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电子行业:民生证券-电子行业半导体系列报告:MCU缺货潮加快国产替代进程,本土厂商迎发展机遇-210723

研报作者:王芳,杨旭 来自:民生证券 时间:2021-07-23 18:11:25
  • 股票名称
    电子行业
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  • 研报类型
    (PDF)
  • 发布者
    ja***eo
  • 研报出处
    民生证券
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    42 页
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研究报告内容

证券研究报告1 报告摘要: MCU缺货严重,行业高景气有望贯穿至2023年 自2020年起全球陷入MCU缺货危机,导致了部分车企出现停产的情况。

目前各大 厂商均出现交期严重延长的情况,部分甚至达到了40周以上。

同时国内外各大半导 体公司几乎全数发布涨价公告,普遍涨价5%-15%,紧缺产品甚至涨价幅度超50%, 部分产品涨价幅度甚至超过十倍。

产业链公司估计本次缺货潮有望持续至2023年。

市场空间巨大,汽车、IoT有望带来高速增长 MCU作为一个具有处理器、存储器和外围设备的独立系统,广泛应用于各类电子产 品中,其中车用电子、工控、消费电子、医疗健康占比分别为35%、24%、18%和 14%。

2020年受疫情影响,全球市场规模同比下滑到175亿美元,预计到2025年 全球市场规模有望达229亿,2020-2025年CAGR为8%。

我们认为,汽车与IoT领 域或带来主要边际变量。

在汽车领域,传统汽车要用到几十颗MCU,自动化、电动 化趋势下,电子电气架构重构,MCU需求随之变革。

IOT领域,MCU“低功耗+安 全+经济”特性,正好符合IOT设备要求,IoT设备的增长有望带来MCU增量需求。

8/32位是主流市场,行业需求提升有望带来32位高增长 因价格的下降和计算性能要求的提升,32位已成为市场主流。

根据跟踪数据显示, 32位均价已从2004年6.5美元/颗下降到2018年1.6美元/颗,2004年为8位的3.6 倍,2018年为8位的2.5倍,占MCU总市场比例从2002年的21%提升到2020年 59%。

8位因价格较低和定位计算性能要求较低的市场而仍占据较大份额,到2020 年仍占据23%的比例。

16位定位尴尬逐渐淡出市场。

行业需求提升有望带来32位 高增长,预计到2025年32位规模将由2020年103亿美元提升至2025年的175亿 美元,CAGR为11%。

供给:国外厂商主导,中低端错位竞争 全球MCU市场高集中度,海外七大巨头占据超过80%的市场份额,近年来虽各家 市占率有所变化,但基本均为头部七家厂商之间的竞争。

七大巨头中,恩智浦、瑞 萨定位高端汽车、工控市场,微芯、意法定位中低端工控、消费电子,英飞凌2020 年收购赛普拉斯、完善汽车MCU布局,德州仪器则主要深耕工业控制与通信领域。

其中32位市场,恩智浦、瑞萨占20%左右,意法提升较快,由2007年的6%提升至 2019年17%;8位市场集中度低于32位,Top7中有5家布局、CR5≈70%,其中微 芯占到了30%以上。

缺货潮下国内厂商迎发展窗口期,看好国内领先公司 大陆MCU市场占全球比例为23%,但海外七大巨头占据超过80%的市场份额,就 高端产品汽车MCU而言,海外七大巨头市占率超过95%。

巨大市场空间+极低自给 率,大陆MCU亟待国产替代。

现大陆已出现具备较好技术积累和广泛产品布局或 具有特殊定位优势的MCU厂商。

在本轮“贸易摩擦+缺货潮”下,大陆公司迎来绝佳 发展窗口期,且我们认为即便缺货得以缓解后,国产化进程不可逆转,大陆领先MCU 厂商有望迎来快速增长期。

快速增长期后,我们判断本土MCU行业将有望诞生数 家大体量公司,并有十余家细分市场中等规模公司并存的格局。

推荐维持评级 行业与沪深300走势比较 资料来源:Wind,民生证券研究院 分析师:王芳 执业证号:S0100519090004 电话:021-80508499 邮箱:wangfang@mszq.com 分析师:杨旭 执业证号:S0100521050001 电话:021-80508499 邮箱:yangxu_yj@mszq.com 研究助理:赵晗泥 执业证号:S0100120070021 电话:021-80508499 邮箱:zhaohanni@mszq.com 相关研究 1.【民生电子】半导体周跟踪:多政策支 持半导体发展,持续看好国产替代 2.【民生电子】存储器行业深度报告:长 江存储持续进阶,国产3DNAND加速 崛起 -20% 0% 20% 40% 20-720-1021-121-421-7 沪深300电子(申万) 电子 行业研究/深度报告 半导体系列报告:MCU缺货潮加快国产替代进程,本土厂商迎发展机遇 深度研究报告/电子2021年07月23日 证券研究报告2 深度研究/电子 投资建议 建议关注已在MCU领域具备技术和产品优势的规模化企业以及具有特殊定位的MCU 厂商,包括兆易创新(32位大陆龙头)、中颖电子(大陆8位龙头,家电MCU龙头)、 芯海科技(模拟+MCU平台型公司)、国民技术(32位通用MCU)、乐鑫科技(WiFi/蓝 牙MCU)等A股优质企业。

风险提示 需求不及预期、产能瓶颈的束缚、国内厂商技术进步不及预期。

盈利预测与财务指标 代码重点公司 现价EPSPE 评级 7月22日2020A 2021E 2022E 2020A 2021E 2022E 603986.SH兆易创新1901.332.443.081437862推荐 300327.SZ中颖电子710.671.001.351067153 NA 688018.SH乐鑫科技2761.302.974.322139364 NA 688595.SH芯海科技1470.891.121.5816413193 NA 300077.SZ国民技术330.02 NANA 1630 NANANA 资料来源:公司公告、民生证券研究院 注:未覆盖公司采用wind一致预期数据。

证券研究报告3 深度研究/电子 目录 1 MCU缺货严重,行业高景气有望贯穿至2023年..................................................................................................4 2需求:市场空间巨大汽车、IOT有望带来高速增长............................................................................................6 2.1下游涉及千行百业,体量180亿美元.......................................................................................................................6 2.2汽车、IOT有望带来高速增长....................................................................................................................................7 2.2.1工业:实现无线连接、环境感知、精准控制、电源管理等功能...................................................................7 2.2.2家电:实现控制显示、马达、信号等功能.......................................................................................................8 2.2.3汽车:电子电气架构调整,MCU需求随之变革.............................................................................................8 2.2.4 IoT:更多产品实现联网控制,带来MCU增量需求.........................................................................................11 3供给:国外厂商主导,中高低端错位竞争.............................................................................................................13 3.18/32位是主流市场,16位被逐渐压缩....................................................................................................................13 3.2行业高集中度,全球七大巨头垄断市场.................................................................................................................14 4缺货潮下国内厂商迎发展窗口期,看好国内领先公司.........................................................................................22 4.1现状:消费/工控有序推进,8位对标微芯,32位对标意法.................................................................................22 4.1.1消费&工业:率先突破领域,部分细分市场站稳脚跟..................................................................................22 4.1.2汽车:从低端切入,并逐步开始高端产品研发.............................................................................................24 4.2切入机遇:贸易摩擦+缺货潮,国产腾飞窗口期...................................................................................................25 4.3兆易创新:大陆32位龙头,进入汽车领域打开发展空间....................................................................................28 4.4国民技术:国内安全领域领军,高安全性32位MCU产品.................................................................................30 4.5中颖电子:大陆8位龙头,大家电市场持续开疆拓土,汽车电子有望年底发布..............................................32 4.6芯海科技:MCU+ADC平台型企业.........................................................................................................................33 4.7乐鑫科技:WIFIMCU大陆龙头企业......................................................................................................................34 4.8比亚迪半导体:估值百亿的IDM巨头,国产车芯的领头军................................................................................36 5投资建议....................................................................................................................................................................38 6风险提示....................................................................................................................................................................38 插图目录............................................................................................................................................................................39 表格目录............................................................................................................................................................................40 证券研究报告4 深度研究/电子 1 MCU缺货严重,行业高景气有望贯穿至2023年 MCU芯片紧缺,各大厂商全线涨价、交付延后。

自2020年起全球陷入MCU缺货危机, 导致了部分车企出现停产的情况。

目前各大厂商均出现交期严重延长的情况,部分甚至达到了 40周以上。

同时国内外各大半导体公司几乎全数发布涨价公告,普遍涨价5%-15%,紧缺产品 甚至涨价幅度超50%,部分产品涨价幅度甚至超过十倍。

以ST主流型32位MCU为例,官网 标价5.83美元而立创商城标价12.21美元且仍需订货。

表1:国外公司MCU产品涨价具体内容 公司涨价日期涨价幅度涨价产品范围21Q2交付货期(位数) 恩智浦2020年11月26日5%以上全线产品26-52周 瑞萨2021年1月1日 8位MCU 26周 英飞凌 无涨价 45周 微芯 2020年7月15日 2021年1月15日 普遍在5%-10%,部分超 10% 全线产品 30-55周(8位) 40-55周(32位) 意法半导体 2021年1月1日 2021年6月1日 15%全线产品30-40周,部分在40周以上 德州仪器 30周,部分达到50周 资料来源:各公司公告,民生证券研究院 芯片紧缺下,渠道商部分产品上调幅度大于原厂。

从海外MCU龙头看,其有20%-70%的 营收通过渠道商,而在2020年底开始的芯片紧缺中,渠道商涨价现象较原厂更为显著。

各别 产品调价超过3倍。

库存方面,全国十大电子分销商万联芯城和唯样商城均面临严重的库存问 题,在售品牌库存均低于百颗;立创商城瑞萨MCU现货也仅余三款。

表2:部分知名渠道商库存情况 渠道商缺货品牌库存不足品牌(在售款数,库存颗数) 唯样商城意法半导体,微芯,Cypress,恩智浦英飞凌(在售一款,库存45颗) 万联芯城- 瑞萨(在售六款,库存89颗) 意法半导体(在售一款,库存4颗) 英飞凌(在售七款,库存49颗) 立创商城-瑞萨(在售三款) 资料来源:各渠道商官网,民生证券研究院 证券研究报告5 深度研究/电子 图1:2019年各公司销售渠道(亿美元) 资料来源:各公司公告,民生证券研究院 跟踪数据显示,除瑞萨交货周期一直较长外,其他公司正常交货周期普遍在12-18周,而 21Q1/21Q2为增长至16-55周。

