前段时间，我们研究过物联网产业链的一环，智能控制器行业。当时的研究提出，尽管智能控制器增长和行业逻辑也很不错，但其实逻辑还是不如它的上游核心配件——MCU。
今天的核心研究对象，是MCU。
在CPU的发展进化过程中，根据应用场景的不同，衍生出三个分支：MCU、MPU和DSP。
MCU（Microcontroller Unit）——即微控制器，又名单片机，是通过将CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器等周边接口，整合在单一芯片上，形成的芯片级计算机。它能够减小系统尺寸，降低设备成本，从而满足对运算能力和存储容量要求不高的零件的需求。
MPU（Micro Processor Unit）——即微处理器单元，被称为“微机中的CPU”，主要负责计算、控制与判断，是去除了集成外设的MCU。
DSP（Digital Signal Processing/Processor）——即数字信号处理。其运算能力强，擅长很多的重复数据运算, 适用于需要进行音频和视频通信的场合。
简单来说，MCU偏向控制，MPU侧重处理，DSP专注于数字信号处理。本次，我们主要来研究MCU。
图：MCU、MPU示意图
来源：MICROCONTROLLER TIPS 官网
从产业链上来看，MCU上中下游，依次为：
上游——其上游为晶圆代工厂、封装测试厂、内核授权商等。晶圆代工厂主要包括：中芯国际（毛利率20.83%）、台积电（毛利率46.05%）、华润微电子（毛利率22.84%）等；封测厂主要包括：通富微电（毛利率13.67%）、华天科技（毛利率16.33%）、长电科技（毛利率11.18%）等；内核授权商为ARM等。
中游——MCU厂商，国外巨头有瑞萨电子（毛利率42.18%）、意法半导体（毛利率38.68%）、NXP（毛利率52.02%）、微芯科技（毛利率61.47%）等；国内行业龙头主要有中颖电子（毛利率42.31%）、兆易创新（毛利率40.52%）、东软载波（毛利率50.92%）、乐鑫科技（毛利率47.03%）、上海贝岭（毛利率29.86%）等。
下游——终端应用环节，主要应用于家用电器、汽车电子等领域。代表公司主要有美的（毛利率28.68%）、海尔（毛利率29.83%）、特斯拉（毛利率16.56%）等。
图：产业链
来源：塔坚研究
对于这条产业链，我们需要深入思考几个问题：
1）这条产业链的增长驱动力是什么，哪个细分赛道更有看点？
2）这条产业链的竞争格局究竟如何？国产替代能否顺利推进？
数据由以下机构提供支持，特此鸣谢
国内：Wind数据、东方财富Choice数据
智慧芽专利数据库、理杏仁、企查查
海外：Capital IQ、Bloomberg、路透
（壹）
今天，我们选取国内四家MCU厂商中颖电子VS 兆易创新 VS东软载波 VS 乐鑫科技VS上海贝岭做对比，同时选取国外MCU龙头瑞萨电子VS恩智浦（NXP）VS微芯科技作为参照。（由于全志科技和北京君正主营业务为MPU，这里我们暂不纳入对比范围）
首先，从收入结构上看：
图：收入结构
来源：塔坚研究
中颖电子——2019年收入规模8.34亿元，微控制器业务收入7.79亿元，占比93.40%。此外，还包括6.41%的显示驱动芯片业务及0.18%的其他业务。
兆易创新——2019年收入规模32.03亿元，微控制器业务收入4.44亿元，占比13.85%。存储芯片业务是其主要收入来源，占比高达79.79%，此外，还包括6.34%的其他业务。
东软载波——2019年收入规模8.28亿元。包括69.2%的低压电力线载波通信产品、25.59%的集成电路、4.75%的系统集成及IT咨询服务、0.37%的应用软件收入以及0.09%的其他业务收入。MCU业务主要由子公司上海东软载波微电子生产，2019年营收2.69亿元（包括MCU、安全、载波、射频、触控等芯片）。
