時就預先考量OTA的升級項目，而先把硬體規格拉高啦，不過隨越來越多汽車接受OTA加值服務，在此趨勢下，很有可能在不久未來，汽車必須提前裝載較高規格的硬體，以因應OTA升級的需求，其中最受惠的應該就是感測器，感測器中亦有許多MCU。

但隨汽車往集中化架構，大廠也推出整合MCU車用平台，台廠不易切入

而且隨著汽車MCU越來越朝整體車用系統平台整合，未來個別零件MCU能切入的空間並不多，會越來越朝向整車系統平台MCU的架構，提高台廠切入車用MCU的障礙，但如果跟著感測元件的MCU還是有點機會。

這部分除了新唐因併購松下半導體取得相關技術，目前MCU產品中NUC131U已經通過AEC-Q(車電零組件可靠性驗證)，這是一顆32位元的MCU，這是台廠唯一一顆車規的MCU。

另外，盛群也有打入現代汽車的車用音效模組。整體來說台廠切入的並不多，新的機會來自於當Qualcomm或Nvidia推出整車平台時，切入供貨MCU，這將是下一次的機會，這可慢慢追蹤哪些廠商掌握此機會。

趨勢2:MCU扮演AIoT重要角色：盛群

物聯網分為感知層、網路層與系統應用層的架構，在感知層的部分，MCU、連接晶片與AI最關鍵，AI晶片晶睿持股的耐能科技無疑是台灣最有前景的公司，其他如凌陽、瑞昱、聯發科、義隆電都有著墨，改天等我們回顧網路晶片時，再談AIoT談連接晶片跟AI晶片，此文先講MCU，此類應用的MCU必須滿足低功耗、高效能的需求，在主要應用部分，主要分為工業4.0下的工控、穿戴裝置與智慧家用。

相較車用，台廠MCU在工控與穿戴裝置IoT上或許更有機會

工業4.0下，許多生產設備、機器都會導入MCU，使生產動作更加智慧、精準，以及包含智慧手臂、無人工廠的概念也對會加快IoT的部署，而MCU是IoT最底層的元件，可預期此需求即便再2022疫情後仍會持續，需求包含馬達控制、機械手臂的感測，例如Silicon Labs推出PG22 32bit MCU，瑞薩等其他大廠也有許多工控的產品。

第二個穿戴裝置或智慧家庭，也會出現許多感測器的需求，STMicroelecttronics在3月推出穿戴裝置、個人醫療使用的STM32U5的MCU，以及不斷衍生出的智慧家庭應用如智慧照明、智慧音箱、智慧電視、智慧冰箱、智慧門鎖，都仰賴大量的感測器與MCU。

其中，盛群在煙霧警報器的產品上耕耘多年，未來應可持續成長，相較車用往集中式的架構發展，大廠紛紛推出整車平台的MCU，台廠在客製化程度較高的工控與穿戴裝置、IoT領域，則較有機會。

趨勢3：工控與AIoT推升對MCU加值資安防護趨勢：新唐

由於工控、IoT的MCU往往必須處理更多的資料，包含很多生產上的機敏資料，因此，資安需求因而衍生，尤其在32位元的AIoT應用上，MCU廠如何在硬體上提供加值資安的結構成發展重點，尤其在嵌入式系統中，如MCU廠希望切入工控，資安加值是必要的，這部分台廠以新唐的TPM佈局較完整。

改變2:中國MCU自主化進度緩慢，但預期2021後將加速

中廠低價競爭以致4Q20後晶圓產能不足，台廠有晶圓產能保護

中國廠在中低階的消費領域，尤其8位元的部分，採取低價策略搶佔市場，但在4Q20後，因低價策略無法滿足晶圓漲價狀況，使中廠無法取得足夠產能，也為台灣中低階市場的MCU廠，如經營8051的笙泉，因長期與台積電配合，相較陸廠取得競爭優勢。

