1、1、 機器人蓬勃發展，特斯拉有望開啟仿生機器新時代、 機器人行業快速發展，下游應用多點開花機器人的用途廣泛，分類眾多。行業不同，機器人的應用場景不一樣；要求不同，機器人的控制方式也會有差異。根據中國電子學會研究，2021年全球機器人市場規模預計達到335.8億美元，2016-2021年的平均增長率約為11.5。其中工業機器人144.9億元，服務型機器人125.2億美元，特種機器人65.7億美元。工業機器人是廣泛用于工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，具有一定的自動性，可依靠自身的動力能源和控制能力實現各種工業加工制造功能。工業機器人被廣泛應用于電子、物流、化工等各個工業領域之中。圖表

2、1：庫卡工業機器人資料來源：庫卡官網，華鑫證券研究全球疫情的持續蔓延一定程度限制了下游應用市場需求，我們預計隨著疫情得到控制，全球經濟呈現復蘇趨勢，制造業自動化改造的推動，工業機器人市場將迎來新的發展機遇。根據IFR發布的最新數據顯示，2020年中國、美國、韓國和德國等主要國家工業機器人年裝機數量合計超過全球72.9.此外，全球制造業領域工業機器人使用密度已達到113臺/萬人，機器換人趨勢特征日益明顯。圖表 2：2016-2023 年全球工業機器人銷售額及增長20018016014012010080604020025%176.120%18% 154154.817.60%158.5140.514

3、4.9131137.911.10%15%9.40%10%5.10%5%0.50%0%-1.80%-5%-9.20%-10%-15%2016201720182019202020212022E2023E銷售額（億美元）年增長率資料來源：IFR，中國電子學會，華鑫證券研究國際機器人聯合會（IFR）發布數據顯示，2021年全球工業機器人銷量創新高，達到48.68萬臺，比前一年增長27。主要受益于疫情后經濟有所恢復，疊加新能源等市場需求快速上升帶來工業機器人銷量快速增加。圖表 3：2016-2021 年全球工業機器人銷售量48.6842.2338.1337.3238.3529.4360.0050.004

4、0.0030.0020.0010.000.00201620172018201920202021全球工業機器人銷售數量(萬臺)資料來源：IFR，中國電子學會，華鑫證券研究服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它能完成有益于人類的服務工作，但不包括從事生產的設備。根據IFR數據研究，2016年以來，全球服務機器人的市場規模年均增速達23.8，2021年預計達到125.2億美元，其中家用服務機器人、醫療服務機器人和公共服務機器人市場規模預計82億美元、13億美元和31億美元，其中家用機器人占比最高約為65。到2023年全球服務機器人有望突破201億美元，上下游相關產業市場規模也將同步增長。圖表

5、 4：2016-2023 年全球服務機器人銷售額及增長25020029.2%28.6%32.3%201.827.7%35.0%30.0%15010023.0%94.622.6%125.2159.926.2%25.0%20.0%15.0%504355.36877.213.5%10.0%5.0%02016201720182019202020212022E2023E0.0%銷售額（億美元）年增長率資料來源：IFR，中國電子學會，華鑫證券研究隨著人工智能和物聯網技術的不斷發展，技術升級、成本下降，專業服務機器人的應用領域也在不斷拓展，銷量也有大幅提升。2010-2019年，全球專用服務機器人銷量逐年增

6、長，2010年為1.5萬臺，2020年上升至24萬臺，增長非常迅速。從專用服務機器人的應用領域來看，2019年物流機器人、公共環境機器人和軍用機器人是前三大應用類型，其中物流機器人一直都是行業類的增長引擎，2019年物流機器人銷量達到7.5萬臺，占全球專用服務機器人銷量的43.35。從未來四年的發展增速來看，物流機器人、公共 環境機器人、專業清潔機器人的增速分別達到36、40和43。圖表 5：2014-2020 年全球專業服務機器人銷售量66.70%24.017.345.5%13.138.70%10.032.10%25.0%31.00%4.86.03.3300.80.7250.6200.515

