工业自动化、电源能源、电机控制驱动工业 MCU 市场增长。
工厂自动化驱动 PLC 用 MCU 性能提升。工厂自动化带来生产效率和产品质量的提升, 并有效解决了有限人力的困境。根据雅特力官网介绍,传统工厂升级成为智能工厂需要 将老旧的机器设备进行可程序化逻辑控制器(PLC)和传感器(Sensor)对接,利用 Sensor 前端采集资料,可视化的设备进行数据分析,通过通讯设备将资料传输至控制器做实时 监控,最后回传到云端管理,形成完整的工业联网。从上述路径可知,用于信号撷取和 驱动控制的 PLC 对系统处理的要求与日俱增,PLC 发展趋势体现在向高速度/大容量演进、 超大型场景增加、联网通信能力增强、外部故障的检测与处理能力提升,以及编程语言 多样化。与之对应的,传统 8 位 MCU 已无法满足制造商的需求,采用 32 位 MCU 能达 到更好的性能要求。
中国自动化市场增速创新高,MCU 厂商与工业客户相辅相成推进国产化进程。近年来, 随着我国制造业的逐渐升级,传统的低技术含量、劳动力密集型制造业逐渐外迁至东南 亚等发展中国家,包括数控机床、精密机械、锂电设备、3C 电子、新能源汽车、机器人 等科技含量更高的新兴产业逐渐成为国内制造业的重要成分。新兴产业的蓬勃发展为我 国工业自动化市场提供了广阔的空间,我国工业自动化控制技术、产业和应用有了很大 发展。根据 MIR DATABANK 数据,2021 年中国整体自动化市场规模为 2923 亿元,同 比增长 16.8%,同时内资厂商市场经过多年的技术提升,本土化供应链优势逐渐展现, 市场份额有所提升,根据 MIR DATABANK 数据表明,2021 年在中国低压变频器、伺服、 传感器、小 PLC 市场中,本土品牌份额均有提升,其中伺服市场份额提升最快。MCU 作为重要的上游电子零部件,行业内领先厂商已与国内自动化客户建立了深厚的合作关 系,未来有望不断打开新的发展局面。

驱动电机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动工作装置。电 机在现代生活中无处不在,除汽车领域外,根据国际能源署的数据,电机占全球总电力 消耗的 45%,因此电机驱动电子产品的可靠性和能效会对下游各种应用的舒适性、便利 性和环境产生影响。
电机驱动系统对控制的精准度具有极高的要求,比如控制位置、扭矩和速度都需要实时电机控制的信号处理,这对作为核心控制元器件的 MCU 提出了很 高的要求,同时能耗、可靠性、效率以及使用寿命等指标都与 MCU 的性能息息相关。 正因为下游需求的多样化,在电机控制领域更易出现专门针对一类行业/应用去开发的 MCU 产品,根据主要应用场景的功能需求差异,主要有侧重高能效的家电类、侧重控制 精度和安全性的工控类、侧重集成度与性价比的电动工具&高端消费类,受益于电机控 制领域的百花齐放特征,国产 MCU 厂商根据自身优势深耕特定客户/行业,在部分细分 领域已初步完成国产替代。
无刷电机驱动控制的市场不断增长。与其他类型电机相比,无刷直流电机(BLDC)具 有电机效率高、驱动控制方式多样化、驱动控制算法复杂、可靠性高、噪音低、能耗低 等优势,可在较宽调速范围内实现快响应、高精度的变速效果,充分契合终端应用领域 对节能降耗、智能控制、用户体验等越来越高的要求,BLDC 下游应用市场广泛且不断 扩展。根据 Grandview research 数据,全球 BLDC 市场规模预计将由 2021 年的 179 亿美 元增长到 2028 年的 263 亿美元,复合增速约 5.7%。以峰岹科技招股书中对日本电产 2016-2020 五个会计年度平均毛利率 23.82%、电机驱动控制芯片成本占 BLDC 电机成本 比例 25%两项数据为基础进行测算,目前全球 BLDC 驱动控制芯片市场规模在 34 亿美 元左右,通用电机驱动控制系统中除主控制芯片 MCU 外还包含 LDO、运放、比较器、 预驱动,以及部分 MOS,考虑到在整套系统中的核心地位,MCU 应为价值量最大品类。
电机芯片平台化及一体化解决方案大势所趋,国产厂商寻求突破。板级器件的精简化程度,以及平台软件的完善程度和开发便捷性,逐渐成为电机 MCU 厂商新的竞争焦点。 为提高电机控制芯片的可靠性、控制性能,降低控制系统体积以适应 BLDC 电机小型化、 定制化的发展趋势,BLDC 电机驱动控制架构由完全分立逐步向全集成模块发展。而在 软件方面,国产厂商致力于完善开发平台,针对不同下游需求搭建产品方案,以及完善 的支持调试文档及上位机辅助开发,助力于电机方案开发,加快国产替代步伐。