乐鑫科技——2019年收入规模7.57亿元。其中，微控制器业务收入7.53亿元，占比99.47%（主要来源于WIFI MCU芯片及模组），以及0.53%的其他业务。
上海贝岭——2019年收入规模8.79亿元。集成电路生产销售业务收入5.73亿元，占比65.22%；微电子商贸业务收入2.57亿元，占比29.26%，以及5.51%的其他业务。MCU业务统计在集成电路生产销售业务中，未单列拆分。
瑞萨电子——2019年收入规模7182.43亿日元（折合人民币460.29亿元）。主要来自汽车业务（3711亿日元，占比51.67%）和工业/基础设施/IoT业务（3297亿日元，占比45.9%）。由于其微控制器业务没有单列拆分，我们根据其市占率推算，2019年其MCU业务约为50.5亿美元，占其收入比重为76.54%。
恩智浦——2019年收入规模88.77亿美元（折合人民币572.5亿元）。主营业务为汽车半导体，其微控制器业务没有单列披露，根据其市占率推算，2019年其MCU相关业务收入约为45.61亿美元，占其收入比重为51.38%。
微芯科技——2019年收入规模52.74亿美元（折合人民币340.14亿元）。其中，微控制器业务收入28.18亿美元，占其收入比重为53.42%。
单从MCU芯片业务规模来看，国内厂商中，中颖电子>乐鑫科技>兆易创新＞东软载波（注意，乐鑫科技的MCU业务中含有模组业务，因此收入规模较大，若单看MCU芯片，其收入规模为5.21亿元；上海贝岭由于未披露详细收入数据，此处不做对比）。国外厂商中，瑞萨电子>恩智浦>微芯科技。
接下来，我们从2020年三季报数据，分别对比一下各自的增长情况：
图：季度增长情况
来源：塔坚研究
从三季报数据来看，国内厂商增速明显快于国外大厂。主要是因为受卫生事件影响，海外厂商复工进度较慢。其中，兆易创新（44.02%）、中颖电子（24.17%）增速较高，东软载波和恩智浦（NXP）收入同比下滑。具体来看：
中颖电子——2020年受益于海外家电市场需求回暖（7-8月我国家电出口额同比增长38%），MCU业务稳步增长。同时，受益于电动自行车的更新升级需求（电动自行车新国标落地），锂电池管理芯片产品增长强劲。
兆易创新——2020年前三季度增速较快，主要受益于TWS销售火爆以及OLED屏幕在手机中渗透率的提升，带来NOR Flash存储需求的增加。MCU方面，海外巨头因卫生事件，出货受到影响，国产替代加速。同时新品进入量产、导入客户数增加。
东软载波——2020年前三季度，主要受卫生事件影响，国网招标暂缓，导致其低压电力线载波通信产品业务收入下滑。
乐鑫科技——2020年前三季度收入同比微增，主要是由于一季度受卫生事件影响，执行战略降价策略所致。随着后续市场逐步回暖反弹，以及消费电子旺季的到来，带来WIFI MCU芯片的增长。净利润同比下降，一方面是因为降价策略导致毛利下降，另一方面是由于加大了研发投入。
上海贝岭——2020年前三季度收入增长主要来源于其收购的南京微盟并表。
瑞萨电子——主要受IDT并表影响，以及收购后协同效应显现，组合产品销售增加。但同时受全球汽车销量下滑影响，整体收入微增。
恩智浦——2020年前三季度收入同比下降，主要是受卫生事件影响，导致大中华区以外的地区销售收入下降较大。
微芯科技——2020年前三季度营业收入几乎没有增长，主要是由于受卫生事件影响，亚洲市场计算和通信市场的增长，被欧洲市场汽车和工业领域的疲软所抵消。
（贰）
复盘完当年业绩，我们再来看一下，近几个季度的收入增长情况。
图：季度收入增速
来源：塔坚研究
整体来看，国内厂商增速高于国外厂商增速。国内厂商中，兆易创新和乐鑫科技增速较高。国外厂商中，微芯科技增速较高。我们具体来看：
中颖电子——2018年上半年增速较快，一方面，受其在电动自行车领域市占率提升影响，电机主控芯片销售增速较快；另一方面，随着锂电池管理芯片应用场景的增加，及手机、笔记本电脑、家电等客户的导入，锂电池管理芯片增长也较快。