中國廠商積極往工控/車用發展：新唐、盛群

在車用領域，中國目前車用MCU佔全球車市MCU市場的30%，但只有5%來自中國國內的生產，僅佔全球市場3%，雖因中國政府較少針對MCU提供補貼，原本MCU自主之路走得較其他領域艱辛，但2021晶圓短缺加上中美供應鏈重組，中國境內汽車公司希望向自有供應鏈採購，將加速中國MCU自產，預計至2025年MCU的本地佔比成長到25%，佔全球汽車MCU市場10%。

由於車用MCU相較消費級MCU在工作溫度、壽命等有更高要求，中國MCU廠以消費應用為主，進入汽車供應鏈的策略多半是由車載系統、娛樂系統等非安全項目進入，其中最積極的是比亞迪，目前不僅跨足IGBT，也極力發展MCU，2019比亞迪已經發表32位元的單核車用MCU。

除比亞迪(BYD)半導體部門外，兆億創新(Giga Device)與中穎(Sino Wealth Electronics)等，也都積極在尋求本地高階MCU市場的機會。

中穎是MCU銷售量最大的公司，集中在家電、消費電子、鋰電池控制系統還有OLED的顯示驅動IC，主要產品集中在血壓計、電動自行車、電動工具、電腦滑鼠與Amoled手機，客戶包含美的、海爾、博世、聯想、OPPO。

高端MCU以兆億創新的份額最大，以ARM Cortex M4為主要架構，產品涉及消費電子、工控與車電，客戶包含安防的海康、小米、大疆。

芯旺微電是還沒上市的公司，但有自己的KUNGFU架構，專注在高階MCU，包含各種車規工控應用，客戶包含華為、東風、吉利、大眾、GE等，同樣專注在汽車與工控的還有賽騰微電子與杰發科技，同樣也通過汽車認證，用在汽車照明、車載前裝無線充電的市場。杰發(AutoChip)是聯發科以前的子公司，後來出售給四維圖新，一樣是鎖定在汽車應用。

台廠許多MCU廠都面臨中國廠的競爭，台廠的優勢多半來自台灣晶圓代工製程的產能與製程開發，在成熟消費產品的市場取得與中國MCU廠抗衡的成本能力。

去美化的RISC-V架構、X86架構：晶心科、金麗科

雖然指令集本身跟中美貿易戰無關，但指令集主導的公司以及掌握的IP、EDA Tool等就有很大的關係。

由於nVidia積極收購ARM，ARM目前是英國公司，得以在中美貿易戰的範疇外，但未來如果nVidia收購ARM 後，會不會整個ARM架構下的工具也納入美國的限制條件中？目前許多MCU都是ARM架構，由於此種擔憂，使越來越多的廠商往RISC-V或自有架構發展。

台廠中RISC-V的代表就是晶心科，其IP主要應用也在MCU上，另一家金麗科則是以自主X86架構開發微處理器，主要應用在工業控制、工業電腦上。

改變3：手機、快充與穿戴裝置的保護元件結構改變

電池管理系統中MCU的使用量與結構發生變化，除了前述提到EV車與儲能系統中BMS增加的MCU用量外，
在消費電子也有新的需求與升級：

手持裝置輕薄化、快充導致電池芯保護IC增加使用量：紘康、新唐

如前所提到，消費電子用的電池保護板，如果是基於MCU的鋰電池保護板，這部份MCU必須降低自耗電、並能有多通道的電池管理系統來回應各節電池電壓，通常電池保護板包含MCU控制IC、MOSFET開關，電阻、NTC(如興勤的產品)、PTC(如聚鼎，有關聚鼎PTC的部分，可參考此文)，主要進行過電流、過熱、或過電壓之保護。

電池保護板分為兩級，一級保護元件是由MCU 保護元件+MPSFET組成，MCU保護元件用來監控電壓與電流，並控制MOSFET的柵極，以達到過充電、過放電、短路之保護，第二級保護元件是PTC(如聚鼎，有關聚鼎PTC的部分，可參考此文)，主要進行過電流、過熱、或過電壓之保護。

