國產芯片大賽道？看智能電表計量/MCU芯片市場及上市企業分析
發布時間：2022/8/16 9:41:08編輯：Ma Liang
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智能芯片是智能電表的重要組成部分，而由于電力系統與國家安全息息相關，智能電表中芯片產品的國產化也十分重要。因此，智能電表相關芯片成為一部分國產半導體公司發力的賽道，智能芯片主要包括電能計量芯片、智能電表MCU和載波通信芯片等，本篇主要圍繞計量芯片和MCU芯片進行介紹。
計量芯片
計量芯片是什么？
電能計量芯片在智能電表中實現以微電子電路為基礎的電能數據計量，主要用于工業和家庭用電戶的用電信息計量。計量芯片是智能電網用電信息計量系統的核心元器件，最基礎的功能是測量用電量、功率、有效電流和有效電壓，這是計量芯片最基礎的測量功能。還有一些計量芯片除了基礎的測量功能外，還可以測量功率因素、市電的線性頻率、相角、過零點、視在功率等參數。計量芯片直接關系電能表的計量精度和工作可靠性、穩定性等產品品質，其產品用量與下游智能電表行業市場規模高度匹配：
精確度方面，電能計量芯片使得電能表的計量精度較以往有大幅提升，并且能夠在復雜、惡劣的應用條件下精確地計量用電量；
可靠性方面，電能計量芯片要能夠保證計量精度長時間穩定，不受安裝、運輸影響；
在應用方面，電能計量芯片的功能集成可以實現集中抄表、多費率、預付費、防竊電、雙向計量等多重功能。
各計量芯片的市場
電能計量芯片產品主要包括三相電能計量芯片、單相電能計量芯片、單相電能表SoC芯片。
在單、三相計量芯片主要的國外廠商包括ADI、TDK、Atmel、Cirrus Logic ；國國內公司包括復旦微電、上海貝嶺（銳能微）、鉅泉光電等，基本上占據了國內絕大部分市場份額，其中，上海貝嶺，矩泉光電位居但市場占有率的一二位。
SoC芯片是在單相電能計量芯片的基礎上，通過集成 MCU 芯片、時鐘芯片（RTC）等相關模塊的整合芯片，能夠在提供完整的智能電表芯片解決方案的同時，有效降低智能電表的芯片成本。SoC中集成了計量單元，這個單芯片SoC解決方案的成本優勢會更高。鉅泉光電、上海貝嶺和智芯微分別位居市場占有率第一、第二和第三。海外出口也還是以單芯片SoC為主；在單相SoC芯片市場，鉅泉光電不斷蠶食德州儀器、矽力杰、瑞薩電子的市場空間，占有率逐步達到出口市場的第一位。
MCU
物聯網的興起為 MCU產品帶來了更加廣闊的應用領域和更為豐富的終端場景，龐大的下游市場需求為MCU 產業的穩步增長提供了有力支撐，智能電表 MCU 是 MCU 的一種細分產品形式，是電能表內的主控核心芯片，在智能電表中發揮控制、協調及調度的功能，所以有較高的可靠性要求，必須滿足工業級溫度范圍-40-85℃，支持1.8-5.5V寬電壓工作，不少于10年的長期穩定運行。隨著新一代智能電表技術規范的實施，智能電表對主控MCU的速度、運算能力、存儲容量和工作壽命等，都會進一步提出更高的要求，相應的工藝技術也在向55nm及以下的嵌入式閃存工藝轉移。
MCU的市場
國內智能電表MCU市場，原先由瑞薩電子、OKI、ST占據的市場被復旦微電為代表的國產公司占據大部分份額。目前復旦微電、矩泉光電、上海貝嶺分別位居市場占有率第一、第二和第三。
電能表（計量/MCU）芯片企業的市場情況
受芯片價格上漲影響，電能計量芯片從每顆2.31元上漲至3.45元，上漲50%；智能MCU芯片從每顆3.26元上漲至4.01元。
上海貝嶺（600171）
根據上海貝嶺2021年年報顯示，2019年、2020年和2021年歸屬上市公司股東的扣除非經常性損益的凈利潤分別為13,23萬 元、17,732萬元和 39,773萬元。2019年、2020年和2021年扣除非經常性損益后的加權平均凈資產收益率分別為4.22%、5.59%和11.08%。深圳銳能微是上海貝嶺下屬的主要從事電力計量芯片的企業，該公司2019-2020年營收分別為1.80億元、1.66億元，2021未披露。
2021報告期內，上海貝嶺用于物聯網電表（多芯方案）的計量芯SoC芯片和 2021版升級表中的計量芯片已完成全面布局，在已完成的送檢表中，公司仍占據統招市場的最大份額。2021年4月，上海貝嶺在國家電網物聯表試點招標中占據最大的市場份額，計量芯SoC已經實現批量出貨。此外，智能電表海外市場處快速發展階段，2021年出口訂單猛增，上海貝嶺面向智能電能表海外市場的單相SoC芯片銷售量再創歷史新高。