不过，2018年下半年，受宏观及地产周期下行影响，导致家电MCU销量下降。同时，由于监管层对于电动自行车限速标准还未确定，下游客户备货有所放缓。而随着2019年4月电动自行车新国标落地，主流自行车厂商营业收入增加迅猛，电机控制芯片销售增长强劲。
兆易创新——2018年，由于受到宏观经济增速放缓、产能释放导致产品价格下跌等多重因素影响，收入增速持续下滑。2019年，得益于TWS耳机等带来的Nor Flash产品需求增加，叠加新收购（2019.5.31）的上海思立微电子科技公司纳入合并范围，整体增速较快。
东软载波——2019年全年销售收入下降，主要是因为国家电网载波通信模组招标方式改革使得市场份额有所下降。
乐鑫科技——2019年主要受益于全球物联网设备的快速增加以及新产品的推出，芯片及模组的销售数量大幅增长，带来收入大幅增加。
上海贝岭——2018年收入增速较快，主要受益于国家电网和南方电网整体招标量回升，国网单相计量芯片和三相计量芯片市场份额有所提升。同时，电表出口市场的单相SoC芯片也取得了大幅度的销售增长。2019年Q3收入增速较快，主要受益于国家电网智能电表招标量回升。
瑞萨电子——2018年收入增速为负，主要是由于全球汽车销售疲软，车用以及工厂自动化等芯片需求下降。受2019年3月收购IDT并表影响，2季度开始收入增速转正。
恩智浦——2018年，由于汽车和安全连接设备的需求增加，带来收入小幅增长。2019年收入下降，主要是受汽车产销量下降和外部经济环境影响，来自大中华区的汽车半导体需求下降。
微芯科技——2018年，由于收购Microsemi并表（2018.5.29），带来收入较大幅度增长；2019年开始，受华为禁令以及英国脱欧不确定影响，增速大幅下降。
综上，可以明显看出，国内外厂商收入增长受下游景气度的影响较大。但国内厂商受家电等消费电子景气度影响较大，而国外厂商受汽车和工业景气度影响较大。
（叁）
增长看完后，我们再来看回报对比：
图：回报对比
来源：塔坚研究
从回报层面来看，国内厂商回报表现较好。其中，中颖电子、兆易创新、乐鑫科技的回报较高。不过，需要注意的是，兆易创新的回报在不断下降，主要受其房屋建筑物增加，导致固定资产周转率下降影响。
国外厂商中，恩智浦半导体2017和2018年回报表现较好，主要是因为2017年出售“SP”业务，确认其他收入15.97亿美元。2018年则是由于收到高通20亿美元的解约金，导致净利率较往年异常。
我们通过杜邦分析，来看看造成回报差异的原因在哪？
图：杜邦分析
来源：塔坚研究
通过对比，我们可以发现：
国内厂商的销售净利率和总资产周转率较高，国外厂商则是权益乘数较高。我们接着细拆，先来看净利率方面：
图：利润表分析
来源：塔坚研究
从利润表结构来看，虽然国外厂商的产品以高端产品为主，毛利率整体较高，但其净利率却大幅低于国内厂商，除了研发费用较高之外，还因为以下原因：
微芯科技——一方面，由于其长期借款大幅增加，利息支出较多（占收入比重9.38%）；另一方面，由于其历史收购较多，导致无形资产较多（占总资产比重为32.72%），从而使其无形资产摊销较多（占收入比重18.85%）。
恩智浦半导体——主要由于无形资产摊销占比较多（16.16%）。
瑞萨电子——则是由于销售和一般管理费用较高21.43%。
就国内公司而言，东软载波毛利率较高，主要由于其核心业务低压电力线载波通信产品毛利率较高。不过，由于其产品销售主要通过电网招标方式完成，需要在各省市设立办事处，因而销售费用（职工薪酬）较高。
上海贝岭则由于毛利较低的集成电路商贸业务拉低了整体毛利。同时，公允价值变动带来1.32亿元的非经常性收益，拉高2019年净利率。
乐鑫科技由于在WiFi-MCU芯片领域技术水平领先，市场份额较高，具有更高的话语权，因而具有更高的毛利率。
图：代表公司周转率情况
来源：塔坚研究
总资产周转率方面，主要是由于国内厂商以Fabless为主，固定资产投入较少，固定资产周转率较高。
