32位MCU市场前景可观，方案中可选哪些国产品牌芯片？

MCU（Micro controller Unit）即微控制器，又称单片机，是把 CPU 的规格与频率做适当 缩减，并将 ROM、RAM、A/D 转换、各式 I/O 接口以及 Timer 等功能整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

按总线或数据处理位数：可被分为 4 位、8 位、16 位、32 位甚至 64 位 MCU。MCU 的 位数是指每次 CPU 处理的二进制数的位数，位数越多，数据有效数越多，精确度越高， 运算误差越小，在 CPU 运算速度一样的情况下，位数越多，处理速度越快，所以是衡量 MCU 性能的一个重要指标。

正因为计算效率的不同，8/16/32 的下游应用有所不同，8 位更适宜用于计算需求较小的产品，如 LCD、小家电、玩具等；32 位更适宜用于计算量稍大的产品，如汽车电子（包括 ECU、雷达监测等）、工业领域。

8 位、32位MCU成为市场主流，16 位定位尴尬逐渐淡出市场。从全球范围内看 8 位、32 位MCU逐渐成为主流，16 位由于其不上不下的定位逐渐被挤出市场。2020 年，8/16/32 分别占比为23%/17%/59%。

图源：华创证券

此前32 位市场规模不断提升的原因在于：一方面MCU 成本快速下降，32 位已于 8/16 位差别不大，且 MCU 本身占总生产成本比例较低，因此下游客户对价格的敏感性一般；另一方面为提升用户体验，电子产品对 MCU 的计算存储性能要求越来越高，需要 32 位 MCU 才能满足。

工控市场成32位MCU主要应用领域

总的来说，目前32位MCU已经广泛应用于各个领域，其中工业控制领域是较有特点的一个领域之一。不同于消费电子用量巨大、追求极致的性价比的特点，体量相对较小的工业级应用市场虽然溢价更高，但对MCU的耐受温度范围、稳定性、可靠性、不良率要求都更为严苛，这对MCU的设计、制造、封装、测试流程都有一定的质量要求。

消费电子市场不振，MCU需求逐年下降。受疫情和经济下行影响，消费电子市场承压，需求不振。近年来，整个消费电子市场对MCU的需求占比逐年下降。消费电子热门MCU型号如030、051等型号需求下滑严重。

汽车电子、工控/医疗市场崛起，MCU行业应用占比逐年上升。疫情带动医疗设备市场需求增长，监护类输液泵类、呼吸类为代表的医疗设备持续国产化，带动国产MCU应用增加。而随着智能制造转型推进，以PLC、运动控制、电机变频、数字电源、测量仪器为代表的工控类MCU应用，占比也在不断增加。

MCU是实现工业自动化的核心部件，如步进马达、机器手臂、仪器仪表、工业电机等。以工控的主要应用场景——工业机器人为例，为了实现工业机器人所需的复杂运动，需要对电 机的位置、方向、速度和扭矩进行高精度控制，而MCU则可以执行电机控制所需的复杂、高速运算。

工业4.0时代下工业控制市场前景广阔，催涨MCU需求。根据Prismark统计，2019年全球工业控制的市场规模为2310亿美元，预计至2023年全球工业控制的市场规模将达到2600亿 美元，年复合增长率约为3%。根据赛迪顾问的数据，2020年中国工业控制市场规模达到2321亿元，同比增长13.1%。2021年市场规模约达到2600亿元。

32位MCU市场前景可观，那国产MCU厂商是否有望分得一杯羹呢？

此前，国内 MCU 厂商的切入路径主要有三条，一是切入技术难度较低的 8 位市场，大多数产品是基于 8051 架构，凭借性价比优势+更全面周到的本地服务取胜，主要对标的海外公司为微芯；二是借力海外厂商的成熟生态，大多数产品基于 ARM Cortex-M 架构，主要对标的外海公司为意法半导体（即对标 SMT32 产品）。而不管是意法半导体还是微芯，其主要下游应用均是消费电子、工控。三是替代创新，采用开放的RISC-V架构自主研发，从芯片性能到整体方案，全面替代国外产品。