報告期內，上海貝嶺研發成功的IR46計量芯片 計量MCU一體集成的計量芯SoC物聯表解決方案實現批量出貨。在上海貝嶺成熟的計量芯片技術基礎上，以支持“城市數字化”和雙碳戰略為契機， 將相關技術拓展到充電樁、智能家居、數據中心等領域，使充電樁、數據中心等用電場所的能耗可測，使用更加安全，多路交直流計量產品在物聯網應用中實現量產銷售。針對充電樁應用，上海貝嶺開展了直流計量技術的研究和儲備，以滿足高精度直流計量的需求；上海貝嶺隔離類產品研發持續 進行中。
鉅泉光電（835933）
鉅泉光電2022年8月1日取得核準/注冊，在科創板上市，鉅泉光電的芯片分為計量芯片、MCU芯片、載波及相關芯片三大類，2021年營業收入約4.99億元，凈利潤約1.01億元。從2019年至2021年，計量芯片的銷量從6602萬顆增長至7490萬顆，金額增加至2.59億元，其中三相電計量芯片是鉅泉光電的主要收入來源，過去三年營收分別為6162萬元、1.03億元及1.33億元，占營收的比例分別為20.53%、27.13%和26.69%；MCU芯片銷量從2924萬顆上漲至3484萬顆，金額增加至1.38億元；載波及相關芯片的銷量從729萬顆增長至1440萬顆，金額增加至9009萬元。
鉅泉光電多產品線逐步完成進口替代并占據主要市場地位，三相計量芯片出貨量在國內統招市場常年穩居第一、單相SoC芯片在出口市場排名第一、單相計量芯片和智能電表MCU芯片在國內統招市場排名第二；高速載波通信芯片獲得國網首批認證并取得芯片級互聯互通檢驗報告。公司累計供應芯片超過3億顆，產品覆蓋超過2億臺以智能電表為主的電網終端設備，已得到電能表廠商和電網企業的廣泛認可。近三年營業收入復合增長率為28.98%。
復旦微電（688385）
復旦微電智能電表產品線已擁有 FM330x/331x/33A0xx/33A0xxB 系列智能電表 MCU 芯片、 FM3316/3313/3312、FM33A0xx/33G0xx 系列超低功耗 MCU 芯片，以及 FM38025T 高精度實時 時鐘芯片、FM320x 系列電力載波芯片，MCU 核心系列產品涵蓋了從 8 位機、16 位機到 32 位 ARM Cortex M0 平臺，內嵌存儲容量從 64K 直至最高的 512K，實現了產品的平臺化、系列化，被廣泛應用于智能電網、智能三表、智能路燈、智能家居、健康醫療等應用領域。
2021年報顯示復旦微電實現營業收入約為25.77億元，較上年同期增加 52.42%；實現歸屬于上市 公司股東的凈利潤約為5.14億元，較上年同期增加 287.20%；智能電表芯片收入約2.96億元，同期增加64.18%。復旦微電MCU芯片累計出貨超過 5億顆，其中，智能電表MCU出貨量超4億顆，在國家電網單相智能表MCU市場份額占比排名第一。
2022年半年報報告期內，復旦微電實現營業收入約為 17.02億元，較上年同期增加 50.83%；智能電表產品線實現銷售收入約為 2.76 億元。報告期內智能電表：類別產品銷售額較去年同期增加 177.86%，由于供應鏈改善，整 銷量較去年同期增加，得益于新產品量產、價格調整及智能電表專用 MCU 芯片市場占有率高， 使該類別整體銷售額及銷售毛利取得可觀業績。
智能電表市場計量芯片和MCU的未來
市場特點
2022年MCU市場，正從普漲走向分化，智能電表芯片屬于特定細分領域產品，但國內市場銷量受國網、南網招標計劃影響較大。
計量芯片
在我國的堅強智能電網建設過程中，隨著智能電網對電表終端綜合功能的要求進一步提高，需要更高的計算能力，更多的存儲器，更多的 I/O 以支持周邊器件，以及隨著國內廠商技術的進一步成熟，單一功能的計量芯片將逐步被集成了 MCU 及其他功能的 SoC 芯片取代。因此，兼具SoC設計能力的廠商將在市場中取得新的機會。
此外，隨著物聯網的發展，新能源、清潔能源和直流輸電技術興起，下游市場對直流計量功能的需求不斷增加，各廠商在直流計量芯片領域將獲得新的市場空間。直流計量芯片應用在充電樁、智能交通燈等產品。
MCU