而這部分近年產業的變化來自，快充、與手機、平板的輕薄化以及更多更小的穿戴裝置如TWS，這使鋰電池保護板的空間縮小，所以採用較多的單節鋰電池保護IC，而在消費電子電池保護板的MCU，新唐與紘康是台廠中主要的player，尤其紘康，營收中有37%是來自鋰電池保護板MCU，包含電池保護IC、電池計量IC、電池均衡IC等，這部分市佔率第一的是TI，紘康佔保護IC整體市場8%市佔率，主要應用在Chromebook。

當然，還有其他受惠的趨勢，例如伺服器的散熱需求，應廣自己架構的FPPA散熱風扇MCU，也取得很高的市佔率，其他也有部分IC公司也有MCU產品，只是佔比不高，例如類比科有不少8Bit的觸控IC，或是偉詮PD等，我在此就先不討論。

MCU廠各廠分析：紘康、盛群、新唐、應廣、松翰、笙泉

如前所述，MCU廠受惠2020量增，2021價漲的趨勢，股價都已經上漲了一大段，但其中隱含的產業趨勢變革，我認為MCU產業目前是在價增量漲後的階段，而待中國MCU廠取得晶圓產能，ASP價格將會開始下滑或維持，轉向價平的狀態，但出貨量是否可以增加，端視廠商是否掌握前述的趨勢，可觀察持續改善毛利、升級產品，迎來長期的評價調整。

Q3量增是否持續？疫情是否持續

我們知道疫情導致健康量測、NB\CHROMEBOOK等需求攀升，反映在MCU廠的營收可觀察到，盛群、松翰、紘康與笙泉的7月營收仍維持月增動能。

盛群有29%營收來自小家電，15%來自健康量測，合計44%營收都是來自庫存回補與疫情需求。松翰除了應用在NB等的多媒體IC外，有20%營收來自健康量測的MCU，也相當程度受惠疫情需求。紘康的MSP混合訊號MCU主要應用也是體重計、耳溫槍等應用，MSP MCU佔其營收58%，而笙泉是老牌的MCU廠，以8位元的8051架構為主，8051的架構功耗不如ARM架構，但笙泉跟著大股東矽統一起在NB領域，也有穩定的營收貢獻。

而儘管是有40%營收來自車用與工控的新唐(詳細可見此文)，也有43%營收來自消費電子跟Computing，所以這個族群僅有應廣，其營收主要來自伺服器與礦機，還有小家電的觸控MCU，相較之下受惠程度較低，也可看到其7月呈現月減。

MCU整個族群反映在毛利率上，也可以看到大幅度的增長，反應「價漲」的過程。

價增量漲何時結束？中國產能何時開出

疫情受惠外的增長因素

不過，在價增量漲外，我們還是可以看到一些端倪，哪些公司除了受惠疫情，實際上掌握更多「非疫情因素」的成長動能？並符合前述三個MCU的趨勢。

首先是新唐，雖因併購關係，毛利率不像其他MCU廠大噴發，而是緩步爬升，但看好其併購松下後的車用MCU，以及自有晶圓產能的優勢，尤其從松下取得相當多感測技術。另紘康受惠切入Chrombook一線廠保護IC，受惠Chromebook今年的出貨動能，而近期預期將可能反應Chromebook需求走弱的狀況，不見得能維持成長，但公司產品切入較高規格的應用仍是值得留意，加上TWS等電池保護IC或許還有機會持續貢獻營收，另外應廣在1Q起，因礦機帶動的無刷馬達需求，毛利率到2Q時已經接近60%。

我們預期，新唐與應廣的毛利率可以持續成長，而應廣在第三季後倘伺服器缺料問題稍微紓解，營收也可繼續成長，預期營收可能將在未來維持動能的還有紘康，可能受惠TWS/手機與平板的電池保護IC結構性改變，在疫情後仍有機會維持，不過其Chromebook銷售下滑的影響有多少，未知，所以可以中長期觀察。

此文先到這裡，不知不覺也寫了很多，還是要提醒一下，這些文章都只是對市場現況的觀察與追蹤，不代表我有持有以上個股，我認為股市長期貴在追蹤趨勢，並耐心等候進場點。