产业链相关公司估计本轮缺货潮有望贯穿至2023年。

表3:各公司MCU历年不同时期交货周期与未来货期趋势(周) 公司位数19Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q121Q2货期趋势价格趋势 恩智浦 8位14-1614-1614-1614-1614-16 16-18 14-1614-1626 26-52 ↑ ↑ 32位13-1613-1613-1613-1613-1616-2616-2616-26 → 瑞萨 8位 24-2624-2620202020202012-1626 ↑ ↑ 32位→ 意法半导体 8位20-2520-2520-258-108-1012-142020 ↑ ↑ 32位121212128-121224-3524-3526 英飞凌 (Cypress) 8位14-1614-1614-1614-1614-16 15-2415-2415-24 26-28 45 ↑ → 32位20-2420-2420-2415-1615-1622-28 微芯 8位12-14 10-1210-1210-1210-12 12-1612-1812-18 16-38 30-55 ↑ ↑ 32位12-1616-2216-2616-2640-55 Zilog 8位14-1814-1814-185222-2622-2622-3022-3019-2624-39 ↑ ↑ 资料来源:Future electronics,民生证券研究院整理 0 20 40 60 80 100 恩智浦瑞萨微芯意法半导体赛普拉斯 直销分销商 证券研究报告6 深度研究/电子 2需求:市场空间巨大汽车、IoT有望带来高速增长 2.1下游涉及千行百业,体量180亿美元 MCU下游市场涉及汽车、工业、消费电子等各个领域,2020年市场规模达175亿美元。

MCU作为一个具有处理器、存储器和外围设备的独立系统,广泛应用于各类电子产品中,其 中车用电子占比近40%,工控市场占比近30%,消费电子占比近20%。

2020年受疫情影响, 市场规模有所下滑,为175亿美元,预计2021年重返正增长,2020-2025年CAGR为8%。

图2:全球MCU市场规模(亿美元) 资料来源:Gartner,民生证券研究院 图3:2020年MCU下游应用占比 图4:MCU应用广泛 资料来源:IC insights,民生证券研究院 资料来源:华大半导体,民生证券研究院 0 50 100 150 200 250 汽车,35% 工业,24% 消费电子, 18% 医疗健康, 14% 其他,5% 航空国防, 4% 证券研究报告7 深度研究/电子 2.2汽车、IoT有望带来高速增长 2.2.1工业:实现无线连接、环境感知、精准控制、电源管理等功能 工业级MCU主要起到无线连接、环境感知、精准控制、电源管理、人机交互等功能。

工 业级MCU被广泛应用于工业自动化、智慧能源、智能楼宇、医疗保健等领域的多种设备。

在 设备中,MCU模块配合其它组件,可以实现无线连接、环境感知、精准控制、电源管理、人 机交互等功能。

例如:(1)在传送带、泵、风扇、压缩机等设备中,使用MCU的交流变频器 可以精确控制电机轴转速,从而实现变速控制。

(2)在小型工业机器人中,MCU被用于控制 驱动机械臂的步进电机。

利用旋转变压器等组件,MCU可以提供高精度的运动控制。

(3)在 流量传感器中,MCU能够收集流量传感器发送的信号,并将数据传输到用户交互界面。

除此 之外,MCU也被用于工业柴油机、呼吸机系统、能源网关等设备中。

图5:交流变频器MCU解决方案 资料来源:RENESAS官网,民生证券研究院 图6:小型工业机器人MCU解决方案 资料来源:RENESAS官网,民生证券研究院 证券研究报告8 深度研究/电子 2.2.2家电:实现控制显示、马达、信号等功能 MCU在传统白色家电中起着控制显示、马达、信号的作用。

(1)对于空调而言,空调遥 控器的MCU识别用户操作并控制红外线的发射以及遥控器上用户界面的显示。

空调内机中的 MCU处理遥控器和温度数据,并控制空调内机中风力风速相关的马达以及空调内机上的显示 界面,以及控制信号传递给空调外机。

空调外机中的MCU,则控制着压缩机与外机风扇。

具有 节能、变频等功能的空调需要更高端的MCU单元进行控制。

(2)洗衣机与冰箱上的用户界面 同样由MCU进行显示控制。

在冰箱中MCU控制着压缩机,而在洗衣机中则控制着进排水马 达以及洗衣马达。

结合小家电多样的功能需求,MCU控制着各式小家电中不同的工作单元。

(1)以电饭煲 为例,MCU首先控制着电饭煲用户界面的显示与声音提示,并且通过处理用户输入的操作以 及传感器检测到的温度,控制加热的时间与温度。

(2)除此之外,MCU还广泛应用于微波炉、 电熨斗、饮水机、吸尘器等小家电中,主要起着显示控制、马达控制、系统控制、逆变控制等 多方面的控制功能,由于小家电功能丰富,MCU需要控制的工作单元也十分多样。

图7:MCU在空调中的应用 图8:MCU在电饭煲中的应用 资料来源:东软载波官网,民生证券研究院 资料来源:东软载波官网,民生证券研究院 2.2.3汽车:电子电气架构调整,MCU需求随之变革 传统汽车主要应用于中低端模块,数量大、单颗价值量小。

汽车系统可以分为几大板块, 即动力总成、车身控制、信息娱乐、辅助驾驶系统等,而每个系统下又分多个ECU控制单元, 如发动机ECU,以及雨刷、车窗、电动座椅、空调等ECU。

数量上,每个ECU都需要至少一 颗MCU,平均下来传统汽车要用到几十颗MCU,比如奥迪Q7和本田雅阁分别用到38颗和 21颗MCU。

价值量上,由于主要应用于雨刷、车窗、座椅、灯光控制、空调面板,以及娱乐 信息、电池管理等局部功能,属于中低端MCU应用,单颗价值量偏低。

整体看,MCU在燃 油汽车中占全部半导体的23%,在纯电动车占11%。

表4:奥迪Q7、本田雅阁MCU应用情况 汽车模块奥迪Q7 MCU数量本田雅阁MCU数量 底盘及安全性13颗13颗 车身及便利性10颗10颗 信息娱乐系统8颗8颗 证券研究报告9 深度研究/电子 ADAS 5颗5颗 其他2颗2颗 合计38颗21颗 资料来源:IHS market,民生证券研究院 图9:燃油汽车半导体分类 图10:纯电动汽车半导体分类 资料来源:Strategy Analytics,民生证券研究院 资料来源:Strategy Analytics,民生证券研究院 自动化、电动化趋势下,电子电气架构重构,MCU需求随之变革。

随着汽车电子技术发 展,传统汽车分布式架构下的ECU数量不断增加,经济车型约需要20个ECU,而高端车型 ECU需求在50个以上。

ECU的增加使得汽车线束排线困难、软件维护与升级困难、模块间信 息沟通效率低,因此“域架构”概念随之被提出,如Tier-1厂商博世的经典五域:动力域、底盘 域、车身域、信息娱乐域,以及ADAS域,随之带来汽车MCU需求的变革。

图11:单车ECU增量趋势 资料来源:Strategy Analytics,民生证券研究院 MCU 23% 功率半导体 21%传感器 13% 其他 43% MCU 11% 功率半导体 55% 传感器 7% 其他 27% 证券研究报告10 深度研究/电子 图12:汽车电子电气架构演变趋势 资料来源:Tesla,民生证券研究院 ADAS域:L3及以上功能中,MCU或被更高集成、更高算力的SoC替代。

目前传统车 厂仍保留汽车分布式架构以实现L0-L2级别ADAS功能,MCU增量与ECU增量成正比,同 时额外添加域控制器实现L3及以上级别功能,如奥迪和宝马的L3车型均追加1颗英飞凌的 Aurix MCU整合到集成平台中。

但集中式架构仍是未来智能汽车的发展方向,尤其在ADAS 域上SoC将替代大部分MCU功能,MCU需求数量将一定程度下降。

如特斯拉Autopilot自动 驾驶平台3.0版本的中央超级计算机包含ADAS板和信息娱乐板,ADAS板上采用2颗SoC 并保留1颗冗余MCU,信息娱乐板上也仅使用了1颗恩智浦的MCU,整体MCU数量相较 1.0版本下降;而在视觉和雷达模块上,特斯拉的三摄方案也只保留感知的基础功能,边缘 MCU数量也下降明显。

目前L3及以上场景中,ADAS域控制器一般包含1颗或1颗以上的 算力更高的SoC芯片及1颗安全冗余MCU芯片。

动力域:纯电汽车相比传统燃油车,所需MCU数量、单价均提升。

传统燃油车仍然是1 个发动机管理MCU、1个变速箱MCU以及1个车用发电机MCU的设计。

而电动汽车主要靠 三电系统,即电驱、电池和电控系统作为整车驱动力,MCU需求反而会增加。

从数量上看, BMS电池管理系统大多为一主四从的经典结构,而主控制器和从控制器均各需要1颗MCU; 整车控制器VCU需要配备32位MCU,不同车型所需数量不一,电动汽车单车MCU将增加 6颗以上。

从价格上看,电动驱动对于MCU性能要求更严格,单颗MCU价值量更高。

根据 贸泽电子数据显示,电池管理系统内MCU单颗价值量为百元到数百元。

证券研究报告11 深度研究/电子 图13:BMS电池管理系统架构 图14:VCU整车控制器架构 资料来源:搜狐网,民生证券研究院 资料来源:搜狐网,民生证券研究院 车身域、底盘域:出于安全冗余考虑,MCU数量不会下滑,但功能会简化为执行侧面。

我们认为,出于安全冗余的考虑,即便ECU融合,智能汽车车身及底盘相关MCU数量需求 也并不会下滑,但MCU功能会简化为执行层面,运算层级将交由集中平台处理。

如特斯拉 Model3采用3个车身控制器融合车身域和底盘域,前车身控制器中采用1颗主MCU和3颗 辅MCU,左车身控制器采用2颗主MCU和2颗辅MCU,右车身控制器采用1颗主MCU和 2颗辅MCU。

其3个车身控制器融合了约14个ECU模块的功能,但最终仍采用了11个MCU, MCU数量较融合前并未产生较大变化。

2.2.4 IoT:更多产品实现联网控制,带来MCU增量需求 IoT设备需求与MCU相契合,是未来各领域增量的重要来源。

IoT实际上并非一种新的 设备,而是指通过在传统设备上加入传感器+执行器+通信模组,以持续收集相关设备的数据并 进行分析,从而提供增强的服务和运营的产品。

而MCU的“低功耗+安全+经济”特性,符合IOT 设备要求,因此其他各类IoT设备中运用广泛,2017年其在消费电子、汽车、工业领域的占 比分别为33%、21%、13%。

根据IoTAnalytics预测,IoT半导体组件市场将从2020年的330 亿美元增长到2025年的800亿美元,CAGR达19%,其中MCU、连接芯片组、AI芯片组、 安全芯片组四类芯片价值量占比最大。