7、0.40.3100.250.1002014201520162017201820192020銷量（萬臺）同比增速（）資料來源：IFR，前瞻產業研究院，華鑫證券研究隨著個人/家用服務機器人在全球范圍內的大幅普及，銷量也出現大幅增長。據IFR統計，2019年全球個人/家用服務機器人銷量約為2320萬臺，同比增加34，初步估算 2020年個人/家用機器人的銷量將進一步上升到2670萬臺。圖表 6：2014-2020 年全球專業服務機器人銷售量3000250068.9% 232026700.80.70.6200053.0% 17310.515001000500465540 16.1%670 24.1%1

8、02534.0%0.40.30.215.1%0.1002014201520162017 201820192020銷量（萬臺）同比增速（)資料來源：IFR，前瞻產業研究院，華鑫證券研究、 MCU芯片機器人核心芯片，特斯拉機器人有望帶來人型機器人蓬勃發展機器人方面，不管是工業機器人還是服務機器人，它們被賦予的任務流程上看，無 非就是從感知到決策到執行。對于機器人本身而言，執行層的運動控制是最基本也最核 心的動力。感知可以通過集成激光、機器視覺等傳感器來豐富機器的信息獲取，如何決 策則取決于各產商的上層軟件和智能算法的能力。最終落實到執行層層的運控，還是依 賴于機器人本身內部控制元件的所賦予他的能動

9、性。MCU芯片是工控領域的核心零部件，應用于工業機器人、步進馬達、機械手臂、工業電機等。目前看來，工業控制的MCU仍然是機器人廠商最優先考慮的選擇。圖表 7：機器人產業鏈資料來源：，華鑫證券研究工業機器人行業按產業鏈來看。上游為減速器、伺服系統、控制系統等核心零部件生產;中游為工業機器人本體生產;下游是基于終端行業特定需求的工業機器人系統集成，主要用于實現焊接、裝配、檢測、搬運、噴涂等工藝或功能。根據中國機器人產業數據聯盟數據，上游三大核心零部件的成本占工業機器人總體成本的60,其中減速器成本占比最高達40,其次是伺服系統35和控制器25。伺服電機作為整個自動化系統的執行單元，通過電機的運轉，

10、完成速度和位置的精確控制。與普通電機不同的是，伺服電機需要將整個系統的位置、速度等信息，通過編碼器反饋給控制器，從而使得控制器更加準確的對伺服電機進行控制。伺服驅動主要成本為材料費用，其中IGBT、MCU等芯片占總材料成本的50以上。圖表 8：伺服電機成本拆分10%30%7%10%10%12%21%IGBTMCUFPGAPCB顯示面板接口接口其他資料來源：前瞻產業研究院，華鑫證券研究隨著伺服系統技術水平的不斷提升以及下游市場的不斷滲透，全球伺服電機行業的市場規模在穩步增大。全球伺服電機市場規模從2017年的305億元增長至2020年的 367億元，年均復合增長率達6.36，預計2022年市場規

11、模將達382億元。MCU芯片約占伺服電機成本的20，預計2022年伺服電機MCU市場將達到76億美元。2021年8月，馬斯克就在特斯拉人工智能日上發布了特斯拉機器人。據馬斯克介紹，擎天柱是高約172厘米、體重約56公斤、負載20kg的人形機器人，身體由輕量材料覆蓋，頭部為掃描外界信息的屏幕，雙手功能已達到“人類水平”。在軟件層面，該機器人采用特斯拉Dojo（道場）機器學習培訓系統，芯片為自研AI訓練芯片D1。特斯拉機器人整體預計使用了40個電機推桿，胳膊上有12個電機，手上12個，腿上12個，咽喉2個，膝蓋2個，電機數量較傳統工業機械人和服務機器人有大幅提升。馬斯克表示，特斯拉今年最重要的產品

12、就是機器人，甚至地位高于特斯拉汽車。假若得以完成研發生產，便有可能“徹底解決勞動力短缺，顛覆現有經濟模式”。圖表 9：特斯拉人型仿生機器人資料來源：特斯拉，華鑫證券研究其中MCU數量與伺服驅動器數量匹配，特斯拉機器人有40個伺服電機相對應一臺特斯 拉機器人擁有80個MCU芯片。伺服電機中解碼器中會有一個較為低端用來定位的MCU芯片，以及一個伺服控制或運動控制的高端MCU，大概會選擇一個價格約為3美金的M7產品，我們推算出一個特斯拉機器人MCU的價值量大約為200美金。預計至2025年特斯拉機器人的出貨量將達到100萬臺以上，對應的MCU增量市場約為2億美金。2022年8月11日晚間的小米新品發

