前言：
隨著AI技術(shù)不斷演進(jìn)，智能終端愈發(fā)復(fù)雜。而MCU作為連接感知與執(zhí)行、實(shí)現(xiàn)終端智能化的核心元件，也正“卷”的細(xì)分化。目前，各家廠商在體積、功耗、存儲技術(shù)、AI算力、先進(jìn)工藝以及架構(gòu)創(chuàng)新（尤其是RISC-V）等領(lǐng)域展開全方位“內(nèi)卷”，試圖在快速演變的嵌入式市場中搶占先機(jī)，這也是廠商對未來技術(shù)與市場的戰(zhàn)略博弈。
1、我國MCU產(chǎn)業(yè)集群化分布初步顯現(xiàn)，主要集中在華東和華南沿海地區(qū)
微控制單元（MCU）又稱單片微型計(jì)算機(jī)或者單片機(jī)，是把中央處理器（CPU）的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存（memory）、計(jì)數(shù)器（Timer）、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。諸如消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)、汽車電子、IC卡、工業(yè)控制等領(lǐng)域都可見到MCU身影。
當(dāng)前，MCU（微控制器）廠商分為IDM廠商與Fabless廠商。對于IDM廠商）集芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝和測試等環(huán)節(jié)于一體）來說，其上游為晶圓制造所需原材料與設(shè)備采購環(huán)節(jié)；對于Fabless廠商（只負(fù)責(zé)芯片的電路設(shè)計(jì)與銷售，將生產(chǎn)、測試、封裝等環(huán)節(jié)外包）來說，其上游為晶圓制造環(huán)節(jié)。
MCU行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈圖解
資料來源：觀研天下整理
從產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)域分布情況來看，我國MCU產(chǎn)業(yè)集群化分布初步顯現(xiàn)，形成以長三角、環(huán)渤海、珠三角三大核心區(qū)域聚集發(fā)展的產(chǎn)業(yè)空間格局。從上市企業(yè)分布情況來看，主要集中在華東和華南沿海地區(qū)，江浙滬地區(qū)最為集中。從具體省市來看，江蘇、浙江、廣東等地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈布局相對完善。
我國國產(chǎn)MUC企業(yè)區(qū)域分布熱力圖
資料來源：觀研天下整理
2、嵌入式世界大會舉辦，我國MCU行業(yè)廠商“內(nèi)卷”即將加速
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國MCU行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與投資前景預(yù)測報告（2025-2032年）》顯示，目前，我國MCU行業(yè)競爭者數(shù)量較多，主要分為國際大型MCU企業(yè)，包括瑞薩電子、飛思卡爾、Microchip、意法半導(dǎo)體、三星電子等；實(shí)力強(qiáng)勁的臺資MCU企業(yè)，包括盛群半導(dǎo)體、義隆電子、松翰科技、凌陽科技等；中國大陸本土MCU企業(yè)，包括兆易創(chuàng)新、中穎電子、東軟載波、樂鑫科技、晟矽微電、國民技術(shù)、上海貝嶺等。
2025年3月于德國紐倫堡舉辦的嵌入式世界大會（Embedded World 2025）上，全球MCU大廠集體亮相，掀起了一場技術(shù)與市場的激烈角逐。從德州儀器（TI）、恩智浦（NXP）、Microchip，到瑞薩電子（Renesas）、英飛凌（Infineon）、意法半導(dǎo)體（ST），各家廠商在體積、功耗、存儲技術(shù)、AI算力、先進(jìn)工藝以及架構(gòu)創(chuàng)新（尤其是RISC-V）等領(lǐng)域展開全方位“內(nèi)卷”，試圖在快速演變的嵌入式市場中搶占先機(jī)。這不僅是一場技術(shù)的較量，更是對未來物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、汽車電子和邊緣智能趨勢的深刻預(yù)判，而國內(nèi)MCU廠商也不得不加入這場“內(nèi)卷”賽中，以穩(wěn)住當(dāng)前所占據(jù)的份額甚至拓寬國際市場。
