隨筆23：中國半導體產業的思考：物聯網爆發之核芯——MCU 存儲模塊（1）

05-24

科技紅利及方向型資產研究

作者科技真相

漲價是表，成長是里，表裡如一是我們推薦兆易創新成為最優秀A股電子公司、所擁有的基因。

回顧前22篇《中國半導體產業的思考——隨筆》系列報告，我們著重講解了半導體十年一遇的產業大周期，漲價！漲價！成為了核心關鍵詞。在我們不斷更新的半導體隨筆過程中，台灣省旺宏（nor龍頭企業）股價從16年年底的4.00元漲至45+元，漲幅超過11倍；期間我受邀去過三次台灣省路演，寶島同仁對於我的產業大周期的判斷非常認同，也非常感謝同仁對於我觀點的補充意見與建議。

由於之前側重於對於大周期的講解（實則確實很重要，造就了台美相關標的的大幅上漲），後面幾篇隨筆將重點解答市場對於行業成長性的疑問（為還原成長的真實性，成長篇中所有數據模型中均已剔除價格影響因子）。

作為成長第一篇，我們先從新興成長的角度來數據化解讀物聯網爆髮帶來的成長增量。後面我們還將從NOR傳統市場領域以及DRAM進口替代方面逐一進行分析。

《隨筆23：物聯網爆發之核芯——MCU+存儲模塊》第一部分，我們介紹了物聯網（IoT）將是巨大藍海，NB IoT是市場認可的物聯網爆發之關鍵。未來中國市場的物聯網相關硬體產品增速有望在50%以上的高速爆發期。重點介紹了物聯網爆發之核芯：MCU+存儲的低功耗/低成本/高可靠模塊搭配：

1）物聯網終端模塊中處理器+存儲器的佔比達43%-59%；物聯網爆發的最大受益方向為MCU+存儲器部分。

2）由於物聯網的低功耗/低成本/高可靠性要求，存儲器領域的NOR FLASH以及低階NAND FLASH部分將大幅受益藍海市場的爆發。

3）中國企業將受益巨大市場以及適度的性能要求、低成本優勢有望出現在全球排名中。（2016年全球MCU市場規模為150億美金，前8大份額佔比88%；目前國內做的最好的兆易創新2016年MCU收入僅1.97億元，存在較大的拓展空間）

4）並典型分析了，目前最熱的兩類典型物聯網產品——共享單車和行車記錄儀，來看看MCU+存儲的物聯網核「芯」。

正文：

1、產業共識——物聯網（IoT）將是巨大藍海，NB IoT是市場認可的物聯網爆發之關鍵

產業共識——物聯網（IoT）將是巨大藍海。有多深的藍海？我們看幾組數據，1）根據Forrester Research的預測，到2020年，物聯網產業的規模要比信息互聯網大30倍，將有240億台物聯網設備接入互聯網。2）IDC的預測則表明，全球物聯網的市場空間預計將從2014年的2.29萬億美金以31%的年均增長率增長至2018年的4.59萬億美金。3）根據中移動報告，2020年全球聯網數量達500億台，較2015年的170億台，擴大近3倍；中國數量達到100億台，較2015年擴大3.5倍。市場規模方面，2025年全球物聯市場將達到19萬億（10年增長15倍），中國市場達到3.5萬億（2015—2020年增長7倍，2020—2025年增長3.5倍）。儘管各家機構/產業巨頭在預測的空間與口徑上有所不同，但無論採用哪組數據都可以看到物聯網的藍海夠「深」！

產業鏈價值角度，可以把產業鏈簡單分成三部分：智能硬體—通信傳輸—服務。由於萬物物聯可以引發眾多商業模式與服務的機會，這塊的價值鏈佔比最大70%，但必須要基於智能硬體與通信傳輸層的建設為基礎，屬於後發部分。智能硬體部分佔比20%、通信傳輸部分佔比10%，之所以智能硬體佔比要大也與連接節點大爆發有關。落在智能硬體上，IoT的藍海仍然是非常「深」的部分，且爆發進行時。

圖：物聯網的市場規劃巨大

數據來源：中移動

圖：物聯網產業鏈價值量分布，智能硬體部分佔20%

數據來源：Gartner

NBIoT是市場認可的物聯網爆發之關鍵。物聯網爆發的關鍵，1）技術成熟，目前來看高速率（佔比10%）、中檔速率（30%）、LPWA-低功耗/廣覆蓋（60%）中佔比最大/種類最多的LPWA-低功耗/廣覆蓋部分已經技術成熟，而NB IoT是目前公認為的最好方式。具備超低功耗（續航10年）、超大連接（大於5萬連接每小區）、超強覆蓋（比GSM增強20dB）、超低成本（模組成本可降至5美金以下）等全面優勢。2）統一標準是品種繁多的IoT市場爆發的核心。NB-IoT是 3GPP 推出的標準技術，已成為了目前被全球廣泛接受的全新窄帶物聯網技術標準；2016年 6月，NB-IoT 核心協議標準在 3GPP獲得通過；包括高通、英特爾、華為、中興、展訊等都在2017年推出NB IoT晶元。技術與標準的成熟使得物聯網在2017H2進入產品爆發期，NB IoT已成為市場認可的物聯網爆發之關鍵。