13、布會上，小米首款人形仿生機器人CyberOne正式亮相。其身高177cm、體重52kg，無論是身高還是體重均是標準的人形載體。并且在AI的加持下，它具有高情商、能夠感知人類情緒；具有敏銳的視覺、可三維虛擬顯示世界；可實現雙足運動姿態平衡；四肢強健、動力峰值扭矩高達300nm；支持多達21個自由度，能實現各自由度0.5ms級別的實時響應，可充分模擬人的各項動作。全球科技公司紛紛參與人型機器人開發，有望帶動人型仿生機器人市場快速爆發。圖表 10：小米人型仿生機器人資料來源：小米，華鑫證券研究隨著經濟增長和制造業升級，全球工業機器人市場還會保持穩步增長，考慮新能源，光伏等下游產業還在快速增長，結合過

14、去的復合增長率，我們預計未來幾年全球工業機器人將保持10的復合增速。專業服務機器人隨著智能物流，智能倉儲的發展預計還將保持30的復合增速，個人或家用服務機器人隨著產品越來越人性化和價格降低，消費量還會逐步提升，預計未來幾年保持15的復合增速。特斯拉和小米集團紛紛推出人型仿生機器人，有望帶來仿生機器人的蓬勃發展，參考特斯拉汽車的成長軌跡，我們預計出貨量未來三年將保持高速成長，預計2025年將突破100萬臺。根據以上假設，我們對未來幾年機器人MCU的價值量做了測算，預計2025年機器人MCU價值量將上升為6.55億美元。圖表 11：特斯拉人型仿生機器人機器人分類201920202021202220

15、2320242025全球工業機器人安裝量(萬輛)37384954596571國內工業機器人產量(萬輛)19243741465158全球工業機器人 MCU 單機用量(顆)4-64-64-64-84-84-84-8全球工業機器人單顆 MCU 平均價值量(美元)5-305-305-305-305-305-305-30全球工業機器人 MCU 市場規模(百萬美金)474861808897107全球服務機器人銷量(萬臺)17243141536989全球服務機器人 MCU 單機用量(顆)2-42-42-42-42-42-42-4全球服務機器人單顆 MCU 平均價值量(美元)2-102-102-102-102

16、-102-102-10全球服務機器人 MCU 市場規模(百萬美金)346791216全球個人/家用機器人銷量(萬臺)2320267030713531406146705370全球個人/家用機器人 MCU 單機用量(顆)1-31-31-31-31-31-31-3全球個人/家用機器人單顆 MCU 平均價值量(美元)1-51-51-51-51-51-51-5全球個人/家用機器人 MCU 市場規模(百萬美金)139160184212244280322全球人型機器人銷量(萬臺)105080120全球人型機器人 MCU 單機用量(顆)30-4030-4030-4030-40全球人型機器人單顆 MCU 平均價

17、值量(美元)2-82-82-82-8全球人型機器人 MCU 市場規模(百萬美金)17.587.5140210全球主流機器人 MCU 市場規模(百萬美金)189212251317429530655全球主流機器人 MCU 市場規模 YoY12%18%26%35%23%24%資料來源：華鑫證券研究整理2、 機器人MCU壁壘較高，技術持續迭代、MCU技術不斷更新迭代，AI加速器單元注入新動力作為工業機器人核心控制器件，MCU等控制芯片受惠于工業機器人市場的快速增長。機器人在位置、速度、動作順序等控制方式上更加復雜、精細和智能化，這對機器人控 制器的功能、性能和接口提出了新的挑戰，高性能和高集成度的MC

18、U成為機器人主控制器芯片的主流方案。目前40nm已成為MCU的成熟工藝，未來在更先進工藝下設計的MCU，采用更高性能的內核，其性能將得到大幅度提升，同時將部分核心控制算法進行硬件化加速，內置更高精度的ADC等，在提升機器人控制響應速度和精度的同時，還可降低系統成本。海外領先MCU廠商已經在機器人領域布局較早，形成了系統性的解決方案。主要領先廠商為瑞薩，NXP，意法半導體等海外公司。圖表 12：瑞薩機器手臂控制解決方案資料來源：瑞薩官網，華鑫證券研究2017年開始智能MCU逐步成為主流趨勢。2017年意法發布了ProjectOrlando作為實驗性質的MCU超低功耗AI加速器單元，而瑞薩也在20