证券研究报告12 深度研究/电子 图15:IOTMCU分应用占比 图16:通用MCU+更多特定功能以满足IOT需要 资料来源:Inkwood Research,民生证券研究院 资料来源:民生证券研究院整理 图17:IoT设备兴起带来的半导体机会 资料来源:IoTAnalytics,民生证券研究院 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 20172026 通用MCU传感器通信 电源管理 证券研究报告13 深度研究/电子 3供给:国外厂商主导,中高低端错位竞争 3.18/32位是主流市场,16位被逐渐压缩 8位常用于运算量较小的产品,32位用于计算量较大的产品。

MCU分为4/8/16/32位, 其位数是指处理器寄存器的大小或宽度,即数据总线宽度,较大位数的寄存器意味着可以操作 大量的数据以减少时钟周期,从而达到更好的运算效率。

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。

表5:不同位数MCU的功能 MCU位数功能 4bit计算器、车用防盗装置、无线电话、CD播放器、儿童玩具、磅秤、温度计、遥控器等。

随着技术发展,目前已基本退出市场 8bit 传感器网关、人机接口任务、电池供电设备、液晶显示器、通讯设备、电机电源控制、触摸和手势、电源和功率管理、家庭自 动化、警报、恒温器、小型电器和电动工具、照明控制、医疗和健身智能手表、玩具等。

16bit 传感器、无线协议的通信接口、人机接口任务、电池供电设备、电机控制、液晶显示器、通讯设备、工业控制、测量、便携式 仪表、智能传感和消费类电子产品等。

32bit 车身控制/动力/车载信息系统、ASIL等级、汽车雷达监测、电动自行车、内燃机的控制、安全气囊、工业驱动器和数字电源、 工业传感器、电动工具、电机控制和其他变频器应用、FOC的永磁同步风机驱动、LED/LCD控制、数字开关模式电源、工业 自动化、人机界面、工业运输、航模控制器、白色家电、家电、家庭/楼宇自动化、医疗和保健应用、安全和访问控制、可穿 戴设备、视频监控云台控制、温控器、智能机器人、智慧门锁、通信网关、智能能源设备、游戏终端、便携式消费电子应用、 无线充电、生物识别传感器、智能计量、通信设备、安防监控、绿色能源、图像采集的处理、高性能嵌入式系统等。

64bit高分辨率人机界面(HMI)、嵌入式视觉、嵌入式人工智能(e-AI)和实时控制、工业以太网连接等。

资料来源:恩智浦/瑞萨/意法半导体/英飞凌/微芯科技/德州仪器公司官网,民生证券研究院 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%。

我们认为(1)32位市场规模不断提升的原因在于:①MCU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;②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。

(2)8位在性能不及32位情况下,仍具有一定市场的主要原因系:①虽然32位比8位价 格稍高,但是开发过程中难度更大且耗时,反而最终导致成本更高;②8位也具备某些硬件优 势,比如静态电流更低导致功耗更低,某些简单计算操作下速度更快。

证券研究报告14 深度研究/电子 图18:不同位数MCU市场规模(亿美元) 图19:不同位数ASP 资料来源:Gartner,民生证券研究院 资料来源:IC insights,民生证券研究院 表6:8位和32位设备在活动模式和静态模式下的功耗差异 功率分配8-bit AVR 32-bit CM0+ 10MHZ有源模式1.2% × 3000μA 3.3% × 1400μA 休眠模式98.8% × 0.1μA 96.7% × 2.0μA 平均能耗36.1μA 48.1μA 资料来源:Electronic Design,民生证券研究院 表7:响应ISR请求并将数据的一个字节从SPI外设移至SRAM所需的周期比较 动作请求8-bit AVR(周期) 32-bit CM0+(周期)注解 检测中断和跳转中断向量312 确定中断触发-06 AVR不需要,因每个中断都有自己的中断向 量。

CM0+核心限制为32个向量 寄存器压入堆栈10 CM0+不需要,因中断检测将推8寄存器到堆栈 从SPI读取收到的字节到寄存器12 假设外设和CPU以相同的速度运行(CM0+的 最佳情况) 接收到的字节写入SRAM 22 堆栈弹出寄存器10 CM0+不需要,因为中断返回将弹出8寄存器 中断返回310 执行main()中的循环,直到下一个中断被识别11 使用中断从SPI接收一个字节的最小周期数1233 资料来源:Electronic Design,民生证券研究院 3.2行业高集中度,全球七大巨头垄断市场 MCU是电子设备的核心部件,其架构核心是CPU内核。

MCU是把CPU的频率与规格 做适当缩减,并将内存、计数器、USB、A/D转换等周边接口都整合在单一芯片上,形成芯片 级的计算机。

其在计算能力要求不算高的设备上应用广泛,如体温计、无线充电器和智能手环, 大到数控机床、机器人和汽车。

MCU架构根据指令结构可以分为CISC(Complex Instruction Set 0% 20% 40% 60% 80% 100% 200 2 200 3 200 4 200 5 200 6 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5 201 6 201 7 201 8 201 9 202 0 8 bit 16 bit 32 bit 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 200 4 200 5 200 6 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5 201 6 201 7 201 8 (美元) 4bit 8bit 16bit 32bit混合 证券研究报告15 深度研究/电子 Computer)架构和RISC(Reduced Instruction Set Computer)架构,早期的MCU全部是基于CISC 架构,如8051架构,而目前主流的架构则基本都是基于RISC架构。

对于MCU厂商,其既可 选择向外部购买架构,如ARM公司的Cortex-M系列架构,也可自主研发架构,如微芯科技 公司旗下的16位微控制器产品线中PIC24系列采用的PIC架构,而8位微控制器产品线中的 AVR系列采用的AVR架构。

MCU复杂性,决定行业高集中度。

MCU的基本结构可以分成CPU处理器内核、存储器、 总线和外设四部分,内核通过寄存器控制外设,外设通过中断系统通知内核,二者之间通过总 线传输数据、地址以及控制信息。

由于MCU的工作原理是根据预先编好的运算逻辑逐条执行 程序命令,故而也需要存储器存放已编信息。

一般而言外设部分包括串口控制模块、SPI模块、 I2C模块、A/D模块、PWM模块、CAN模块、EEPROM、比较器模块等,可通过MCU指令 直接控制。

由于MCU不仅涉及数字电路技术(即CPU),还涉及外设的模拟电路,其对芯片 公司的综合能力要求较高,因此我们看到:1)全球市场海外龙头集中度较高;2)MCU公司 通常是MCU与模拟芯片同时涉足。

图20:STM 32F030C6芯片(32位MCU)系统组成图 图21:MCU基本结构 资料来源:STMicroelectronics,民生证券研究院 资料来源:电子发烧友,民生证券研究院 数轮大规模并购后,CR7>80%。

总体看,国外前七大厂商占据了全球超过80%的市场份 额,头部效应显著,其中瑞萨、恩智浦>微芯、意法>其他三家。

我们认为集中度较高的原 因包括:1)为争夺市场份额及布局物联网应用,MCU主要厂商之间发生了数起大规模并购, 包括NXP2015年收购飞思卡尔,进军汽车电子领域,市占率上升至19%;Microchip在2016 年收购Atmel,市场占有率上升至14%;Cypress在2015年收购Spansion,市场占有率达到 4%;2020年Cypress被Infineon所收购,预计合并后市占率超过15%,跃升为排名第三的厂 商。

2)MCU下游应用通常更新迭代较慢、使用周期较长,因此倾向于能提供稳定解决方案 的供应商,较少更换供应商。

证券研究报告16 深度研究/电子 图22:主要厂商市占率变化情况 资料来源:Gartner,民生证券研究院 注:(1)瑞萨2010年完成对NEC收购,2009年之前及之后数据均为两家厂商合并营收数据。

(2)恩智浦于2015年完成对飞思卡尔的并购,收 购前恩智浦市占率约5%、飞思卡尔约10%,2015年之前及之后数据均为两家厂商合并营收数据。

(3)微芯于2015年完成对Atmel的并购,收 购前微芯市占率约7%、Atmel约7%,2015年之前及之后数据均为两家厂商合并营收数据。

(4)赛普拉斯于2006年完成对NEC的收购,2006 年之前及之后数据均为两家厂商合并营收数据。

从公司定位看,英飞凌\TI产品线较广,而其他公司视MCU为主力产品。

从公司对MCU 的定位上看,瑞萨、微芯、赛普拉斯营收中MCU营收占比位50%及以上,恩智浦、意法半导 体营收中MCU占比也较高,而英飞凌、德州仪器MCU占比相对较少。

图23:各公司2019年MCU营收、总体营收(亿美元) 资料来源:各公司公告,民生证券研究院 注:恩智浦、英飞凌、赛普拉斯、德州仪器,意法半导体数据采用市场规模、市占率数据推算,其他数据采用年报披露数据,其中2019年财年 微芯为19/3/31—20/3/31,英飞凌为2018/10/1—2019/10/1,其余公司为20/1/1——20/12/31。

MCU位数:8位集中度低于整体集中度,意法通过STM32赢得32位市场。

(1)8位: 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 20042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020 赛普拉斯(2020被收购)瑞萨恩智浦 微芯英飞凌意法半导体 德州仪器合计(次坐标轴) 瑞萨2010年收购NEC 恩智浦2015年收购飞思卡尔 微芯2015年收购Atmel 赛普拉斯2006年收购NEC 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 30 60 90 120 150 恩智浦瑞萨微芯意法半导体英飞凌赛普拉斯德州仪器 MCU营收其他营收MCU占比 证券研究报告17 深度研究/电子 前7大厂商中有5家布局8位产品,CR5在70%上下,低于整体MCU市场集中度,我们认为 这与8位技术较为成熟且技术难度相对较低有关。

(2)16位:7大厂商中仅意法半导体没有布 局,CR6接近100%,其中微芯、德州仪器增长较快。

(3)32位:意法在2007年发布了基于 ARMCortex-M3的STM32 F1系列(中低端),此后又不断开发出F0-F7系列,全面覆盖高中 低市场,通过更为完善的生态建设,逐步抢占32位市场,市占率由2007年的6%提升至2019 年的17%,目前已与瑞萨、恩智浦市占率相当。

下游应用:汽车、工控、消费电子三大市场错位竞争。

(1)恩智浦、瑞萨定位高端汽车、 工控市场:恩智浦与瑞萨定位较为相似。

其中恩智浦前期在医疗、通讯市场均有所布局,在2015 年通过收购飞思卡尔进军汽车电子领域。

瑞萨在汽车MCU市场具有领先地位,2014年起就已 占据汽车半导体全球市场份额第一。

(2)微芯、意法定位中低端工控、消费电子:微芯2016 年通过收购Atmel,在工业控制领域形成全面覆盖的产品线。

意法半导体在物联网和消费电子 领域全面布局,包括了工业网关、电信设备、家庭自动化等产品,但在高端的工控、车规领域 仍有所局限。

(3)其他:英飞凌在汽车电子、工业控制、医疗等领域长期经营,定位高端,价 格偏高,且在2020年完成对赛普拉斯的收购,完善汽车电子产品线的同时进入了消费电子领 域。

