工業MCU市場增長的驅動因素有哪些？

工業自動化、電源能源、電機控制驅動工業 MCU 市場增長。

1、工廠自動化帶來效率品質雙提升，MCU 功不可沒

工廠自動化驅動 PLC 用 MCU 性能提升。工廠自動化帶來生產效率和產品質量的提升， 并有效解決了有限人力的困境。根據雅特力官網介紹，傳統工廠升級成為智能工廠需要 將老舊的機器設備進行可程序化邏輯控制器（PLC）和傳感器（Sensor）對接，利用 Sensor 前端采集資料，可視化的設備進行數據分析，通過通訊設備將資料傳輸至控制器做實時 監控，最后回傳到云端管理，形成完整的工業聯網。從上述路徑可知，用于信號擷取和 驅動控制的 PLC 對系統處理的要求與日俱增，PLC 發展趨勢體現在向高速度/大容量演進、 超大型場景增加、聯網通信能力增強、外部故障的檢測與處理能力提升，以及編程語言 多樣化。與之對應的，傳統 8 位 MCU 已無法滿足制造商的需求，采用 32 位 MCU 能達 到更好的性能要求。

中國自動化市場增速創新高，MCU 廠商與工業客戶相輔相成推進國產化進程。近年來， 隨著我國制造業的逐漸升級，傳統的低技術含量、勞動力密集型制造業逐漸外遷至東南 亞等發展中國家，包括數控機床、精密機械、鋰電設備、3C 電子、新能源汽車、機器人 等科技含量更高的新興產業逐漸成為國內制造業的重要成分。新興產業的蓬勃發展為我 國工業自動化市場提供了廣闊的空間，我國工業自動化控制技術、產業和應用有了很大 發展。根據 MIR DATABANK 數據，2021 年中國整體自動化市場規模為 2923 億元，同 比增長 16.8%，同時內資廠商市場經過多年的技術提升，本土化供應鏈優勢逐漸展現， 市場份額有所提升，根據 MIR DATABANK 數據表明，2021 年在中國低壓變頻器、伺服、 傳感器、小 PLC 市場中，本土品牌份額均有提升，其中伺服市場份額提升最快。MCU 作為重要的上游電子零部件，行業內領先廠商已與國內自動化客戶建立了深厚的合作關 系，未來有望不斷打開新的發展局面。

2、MCU 是電機驅動與控制應用中不可或缺的核心器件

驅動電機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動工作裝置。電 機在現代生活中無處不在，除汽車領域外，根據國際能源署的數據，電機占全球總電力 消耗的 45％，因此電機驅動電子產品的可靠性和能效會對下游各種應用的舒適性、便利 性和環境產生影響。

電機驅動系統對控制的精準度具有極高的要求，比如控制位置、扭矩和速度都需要實時電機控制的信號處理，這對作為核心控制元器件的 MCU 提出了很 高的要求，同時能耗、可靠性、效率以及使用壽命等指標都與 MCU 的性能息息相關。 正因為下游需求的多樣化，在電機控制領域更易出現專門針對一類行業/應用去開發的 MCU 產品，根據主要應用場景的功能需求差異，主要有側重高能效的家電類、側重控制 精度和安全性的工控類、側重集成度與性價比的電動工具&高端消費類，受益于電機控 制領域的百花齊放特征，國產 MCU 廠商根據自身優勢深耕特定客戶/行業，在部分細分 領域已初步完成國產替代。

無刷電機驅動控制的市場不斷增長。與其他類型電機相比，無刷直流電機（BLDC）具 有電機效率高、驅動控制方式多樣化、驅動控制算法復雜、可靠性高、噪音低、能耗低 等優勢，可在較寬調速范圍內實現快響應、高精度的變速效果，充分契合終端應用領域 對節能降耗、智能控制、用戶體驗等越來越高的要求，BLDC 下游應用市場廣泛且不斷 擴展。根據 Grandview research 數據，全球 BLDC 市場規模預計將由 2021 年的 179 億美 元增長到 2028 年的 263 億美元，復合增速約 5.7%。以峰岹科技招股書中對日本電產 2016-2020 五個會計年度平均毛利率 23.82%、電機驅動控制芯片成本占 BLDC 電機成本 比例 25%兩項數據為基礎進行測算，目前全球 BLDC 驅動控制芯片市場規模在 34 億美 元左右，通用電機驅動控制系統中除主控制芯片 MCU 外還包含 LDO、運放、比較器、 預驅動，以及部分 MOS，考慮到在整套系統中的核心地位，MCU 應為價值量最大品類。