19、18年發布了針對MCU的可編程可重構協處理器DRP。在經過了三年發展之后，認為在MCU中加入AI加速器正在變得越來越主流，而且在需要AI相關算力的應用中，使用專用AI加速器的收益往往大于加強處理器性能。 從應用的角度來說，AI加速器搭配MCU更加主流的主要原因是需要AI的場景越來越普遍，而且從具體的算法和模型來看正在收斂到少數幾個模型，例如機器視覺(人臉識別，物體識別)和語音喚醒詞中需要的卷積神經網絡，以及在一些較為先進的語音識別中需要的循環神經網絡(RNN)。AI加速器已經成為較為明確的選擇了，因為一方面使用專用化的AI加速器可以提供最佳的性能和能效比，而且另一方面在芯片設計門檻上事實上也并

20、不太高，事實上更考驗設計能力的反而是編譯器和相關的軟件/模型優化。因此，未來提供更多智能MCU相關的產品和解決方案的廠商更有競爭力。圖表 13：microNPU Ethos U55 系列圖表 14：microNPU Ethos U65資料來源：半導體行業觀察，華鑫證券研究資料來源：半導體行業觀察，華鑫證券研究、工業級MCU市場海外廠商大幅領先，本土亟待突破全球MCU行業龍頭企業主要為IDM廠商，其中，意法半導體、瑞薩電子、NXP、德州儀器、英飛凌等MCU產品競爭力較強。三星電子、東芝等產品競爭力位居其次，其中，三星電子、東芝MCU業務占比較小。兆易創新、中穎電子、樂鑫科技等國內MCU龍頭廠商構

21、成行業的第三梯隊，其中，兆易創新布局32位通用型MCU市場，目前已經形成近27個系列、360多款芯片的產品矩陣。其中，工業級MCU芯片仍被國外大廠占據主導地位。圖表 15：2020 年 MCU 市場競爭格局16%17%13%17%7%16%15%薩瑞電子NXP英飛凌意法半導體TIMicrochip其他資料來源：前瞻產業研究，華鑫證券研究全球MCU行業企業通過收購兼并方式提升市場份額。對行業主要收購兼并事件進行匯總，2008年，微芯科技收購觸摸屏控制器龍頭公司Hampshire;2012年收購收購單片機、模擬器件和閃存專利解決方案供應商SMSC;2016年收購擁有觸控傳感器IP、MEMS傳感器接

22、口與安全技術的Atmel;收購Atmel之后，微芯科技全球市場份額大幅提升。同時，恩智浦、賽普拉斯、德州儀器、英飛凌相繼通過收購方式完善MCU產品布局。圖表 16：MCU 企業收購進程公司時間事件NXP2015 年收購飛思卡爾，完善在汽車領域的布局微芯科技2018 年收購觸摸屏控制器龍頭Hampshire2012 年收購單片機、模擬器件和閃存專利解決方案供應商 SMSC2016 年收購擁有觸屏傳感器 IP，MEMS 傳感器接口與安全技術的ATMEL賽普拉斯2015 年收購 Spansion，完善模擬和微控制器布局德州儀器2016 年收購 32 位 MCU 供應商 Luminary Micro英

23、飛凌2019 年收購塞普拉斯，完善車載 MCU 和存儲器領域的布局資料來源：前瞻產業研究，華鑫證券研究3、 下游需求旺盛，國產替代推動本土MCU公司快速崛起、國內MCU廠商技術升級，有望開拓全球市場在市場前景廣闊的情況下，根據研究機構 Omdia 的數據報告顯示，在中國工業 MCU應用市場中，國外廠商占據 90的市場份額。目前國內 MCU 廠商主要在消費電子、智能卡等中低端應用領域競爭，在市場潛力大且利潤高的工業控制、汽車電子和物聯網市場，基本都被國外 MCU 廠商壟斷，國內廠商份額較低。工規和車規級 MCU 由于供需失衡，交貨周期被不斷拉長。在缺貨行情持續的情況下，原本使用國外芯片的許多下游