德州仪器主要深耕工业控制与通信领域,在低功耗产品上有绝对的技术优势。

图24:主要厂商8位MCU市占率变化情况 资料来源:Gartner,民生证券研究院 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019 合计(LHS)赛普拉斯瑞萨恩智浦微芯意法半导体 证券研究报告18 深度研究/电子 图25:主要厂商16位MCU市占率变化情况 资料来源:Gartner,民生证券研究院 图26:主要厂商32位MCU市占率变化情况 资料来源:Gartner,民生证券研究院 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019 合计(LHS)赛普拉斯瑞萨恩智浦微芯英飞凌德州仪器 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019 合计(LHS)赛普拉斯瑞萨恩智浦 微芯英飞凌意法半导体德州仪器 证券研究报告19 深度研究/电子 图27:消费电子MCU市占率 图28:工业MCU市占率 资料来源:Gartner,民生证券研究院 资料来源:Gartner,民生证券研究院 图29:汽车电子MCU市占率 资料来源:Gartner,民生证券研究院 表8:国外厂商MCU情况 企业主力产品架构位数定位工业汽车消费 产品举例 恩智浦LPC800系列Arm Cortex- M0+ 8/16位低端 传感器网关、无线协议的通信接口、人机接口任务、电池供 电设备 MPC57系列PowerPC 32位高端 ASILD、车辆动力学和控制应用程序 S32R系列PowerPC 32位中高端 汽车雷达应用,包括自适应巡航控制(ACC)、自动紧急制 动(AEB)、盲点检测(BSD)和换车道辅助(LCA) S32K系列Arm Cortex-M 32位中高端 ASILB/D、汽车车身、区域控制和电气应用 MAC57D5xx系列Arm Cortex- M0+/M4/A5 32位中端 汽车仪表板和工业应用 LPC4300系列Arm Cortex- M33 32位高端 安全应用、工业控制、物联网、智能家居、楼宇控制/自动 化、消费电子、诊断设备 赛普拉斯 (被收购) 9%瑞萨 12% 恩智浦 3% 微芯 27% 意法半导体 14% 其它 35% 瑞萨 11% 恩智浦 13% 微芯 21% 英飞凌 6% 意法半导体 16% 德州仪器 19% 其它 14% 赛普拉斯 (被收购) 7% 瑞萨 31% 恩智浦 24% 微芯 7% 英飞凌 12% 意法半导体 6% 德州仪器 9% 其它 4% 证券研究报告20 深度研究/电子 i.MXRT跨界 MCU Arm Cortex-M732位高端 应用广泛,如工业控制面板、电机控制、高端物联网应用 Kinetis系列Arm Cortex- M0+/M4/M7 32位低中高端 电机控制和数字电源转换、低功耗无线控制、白色家电、工 业控制、汽车电机,ASILB(车规安全等级) Power Architecture 系列 PowerPC 32位高端 车身控制、动力、车载信息系统 瑞萨RL78系列瑞萨内核8/16位低端 传感器、电机控制、液晶显示器、通讯设备 RX系列瑞萨内核32位低中高端 中端工控、电器、云连接 RA系列Arm 32位高端 电机控制、LCD控制、网络、电容式触控、安全、智能物 联网 RZ系列Arm 32/64 位 高端 高分辨率人机界面(HMI)、嵌入式视觉、嵌入式人工智能 (e-AI)和实时控制、工业以太网连接 RH系列Arm 32位中低端 车载控制,如OTA安全功能 微芯科技 PIC10+/AVR/Attiny 系列 PIC/AVR/51系列 8位低端 电机电源控制、通讯设备、触摸和手势 PIC24/dsPIC33系列 PIC 16位中端 工业控制 PIC32/SAMMIPS/Arm 32位高端 工业控制全覆盖、汽车电子 意法半 导体 STM8S系列STM8 CPU 8位中低端 电机控制、电池管理、电源和功率管理 STM8L系列STM8 CPU 8位中低端 家庭自动化、警报、恒温器、小型电器和电动工具、电池供 应设备、照明控制、传感器控制、医疗和健身智能手表、玩具 STM8AF/AL系列STM8 CPU 8位中低端 汽车领域应用 STM32F0系列Arm Cortex-M032位低端 通信网关、智能能源设备、游戏终端、便携式消费电子应用 STM32F1系列Arm Cortex-M332位中低端 工业、医疗和消费者市场中范围广泛的各种应用需求 STM32F3系列Arm Cortex-M432位中低端 电机控制、数字开关模式电源、照明、焊接、太阳能、无线 充电、生物识别传感器、智能计量 STM32F2系列Arm Cortex-M332位高端 医疗、消费、工业领域 STM32F4系列Arm Cortex-M432位高端 通信设备、医疗保健、安防监控、消费电子、工业自动化、 绿色能源、白色家电 STM32F7系列Arm Cortex-M732位高端 图像采集的处理、高性能嵌入式系统、工业机械 STM32H7系列Arm Cortex-M732位高端 智能家电显示、工控显示应用 STM32U5系列Arm Cortex- M33 32位高端 可穿戴设备、个人医疗器械、家庭自动化和工业传感器 STM32L5系列Arm Cortex- M33 32位高端 物联网、医疗、工业和消费等低功耗应用 英飞凌XMC系列Arm Cortex-M 32位中低端 航模控制器、电动自行车、FOC的永磁同步风机驱动、 LED控制、针对功率变换的应用 PSoC系列Arm 32位中端 白家电、电动工具、可穿戴设备、视频监控云台控制、共享 单车、温控器、智能机器人、智慧门锁 AURIX系列TriCore 32位高端 汽车/工业应用,内燃机的控制、电动和混合动力汽车、传 输控制单元、制动系统、电动转向系统、安全气囊 证券研究报告21 深度研究/电子 德州仪器 TM4C系列Arm Cortex- M4F 32位中高端 传感器聚合、安全和访问控制、家庭和建筑自动化、工业自 动化、人机界面、照明控制、工业运输、数据采集、系统管理 MSP430基于RISC 16位中高端 测量、便携式仪表、智能传感和消费类电子产品 实时控制C2000系列 C28x数学优 化型内核 32位低中高端 电动汽车、工业驱动器和数字电源、电机控制 赛普拉斯 8FX基于CISC 8位低端 小型家电 FR系列基于 CISC/RISC- ARM 16/32 位 中低端 汽车电子,不再更新 FM系列Arm 32位中端 工业、电机控制和其他变频器应用、工厂自动化、白色家 电、家电、家庭自动化和传感器控制、电动工具、医疗和保 健应用、手持设备 Traveo Arm 32位中高端 汽车仪表板、车身控制模块 资料来源:各公司公告,民生证券研究院 注:赛普拉斯2020年被英飞凌收购 证券研究报告22 深度研究/电子 4缺货潮下国内厂商迎发展窗口期,看好国内领先公司 4.1现状:消费/工控有序推进,8位对标微芯,32位对标意法 大陆MCU玩家众多,但规模普遍偏小,32位兆易体量最大,8位中颖电子体量最大。

与 全球市场厂商相比,国内厂商呈现玩家众多、规模普遍偏小的现状,且多为细分领域玩家,仅 兆易(32位)、中颖(8位)体量较大,营收接近10亿元。

我们认为,目前大陆MCU厂商还 处于发展的早期,国产替代下看好MCU平台型公司的出现。

图30:海外巨头2020年MCU业务营收体量(亿美元) 图31:大陆公司2020年MCU业务营收(亿美元) 资料来源:Gartner,民生证券研究院 资料来源:各公司公告,民生证券研究院 4.1.1消费&工业:率先突破领域,部分细分市场站稳脚跟 8位对标微芯、32位对标意法,消费电子为主攻方向。

目前国内MCU厂商的切入路径主 要有两条,(1)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;(2)借力海外厂商的成熟生态, 大多数产品基于ARMCortex-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。

此外,其他企业积极进入MCU产业。

由于国内市场大+政府支持,国内MCU公司不断 涌现。

如美的成立美垦半导体技术公司,专注家电领域芯片,产品包括MCU、功率、电源、 IoT等相关领域的芯片。

再如力源信息自研的MCU芯片目前已流片成功,预计21年7月开始 让部分客户测试,21Q4进入小批量量产。

表9:国内厂商MCU情况 企业位数工业汽车消费 应用领域说明 宏晶科技 8位 公司专注于8051MCU,目前主力产 品为STC8,即将推出32位MCU。

兆易创新 32位 消费电子,电动车,无人机,安防,物联网,无线传输,工 控,电机变频,红外热成像仪,混合信号处理,光纤网络, 高速信号采集,测量仪器,AI GD32与STM32兼容,开发RISC- V32产品;车规级芯片已完成研发将 于2021年7月流片。

复旦微电子16/32位 智能电表/水表/热表/燃气表,智能家居(新风机、净水器、门 锁等),ETC,消费电子,物联网通讯模块,烟雾报警器及传 感器模块 公司专注于相关智能电能表专用 MCU芯片。

0 5 10 15 20 25 30 微芯瑞萨STNXP英飞凌TI 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 兆易创新芯海科技中颖电子 营收毛利率 证券研究报告23 深度研究/电子 东软载波 8/32位 消费电子,智能家电,仪器仪表,工控,安防,智能变频, 汽车,触摸控制器,智能硬件 公司拥有完整的白电、消费电子、工 业控制、工业以太网等领域8位/32 位MCU产品线。

8位MCU在汽车领 域已有一定应用。

中颖电子8/16/32位 家电,安防,智能电表/水表/热表/燃气表,电动自行车,工业 变频器,无刷直流/交流/永磁同步电机,健康医疗,车载多媒 体,工控物联,智能照明,消费电子 小家电市场以有较高市占率。

车规级 产品处于研发阶段。

上海贝岭8位 工控,家电,医疗护理仪器,智能仪表,空调遥控器,电源 管理,电动自行车,工业设备的泵控制,压缩泵 相关电源产品已通过车规验证,处于 前期推广阶段。

晟矽微电 8/32位 家电,照明,消费电子,电动车充电器,重合闸,烟雾报警 器,楼宇门禁,多功能遥控器,工控 MCU产品从遥控器、锂电数码、小 家电、消费类等领域逐步拓展到智能 家居、工业控制、汽车电子等领域。

芯海科技8/32位 移动电源,家电,消费电子,电动车,汽车智能座舱,工 控,医疗电子 2021年1月18日,公司首颗车规级 信号链MCU芯片CSA37F62-LQFP48 成功通过AEC-Q100权威认证。