不过，由于兆易创新和东软载波均有办公楼/产业园转固，导致两者的固定资产周转率较低。而国外厂商以IDM为主，需要投入大量的厂房和设备，因而固定资产周转率较低，拉低了总资产周转率。
从国内各家公司的周转率上来看，东软载波和上海贝岭由于均有股权转让，导致账面上货币资金较多，拉低了总资产周转率。同时。东软载波下游客户以电力公司为主，回款较慢，应收账款周转率也较低。
而兆易创新的应收账款周转率较高，可能由于其在行业内市占率较高，且以经销为主，信用政策较严格。
权益乘数方面，由于国外厂商采用IDM模式，资本投入较大，因而负债较多，权益乘数较高。
近期的财务数据梳理完之后，我们接着来思考，MCU行业未来的增长逻辑，到底是什么？
（肆）
根据IC Insights预测，全球MCU市场规模在2020年将达到207亿美元，2022年将达238亿美元，2020-2022年复合增长率为7.4%。
由于MCU就相当于嵌入电子产品和设备中的“大脑”，因此，其增长主要跟随其终端应用的增长。
对比全球与我国MCU下游应用领域来看，存在较大差异。全球MCU主要应用于汽车电子（33%）、工控/医疗（25%）、计算机网络（23%）三大领域，合计占比达80%以上。而我国则集中于消费电子（25.6%，含家电）、计算机网络（18.4%）、汽车电子（16.2%）。
图：MCU应用市场构成
来源：华泰证券
造成差异的原因，主要是由于全球产业分工的不同。欧美发达地区工业化开始较早，汽车和工业/医疗产业发达。而我国则是全球重要的消费电子产品和计算机制造中心。
不过，未来随着我国造车新势力的崛起，以及其他工业制造的产业转移，这部分市场所需的MCU可能也将向我国转移。
因此，我们针对全球和我国MCU主要应用领域：汽车电子、工控、消费电子（含家电），分别来看其未来的市场规模。公式可以表示为：
MCU市场规模增速=（1+MCU出货量增速%）*（1+价格增速%）-1
（伍）
我们先来看量的增长逻辑：
调研机构IC Insights预测，2019年全球MCU芯片出货量为269亿颗，预计2023年将增至382亿颗，年复合增长率约为9.16%。
1）汽车电子
MCU在汽车电子中的应用十分广泛。从车身动力总成，到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶，从发动机控制单元，到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元，每一个功能的实现背后都需要复杂的芯片组支撑。其中，MCU更是扮演着重要的角色。
根据iSuppli报告显示，在一辆汽车所装备的所有半导体器件中，MCU的数量大概占汽车半导体总量的三成，平均每辆车要用到70颗以上的MCU芯片，而一辆新能源汽车更是需要300多颗【1】。未来随着智能化的进一步升级，这一数量还将更多。
因此，车规级MCU出货量的增长，一方面，在于新能源汽车销量的增长；另一方面，在于汽车电子化程度的提升。我们分别来看：
A、新能源汽车销量
根据Marklines数据，2019年全球新能源汽车销量217万辆，其中，中国销量121万辆，占比55.76%。预计2025年全球新能源汽车销量有望达到1200万辆左右，2019-2025年复合增长率达32.98%。
图：全球新能源汽车销量预测
来源：Marklines、中金公司
B、汽车电子化率
汽车电子，主要用来提高汽车驾驶的安全性和舒适性。例如，高性能的MCU可以对车载传感器和车载摄像头做模拟数据的处理与驱动控制。未来，更高级别的自动驾驶系统有望加速MCU市场的增长。
根据中国产业信息网数据，2020年全球单车电子成本占比约为35%，预计到2030年电子化程度将达到50%，年复合增长率约为3.63%。
图：汽车电子化率
来源：安信证券
综上，随着新能源汽车销量的增长，以及汽车电子化趋势的进一步加强，车规级MCU出货量未来发展空间较大，年复合增速可达37.8%。
2）工业控制