圖：物聯網分類

圖：物聯網主要問題

數據來源：中移動、華為

結論：物聯網（IoT）將是巨大藍海，NB IoT是市場認可的物聯網爆發之關鍵。實際上，這個結論已經得到市場認可，未來中國市場的物聯網相關硬體產品增速有望在50%以上的高速爆發期。第一部分是市場耳熟能詳的，下面我們切入市場認知尚未清晰的部分——物聯網爆發之核芯：MCU+存儲的低功耗/低成本/高可靠模塊搭配。

圖：NB—IOT市場爆發在即

數據來源：Ovum; Statistaestimates

2、IoT/NB-IoT核芯之所在——MCU模塊

顛覆市場認知，IoT/NB-IoT核芯之所在——MCU模塊。下圖是ARM給出的基於ARM的物聯網生態系統，可以看到整個生態系統的底層由感知—處理—傳輸組成，其中NB IoT僅是傳輸層中關鍵協議部分，在上一節我們講到其對於物聯網爆發意義重大，但並非最核心環節。物聯網的大腦——MCU模塊，將擔任著類似於手機、PC領域中央處理器CPU的角色，其意義的重要性可見一斑。不過對於物聯網的大腦的要求有所不同，其對於低功耗/低成本/高可靠性的要求與物聯網特點相匹配。

從產業鏈價值量的角度，物聯網終端模塊中處理器+存儲器的佔比達43%-59%。我們根據目前物聯網明星產品成本拆分測算，處理器佔比達35—45%、無線通信晶元佔15—20%、感測器晶元佔10—15%、存儲器晶元佔8—14%，其他部分佔10—20%。可以下結論：物聯網爆發的最大受益方向為MCU+存儲器晶元部分。

圖：基於MCU的感知節點是物聯網應用的基礎構成

數據來源：ARM

圖：一個典型基於32位MCU的物聯網模組

數據來源：STM

圖表：物聯網終端模組成本佔比

晶元類型成本佔比處理器（包括MCU/AP/DSP等）35%-45%無線通信晶元15%-20%感測器晶元10%-15%存儲器晶元8%-14%其他（包括RFPAPMU）10%-20%數據來源：根據目前物聯網明星產品成本拆解測算

註：若採用NB IoT模塊，無線通信晶元成本佔比目前在25%左右

物聯網IOT的市場快速發展將打開NOR FLASH市場空間。由於物聯網的低功耗/低成本/高可靠性要求，存儲器領域的NOR FLASH以及低階NAND FLASH部分將大幅受益藍海市場的爆發。MCU中雖然也有NANDFLASH，雖然存儲容量很高，但是NAND FLASH主要採用的是串列數據存儲的結構，使得其最大缺點是啟動/引導程序不能直接運行，所以NAND主要是應用於執行用戶的應用程序。那麼啟動程序只能通過拷貝到NOR FLASH中運行，所以在MCU產品中NOR FLASH主要用於存放啟動/引導程序，充當BootLoader的作用，這類似PC機的BIOS，物聯網IOT市場中NOR FLASH應用需求必不可少。

具體可以參見《中國半導體產業的思考—隨筆》系列報告中相關部分對於存儲器晶元的詳細分析。

圖：物聯網MCU模塊—基於低功耗/低成本/高可靠性要求的存儲器搭配

數據來源：互聯網

MCU是嵌入式應用的最核心器件，是萬物互聯智能終端的「中樞神經」。MCU（Microcontroller Unit；微控制單元）又被稱為單片機，是將CPU、存儲器單元（RAM/ROM/Flash）、計數器、A/D轉換以及周邊介面等整合在單一晶元上，形成晶元級的微型計算機。MCU憑藉其高性能、低功耗、可編程、靈活性等特點被廣泛應用於各個領域，包括可穿戴設備、家電、汽車電子、無線網路等各類物聯網應用。物聯網時代之下，硬體設備智能化以及複雜程度均迎來提升，採用MCU對感測數據進行傳輸、處理並下達控制指令的需求也因此大幅增加。

IC Insights統計數據顯示，2016年全球MCU市場規模為150億美金左右，其中以NXP、瑞薩、ST等為代表的全球前八大MCU廠商市場份額合計達到88%。MCU集中度比起下游應用來說相當高，主要原因MCU本身是具備可以擴展與通用性，主流的產品都是通用型MCU產品，因此和CPU類似也存在爆款一說。我們預計隨著物聯網市場的爆發，MCU領域將出現集中度進一步提升過程，市場規模擴大+份額集中度提升將造就MCU領域的巨無霸誕生；中國企業將受益巨大市場以及適度的性能要求、低成本優勢有望出現在全球排名中。（目前國內做的最好的兆易創新2016年MCU收入僅1.97億元，存在較大的拓展空間）