从应用端来看，目前我国MCU供应商擅长的领域还是集中在新能源和工业电子领域。

先楫半导体是国内较为领先的MCU研发企业，走的是自主研发道路，已量产多款高性能通用MCU产品系列HPM6700/6400、HPM6300、HPM6200及HPM5300，性能领先国际同类产品。

HPM5300

HPM5300是先楫半导体面向工业自动化、新能源及汽车电子三大应用领域推出的一款高性能运动控制微控制器产品。

HPM5300 支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展，主频 480MHz，达到甚至超越国际主流高性能 MCU 产品，满足大多数应用场景下的开发需求。

此外，HPM5300 还是先楫半导体第一款全系列内置 1 MB Flash 的产品，同时内置 288KB SRAM，极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。模拟部分集成 16bit ADC、12bit DAC 以及运放，增强整个系统精度。HPM5300 配置两个八通道的 PWM 模块，同时引入了 PLB 可编程逻辑单元，实现丰富、多逻辑的保护，提高了产品的稳定性。卓越的通讯能力在丰富的通讯接口上体现得淋漓尽致，HPM5300 系列提供多种可灵活配置的接口，包含 4 路 CAN-FD、4 路 LIN、多路 UART/SPI/I2C 以及USB OTG 内置 HS PHY，轻松实现各种接口类应用。

HPM6700/6400

先楫主打产品HPM6700/6400系列不仅拥有816MHz的主频、还有LCD驱动、2D图形加速、JPEG解码、音频输入等多媒体外设，具备17个串口、双千兆以太网等通讯外设，还具备4组电机控制模块，能输出32路PWM输出、接4个编码器，可以完成单芯片驱动4个电机。可以实现LCD显示、音频信号处理、数据转发透传、电机控制等功能，主要应用于工业自动化、电机控制、电源管理、物联网等领域。

HPM6300

先楫半导体推出的HPM6300全系列产品采用晶心Andes D45 RISC-V内核，支持双精度浮点运算。模拟模块包括16bit-ADC，12-bit DAC和模拟比较器，配以多组纳秒级高分辨率PWM，为马达控制和数字电源应用提供强大硬件支持；通讯接口包括了实时以太网，支持IEEE1588，内置PHY的高速USB，多路CAN-FD及丰富的UART，SPI，I2C等接口。

HPM6300的主频达到648MHz, 并具有FFA协处理器，能实现FFT/FIR快速计算，具备3个16位的ADC、10/100M以太网等，适合工业自动化、电网等行业应用，如工业自动化领域的伺服驱动器、PLC、工业控制器，电网的DTU、断路器等产品。

HPM6200

HPM6200是先楫推出的高性能、高实时、高精度混合信号的通用微控制器系列，主要应用领域包括新能源，储能，电动汽车，工业自动化等，可以在工业和汽车应用中实现数字电源和高性能电机控制。

性能方面，HPM6200采用了RISC-V双核架构，支持双精度浮点运算及强大的DSP扩展，主频达到600MHz，性能达到6780 CoreMark和3420 DMIPS，可在1us内完成基于矢量控制的电流控制环路运算。

此外，HPM6200还配置了4 组8通道增强型PWM控制器，其中2组高分辨率PWM调制精度高达100ps，这是目前世界上最高精度的PWM。不但提升了系统控制精度，还可实现单芯片控制多轴电机或者单芯片实现复杂拓扑的数字电源。

在工业领域，电机驱动是整个自动化的基础应用，如用于CNC机床、机器人的伺服驱动器，用于新能源汽车的主驱、压缩机驱动等。由于这些行业本身的发展和需求增加，对MCU提出了更高的要求，如高算力、高实时性、16位ADC、Ʃ-Δ滤波、单芯片多轴控制等，而这些需求在HPM6200上都能得到很好的满足。