MCU是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，各种机电设备和控制系统的正常运行都离不开执行计算、处理和控制功能的MCU。
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。
为实现自动化控制，目前已有相当一部分先进制造业用工业机器人取代人工。未来，随着智能制造的推进和人力成本的上升，工业机器人下游需求将持续向好，微控制器在其中将发挥越来越重要的作用。
我们以该类MCU应用的下游市场规模增速来看，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%。
3）消费电子
这里的消费电子指广义的消费者日常生活使用的电子产品，包括家用电器、个人电脑、智能手机、可穿戴设备等。由于智能手机、可穿戴设备、小家电等在此前研究报告中已有研究。这里，我们主要来看家用电器中的大家电。
MCU在大家电中的应用主要包括主控、变频和其他。其中，主控MCU主要受益于家电销量的增长，变频MCU则受益于家电的变频化渗透率。
A、家电销量
根据GFK统计数据显示，2018年全球主要家电销量达5.49亿台，预计2019年将达5.7亿台，同比增长3.83%。2006-2019年复合增长率约为3.02%。整体来看，全球主要家电的增长趋于平稳。
B、变频家电渗透率
变频家电产品可随时根据环境改变电机的功率，相对于传统的家电产品，变频家电在能效、性能及智能控制等方面有明显的优势。
因此，家电智能化的首要的功能就在于变频，变频的关键在于电机控制，而电机控制的核心就是MCU。
而从变频家电中占比较高的变频空调上来看，2019年，我国变频空调占空调总量的比重为59.4%，近十年年复合增速为4.87%。未来，随着我国新的空调能效标准的正式实施，变频空调的比重将进一步上升，随之拉动家电的变频化趋势进一步加速，持续提升MCU需求。
根据IHS的数据，2017年全球变频家电行业销量约2.44亿台，占全球家电销量的34%。预计到2022年变频家电销量将达到5.85亿台，渗透率提升至65%，年复合渗透率增速达13.84%。
此处我们假设，全球家用电器销量增速维持3.02%的水平不变。这样测算下来，大家电MCU出货量增速整体将达17.3%（（1+3.02%）*(1+13.84%)=17.3%）。
除此之外，物联网产品、小家电也是消费电子的主要增量。不过，由于此前我们已经对物联网和小家电等已经有了较为详细的分析（详见科技版报告库），我们此处不再赘述。
随着移动通讯技术的成熟以及应用场景的丰富，全球物联网行业整体呈现爆发式增长。根据IDC数据显示，2019年全球物联网市场规模约为6860亿美元，预计2024年将达到1.14万亿美元，年复合增长率约10.69%。
同时，在消费升级趋势下，小家电市场规模也保持快速增长态势。
整体看下来，从细分赛道未来增长空间来看，汽车电子>家用电器>工业控制。
（陆）
接着，我们再来看价格方面：
尽管MCU设计越来越复杂，以及高性能MCU产品的不断推出，但是仍然无法避免供应商之间激烈竞争带来的价格下降。特别是2017年开始，ARM的Cortex-M0/M3内核免授权费，进一步降低了MCU厂商的开发成本。因此，MCU技术难度的升级，并不会改变平均价格逐年下降的趋势。
同时，由于MCU的产生，本就是为了降低成本。尽管2020年底至今，MCU缺货导致价格上涨，但这种现象并不具有持续性。因此，MCU的价格下降，是长期的趋势。
根据IC Insights数据，2015年全球MCU平均价格为0.72美元。随后，MCU的价格持续下降。至2018年，MCU的平均价格已经下降至0.61美元，年复合降幅达到5.38%。
图：全球MCU出货量及平均单价
来源：中信证券
（柒）
行业增长逻辑明确后，我们来看行业的景气度情况。
1、新能源汽车销量
根据EV Volumes统计数据显示，2020年预计全球BEV + PHEV（纯电动+插电混动）的销量为324万辆，相比去年同期的226万辆增长了43%。