電機芯片平臺化及一體化解決方案大勢所趨，國產廠商尋求突破。板級器件的精簡化程度，以及平臺軟件的完善程度和開發便捷性，逐漸成為電機 MCU 廠商新的競爭焦點。 為提高電機控制芯片的可靠性、控制性能，降低控制系統體積以適應 BLDC 電機小型化、 定制化的發展趨勢，BLDC 電機驅動控制架構由完全分立逐步向全集成模塊發展。而在 軟件方面，國產廠商致力于完善開發平臺，針對不同下游需求搭建產品方案，以及完善 的支持調試文檔及上位機輔助開發，助力于電機方案開發，加快國產替代步伐。

3、能源革命推動 MCU 不斷迭代升級

智能表計市場高速發展，驅動 MCU 需求抬升。表計是國計民生配套產品，市場份額相 對穩定且持續，有其穩定的輪換周期及用量需求，行業的波動起伏不大。目前我國表計 市場仍處于傳統機械表和智能表共存的局面，MCU 芯片作為主控芯片，在智能表計中 發揮控制、協調及調度的功能。長期來看，從機械表到機電一體式、再到純電子表的演 進，使得表計行業經歷了從不用 MCU、到用簡單的 MCU、再到整體電子化 MCU 扮演 主導角色的變化；短期來看，表計從普通功能表向智能電表、物聯網表的演進，對于性 能要求的提升亦推動了 MCU 從 8 位向 32 位進行升級。表計智能化浪潮驅動了 MCU 的 用量和迭代升級。

IR46 標準推動電表 MCU 價值量迅速提升。水表和燃氣表產品功能相對簡單，對 MCU 的要求主要體現在低功耗方面。而智能電表作為智能電網建設的關鍵終端產品之一，承 擔著原始電能數據采集、計量和傳輸的任務，是實現信息集成、分析優化和信息展現的基礎，對于電網實現信息化、自動化、互動化具有重要支撐作用，電表對 MCU 要求最 高，對測量精度要求嚴苛，可兼容的通信方式也更多，需要 MCU 產品具備更好的處理 性能、更高精度的 ADC 模塊和更大的存儲空間。

IR46 標準在計量誤差要求、功率因素、 環境適應性、諧波影響、負載平衡等方面均有更高要求，基于 IR46 標準的智能物聯電 能表升級需求將成為智能電表市場未來擴容的主要驅動力。根據鉅泉科技招股說明書中 引用國電招標數據，2020 至 2022 年，國家電網分別試點招標智能物聯表 1.95 萬只、 13.05 萬只和 137.51 萬只，招標量呈快速增長趨勢。IR46 物聯表設計上最大的變化是采 用雙芯模組方案，計量芯片升級為計量+MCU 的 SoC 芯片，管理芯 MCU 從 M0 升級 到 M3/4 規格，整體套片價值量顯著提升。

MCU 逆變器市場高景氣。逆變器是光伏發電系統的核心設備，據 Wood Mackenzie 統計， 全球光伏逆變器出貨量從 2015 年的 59.7GW，上升至 2021 年的 225.4GW，年復合增長 率達到 24.8%。逆變器在光伏系統發揮著交/直流轉換、功率控制、并/離網切換等重要功 能，主控 MCU 硬件處理性能和軟件算法共同決定了 MPPT（最大功率點跟蹤，起“大腦” 作用）的工作效率，同時也是決定光伏逆變器發電量的關鍵因素。

因此為了滿足光伏逆 變器高效率、高可靠性要求，主控 MCU 需要配備多路高精度 ADC 用于采集電壓和電流 信號、高精度定時器用于輸出 PWM 控制及頻率捕獲功能、并支持硬件乘除法器、浮點 運算、三角函數加速器等模塊高效運行控制算法。此外，MCU 還被廣泛應用于數據監控、 通訊傳輸、人機交互、拉弧檢測快速關斷、效能優化、BMS 監測保護、光伏配件等在內 的多種應用場景，隨著全球光伏與儲能產業的發展，MCU 需求呈現出快速增長的趨勢。