作为相对成熟的芯片类别，微控制器（MCU）的市场态势相对稳定，但随着边缘AI的兴起，近年也迎来一轮新的市场机会。市调机构Yole Group近日指出，2023年全球MCU市场规模282亿美元，预计到2029年成长为388亿美元，年复合增长率达5.5％。而这也给中国厂商快速崛起带来新的契机。
需求稳中有升，国产MCU成长加速
在智能物联、智能家居、汽车电子等新兴领域快速发展之下，MCU的应用场景不断拓宽，推动了对MCU产品的需求增长。根据Yole的研究报告显示，2023年全球MCU市场规模约282亿美元，预计至2028年将以5.5%的年复合增速达到388亿美元。Precedence Research的数据显示，2022年全球 MCU市场为282 亿美元，预计2030年有望达582 亿美元。中国市场方面，2022年中国MCU市场规模约为390亿元，预计2026年将有望突破500亿元，未来增长前景广阔。
从价格走势上看，Yole Group认为，几年前的新冠肺炎大流行导致供应链中断，再加上晶圆厂产能短缺与囤货行为，显著推升了MCU的ASP（平均销售价格）。ASP从2020年的约0.6美元，涨至2023年的0.93美元。不过Yole Group也指出，近年来新供应商尤其是中国供应商崛起，将有助于缓解先前供应链问题导致的ASP升高。
近年来，来自中国的MCU供应商加速成长，逐渐在国内外市场中崭露头角，成为MCU市场的一大变量。据了解，目前国产MCU在工艺制造上已覆盖至28nm制程，展现出与国际接轨的潜力。全球MCU制造目前主要集中于40nm及以上的成熟制程工艺节点，比较先进的车用MCU产品可能会部分采用28nm制程。这已在国内代工厂的工艺节点覆盖范围。随着代工厂在28nm技术的持续优化，国内MCU厂商与代工厂加强协作，将推动国产MCU性能再上一个台阶。
“MCU+AI”市场兴起 提供发展新契机
边缘AI的兴起则为中国MCU供应商提供了新的发展机遇。近年来，物联网设备数量迅速增加。机构数据显示，2022年全球物联网设备约为300亿台，预计到2027年将达到430亿台，每秒大约有127台设备首次接入物联网。如果从数据上看，2025年物联网设备生成数据量将达到79.4ZB。如果将这些数据都推到云端处理，不仅推理成本高、能耗大，而且存在数据传输延迟增加、数据安全风险加大等因素，在端侧进行AI处理，是加速智能化应用落地的重要抓手。
相对而言，MCU具备低功耗、低成本、实时性、开发周期短等特性，适合对成本和功耗敏感的边缘智能设备。另一方面，人工智能算法的融入也能补强MCU，使其兼顾更高性能的数据处理任务。MCU与边缘AI的结合正是万物互联时代的发展大趋势。
当前，国际MCU大厂都在深耕“MCU+AI”市场。恩智浦在新推出的MCX N、i.MX RT和i.MX 9系列产品均开始集成NPU，以实现机器学习和强化学习能力。比如近日推出新一代跨界MCU系列i.MX RT700 ，支持智能AI边缘设备，可在边缘端提供高达172倍的AI加速。恩智浦半导体资深副总裁兼边缘处理业务总经理 Charles Dachs表示，当前边缘面临的复杂性不断提升，要求边缘设备具备更强的性能和AI处理能力。
Arm也在边缘侧NPU上发力。4月份推出AI微加速器Ethos-U85 NPU，可支持Transformer架构和CNN（卷积神经网络），配合Armv9 Cortex-A CPU可提供4TOPS的端侧算力。
国内厂商方面，兆易创新日前宣布与Arm合作推出国内首款基于Arm Cortex-M7的MCU，主频达到600MHz，支持实时控制，可为复杂运算、多媒体技术、边缘计算等创新应用提供强大的算力支撑。
RISC-V架构助力 50%增速引关注
在边缘AI兴起的背景下，RISC-V架构加速应用也推动了国内MCU产业的成长。研究机构Omdia最新研究显示，预计到2030年，RISC-V处理器将占据全球市场近四分之一的份额。该机构预测，在2024~2025年间，基于RISC-V架构的处理器出货量将以每年近50%的速度增长，到2030年出货量将达到170亿颗。达摩院（上海）科技有限公司研发总监梁中书认为，毫无疑问RISC-V如今最重要的方向就是AI。AI的算力必然会走向端用化，AI大算力的芯片形态应该是一个“松耦合”的状态，用RISC-V内核+相关AI加速器。
RISC-V架构的采用为中国MCU产业的发展带来了重要机遇。许多国内MCU厂商已经基于RISC-V架构开发出了具有自主知识产权的MCU产品，并在市场上取得了良好反响。8月15日，国芯科技发布公告称，公司研发的基于 RISC-V 架构的边缘侧AI MCU新产品“CCR4001S”于近日在公司内部测试中获得成功。据介绍，国芯科技本次内部测试成功的基于 RISC-V 架构的边缘侧AI MCU 新产品CCR4001S 是基于公司自主 RISC-V 架构 C*Core CPU 内核研发的 AI MCU 芯片，适用于工业控制和消费电子等应用，采用 MCU+AI 的方式可以更好地满足客户广泛的边缘侧 AI 应用需求。
9月20日，长城汽车也宣布其联合开发的RISC-V车规级MCU紫荆M100成功点亮。芯片采用模块化设计，内核可重构，4级流水线设计使其具备更快的处理速度和更少的耗时，同时便于未来的升级扩展。满足功能安全ASIL-B等级要求，支持国密，并符合ISO21434网络信息安全标准。长城汽车股份有限公司董事长魏建军发文，称紫荆M100芯片是国内第一个基于“RISC-V”架构研发的车规级芯片。
通过采用RISC-V架构，国内MCU厂商不仅能够快速响应市场需求，推出具有竞争力的产品，还能够降低对国外技术的依赖，提升自主可控能力。同时，RISC-V架构的开放性和灵活性也为国内MCU厂商提供了更多的创新空间和发展机会，有助于推动中国MCU产业的持续发展和壮大。
