未来五年AIoT MCU芯片产业发展趋势

物联网在十多年前，还是一个非常模糊的概念，随着5G技术的推进和全球商用的普及，物联网现在不仅深入到了人们的生活之中，而且在与芯片产业的发展与相互推动中发挥着越来越大的作用。本文首先介绍了2021年AIoT行业的发展状况，然后综合业界和行业情况，对未来五年物联网(AIoT)MCU芯片产业的发展趋势进行了展望。

一、AIoT MCU芯片市场情况

2020年MCU芯片中国与全球应用市场情况，消费与汽车电子份额最大。

2020年中国整体最多的是消费电子，份额超过1/4，达到26%。。全球MCU应用市场中，汽车芯片已经达到30%。

据初步统计，2021年中国和全球的MCU市场应用分布情况如下：

由于受穿戴设备增长近10%的影响，中国市场2021 MCU市场中，消费电子市场达到29%，继续位居榜首。汽车电子增长幅度最大，达到了20%，原因是汽车芯片短缺之下国产MUC的借势崛起。

由于汽车行业的芯片短缺以及中国MCU芯片的崛起，全球2021年MCU市场增长了2%，达到32%。消费电子也有增长，达到29%。

汽车领域

2021年半导体行业最大的特点是芯片短缺、价格上涨。尤其是汽车电子缺货，某些MCU涨价几倍甚至几十倍。

中国的消费电子领域的芯片短缺基本没有出现严重的局面，反而在穿戴设备方面出现了近10%的增长，主要得益于国内芯片厂商的迅速崛起。

尽管在汽车领域，国产MCU芯片借势崛起，但真正车规级芯片依然很少，导致汽车电子缺货更严重，涨价幅度更大。

据行业人士爆料：2021在汽车领域有一个特点，由于芯片短缺，很多车厂在除发动机、ECU等关键部件以外的地方，大量使用了消费级MCU替代了原先需要用到车规级的MCU。

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消费领域

截止2021年三季度，消费电子在穿戴领域的涨幅已经接近10%，TWS耳机继续上涨，智能手环下滑得很厉害，智能手表增长势头较大，超过10%。

蜂窝领域，随着CAT1深入市场，其出货量迅速上升，也推高了全球蜂窝的出货量，从NBIoT到CAT1，是物联网领域的主力。从穿戴到蜂窝模组，有更多一系列的物联网应用。

另外一个趋势是软件逐渐呈现出与传统不一样的特点，传统的方式比如做嵌入式软件开发是面向最底层的模式。但是在2021年，物联网相关的开发，大部分已经使用高级语言脚本方式，比如在穿戴这块，已经有数家品牌大厂都是用JS前端语言的模式进行开发。在蜂窝方面，用Python、Lua等脚本语言来做更多工作，是业界逐渐达成的共识。

二、RISC-V芯片蓬勃发展

2021年，可以说是RISC-V大规模发展的元年，特别是中国国内发展迅猛，2021年发布的基于RISC-V的处理器倍增。

2021年10月份的2021云栖大会上，平头哥开源了玄铁E902、E906、C906、C910四款RISC-V量产处理器，并开放系列工具及系统软件。

2021年12月，首届“滴水湖中国RISC-V产业论坛”上，就有10款RISC-V架构的国产芯片集中发布，涵盖MCU微控制器、SoC系统级芯片、AI加速芯片等不同种类。包含：上海先楫半导体科技有限公司超高性能RISC-V通用MCUHPM6000系列;芯昇科技有限公司中国移动首款RISC-V低功耗大容量MCU芯片CM32M4xxR系列;凌思微电子(厦门)有限公司车规级无线MCULE503x;深圳市爱普特微电子有限公司64位双核通用MCUAPT32F706;赛昉科技高性能RISC-V视觉处理平台昉·惊鸿7110;北京晶视智能科技有限公司AI视觉芯片CR182x;成都启英泰伦科技有限公司端侧智能语音专用AI芯片CI1122;博流智能科技(南京)有限公司多模无线连接智能语音SoCBL606P;武汉飞思灵微电子技术有限公司首款集成RISC-V处理器的管理型二层SoC交换芯片轩辕1030M;山东方寸微电子科技有限公司高安全高可靠的嵌入式网络处理器T690。

Imagination也重返CPU市场：发布四款RISC-V Catapult系列CPU：动态微控制器、实时嵌入式CPU、高性能应用处理器CPU、和支持汽车功能安全的CPU。

由此可以看出RISC-V的架构日益得到业界的认可，越来越多基于RISC-V架构的芯片涌现。

三、AI异构处理器并行计算加速

截止2021年，人工智能已经有一系列的应用落地。最为明显的感受是生活中很多工作都变成无人化了，无论是工厂机器人还是盛行的自动驾驶。AI反映在在技术层面的变革是一系列异构处理器越来越多，从CPU到GPU，到专门针对神经网络的加速器NPU等等，呈现出百花齐放的盛况。

各种处理器的发展，反映的集中点在于针对神经网络的大规模并行计算。如果直接单独用CPU进行计算，已经不合适或者不经济，用一个超算CPU进行串行计算起，效率优势并不大，因此出现了GPU、NPU甚至IPU等更多的并行模式。

四、开源或将是未来的主流

除了芯片硬件，在芯片的应用软件方面，开源也越来越流行，从1991年Linux开始开源，到现在已有30多年时间。现在CPU方面的RISC-V开源也得到了蓬勃发展，AIoT领域的RT-Thread以及OpenHarmony(华为鸿蒙基于此)将成为国内甚至世界两大物联网OS。无论是数据中心、工业还是消费电子，开源已经深入到各种场景，这也是开源的力量和生命力所在。

开源体系从海外到国内都有了新的飞跃，海外有Github，国内有gitee，海外有一系列开源基金会，中国现在也有了开放原子开源基金会。未来开源或将逐渐普及到方方面面。

五、2022-2027五年预测

2022年之后的五年内，随着国产车规级MCU的成熟和大规模量产，汽车MCU电子将呈现出价格降低、市场增大的趋势，到2027年，无论是全球还是中国的汽车电子MCU将达到历史最高点，预计市场占比35%。

消费电子方面，AR/VR/MR以及可穿戴设备兴起，手机消费电子将有所下降，未来五年内，消费电子也会增长，但手机与穿戴设备的此消彼长，导致整体增长幅度不大，预计达到30%。

未来五年内，汽车与消费两大领域将是MCU市场发展的主要来源，中国与全球市场也将同步发展。

根据前瞻产业研究院预测，2021-2026年，中国MCU市场规模将保持8%的速度增长，至2026年，中国MCU市场规模将达到513亿元。

2027年，中国国内车规级MCU市场将会是一个集中爆发年，有望超过600亿。

基于RISC-V的芯片将在中国乃至全球市场得到迅猛发展，无论是硬件还是软件方面的开源或将成为主流。