比亚迪半导体 8/32位 车灯,PM2.5,车身控制,域控制器等车身控制领域 至2021年5月车规级MCU量产装车 突破1000万颗。

未来将推出车轨 BMS芯片,电机驱动芯片以及多核锁 步32位车规级MCU。

产品已被长城 汽车和广汽集团等国内汽车原始设备 制造商采用。

华大半导体32位 家电,物联网,消费,新能源车电驱、电力输配电、光伏发 电、大型电机控制等领域的IGBT驱动,PLC、伺服电机等高 端工控领域,智能制造,智能交通 公司专注三大领域:工业控制,汽车 电子,安全物联网。

贝特莱32位 消费电子,键盘触摸板,汽车电子,智能家居,智慧健康公司专注于传感器,MCU等领域。

灵动微电子 32位 智能工业,汽车电子,通信基建,医疗健康,智慧家电,物 联网消费电子 公司专注于Arm Cortex-M系列内核 开发的32位MCU产品,拥有 F/L/SPIN/W四大系列,200多个型 号,累计交付超2亿颗。

航顺芯片32位 工业应用,可编程控制器,HMI人机音视频多媒体交互, 图形显示设备,语音识别设备,安防,电机,物联网低功耗 传感器端,无人机,云台控制,家电,消费电子 车规级芯片应用主要在新能源汽车前 装市场,如车身稳定、中控导航等, 已批量交付多家新能源汽车厂商。

乐鑫科技32位 智能家居,电工,照明,消费电子,工业控制,物联网 2020年公司在Wi-Fi MCU领域市场 份额为35%以上,排名第一。

芯天下8位 各类安防监控,智能家居,家用电器公司主要产品为存储器。

辉芒微电子8/32位 小玩具,无线充电,家用电器,智能设备,高性能无刷直流 电机,汽车,手持设备,工控安防,智能硬件,IOT 公司专注于NVM、数模混合信号设 计、模拟电路、高压电源管理芯片。

瑞纳捷8位 物联网终端,智能门锁,电池供电类产品,汽车电子,智能 交通,移动支付和生物识别等领域 公司专注安全加密芯片,低功耗安全 MCU,驱动芯片,NFC,控制芯片。

芯旺微8/32位 汽车:照明,车窗控制,空调面板; 工业:无刷直流电机,电动工具控制器,舵机控制; AIOT:智能门锁,智能温控器 公司专注于汽车级、工业级混合信号 8位MCU、32位MCU&DSP芯片设 计,已推出近50款车规级MCU。

敏矽微32位 智能家居,物联网,工业控制,交通 公司专注于为工业控制、轨道交通、 物联网(IoT)和家庭娱乐市场提供 以芯片为基础的解决方案。

极海(艾派克) 32位 工业控制,医疗设备,汽车应用,智慧家庭,消费电子,智 能穿戴等领域 公司聚焦中高端工业级MCU/SoC产 业化发展。

顶诺微电子 证券研究报告24 深度研究/电子 国民技术32位 工业互联应用领域:手持云台,红外触摸屏,打印机,LED 显示屏,工业小型网关,DTU,PLC,充电桩,电梯控制器 消费应用领域:白色家电,无人机,机器人,数字电源, UPS,伺服控制器,半导体/光学指纹模组 公司积极布局32位全系列、全产品 线路径MCU,覆盖工业控制、智慧 城市、智能家电、医疗健康、生物识 别、机器人控制等多种物联网场景。

北京君正NA 车内照明控制和触控,智能音箱等IoT 资料来源:各公司官网,Wind,民生证券研究院 8位市场部分细分领域已有所突破。

目前在8位领域做得较好的厂商包括中颖电子(专注 小家电)、宏晶电子等。

以小家电市场为例,国内各小家电厂商主要通过两条路径打开市场: ①通过各种应用创新,试图通过创新技术建立起行业壁垒,如集烤/煮/炒/蒸于一体的小厨电; ②通过寻找市场空白,推出全新产品,如大力推广的消毒刀架等。

相较于MCU其他领域来说, 小家电的MCU产品迭代稍快、需求差异化,而国内MCU厂商相对国外大厂,能够提供及时 的、更全面的本地服务。

目前,大陆厂商中颖电子、台系厂商盛群半导体、义隆电子、松瀚电 子均已拥有较高市场份额,该四家厂商合计市占率达78%。

图32:2017年中国小家电MCU行业竞争格局 资料来源:CSIA,民生证券研究院 4.1.2汽车:从低端切入,并逐步开始高端产品研发 车规MCU需同时保障功能与安全性,评估指标远远严苛于消费类和工业级MCU。

车规 MCU的评估指标无论从工作环境、使用寿命还是交付良率等方面,都要严苛于消费类与工业 级的MCU。

比如汽车发动机舱MCU工作温度区间为-40℃-150℃,车身控制部分为-40℃-125℃, 而消费类产品只需要达到:0℃-70℃。

其它环境要求诸如湿度、发霉、粉尘、水、EMC,以及 有害气体侵蚀等等也往往都高于消费电子产品要求。

表10:消费、工业、汽车级芯片评估指标对比 参数消费类工业级汽车级 温度0℃~70℃ -40℃~85℃ -40℃~150℃ 发动机舱:-40℃~150℃ 车身控制:-40℃~125℃ 湿度低根据环境而定0~100% 验证标准JESD47 JESD47 有源元件:AECQ100 无源元件:AECQ200 供应链质量管理:IATF 16949 松翰科技(中) 14% 瑞萨电子(日) 11% 盛群半导体 (中) 23% 中颖电子(中) 20% 义隆电子(中) 21% 其他 11% 证券研究报告25 深度研究/电子 ASIL:ISO26262 交付良率≤200DPPM ≤10DPPM ≤1DPPM 使用寿命3~5年5~10年≥15年 供货时间高至2年高至5年高至30年 资料来源:芯路通讯,电子发烧友网,知乎,民生证券研究院 国产厂商从中低端车规MCU切入,并考虑研发高算力产品。

车规级MCU由于认证周期 长、可靠性要求高,是国产替代最难突破的阵地,不过近年来不少国内厂商已经从与安全性能 相关性不大的中低端车规MCU切入,比如雨刷、车窗、遥控器、环境光控制、动态流水灯等 车身控制模块,并逐步开始研发未来汽车智能化所需的高端MCU,如智能座舱、ADAS等。

目前,行业内推进较为快速的厂商包括华大北斗、兆易创新、比亚迪半导体、杰发科技等。

表11:不同级别车规MCU的应用 车规MCU应用门槛应用模块 低端车身控制模块:如雨刷、车窗、座椅、灯光控制、水泵、空调面板及多功能方向盘等 中端车载娱乐信息模块:仪表、中控、通讯等。

高端智能座舱、ADAS辅助驾驶系统、动力系统。

资料来源:电子发烧友网,民生证券研究院 表12:国内车规MCU厂商现状 厂商芯片应用领域首款通过时间 华大北斗HD80xx/HD9xxx系列车载应用、高精度应用、安全北斗应用2017年5月发布 兆易创新- - 2021年年中流片、预计明年中量产 比亚迪半导体BF711x/BF7106系列新能源汽车2018年发布、量产装车 芯海科技CSA3762-LQFP48各类压力测量,如按键压力、座椅压力等2021年1月认证发布 全志科技T7智能座舱2018年发布 杰发科技AC781x/AC7801x系列车身控制(从车胎的胎压检测MCU进入) 2018年12月发布并量产 芯旺微电子KF8A/KF32A系列汽车前装2019年8月发布 赛腾微电子ASM87/ASM30系列 LED动态流水灯、车载无线充电发射器、车窗玻 璃升降器等汽车电子零部件 2019年7月认证发布并量产 国芯科技CCM3310/CFCC2002/CFCC2003车身控制、网关应用、动力总成系统2019年7月发布 琪铺维半导体XL6600系列 汽车车身控制,中控仪表,LED车灯,天窗/车窗 /车门等 2018年发布并开始小规模量产 资料来源:各公司官网,搜狐网,民生证券研究院 4.2切入机遇:贸易摩擦+缺货潮,国产腾飞窗口期 巨大市场空间+极低自给率,亟待国产替代。

我们认为,国内MCU市场受益于庞大下游 制造业增长,包括家电产品、消费电子、汽车电子以及覆盖千行百业的工业产品,其增速高于 世界平均水平。

2020年中国MCU市场规模约274亿元(占全球的23%,预计2020-2024年 CAGR达7%。

从竞争格局看,2019年CR7=81%。

中国厂商中,台湾厂商新唐等拥有一定市 占率,大陆厂商中颖电子、兆易创新等也开始占据一定市场份额。

证券研究报告26 深度研究/电子 图33:中国MCU市场规模(亿元人民币) 图34:2019年中国MCU厂商市场份额占比 资料来源:Omdia,民生证券研究院 资料来源:IHS,民生证券研究院 图35:海外厂商2019年总营收中来自中国的占比(亿美元) 资料来源:各公司公告,民生证券研究院 硬件成本低,价格竞争不是生存之道。

由于MCU通常较小且不需要用到先进制程(8位 80/90nm即可、32位40nm即可),因此硬件成本较低,国内厂商较难通过价格优势切入。

而 我们从产业链了解到,大陆公司价格相较海外巨头差异不明显。

生态系统是关键,大陆企业已在构建生态,32位兆易是领头羊,8位中颖电子已实现自 主开发。

由于工程师需要在MCU的基础上做定制化的开放,因此除硬件性能外,良好的开发 环境、可得的学习资料对于工程师来说也极为关键。

我们以业内生态建设完善著称的STM32 为例,其生态系统主要由其自身及其合作伙伴共同建立,主要包括三大部分:硬件开发工具(包 括开发板等)、软件开发工具(从配置、开发、编程、监控的全开发过程)、学习资料(包括开 发者交流论坛、工程师培训课程、指导手册等),良好的生态,可以使得工程师无需借助MCU 厂商的帮助即可解决开发过程遇到的各类bugs。

此外,STM在推广过程中,还有意培养群众 基础,比如向各大高校推广宣传、向工程师免费发放开发板等。

国内厂商初期主要是借力海外 0 50 100 150 200 250 300 350 400意法半导体 21% 恩智浦 20% 微芯 14% 瑞萨 13% 英飞凌 6% 德州仪器 4% 赛普拉斯 3% 其他 19% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 30 60 90 120 150 中国营收其他地区营收中国营收占比 证券研究报告27 深度研究/电子 厂商的生态,最为多的即是开发与SMT32产品兼容的产品,因为这可以这使已使用SMT32的 产品以及学习过SMT32开发的工程师,在较小工作量的情况下,完成国产替代。

而目前国内 厂商也开始着手构建生态,如兆易创新主要通过与六七家厂商合作构建软件生态,通过GD32 大学计划培养群众基础,并联合全球合作伙伴开发AIoT、电机控制和工业应用等丰富应用; 再如中颖电子自研软件开发工具。