具體分析MCU廠商內(nèi)卷維度如下：
3、體積和功耗：微縮下的超低功耗MCU，各大廠商先進(jìn)技術(shù)紛紛登場
傳統(tǒng)的MCU主要承擔(dān)基礎(chǔ)控制功能，但在AI與邊緣計(jì)算深度融合的趨勢下，新一代MCU成為具備智能決策能力的“神經(jīng)末梢”，其核心驅(qū)動力來自于對實(shí)時性、低功耗和本地化處理的迫切需求，尤其是在可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，功耗直接決定產(chǎn)品生命周期和維護(hù)成本。
超低功耗MCU的主要應(yīng)用概況
資料來源：觀研天下整理
然而，當(dāng)前市面上的超低功耗MCU，功耗低僅是最基本的標(biāo)準(zhǔn)。如何在低功耗的同時保持高性能、小體積、適配AI功能，才是MCU企業(yè)內(nèi)卷的目標(biāo)。
各廠商超低功耗MCU對比
| 產(chǎn)品系列 | 企業(yè)名稱 | 內(nèi)核 | 功耗 |
| RA2L2 | 瑞薩電子 | Arm Cortex-M23 | 動態(tài)功耗87.5μA/MHz，待機(jī)模式250nA |
| STM32 U3 | 意法半導(dǎo)體 | Arm Cortex-M33 | 動態(tài)功耗52μA/MHz，關(guān)斷模式16nA |
| MSPMO | 德州儀器 | ArmCortex-M0+ | 動態(tài)功耗87μA/MHz，關(guān)斷模式200nA |
| HC32L021 | 小華半導(dǎo)體 | Arm Cortex-M0+ | 動態(tài)功耗45μA/MHz，深度休眠模式650nA |
| GD32L235 | 兆易創(chuàng)新 | Arm Cortex-M23 | 動態(tài)功耗66μA/MHz，待機(jī)模式260nA |
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德州儀器推出的MSPM0C1104 MCU，以1.38mm2的晶圓芯片級封裝（WCSP）刷新了“全球最小MCU”紀(jì)錄。這款芯片僅相當(dāng)于一片黑胡椒大小，卻能在醫(yī)療可穿戴設(shè)備和個人電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)高性能傳感與控制。相比競爭對手，其封裝面積縮小了38%，直接回應(yīng)了消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)π⌒突c功能集成并重的需求。TI通過集成高速模擬功能（如12位ADC）和低至0.16美元的起價，試圖在成本與性能之間找到黃金平衡點(diǎn)。
2025年6月，瑞薩電子推出RA2L2系列超低功耗MCU。新品基于Arm Cortex-M23內(nèi)核，支持UCB-C 2.4版新規(guī)范，對電壓檢測靈敏度等進(jìn)行了優(yōu)化。配置自帶64KB~128KB閃存、16KB SRAM及4KB數(shù)據(jù)閃存，豐富外設(shè)包括USB-C、CAN、I3C、SPI、低功耗UART、ADC等，支持87.5μA/MHz的活動功耗與250nA軟待機(jī)電流。
除了國外巨頭卷的飛起外，國內(nèi)的MCU廠商技術(shù)也紛紛登場。
例如，2025年4月，小華半導(dǎo)體發(fā)行HC32L021系列，基于Arm Cortex-M0+內(nèi)核，主頻48MHz，配置64KB Flash與6KB SRAM，并搭載高精度RC48M內(nèi)部時鐘。兆易創(chuàng)新的GD32L235系列采用Arm Cortex-M23內(nèi)核，最高主頻為64MHz，其采用了超低功耗工藝制程，從硬件層面降低功耗；支持包括深度睡眠（Deep-sleep）、部分睡眠（Sleep）和待機(jī)（Standby）等六種低功耗模式。
4、MCU行業(yè)制程工藝進(jìn)入1X nm，封裝技術(shù)的創(chuàng)新注入新動力