图：全球新能源汽车销量
来源：EV Volumes官网
2、全球物联网连接数
5G时代，物联网应用场景大大丰富，物联网连接数大幅增加。根据IoT Analytics统计数据显示，2019年全球物联网连接数已达100亿台，同比增长25%。预计2020年受卫生事件影响，增速略有下降，仍然能达到117亿台的规模。
图：全球物联网连接数（单位：亿台）（注：2020年为预计数）
来源：IoT Analytics、中国银河证券研究院
3、工业机器人销量
根据国际机器人联合会数据显示，自2013年德国政府率先提出“工业4.0”战略以来，全球工业机器人销量稳步增长，2013-2018年复合增速为18.84%。2019年受全球汽车和电子/电气行业需求疲软影响，工业机器人销量略有下降，为37.32万台，较2018年下降11.6%。
图：全球工业机器人销量
来源：国际机器人联合会、wind
（捌）
整体来看，MCU市场格局相对集中，主要被瑞萨电子、恩智浦、意法半导体、微芯科技等国外大厂垄断，CR4为47%。国内虽然也有如兆易创新、中颖电子等MCU厂家，但是总体市占率较低，且主要集中在小家电等中低端市场。
图：国内MCU市场格局
来源：华泰证券
但对于不同细分赛道而言，竞争格局也略有差异：
从细分赛道来看，由于小家电价值量较低且迭代速度快，国内厂商在小家电MCU领域凭借性价比优势占据一定的市场份额（如中颖电子2017年占据19.8%的小家电MCU市场份额，乐鑫科技2018年在物联网WIFI MCU芯片领域市场份额33.59%）。
相比较而言，大家电价值量较高且生命周期较长，对于MCU芯片的稳定性要求较高。目前，在中高端大家电领域仍由海外厂商主导，国产替代空间比较广阔。
此外，需要注意此处鸿沟：从国内车规级MCU市场来看，国内主要以恩智浦、瑞萨、英飞凌、微芯等传统汽车半导体大厂为主，CR4达79%。国产汽车MCU厂商才刚起步，实力差距还比较大，目前我国车规级MCU的国产化率不足5%。
究其原因，一方面在于车规级MCU研发周期长、设计门槛高、资金投入大；另一方面，则在于产业配套不完善，缺乏上车验证的机会和试错机会。
因此，未来我国企业市占率能否提升，其主线在于产品性能的提升和产业生态的完善。而对于MCU厂商而言，则是得“性能”者得天下。
（玖）
由于国外厂商在技术和市占率上全面领先，国内厂商更多是扮演一个跟随者角色。因此，我们重点关注研发投入、产品性能和车规级MCU布局，看看各自都有哪些竞争优势，以及谁更有可能从“跟随者”成长为“领导者”。
1）研发投入
MCU尤其是高端MUC，技术壁垒较高，需要不断进行研发投入，才能保持竞争力。
图：研发投入对比
来源：wind、智慧芽专利数据库
根据智慧芽专利数据库，从研发投入角度来看，国外企业研发投入整体较国内企业高。在国内企业中，兆易创新研发支出绝对额较高，主要研发投向为存储产品；而从研发费用率上来看，东软载波占比较高，其次是中颖电子。东软载波主要研发投向为MPU边缘计算芯片和能源互联网，而中颖电子主要研发投向为家电主控和OLED显示驱动芯片。
图：专利技术布局（黄色为兆易创新）
来源：智慧芽专利数据库
从专利数量角度来看，国外厂商在半导体领域起步较早，因而专利数量远高于国内厂商。从国内厂商来看，兆易创新专利数量远远超出其余几家；而从技术布局角度来看，兆易创新技术布局比较全面，存储芯片、微控制器、传感器模块均有布局，不过存储芯片是其核心；而中颖电子主要集中在显示器驱动；东软载波主要集中在载波通信领域；上海贝岭主要集中在电路控制领域；乐鑫科技主要集中在物联网wifi芯片领域。
来源：并购优塾
免责声明：本文系网络转载，版权归原作者所有。如转载众多，无法确认真正原始作者，故仅标明转载来源。本文所用图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准立即删除内容！本文内容为原作者观点，并不代表本号赞同其观点和对其真实性负责。