图36:ST生态系统内涵 图37:ST生态系统:硬件 资料来源:STMicroelectronics,民生证券研究院 资料来源:STMicroelectronics,民生证券研究院 图38:ST生态系统:软件 图39:ST生态系统:学习资源 资料来源:STMicroelectronics,民生证券研究院 资料来源:STMicroelectronics,民生证券研究院 “贸易摩擦+缺货潮”是大陆公司被市场认知的绝佳窗口期,看好未来持续性国产替代。

相 较于CPU、内存芯片等,MCU在技术上更新迭代较慢、下游产品的生命周期较长、成本较低, 这导致厂商不会轻易替换供应商,通常在产品做更新迭代时才会考虑更换供应商。

而2019年 开始的贸易摩擦+2020年下半年开始的缺货潮给了国产替代良好的切入机会。

如兆易从2013 年开始向市场推广MCU,但直到2020年才开始快速增长;中颖电子在大家电客户端的导入也 是在贸易摩擦之后才开始加速导入。

我们认为,本次切入窗口期给予大陆MCU厂商被市场认 知的机会,一旦产品被认可,将会开启国产替代快速增长期。

我们以意法STM32产品为例, 其在下游客户中的偏好程度已经连续数年超过其他厂商,而从市占率表现看,其市占率并未出 现跃升式增长,而是持续性的提升。

这意味着一旦公司切入客户供应链,通过客户验证后即可 迎来持续性的放量增长。

证券研究报告28 深度研究/电子 图40:2019年消费者对32位MCU的选择偏好 图41:主要厂商32位MCU市占率变化情况 资料来源:EETimes,民生证券研究院 资料来源:Gartner,民生证券研究院 未来格局判断:少数几家龙头+十余家细分市场中等规模公司。

我们认为,在经历了上述 高增长期后,本土MCU厂商将会诞生数家大型企业,诸如兆易创新(大陆32位龙头,Flash 单元无需外购)、国民技术(32位通用MCU)、中颖电子(大陆8位龙头,家电MCU)、比亚 迪半导体(汽车MCU)等具备巨大潜力。

此外,另有十几家中规模的企业凭借特色产品在细 分领域占有一定市场的行业格局;而其他规模较小,未能形成产品优势的企业将会陆续退出市场。

4.3兆易创新:大陆32位龙头,进入汽车领域打开发展空间 4.3.1公司发展历程 国内存储龙头,三大业务并行。

公司作为全球化芯片设计公司,拥有三大核心产品线分别 为FLASH、32位通用型MCU及智能人机交互传感器芯片,并提供整体解决方案。

2005年公 司前身芯技佳易微电子科技有限公司建立。

2006年至2013年期间,公司先后实现了第一代 SRAM、Nor Flash、Nand Flash的量产,在存储领域站稳脚跟,并于2012年改制更名为北京兆 易创新科技股份有限公司。

2016年公司上市。

2018年收购思立微,完成传感器领域的布局。

中外合资,股权分散。

公司股权结构较为分散,第一大股东董事长朱一明控股仅8.5%, 同时朱一明曾在美国半导体行业工作多年,有着多年的行业经验。

图42:兆易创新股权结构 资料来源:兆易创新2020年年报,民生证券研究院 12% 12% 13% 14% 14% 15% 15% 19% 21% 31% Altera (Intel FPGA) SoC-… Atmel/Microchip (AVR32) TIMSP432 Xilinx Zynq (with dual… Freescale/NXPKinetis… NXPLPC (ARM) Freescale/NXP i.MX (ARM) Microchip PIC 32-bit (MIPS) Atmel/Microchip SAMxx… STMicroelectronics STM32… 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 200 5 200 6 200 7 200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5 201 6 201 7 201 8 201 9 合计(右轴)赛普拉斯 瑞萨恩智浦 微芯英飞凌 意法半导体德州仪器 证券研究报告29 深度研究/电子 4.3.2公司业务分析 立足存储,布局MCU和传感器。

公司主营三大业务,分别为存储器、微控制器和传感器。

存储器产品为公司营收占比最大的部分,公司产品涵盖了NORFlash市场的全部容量范围, flash产品累计出货量已近160亿颗。

将于2021H1推出第一颗自有品牌的DRAM产品采用 19nm的工艺节点,领先于行业主流的3Xnm-20nm工艺节点。

公司在存储技术上的深厚积累 同时促进着MCU业务的发展。

MCU是由CPU,存储单元和支持电路集成而成;相比于绝大 多数MCU公司通过第三方厂商购买存储单元,公司是行业内少数能在MCU采用自主生产的 Flash的企业。

ARM架构的GD32起家,并推出全球首款RISC-V产品,现产品种类已过百种。

公司基 于ARMCortex-M生产的GD32系列MCU已成为国内通用MCU领域主流的32位产品,拥 有三条产品线共360余款产品型号(覆盖180-40nm市场主流的工艺制程),累计出货数量已 超过5亿颗。

公司在保持通用MCU领域领先地位的同时,积极布局超低功耗市场,传统车身 控制、新能源车新应用等汽车MCU市场,高性能工业控制、多媒体控制等市场,并推出配套 PMIC和MOSFETDRIVER产品。

2019年公司推出了全球首颗基于RISC-V架构的32位通用 MCU产品,主要面向物联网及超低功耗场景应用;相比M3内核的产品性能提升了15%,动 态功耗降低了50%,待机功耗更降低了25%。

公司在打造RISC-V开发生态已走在行业前列, 为未来在AIoT时代的新突破奠定基础。

图43:兆易创新公司MCU产品简介 资料来源:兆易创新公司产品手册,民生证券研究院 赛普拉斯(被收 购) 9.0% 瑞萨 12.0% 恩智浦 3.0% 微芯 27.0% 意法半导体 14.0% 其它 35.0% 证券研究报告30 深度研究/电子 4.3.3公司财务分析 疫情期间保持增长,21Q1迎来高增长。

公司2020年实现营收45亿元,同增40%;归母 净利润8.8亿元,同增45%;净利率20%,同增0.7pct。

21Q1实现营收16亿元,同增99%, 环增21%;归母净利润3亿元,同增79%,环增45%;净利率19%,同减2pct,环增3pct。

图44:兆易创新历年营业收入(亿元) 图45:兆易创新历年归母净利润和净利率 资料来源:Wind,民生证券研究院 资料来源:Wind,民生证券研究院 4.4国民技术:国内安全领域领军,高安全性32位MCU产品 4.4.1公司发展历程 国内安全芯片龙头,两大领域共同发展。

作为国内信息安全IC设计领域领军企业,国民 技术专注于信息安全、SoC、无线射频等核心技术研发,拥有集成电路前端至后端全过程设计 与工程量产技术,业务聚焦两大领域:1)集成电路领域:围绕“安全+通用”战略,提供覆盖 网络安全认证、通用微处理器、可信计算、无线通信四大类芯片产品。

2)新能源负极材料领 域:由子公司斯诺实业承担。

源于国家“909”集成电路专项工程2001年公司成立;2010年公 司上市;2018年收购斯诺实业进军新能源行业,新增负极材料领域业务;2019年推出五大系 列30余款MCU产品。

股权分散,董事长拟增资。

截至21Q1,前十大股东合计持股数仅占公司总股本的9.5%, 其中第一大股东、董事长孙迎彤占股3%。

7月19日公司发布公告宣布,董事长孙迎彤以 现金认购的方式购买公司增发的股票,认购完成后持股比例不低于14%,且成为实际控制 人;结束公司长达8年的“无实控人”局面。

图46:国民技术股权结构 资料来源:国民技术2020年年报,民生证券研究院 0 10 20 30 40 50 201820192020 存储芯片微控制器传感器其他 10% 12% 14% 16% 18% 20% 22% 0 2 4 6 8 10 2016201720182019202021Q1 归母净利润(亿元)净利率 证券研究报告31 深度研究/电子 4.4.2公司业务分析 安全:安全芯片领军企业,二十年技术积累。

作为国家最早商用密码核心定点单位,公司 自成立以来一直深耕于深耕信息安全领域,拥有首个企业独立安全芯片攻防技术实验室,并牵 头制定了多项行业标准。

公司以具有特定优势的安全密码算法性能、低功耗及无线连接传输技 术为核心,推出了多款极具竞争力的产品,所研发的新一代安全芯片产品N32S032获得首个 国际、国密双算法安全芯片EAL5+级别证书。

同时,公司也是国内最大的可信计算芯片厂商, 市占率超过85%;2020年完成了唯一一款国内、国际安全认证的可信计算芯片的研发,已进 入样品测试及产品资质认证阶。

2020年应用于USBKey、蓝牙Key、安全主控芯片的产品已 进入小批量阶段,公司将在保持传统网络安全领域竞争力的同时,扩展新兴产业应用。

通用:全系列32位MCU布局,深厚安全技术提供竞争力。

公司聚焦于全系列、全产品 线路径32位MCU,覆盖工业控制、智慧城市等多种物联网应用场景。

2019年首发推出五大 系列30余款MCU,2020年推出70余款基于ARMCortex-M0/M4内核的通用安全MCU产 品。

中高端系列已完成研发阶段,进入了验证和测试阶段,中低端系列则开展了平台化、系列 化的研制工作。

MCU产品将结合公司在SoC芯片设计、安全密码算法性能领域长期研发技术 的积累,内置嵌入式高速闪存、低功耗电源管理,集成数模混合电路,并内置硬件密码算法加 速引擎以及安全单元,使得产品具有高安全性、高集成度、高性能、高可靠性、低功耗等特色, 为客户提供具有差异化和全系列化的产品和解决方案。

4.4.3公司财务分析 营收连年下滑,盈利能力不强。

公司2020年实现营收3.8亿元,同减3.8%;归母净利润 0.1亿元,同减89%;净利率-1.7%,同减13pct。

21Q1实现营收1亿元,同增23%,环减6.7%; 归母净利润-0.2亿元,同减38%,环减192%;净利率-20%,同减2.3pct,环减17pct。

2017年 出现亏损主要是由于产业基金的合作相关方失联。

2018年出现大幅亏损主要系:1)主要客户 出现偿债风险。

2)安全主控芯片市场步入成熟期。

3)降低了系统集成等业务比例。

4)研发 投入增加,现有产品进行了更新换代而新产品因研发周期较长还未能产生经济效益。

2020年 公司受疫情影响,复工时间延迟,导致新产品对公司业绩贡献有所延后。

图47:国民技术历年营业收入(亿元) 图48:国民技术历年归母净利润和净利率 资料来源:Wind,民生证券研究院 资料来源:Wind,民生证券研究院 0 2 4 6 8 2011201220132014201520162017201820192020 集成电路和关键元器件负极材料其他 -300% -250% -200% -150% -100% -50% 0% 50% -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 201520162017201820192020 归母净利润(亿元)净利率 证券研究报告32 深度研究/电子 4.5中颖电子:大陆8位龙头,大家电市场持续开疆拓土,汽车 电子有望年底发布 4.5.1公司发展历程 二十七年稳步发展,成为国内MCU龙头。