智能表计市场高速发展,驱动 MCU 需求抬升。表计是国计民生配套产品,市场份额相 对稳定且持续,有其稳定的轮换周期及用量需求,行业的波动起伏不大。目前我国表计 市场仍处于传统机械表和智能表共存的局面,MCU 芯片作为主控芯片,在智能表计中 发挥控制、协调及调度的功能。长期来看,从机械表到机电一体式、再到纯电子表的演 进,使得表计行业经历了从不用 MCU、到用简单的 MCU、再到整体电子化 MCU 扮演 主导角色的变化;短期来看,表计从普通功能表向智能电表、物联网表的演进,对于性 能要求的提升亦推动了 MCU 从 8 位向 32 位进行升级。表计智能化浪潮驱动了 MCU 的 用量和迭代升级。
IR46 标准推动电表 MCU 价值量迅速提升。水表和燃气表产品功能相对简单,对 MCU 的要求主要体现在低功耗方面。而智能电表作为智能电网建设的关键终端产品之一,承 担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础,对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用,电表对 MCU 要求最 高,对测量精度要求严苛,可兼容的通信方式也更多,需要 MCU 产品具备更好的处理 性能、更高精度的 ADC 模块和更大的存储空间。

IR46 标准在计量误差要求、功率因素、 环境适应性、谐波影响、负载平衡等方面均有更高要求,基于 IR46 标准的智能物联电 能表升级需求将成为智能电表市场未来扩容的主要驱动力。根据钜泉科技招股说明书中 引用国电招标数据,2020 至 2022 年,国家电网分别试点招标智能物联表 1.95 万只、 13.05 万只和 137.51 万只,招标量呈快速增长趋势。IR46 物联表设计上最大的变化是采 用双芯模组方案,计量芯片升级为计量+MCU 的 SoC 芯片,管理芯 MCU 从 M0 升级 到 M3/4 规格,整体套片价值量显著提升。
MCU 逆变器市场高景气。逆变器是光伏发电系统的核心设备,据 Wood Mackenzie 统计, 全球光伏逆变器出货量从 2015 年的 59.7GW,上升至 2021 年的 225.4GW,年复合增长 率达到 24.8%。逆变器在光伏系统发挥着交/直流转换、功率控制、并/离网切换等重要功 能,主控 MCU 硬件处理性能和软件算法共同决定了 MPPT(最大功率点跟踪,起“大脑” 作用)的工作效率,同时也是决定光伏逆变器发电量的关键因素。
因此为了满足光伏逆 变器高效率、高可靠性要求,主控 MCU 需要配备多路高精度 ADC 用于采集电压和电流 信号、高精度定时器用于输出 PWM 控制及频率捕获功能、并支持硬件乘除法器、浮点 运算、三角函数加速器等模块高效运行控制算法。此外,MCU 还被广泛应用于数据监控、 通讯传输、人机交互、拉弧检测快速关断、效能优化、BMS 监测保护、光伏配件等在内 的多种应用场景,随着全球光伏与储能产业的发展,MCU 需求呈现出快速增长的趋势。