國網、南網均在電能表國際建議IR46的框架下，積極預研下一代智能電表的技術、功能、標準等細則。根據 IR46 要求，智能電表的法制計量功能與管理功能需作物理分離，即“雙芯”智能電表設計模式。未來，隨著下一代智能電表在國網、南網體系內逐步推廣，智能電表方案將發生本質的變化。在“雙芯”智能電表模式中，原先的單 MCU 系統將分為雙MCU系統，對應的智能電表 MCU 需求將大幅增長，對應的智能電表MCU廠商也將迎來業績上升期。
計量芯片
計量芯片是什么？
電能計量芯片在智能電表中實現以微電子電路為基礎的電能數據計量，主要用于工業和家庭用電戶的用電信息計量。計量芯片是智能電網用電信息計量系統的核心元器件，最基礎的功能是測量用電量、功率、有效電流和有效電壓，這是計量芯片最基礎的測量功能。還有一些計量芯片除了基礎的測量功能外，還可以測量功率因素、市電的線性頻率、相角、過零點、視在功率等參數。計量芯片直接關系電能表的計量精度和工作可靠性、穩定性等產品品質，其產品用量與下游智能電表行業市場規模高度匹配：
精確度方面，電能計量芯片使得電能表的計量精度較以往有大幅提升，并且能夠在復雜、惡劣的應用條件下精確地計量用電量；
可靠性方面，電能計量芯片要能夠保證計量精度長時間穩定，不受安裝、運輸影響；
在應用方面，電能計量芯片的功能集成可以實現集中抄表、多費率、預付費、防竊電、雙向計量等多重功能。
各計量芯片的市場
電能計量芯片產品主要包括三相電能計量芯片、單相電能計量芯片、單相電能表SoC芯片。
在單、三相計量芯片主要的國外廠商包括ADI、TDK、Atmel、Cirrus Logic ；國國內公司包括復旦微電、上海貝嶺（銳能微）、鉅泉光電等，基本上占據了國內絕大部分市場份額，其中，上海貝嶺，矩泉光電位居但市場占有率的一二位。
SoC芯片是在單相電能計量芯片的基礎上，通過集成 MCU 芯片、時鐘芯片（RTC）等相關模塊的整合芯片，能夠在提供完整的智能電表芯片解決方案的同時，有效降低智能電表的芯片成本。SoC中集成了計量單元，這個單芯片SoC解決方案的成本優勢會更高。鉅泉光電、上海貝嶺和智芯微分別位居市場占有率第一、第二和第三。海外出口也還是以單芯片SoC為主；在單相SoC芯片市場，鉅泉光電不斷蠶食德州儀器、矽力杰、瑞薩電子的市場空間，占有率逐步達到出口市場的第一位。
MCU
物聯網的興起為 MCU產品帶來了更加廣闊的應用領域和更為豐富的終端場景，龐大的下游市場需求為MCU 產業的穩步增長提供了有力支撐，智能電表 MCU 是 MCU 的一種細分產品形式，是電能表內的主控核心芯片，在智能電表中發揮控制、協調及調度的功能，所以有較高的可靠性要求，必須滿足工業級溫度范圍-40-85℃，支持1.8-5.5V寬電壓工作，不少于10年的長期穩定運行。隨著新一代智能電表技術規范的實施，智能電表對主控MCU的速度、運算能力、存儲容量和工作壽命等，都會進一步提出更高的要求，相應的工藝技術也在向55nm及以下的嵌入式閃存工藝轉移。
MCU的市場
國內智能電表MCU市場，原先由瑞薩電子、OKI、ST占據的市場被復旦微電為代表的國產公司占據大部分份額。目前復旦微電、矩泉光電、上海貝嶺分別位居市場占有率第一、第二和第三。
電能表（計量/MCU）芯片企業的市場情況
受芯片價格上漲影響，電能計量芯片從每顆2.31元上漲至3.45元，上漲50%；智能MCU芯片從每顆3.26元上漲至4.01元。
上海貝嶺（600171）
根據上海貝嶺2021年年報顯示，2019年、2020年和2021年歸屬上市公司股東的扣除非經常性損益的凈利潤分別為13,23萬 元、17,732萬元和 39,773萬元。2019年、2020年和2021年扣除非經常性損益后的加權平均凈資產收益率分別為4.22%、5.59%和11.08%。深圳銳能微是上海貝嶺下屬的主要從事電力計量芯片的企業，該公司2019-2020年營收分別為1.80億元、1.66億元，2021未披露。
2021報告期內，上海貝嶺用于物聯網電表（多芯方案）的計量芯SoC芯片和 2021版升級表中的計量芯片已完成全面布局，在已完成的送檢表中，公司仍占據統招市場的最大份額。2021年4月，上海貝嶺在國家電網物聯表試點招標中占據最大的市場份額，計量芯SoC已經實現批量出貨。此外，智能電表海外市場處快速發展階段，2021年出口訂單猛增，上海貝嶺面向智能電能表海外市場的單相SoC芯片銷售量再創歷史新高。