公司是专注于MCU及锂电池管理芯片领域的 芯片设计公司。

中颖电子创立于1994年,2002年开始设计自主品牌芯片。

凭借深厚的技术积 累,公司分别于2003年推出家电控制芯片,于2006年推出电脑数码类控制芯片,实现了市场 份额的快速提升。

2012年公司上市。

2014年推出首颗AMOLED产品;2016年推出首颗低功 耗蓝牙芯片;2018年成为国内体量最大的MCU公司2020年收购澜至科技WIFI团队,增强 WIFI蓝牙产品竞争力。

中外合资,台系管理。

公司股权结构较为分散,前三大股东分别为威朗国际(24%), Win Channel(4.9%)和诚威国际(3.6%),现任董事长傅启明通过持有威朗国际78%股份 成为中颖电子的实际控制人。

管理层大多出身于台湾IC设计企业联华科(UMC),在IC设 计领域有着深厚的技术背景和丰富的管理经验。

图49:中颖电子股权结构 资料来源:中颖电子2020年年报,民生证券研究院 4.5.2公司业务分析 MCU和OLED芯片为公司主营方向。

公司主要从事自主品牌的集成电路芯片研发设计 及销售,并提供相应的系统解决方案和售后的技术支持服务。

主要产品为工业控制级别的微控 制器芯片和OLED显示驱动芯片;其中MCU产品主要用于家电主控、锂电池管理、电机控 制、智能电表及物联网领域。

MCU:以家电市场为主,向下游拓展。

公司在MCU市场深耕超20年,已成为国内体量 第一的公司。

根据2020年年报,MCU产品营收占比达94%,营收达9.5亿元。

公司针对低端 市场多采用8位MCU;同时积极拓展产品应用,包括电表,电机,电脑外设等,为公司稳步 增长奠定基础。

为了进军中高端市场,公司开发出了32位ARM内核产品,55nm的高阶制程 产品现已进入研发阶段;IOT:收购澜至科技,结合自身低功耗蓝牙技术,进一步强化在该领 域的布局。

Fabless模式,专注技术研发。

2020年公司研发投入达1.7亿元,占营业收入17%, 同增28%。

截止2020年底,公司获得授权专利106项,其中104项为发明专利 4.5.3公司财务分析 证券研究报告33 深度研究/电子 20年稳步增长,21Q1超预期。

公司2020年实现营收10亿元,同增21%;归母净利润 2.1亿元,同增11%;净利率20%,同减2pct。

21Q1实现营收3亿元,同增52%,环增13%; 归母净利润0.7亿元,同增61%,环增15%;净利率22%,环增2pct。

增长主要系1)疫情期 间家电等下游需求旺盛,带动公司出货加速增长。

2)MCU产品供不应求带来的涨价效应。

图50:中颖电子历年营业收入(亿元) 图51:中颖电子历年归母净利润和净利率 资料来源:Wind,民生证券研究院 资料来源:Wind,民生证券研究院 4.6芯海科技:MCU+ADC平台型企业 4.6.1公司发展历程 立足两大核心技术,全信号链IC领军企业。

芯海科技依托两大核心技术:高精度ADC 技术及高可靠性MCU技术,成为集感知、计算、控制、连接于一体的全信号链芯片设计企业。

公司成立于2003年。

至2009年公司已推出三款高精度ADC芯片,打破高端领域国产制造的 空白。

2014年公司推出物联网一站式解决方案。

2016年公司上市。

股权结构集中,董事长技术背景深厚。

创始人卢国建为公司现任董事长,通过直接或间接 控制公司45%的股份成为公司最大股东;第二大股东海联智合为员工持股平台,持股17%。

卢国建作为业内高精度ADC技术的专家,拥有二十年丰富芯片行业从业经验。

图52:芯海科技股权结构 资料来源:芯海科技2020年年报,民生证券研究院 4.6.2公司业务分析 依托核心技术,“1+3+N”战略布局全场景应用。

公司依托高精度ADC,高可靠性MCU, 专注于测量算法以及物联网一站式解决方案的研发设计,发展模拟信号链+通用MCU+健康测 0 2 4 6 8 10 201820192020 工业控制显屏驱动 15% 17% 19% 21% 23% 25% 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2016201720182019202021Q1 归母净利润(亿元)净利率 证券研究报告34 深度研究/电子 量AIOT三大产品线。

公司芯片产品应用于智慧健康,压力触控,智能家居感知,工业测量, 通用MCU五大细分应用领域。

公司目前以“1+3+N”战略打造物联网全场景应用;“1”代表手 机周边应用,如压感芯片和快充方案等,现已应用于16款智能手机;“3”代表TWS耳机,手 表手环等智能可穿戴设备,人体成分分析仪;“N”代表基于ADC、MCU、SoC芯片的物联网 智能硬件应用,包括智能家居、消费电子、工业测量与控制、电源快充、数字电源等领域。

公司优势技术符合未来发展。

5G的逐步落地,物联网的加速发展,带动了智能终端设备 小型化、智能化的需求;终端设备微型化、模块化的趋势持续演进,以及物联网设备对于智能 化的需求增加,模拟芯片和MCU芯片的融合趋势日趋明显。

公司两大核心技术将有力支撑公 司未来MCU+模拟信号链双平台融合发展。

目前公司已推出了国内首款高精度24位Sigma- Delta ADC,全球首家电阻式微压力应变技术的压力触控SoC芯片并量产,内置USBPD3.0快 充协议的32位MCU。

4.6.3公司财务分析 疫情期间稳步增长,21Q1盈利出现下滑。

公司2020年实现营收3.7亿元,同增40%;归 母净利润0.9亿元,同增109%;净利率21%,同增8.3pct。

21Q1实现营收1亿元,同增84%, 环减5%;归母净利润-0.03亿元,同减118%,环减110%;净利率-2.8%,同减31pct,环减 29pct。

图53:芯海科技历年营业收入(亿元) 图54:芯海科技历年归母净利润和净利率 资料来源:Wind,民生证券研究院 资料来源:Wind,民生证券研究院 4.7乐鑫科技:WiFi MCU大陆龙头企业 4.7.1公司发展历程 全球领先的AIoT平台,WiFi MCU领域龙头企业。

乐鑫科技成立于2008年。

2014年起 公司进军IOT领域,发布了ESP8266系列芯片。

2016年公司发布ESP32系列芯片切入AI领 域。

2019年公司上市。

乐鑫(香港)投资有限公司为公司最大股东,持股比例达44%。

公司 董事长Teo Swee Ann间接持有公司44%的股份,为公司实际控制人。

0 1 2 3 4 20192020 健康测量AIOT芯片模拟信号链芯片 MCU芯片其他 -5% 0% 5% 10% 15% 20% 25% -0.2 0.2 0.6 1.0 201720182019202021Q1 归母净利润(亿元)净利率 证券研究报告35 深度研究/电子 图55:乐鑫科技股权结构 资料来源:乐鑫科技2020年年报,民生证券研究院 4.7.2公司业务分析 Fabless经营模式,深耕AIoT领域。

公司产品围绕“处理”+“连接”领域展开。

除2013年 发布的ESP8089单Wi-Fi芯片应用于平板电脑和机顶盒市场以外,其他皆应用于物联网领域, 目前已有ESP8266、ESP32、ESP32-C以及ESP32-S四大物联网芯片产品系列。

自ESP32系列 起,新增蓝牙和AI算法功能,芯片产品向AIoT领域发展。

“处理”以MCU为核心,包括AI 计算;“连接”以无线通信为核心,包括Wi-Fi和蓝牙技术。

新产品陆续推出,精准聚焦未来趋势。

公司继续深耕于当前主流技术WiFi 4的同时, 积极向物联网未来发展趋势WiFi 6领域拓展,于21年4月9日发布首款支持Wi-Fi 6的 新品ESP32-C6,已通过Wi-Fi联盟认证。

面对下游智能终端市场日益增长的需求,公司 于2020年12月发布新款芯片ESP32-S3,增加了BLE 5.1、定位功能及语音交互等功能。

作为双核芯片,具有极强的AI运算能力和超低的功耗模式,可适用于要求更高的A应用 场景。

4.7.3公司财务分析 受疫情影响严重,21Q1有所回暖。

公司2020年实现营收8.3亿元,同增9.6%;归母净 利润1亿元,同减34%;净利率13%,同减8.4pct。

21Q1实现营收2.7亿元,同增119%;归 母净利润0.3亿元,同增262%,环增46%;净利率13%,同增5pct,环增4.2pct。

图56:乐鑫科技历年营业收入(亿元) 图57:乐鑫科技历年归母净利润和净利率 资料来源:Wind,民生证券研究院 资料来源:Wind,民生证券研究院 0 2 4 6 8 20192020 芯片模组其他 10% 15% 20% 25% 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 201720182019202021Q1 归母净利润(亿元)净利率 证券研究报告36 深度研究/电子 4.8比亚迪半导体:估值百亿的IDM巨头,国产车芯的领头军 4.8.1公司发展历程 国内车芯领军,多领域国内第一。

公司以车规级半导体为核心,同步推动工业、家电、新 能源、消费电子等领域的半导体业务发展,保持IGBT、MCU、碳化硅多个领域的国内第一地 位,拥有从芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试到系统级应用测试的全产业链IDM模式。

公司成立于2004年,前身为比亚迪公司的IC设计部,后经不断整合于2020年分拆上市并于 6月29日获深交所受理。

股权集中,多轮融资。

最大股东为母公司比亚迪,控股达72%;后经五轮融资,其余 股东控股份额较小(第二大股东控股比例仅2.9%),其中包括中芯国际等多家产业资本。

图58:比亚迪半导体股权结构 资料来源:比亚迪半导体招股说明书,民生证券研究院 4.8.2公司业务分析 多领域半导体业务发展,专注技术研发实现领先。

业务方面,公司以车规级半导体为核心, 同步推动工业、家电、新能源、消费电子等领域的半导体业务发展,现已量产IGBT、SiC器 件、IPM、MCU、CMOS图像传感器、电磁传感器、LED光源及显示等产品。

作为中国最大 的车规级MCU芯片厂商,车规级MCU截至21年5月已量产装车1000万颗并已有量产多款 工业级MCU。

技术领域,公司成功突破了高温封装材料、高寿命互连设计、高散热设计及车 规级验证等技术难题,成为全球首家实现SiC三相全桥模块在新能源汽车中大批量装车的企 业;此外公司也是国内少数能够实现车规级IGBT量产装车的IDM厂商。

