汽车芯片最缺的MCU，为何国产替代进度缓慢？

本文来自微信公众号：半导体产业纵横（ID：ICViews），作者：付斌，原文标题：《什么在阻挡国产单片机发展？》，头图来自：视觉中国

2020年Q3的一波涨价缺货热潮和地缘政治摩擦的“二重奏”下，MCU（单片机）作为最重要的器件，其国产替代成为研发工程师钻心研究的重点。眼看2021年的日子所剩无几，一些“尝遍百草”的工程师向ICViews透露，国产MCU仍然存在一些显而易见的问题，虽然浓浓的“中国芯”情绪下能够给国产足够的时间，但的确影响目前的使用体验。问题到底出现在哪里？

“国产MCU借着芯片荒这个‘东风’着实火了一把”，一名尝试多次国产替代的工程师如是说。从IC insights调研数据来看，2019年全球MCU市场规模约为164亿美元，而2020年MCU全球市场规模下滑8.6%至150亿美元。 

反观中国MCU市场，行业增速稳定，IC Insights调研数据显示，国内MCU市场在2019年规模达到约42亿美元，占全球市场26%左右。值得一提的是2015-2019年复合增速高达9%，预计2020～2025年间的年复合增长率将达9.2%。无独有偶，Gartner也得出中国MCU市场总量（TAM）在2020～2025年的年复合增长率达到9%的结论，高于全球MCU市场总量7%的年复合增长率。

 国产MCU乘势而上

回顾2020年上半年，疫情给了全球汽车一记“沉重打击”，而到20年下半年汽车行业复苏远超车厂预计，导致MCU供需出现严重问题，而这种问题也从汽车蔓延至工业工控领域。

MCU缺芯之下，一些工程师告诉ICViews记者，从去年到今年公司不断要求将原有方案更换为国产MCU产品，国产MCU确确实实乘着这股“热潮”在各产品中获得导入的机会，同时国产MCU的研发和更迭明显加速。

特别是在最近，IC Insights预计今年整个IC市场的需求都非常强劲，整个IC市场销售额有望增长24%，并将首次在历史上突破5000亿美元。虽然在2020年中国大陆芯片自给率仅为15.9%，但可预见国产MCU的机会。

 来源：IC insights

从应用上来看，全球MCU中，33%集中在汽车电子中，25%在工控/医疗，23%在计算机，11%在消费电子。而与全球MCU格局不同，中国MCU中占比最高的是消费电子领域，占据了26%的整体市场，其次是计算机网络，占据了19%的整体市场，而工业与汽车则占比低于全球水平。

虽然国内本土MCU厂商已在百家以上，但合计市占率却不足15%，且工控和汽车有待拓展。因此这几年整个MCU圈子飘来浓浓的“上车风”，“得车规者得天下”，能够胜任汽车的高安全标准的产品，必然是“强者的证明”。记者在走访多家企业时获悉，MCU“上车”都成为企业的最高一个“台阶”。

一些企业力求“全面开花”，保证其通用MCU产品能够覆盖产业各个领域。据了解，国民技术的MCU产品覆盖多达11个应用领域，航顺芯片的产品线也拥有高性能、低功耗、车规/工业级、经济型、专用型覆盖各种应用场景。

事实上，虽然国内MCU企业从缺芯中获得了一波“红利”，也无法摆脱行业“魔咒”，上游供应问题之下，同样也会面临关键材料缺货的窘境。一些企业选择了引导用户进行内核的转换，华大半导体曾表示会引导部分客户从m0+到产能不是很紧张的m4产品上，其他一些企业则是将产品线不断扩大，保证拥有M0/M0+/M3/M4/M7/M23/M33的齐全产线。还有其他企业布局RISC-V指令集，诸如兆易创新、沁恒、航顺芯片等，也有Arm+RISC-V的双处理器产品逐渐浮现。

从位数来讲，8位和32位国产MCU几乎包揽整个市场。芯知汇数据显示，2020年中国通用型MCU市场规模占比中，32位占比54%，8位占比43%，4位占比2%，16位占比1%。全球MCU结构分布上，62%的产品使用的是32位产品，23%使用的是16位产品，15%使用的4/8位产品。随着系统任务复杂化，计算能力的需求越来越高，这促使MCU开始迈向32位时代。