MCU作為嵌入式產(chǎn)品，一直都采用成熟工藝制程，基本上是40nm。而在可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和汽車電子的微型化趨勢下，設(shè)計(jì)人員需要在更小的芯片面積內(nèi)集成更多功能和內(nèi)存，如車規(guī)MCU需支持復(fù)雜的軟件定義汽車（SDV）架構(gòu)要求更高的計(jì)算性能和存儲容量。但40nm工藝逐漸無法滿足這些需求，倒逼廠商向1X nm制程進(jìn)軍。
此次嵌入式展上，恩智浦S32K5系列率先引入16nm FinFET工藝，不僅顯著提高了運(yùn)算能力，還在功耗管理方面表現(xiàn)出色。相較于傳統(tǒng)28nm制程的MCU，這一系列產(chǎn)品的晶體管密度提升了近一倍，使得單芯片能夠集成更多的功能模塊。
而在2024年3月份，ST也推出18nm的FDSOI工藝。
值得注意的是先進(jìn)制程的高研發(fā)和生產(chǎn)成本（如16nm FinFET的掩模費(fèi)用遠(yuǎn)超40nm）可能抬高芯片單價，短期內(nèi)壓縮利潤率。
除了制程工藝的進(jìn)步，封裝技術(shù)的創(chuàng)新同樣為MCU小型化和高性能發(fā)展注入新動力。例如，德州儀器推出的1.38mm2晶圓級封裝技術(shù)，僅為封裝過程直接集成在晶圓上，從而顯著縮小了芯片的外形尺寸，是全球超小型的MCU 封裝。這種技術(shù)不僅大幅降低了MCU的體積，還簡化了后續(xù)的組裝流程，使得產(chǎn)品能夠更快地進(jìn)入市場。同時，這種封裝方式能更好地適應(yīng)可穿戴設(shè)備等對空間要求極為苛刻的應(yīng)用場景，這種“看不見的芯片”，正在重新定義終端產(chǎn)品的形態(tài)邊界。
5、MCU存儲方面從Flash到新型存儲
傳統(tǒng)eFlash在28nm以下制程面臨物理極限，促使廠商加速布局新型存儲器，這讓MCU的性能天花板被重新定義。
恩智浦率先采用MRAM（磁阻隨機(jī)存取存儲器）技術(shù)，大幅提升了汽車ECU（電子控制單元）的編程效率。相比傳統(tǒng)eFlash，MRAM的寫入速度提升15倍，這使得車載應(yīng)用中的固件更新更加高效且可靠，特別是在新能源汽車的OTA（空中下載）升級場景中，這種高速寫入能力顯著縮短系統(tǒng)停機(jī)時間，從而提高了用戶體驗(yàn)。與此同時，MRAM的非易失性和抗輻射特性使其在極端環(huán)境下表現(xiàn)出色，為航天、軍工等特殊領(lǐng)域的MCU提供了更優(yōu)的選擇。
德州儀器則選擇FRAM（鐵電隨機(jī)存取存儲器）作為其技術(shù)路線的重點(diǎn)方向。FRAM以其高可靠性、低功耗和快速寫入能力著稱，尤其適用于惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，F(xiàn)RAM能夠承受頻繁的讀寫操作而不損失性能，同時還具備出色的抗輻射能力，這種特性使得德州儀器的MCU產(chǎn)品在高溫、高壓或強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐用性。
6、MCU x AI趨勢勢不可擋，ST、NXP、英飛凌、國芯科技、澎湃微等已經(jīng)布局
而在AI芯片領(lǐng)域，曾長期由GPU和專用ASIC主導(dǎo)，但由于其功耗高昂、靈活性不足，難以適應(yīng)電池供電、尺寸受限的終端設(shè)備。相比之下，MCU則擁有天然的低功耗、可定制性強(qiáng)的優(yōu)勢。再加上邊緣AI需求的爆發(fā)讓MCU從傳統(tǒng)控制芯片逐漸轉(zhuǎn)向智能計(jì)算平臺，一場邊緣AI的“軍備競賽”開啟。
目前，ST、NXP、英飛凌、國芯科技、澎湃微等企業(yè)已經(jīng)布局，甚至部分企業(yè)已經(jīng)推出可使用的產(chǎn)品。
部分MCU廠商AI技術(shù)產(chǎn)品布局概況
| 廠商名稱 | MCUxAI技術(shù)產(chǎn)品簡介 |
| ST | STM32N6搭載Neural-ART加速器的STM32產(chǎn)品，擁有4.2MB的內(nèi)置RAM，也是搭載NeoChrom GPU和H.264硬件編碼器的產(chǎn)品。STM32 N6搭載自研的Neural-ART加速器是一款定制的神經(jīng)處理單元（NPU），擁有近300個可配置乘法累加單元和兩條64位AXI內(nèi)存總線，吞吐量高達(dá)600GOPS，讓原本需要加速微處理器的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用現(xiàn)在可以在MCU上運(yùn)行。此外，全新STM32 N6已兼容Tensor FlowLite、Keras和ONNX等眾多AI算子，未來還能再繼續(xù)增加算子數(shù)量。 |