報告期內，上海貝嶺研發成功的IR46計量芯片 計量MCU一體集成的計量芯SoC物聯表解決方案實現批量出貨。在上海貝嶺成熟的計量芯片技術基礎上，以支持“城市數字化”和雙碳戰略為契機， 將相關技術拓展到充電樁、智能家居、數據中心等領域，使充電樁、數據中心等用電場所的能耗可測，使用更加安全，多路交直流計量產品在物聯網應用中實現量產銷售。針對充電樁應用，上海貝嶺開展了直流計量技術的研究和儲備，以滿足高精度直流計量的需求；上海貝嶺隔離類產品研發持續 進行中。
鉅泉光電（835933）
鉅泉光電2022年8月1日取得核準/注冊，在科創板上市，鉅泉光電的芯片分為計量芯片、MCU芯片、載波及相關芯片三大類，2021年營業收入約4.99億元，凈利潤約1.01億元。從2019年至2021年，計量芯片的銷量從6602萬顆增長至7490萬顆，金額增加至2.59億元，其中三相電計量芯片是鉅泉光電的主要收入來源，過去三年營收分別為6162萬元、1.03億元及1.33億元，占營收的比例分別為20.53%、27.13%和26.69%；MCU芯片銷量從2924萬顆上漲至3484萬顆，金額增加至1.38億元；載波及相關芯片的銷量從729萬顆增長至1440萬顆，金額增加至9009萬元。
鉅泉光電多產品線逐步完成進口替代并占據主要市場地位，三相計量芯片出貨量在國內統招市場常年穩居第一、單相SoC芯片在出口市場排名第一、單相計量芯片和智能電表MCU芯片在國內統招市場排名第二；高速載波通信芯片獲得國網首批認證并取得芯片級互聯互通檢驗報告。公司累計供應芯片超過3億顆，產品覆蓋超過2億臺以智能電表為主的電網終端設備，已得到電能表廠商和電網企業的廣泛認可。近三年營業收入復合增長率為28.98%。
復旦微電（688385）
復旦微電智能電表產品線已擁有 FM330x/331x/33A0xx/33A0xxB 系列智能電表 MCU 芯片、 FM3316/3313/3312、FM33A0xx/33G0xx 系列超低功耗 MCU 芯片，以及 FM38025T 高精度實時 時鐘芯片、FM320x 系列電力載波芯片，MCU 核心系列產品涵蓋了從 8 位機、16 位機到 32 位 ARM Cortex M0 平臺，內嵌存儲容量從 64K 直至最高的 512K，實現了產品的平臺化、系列化，被廣泛應用于智能電網、智能三表、智能路燈、智能家居、健康醫療等應用領域。
2021年報顯示復旦微電實現營業收入約為25.77億元，較上年同期增加 52.42%；實現歸屬于上市 公司股東的凈利潤約為5.14億元，較上年同期增加 287.20%；智能電表芯片收入約2.96億元，同期增加64.18%。復旦微電MCU芯片累計出貨超過 5億顆，其中，智能電表MCU出貨量超4億顆，在國家電網單相智能表MCU市場份額占比排名第一。
智能電表市場計量芯片和MCU的未來
市場特點
2022年MCU市場，正從普漲走向分化，智能電表芯片屬于特定細分領域產品，但國內市場銷量受國網、南網招標計劃影響較大。
計量芯片
在我國的堅強智能電網建設過程中，隨著智能電網對電表終端綜合功能的要求進一步提高，需要更高的計算能力，更多的存儲器，更多的 I/O 以支持周邊器件，以及隨著國內廠商技術的進一步成熟，單一功能的計量芯片將逐步被集成了 MCU 及其他功能的 SoC 芯片取代。因此，兼具SoC設計能力的廠商將在市場中取得新的機會。
此外，隨著物聯網的發展，新能源、清潔能源和直流輸電技術興起，下游市場對直流計量功能的需求不斷增加，各廠商在直流計量芯片領域將獲得新的市場空間。直流計量芯片應用在充電樁、智能交通燈等產品。
MCU
國網、南網均在電能表國際建議IR46的框架下，積極預研下一代智能電表的技術、功能、標準等細則。根據 IR46 要求，智能電表的法制計量功能與管理功能需作物理分離，即“雙芯”智能電表設計模式。未來，隨著下一代智能電表在國網、南網體系內逐步推廣，智能電表方案將發生本質的變化。在“雙芯”智能電表模式中，原先的單 MCU 系統將分為雙MCU系統，對應的智能電表 MCU 需求將大幅增長，對應的智能電表MCU廠商也將迎來業績上升期。
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（來源： 儀表網 ）
標簽：單相電能表 ,半導體測試儀,智能電表
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