圖：典型的MCU晶元架構（灰色部分）

數據來源：TI

圖：2016年全球MCU市場份額情況

數據來源：IC Insights

註：NXP、Microchip、Cypress均涉及併購並表

如果說感測器在物聯網中扮演了感官的角色，那麼MCU模塊則可以被認為是物聯網無數終端節點的中樞神經，負責對感測器捕獲的信息進行處理、計算和下達控制指令。我們認為負責控制執行功能的MCU模塊作為物聯網核「芯」所在，隨著物聯網浪潮迭起將迎來需求和成長空間的極大爆發。

以目前最熱的兩類典型物聯網產品——共享單車和行車記錄儀，來看看MCU+存儲的物聯網核「芯」。

摩拜單車的智能車鎖用了ST32F1系列MCU。主頻在24-72MHz，FLASH16K到1M，RAM4到96KB。在此性能的32位MCU+存儲模塊國內已經具備了足夠的競爭力。期待共享單車方面，國產化的突破。
以CRYPRESS的FR系列32位MCU的車載圖形系統為例，來看典型的車載多功能行車記錄儀構架。包括2顆MCU、1顆NOR FLASH等；支持汽車儀錶板（儀錶面板）和車載HMI系統，將彩色顯示、視頻輸入和儀錶控制集成於單一晶元中。應用於混合動力車和電動車等新型控制系統，各控制單元具備更高效能與更高功能整合度。而通過利用NOR型快閃記憶體高速和低功耗模式，實現程序的高速讀取，從而提高MCU處理能力。

物聯網之典型案例的驚人爆發力：1）多方數據都顯示摩拜與ofo在一線城市的投放量均超過10萬輛/市。據騰訊創業估計，2017年中國共享單車總投放量將破2000萬輛，產能在3000萬輛左右。2）預計2016年中國行車記錄儀銷量1400萬台左右，2020年銷量有望達到3500萬台。

圖：ST32F1系列MCU參數

資料來源：STM

圖：基於FR系列32位MCU的車載圖形系統

資料來源：CRYPRESS

圖：不同位數MCU的主要用途

位數主要用途4位計算器、車用儀錶、呼叫器、無線電話、CD播放器、LCD驅動、充電器、胎壓計、遙控器等8位電錶、馬達控制器、傳真機、鍵盤及USB等16位行動電話、數碼相機、錄像機等32位智能家居、物聯網、安防監控、電機及變頻控制、觸控按鍵、GPS、印表機、工作站等64位高階工作站、多媒體互動系統、數據來源：OFFWEEK

3、物聯網應用之32位MCU爆發ing

物聯網應用之32位MCU爆發超出產業預期。我們查找了ICInsights對於MCU單價的預測走勢圖，2013年與2016年的預測情況顯示，2016年MCU均價出現了止跌回升，預計將在未來5年持續回升。這裡面主要的原因就是因為物聯網興起對於智能化要求提升之後，32位MCU已經進入爆發期。

圖：IC Insights在2013年對於MCU均價的統計與預測

資料來源：IC Insights

圖：IC Insights在2016年對於MCU均價的統計與預測

資料來源：IC Insights

32位MCU爆發力源自IoT市場，主流公司的增速已顯示出爆發力。MCU由於種類較多，因此市場調研機構的數據普遍存在較大的不同。但可以明確兩個結論：1）32位MCU因為其體現的是物聯網應用，其將是未來主要的成長驅動領域。2）主流公司的增速已經遠超出市調機構給出的10%年均增速的預測指引。以ST為例，其2016年MCU相關部門同比增長達40%。實際上，這也側面解釋了MCU單價為什麼從2016年開始引來了向上拐點。

圖：32位MCU是MCU成長的驅動力

資料來源：IC Insights

32位MCU處於大爆發過程中！以ST為例，其2016年MCU相關部門同比增長達40%。ST是32位MCU的主導廠商，其在2007年開發出市場首款32位MCU晶元，下一節我們將從海外映射的角度，來觀察什麼樣的MCU公司有望取得成功，ST股價為何一年多時間上漲近320%？而兆易創新又有哪些成功必備的龍頭基因？敬請您關注下一部分：《隨筆24：物聯網爆發之核芯——MCU+存儲模塊（2）》

敬請您持續關注後續之《中國半導體產業的思考—隨筆》系列！

注1：本文部分圖表引用於互聯網、公司公告等

注2：本文相關專利說明引用於互聯網以及國家相關專利機構等

注3：本文相關公司信息引用於互聯網，外媒、公司公告等

注4：本文相關行業數據來自國家統計局、工信部等部委