| 恩智浦 | 2023年1月，NXP正式推出了eI QNeutron NPU，支持多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類型，例如CNN、RNN、TCN和Trans former網(wǎng)絡(luò)等。 |
| 英飛凌 | 英飛凌并未押注自研NPU，而是選擇與ArmEthos-U55綁定。其PSO CEdge系列借助Arm Cortex-M55+Ethos-U55的組合，加之與NVIDIATAO工具鏈的集成，在高精度視覺AI和低功耗設(shè)計(jì)之間取得了不錯的平衡。 |
| TI | TMS320F28P55x C2000MCU系列是內(nèi)建NPU的實(shí)時控制MCU。NPU不僅提升故障檢測準(zhǔn)確率至99%以上，還能降低延遲5~10倍。 |
| 芯科科技 | 芯科科技的xG26系列SoC/MCU定位明確：為無線物聯(lián)網(wǎng)打造AI能效。其矩陣矢量AI加速器可實(shí)現(xiàn)8倍速提升、1/6功耗，特別適合電池供電設(shè)備（如傳感器、智能門鎖）中以AI喚醒替代長時間運(yùn)行的場景。 |
| 國芯科技 | 推出了首顆端側(cè)AI芯片CCR4001S，并與美電科技聯(lián)合推出AI傳感器模組，實(shí)現(xiàn)了圖像識別、語音識別等功能的本地處理。該芯片采用自研的NPU架構(gòu)，支持高效的AI推理，適用于智能家居、安防監(jiān)控等場景。 |
| 兆易創(chuàng)新 | GD32G5系列MCU也已具備一定的AI算法處理能力，它以ArmCortex-M33高性能內(nèi)核為基礎(chǔ)，高達(dá)216MHz的主頻配合內(nèi)置DSP硬件加速器、單精度浮點(diǎn)單元（FPU）和硬件三角函數(shù)加速器（TMU），可支持10類數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算；同時集成濾波器（FAC）與快速傅里葉變換（FFT）加速單元，使得該系列在最高主頻下可達(dá)316DMIPS，CoreMark分?jǐn)?shù)694。 |
| 澎湃微 | 推出集成TinyML能力的32位MCU，憑借片上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速和標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)控制外設(shè)，可在單芯片上實(shí)現(xiàn)離線語音識別與電機(jī)驅(qū)動控制，適用于智能家電、工業(yè)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)等場景。 |
資料來源：觀研天下整理
整體來看，MCU上的AI之戰(zhàn)，不僅是技術(shù)創(chuàng)新的前沿，還是產(chǎn)業(yè)模式重塑的風(fēng)口。未來，隨著越來越多創(chuàng)新技術(shù)迭代的落地，國內(nèi)MCU+AI賽道的競爭將愈發(fā)激烈。
7、RISC-V成為MCU行業(yè)架構(gòu)“新風(fēng)口”
然而，在架構(gòu)方面，RISC-V成為MCU行業(yè)架構(gòu)“新風(fēng)口”。英飛凌計(jì)劃將RISC-V引入汽車MCU市場，推出基于AURIX品牌的新系列，并通過虛擬原型加速生態(tài)建設(shè)。RISC-V的開源特性降低了授權(quán)成本，并提升了軟件可移植性，對軟件定義趨勢下的汽車行業(yè)尤為重要。
兆易創(chuàng)新為全球首個推出并量產(chǎn)基于RISC-V內(nèi)核的32位通用MCU產(chǎn)品的公司，也是推出國內(nèi)首款M7內(nèi)核高性能MCU產(chǎn)品的公司。
兆易創(chuàng)新MCU產(chǎn)品
資料來源：兆易創(chuàng)新官網(wǎng)（WYD）
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