募资扩充晶圆产能,保证全产业链一体化能力。

公司通过自建产线、产能扩张的方式在全 球车规级半导体晶圆产能持续供给紧张的情况下保障晶圆的稳定供应,实现功率半导体和智 能控制IC关键生产步骤的自主可控,巩固芯片设计、晶圆制造、模块封装与测试全产业链一 体化经营能力。

本次上市募资公司主要计划以现有6英寸硅基晶圆制造经验为依托,在宁波进 行SiC功率器件晶圆制造产线建设。

同时将在长沙新建8英寸晶圆生产线,为产品的批量出货 提供有力保障,在缺芯浪潮中抓住时机提高市场占有率。

4.8.3公司财务分析 营收略有波动,净利润逐年下滑。

公司2020年实现营收14亿元,同增31%;归母净利 润0.6亿元,同减31%;净利率4.1%,同减3.7pct。

2019年主要受新能源汽车行业补贴退坡 和下游新能源汽车行业整体低迷影响;2020年利润下降主要是因为公司实施了期权激励,支 证券研究报告37 深度研究/电子 付费用为7430万元。

(若不考虑股份支付费用的影响,2020年度归母净利润为1.33亿元)。

图59:比亚迪半导体历年营业收入(亿元) 图60:比亚迪半导体历年归母净利润和净利率 资料来源:Wind,民生证券研究院 资料来源:Wind,民生证券研究院 0 3 6 9 12 15 201820192020 0% 2% 4% 6% 8% 10% 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 201820192020 归母净利润(亿元)净利率 证券研究报告38 深度研究/电子 5投资建议 建议关注已在MCU领域具备技术和产品优势的规模化企业以及具有特殊定位的MCU 厂商,包括兆易创新(32位大陆龙头)、中颖电子(大陆8位龙头,家电MCU龙头)、芯海 科技(模拟+MCU平台型公司)、国民技术(32位通用MCU)、乐鑫科技(WiFi/蓝牙 MCU)等A股优质企业。

6风险提示 1)需求不及预期:目前国内厂商订单主要来自于贸易摩擦带来的国产替代需求,此外2020 年底至今的缺货潮也给予了国内厂商切入的窗口期。

我们认为国产替代需求基本不存在可 逆性,但缺货潮带来的需求存在一定的可逆性,如国内厂商在可靠性上表现不如预期,可 能在MCU供应正常后切换回海外厂商。

2)产能瓶颈的束缚:国内MCU厂商主要采用Fabless模式,而消费/工控MCU由于使用成 熟制程,单颗价值量偏低,在晶圆代工厂的排单优先级靠后,因此产能或是未来扩张中的 主要掣肘。

3)国内厂商技术进步不及预期:目前国内厂商与海外厂商的差距主要在于可靠性,而这对 MCU在汽车电子应用的影响较大。

证券研究报告39 深度研究/电子 插图目录 图1:2019年各公司销售渠道(亿美元) ........................................................................................................................5 图2:全球MCU市场规模(亿美元) ..............................................................................................................................6 图3:2020年MCU下游应用占比.....................................................................................................................................6 图4:MCU应用广泛..........................................................................................................................................................6 图5:交流变频器MCU解决方案......................................................................................................................................7 图6:小型工业机器人MCU解决方案..............................................................................................................................7 图7:MCU在空调中的应用...............................................................................................................................................8 图8:MCU在电饭煲中的应用...........................................................................................................................................8 图9:燃油汽车半导体分类.................................................................................................................................................9 图10:纯电动汽车半导体分类...........................................................................................................................................9 图11:单车ECU增量趋势.................................................................................................................................................9 图12:汽车电子电气架构演变趋势.................................................................................................................................10 图13:BMS电池管理系统架构.......................................................................................................................................11 图14:VCU整车控制器架构...........................................................................................................................................11 图15:IOTMCU分应用占比...........................................................................................................................................12 图16:通用MCU+更多特定功能以满足IOT需要........................................................................................................12 图17:IoT设备兴起带来的半导体机会..........................................................................................................................12 图18:不同位数MCU市场规模(亿美元) ..................................................................................................................14 图19:不同位数ASP ........................................................................................................................................................14 图20:STM 32F030C6芯片(32位MCU)系统组成图...............................................................................................15 图21:MCU基本结构......................................................................................................................................................15 图22:主要厂商市占率变化情况.....................................................................................................................................16 图23:各公司2019年MCU营收、总体营收(亿美元) ..........................................................................................16 图24:主要厂商8位MCU市占率变化情况..................................................................................................................17 图25:主要厂商16位MCU市占率变化情况................................................................................................................18 图26:主要厂商32位MCU市占率变化情况................................................................................................................18 图27:消费电子MCU市占率..........................................................................................................................................19 图28:工业MCU市占率..................................................................................................................................................19 图29:汽车电子MCU市占率..........................................................................................................................................19 图30:海外巨头2020年MCU业务营收体量(亿美元) ............................................................................................22 图31:大陆公司2020年MCU业务营收(亿美元) ....................................................................................................22 图32:2017年中国小家电MCU行业竞争格局.............................................................................................................24 图33:中国MCU市场规模(亿元人民币) ..................................................................................................................26 图34:2019年中国MCU厂商市场份额占比.................................................................................................................26 图35:海外厂商2019年总营收中来自中国的占比(亿美元) ...................................................................................26 图36:ST生态系统内涵...................................................................................................................................................27 图37:ST生态系统:硬件...............................................................................................................................................27 图38:ST生态系统:软件...............................................................................................................................................27 图39:ST生态系统:学习资源.......................................................................................................................................27 图40:2019年消费者对32位MCU的选择偏好.........................................................................................................28 图41:主要厂商32位MCU市占率变化情况................................................................................................................28 图42:兆易创新股权结构.................................................................................................................................................28 图43:兆易创新公司MCU产品简介..............................................................................................................................29 图44:兆易创新历年营业收入(亿元) .........................................................................................................................30 图45:兆易创新历年归母净利润和净利率.....................................................................................................................30 图46:国民技术股权结构.................................................................................................................................................30 证券研究报告40 深度研究/电子 图47:国民技术历年营业收入(亿元) .........................................................................................................................31 图48:国民技术历年归母净利润和净利率.....................................................................................................................31 图49:中颖电子股权结构.................................................................................................................................................32 图50:中颖电子历年营业收入(亿元) .........................................................................................................................33 图51:中颖电子历年归母净利润和净利率.....................................................................................................................33 图52:芯海科技股权结构.................................................................................................................................................33 图53:芯海科技历年营业收入(亿元) .........................................................................................................................34 图54:芯海科技历年归母净利润和净利率.....................................................................................................................34 图55:乐鑫科技股权结构.................................................................................................................................................35 图56:乐鑫科技历年营业收入(亿元) .........................................................................................................................35 图57:乐鑫科技历年归母净利润和净利率.....................................................................................................................35 图58:比亚迪半导体股权结构.........................................................................................................................................36 图59:比亚迪半导体历年营业收入(亿元) .................................................................................................................37 图60:比亚迪半导体历年归母净利润和净利率.............................................................................................................37 表格目录 表1:国外公司MCU产品涨价具体内容..........................................................................................................................4 表2:部分知名渠道商库存情况.........................................................................................................................................4 表3:各公司MCU历年不同时期交货周期与未来货期趋势(周) ............................................................................5 表4:奥迪Q7、本田雅阁MCU应用情况........................................................................................................................8 表5:不同位数MCU的功能............................................................................................................................................13 表6:8位和32位设备在活动模式和静态模式下的功耗差异......................................................................................14 表7:响应ISR请求并将数据的一个字节从SPI外设移至SRAM所需的周期比较..................................................14 表8:国外厂商MCU情况................................................................................................................................................19 表9:国内厂商MCU情况................................................................................................................................................22 表10:消费、工业、汽车级芯片评估指标对比.............................................................................................................24 表11:不同级别车规MCU的应用..................................................................................................................................25 表12:国内车规MCU厂商现状......................................................................................................................................25 证券研究报告41 深度研究/电子 分析师与研究助理简介 王芳,电子行业首席,曾供职于东方证券股份有限公司、一级市场私募股权投资有限公司,获得中国科学技术大学 理学学士,上海交通大学上海高级金融学院硕士。

杨旭,电子行业分析师,曾供职于东方证券股份有限公司,复旦大学理学博士。

赵晗泥,电子行业研究员,2020年加入民生电子,曾就职于外资行业研究,爱丁堡大学经济学硕士,复旦大学经济 学学士。

分析师承诺 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力,保证报告所采用的数据均来自合规渠 道,分析逻辑基于作者的职业理解,通过合理判断并得出结论,力求客观、公正,结论不受任何第三方的授意、影响, 特此声明。

评级说明 公司评级标准投资评级说明 以报告发布日后的12个月内公司股价 的涨跌幅为基准。

推荐分析师预测未来股价涨幅15%以上 谨慎推荐分析师预测未来股价涨幅5%~15%之间 中性分析师预测未来股价涨幅-5%~5%之间 回避分析师预测未来股价跌幅5%以上 行业评级标准 以报告发布日后的12个月内行业指数 的涨跌幅为基准。

推荐分析师预测未来行业指数涨幅5%以上 中性分析师预测未来行业指数涨幅-5%~5%之间 回避分析师预测未来行业指数跌幅5%以上 民生证券研究院: 北京:北京市东城区建国门内大街28号民生金融中心A座17层;100005 上海:上海市浦东新区世纪大道1239号世纪大都会1201A-C单元;200122 深圳:广东省深圳市深南东路5016号京基一百大厦A座6701-01单元;518001 证券研究报告42 深度研究/电子 免责声明 。

本公司不会因接收人收到本报告而视其为 客户。

本报告是基于本公司认为可靠的已公开信息,但本公司不保证该等信息的准确性或完整性。

本报告所载的资料、 意见及预测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,且预测方法及结果存在一定程度局限性。

在不同时期,本公司可 发出与本报告所刊载的意见、预测不一致的报告,但本公司没有义务和责任及时更新本报告所涉及的内容并通知客户。

本报告所载的全部内容只提供给客户做参考之用,并不构成对客户的投资建议,并非作为买卖、认购证券或其它 金融工具的邀请或保证。

客户不应单纯依靠本报告所载的内容而取代个人的独立判断。

本公司也不对因客户使用本报 告而导致的任何可能的损失负任何责任。

本公司未确保本报告充分考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需要。

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本公司在法律允许的情况下可参与、投资或持有本报告涉及的证券或参与本报告所提及的公司的金融交易,亦可 向有关公司提供或获取服务。

本公司的一位或多位董事、高级职员或/和员工可能担任本报告所提及的公司的董事。

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