国产MCU显而易见的问题

既然国产MCU拥有如此庞大的市场机会，为什么还是有抵触国产MCU的声音？记者与多名大量试用国产进行替代的工程师进行对话，得出以下几个主要问题。

1. 资料难求

这是工程师反映最为严重的问题，一位多次替代却每次都卡在资料上的工程师坦言，国外品牌之所以屹立不倒，是因为整条产线成熟，开发资料唾手可得，甚至随意搜索便可获得大量资料和问题解答。

他提到一个颇为有意思的问题，国外品牌拥有许多嵌入式教育机构，这些教育机构不仅拥有最详细的教学教程，还翻译了较难“啃”的英文手册，成为小白在学习阶段最好的帮助。这就导致，企业在招收工程师时，市场上都在学习国外产品，成为了一种良性循环，而反观国内MCU产品还没有中文手册，更不要说视频教程了。

2. 售后无门

“售后电话永远打不通，打通了问题永远是工程师”，一位在资料匮乏状态下无奈拨通售后电话的工程师如是说。事实上，从国外产品转向国内产品多少会遇到错综复杂的问题，环境变量也非常影响产品运行效果。

当然，国内MCU也不乏售后服务非常好的企业，“之所以这些产品未被接受，是因为部分工程师根深蒂固对国产品牌的不信任感”，一位完美替换国外产品的工程师表示，国外也并非全部都有好的售后服务，相信时间的力量，国产MCU总会被人们接受。

当然，也有人强调，服务质量关乎公司口碑，在有限的人力资源下，能够理解公司选择最佳的人力投入占比，但也希望公司能够花更多钱去建立优质服务，以建立更好的口碑。

3. 周期较长

公司的效益与开发时间息息相关，而一些产品能够带给工程师的替换时间非常少，公司也会有限考虑替换周期较短的产品，只有简单易替换bug少的MCU才有机会被“翻牌子”。

然而，这就又绕回了上述两个问题，工程师快速解决问题的方法无非查资料和找技术支持，但事实上是能够提货成百上千的大客户都能获得非常好的技术支持，个人研发者在面对完善团队时也会出现服务不响应的情况。

除了技术支持和查看技术手册，工程师也有其他解决问题途径，包括论坛、博客等，但毕竟国外产品在国内积累时间长，国产MCU相关问题获取资料途径有限。

相关问题正在逐渐跟进

当然，这样的问题国产MCU厂商并非没有意识到，但冰冻三尺非一日之寒，国外MCU产品长期支配市场，相关资料积累谈何容易。

一些厂商围绕资料和生态着重进行建立，上海复旦微电子集团股份有限公司电力电子事业部技术市场总监梁磊曾向记者表示，公司长期运维自己的开发者论坛和微信公众号，积极开展与合作伙伴方案对接、平台互通、系统兼容的工作，更是花费两年时间设计了图形化配置工具-魔方，记者通过搜索引擎试验后发现这些资料非常容易被找到。

“若要追求半导体自主，需先构建自主技术生态系统”，上海芯旺微电子副总裁丁丁曾经得出这样的结论。实际上，假若工程师拥有一个统一的平台进行项目开发，能够极大加快开发效率，而国际大厂也在主推自主的平台，使得未来用户产生更强的粘性。

一些厂商则围绕服务完整性建立作为公司重点，某厂商FAE曾向记者透露，公司服务已建立服务考核机制，得不到响应而被投诉FAE会有相应的惩罚，同时公司也不断壮大后服务的团队，定期进行专项培训。

还有一些厂商不断降低MCU的开发门槛，具体表现在成品方案或半成品方案的提供、参考设计等方面，成熟的方案不仅大大加速上市时间，也能够减少bug的产生。

“有些国产品牌真的非常不错，自己所使用的品牌也从未出现售后和技术支持问题”，一位长期使用国产MCU的工程师如是说。但使用国产MCU也不能是“开盲盒”式的，国产MCU仍需“抱团取暖”。

资料和售后显而易见是短期的问题，在长期的建立之下必然都可获得极大的改善。反观国外MCU技术，除了继续提高能效比、安全性和降本降功耗，市面MCU产品也逐渐增加硬件加速器，甚至将MPU的部分功能放到MCU内。在未来的时间内，国内MCU解决重重阻碍仍需“打持久战”。

本文来自微信公众号：半导体产业纵横（ID：ICViews），作者：付斌