24、整機廠商積極尋找國內供應商，本土 MCU 企業順勢切入高端市場，產品迭代和出貨量持續上升。MCU 缺芯直接導致汽車廠停產，工業缺芯同樣導致制造業受阻，尤其制造業升級離不開 MCU 的國產化。我國作為工業大國和新能源汽車制造大國如果 MCU 被卡脖子對國民經濟影響巨大。我們人口大國，醫療領域 MCU 同樣重要,國產替代各刻不容緩。圖表 17：MCU 交貨日期18Q218Q318Q419Q119Q219Q319Q420Q120Q220Q320Q421Q121Q221Q321Q422Q122Q2NXP4020-2420-2413-1613-1613-1613-1613-1616-1812-1416-

25、2616-2616-2626-52緊缺緊缺緊缺Microchip12-1612-1612-1612-1610-1210-1210-1210-1216-2216-2616-2616-3840-5540-5552+52+52+Renesas24-2624-2624-2614-1614-1620202020202012-16302635-4040-4552ST3014-3014-301212128-128-121220-2424-36緊缺緊缺緊缺緊缺緊缺緊缺資料來源：富昌電子，華鑫證券研究近年來，以傳統制造業為中心，各行各業都掀起了一股“人機協作”狂潮。“機器人革命”在全世界范圍內掀起熱潮，同時也正

26、在成為“第四次工業革命”的切入點和重要增長點。目前機器人零部件仍由國外幾大廠商處于壟斷地位，國產化率仍占比很小，空間廣闊。中國對機器人及相關產業表現出高度重視，2012 年我國“十三五”便明確提出要攻克核心部件共性技術，實現工業機器人核心部件的技術突破和產業化。到 2015 年，中國制造 2025明確提出任務指標：2020 年自主品品牌工業機器人市場占有率達到 50，關鍵零部件國產化率 50，2025 年國內市場占有率達到 70，關鍵零部件國產化率 80。機器人零部件的國產化的替代，也會帶動國產芯片市占率的不斷提高，給與國內 MCU 產商巨大的機遇。圖表 18：2020 年國產機器人市場份額8

27、.6%8.06.2%14.5%43.3%3.4%6.1%10.2%發那科ABB安川機電庫卡愛普生雅馬哈埃斯頓其他資料來源：，華鑫證券研究、兆易創新工業級MCU成長迅速，進軍全球市場兆易創新作為本土 MCU 龍頭技術領先，品類豐富，是 MCU 行業國產替代最合適的廠 商，2019 年 HW 被制裁疊加新冠疫情，導致缺芯愈演愈烈，公司在缺貨潮中 MCU 加速搶 占市場和替代國際廠商。公司 MCU 型號逐年增長，尤其高端產品品類提升快速，公司更 高端的 M33 和 M4 型號數量 2022 年分別同比增加 30和 39。公司擁有 1）優秀產品線： MCU 產品對標 ST，NOR 產品對標 Micro

28、n。主要服務全球品牌客戶，客戶粘性高，成長性 好，品牌力越來越強。2）豐富產品線：公司品類齊全，可以提供更多解決方案，降低客戶開發成本。客戶粘性進一步加強。3）頭部效應：半導體是高技術壁壘和高客戶壁壘的行業，頭部廠商的規模效應具備更好的議價能力和盈利能力，從而獲得更強的研發能，良性力圖表 19：兆易創新 MCU 產品型號MCU 產品系列2020202120222022 增速2022 占比實M23現272734268M3177177161-938M332330307M41291331853944RISC-V14141403。總計34737442413100循環資料來源：兆易創新產品手冊，華鑫證券

29、研究M7 是 MCU 技術壁壘最高，景氣度最好的細分領域，機器人關節伺服器預計使用 M7 系列產品、單個機器人 M7 架構 MCU 總價值量約為 30 到 150 美金，其他光伏儲能等高端 且成本最不敏感的領域，M7 也大量使用。無論車還是機器人，M7 產品應用將越來越廣 泛。國內 M7 市場超過 2 億美金，未來還會快速增長，供給有較大缺口，目前主要供應 商為 NXP 和 ST 等，兆易創新的 M7 將彌補國產高端 MCU 的空白，未來兩年將迅速擴大份 額。公司 m7 的主頻在 800 兆，而同期 NXP 和 ST 均為 500 兆，公司在性能上有較大優勢，我們預計公司將迅速拿下國內 M7

30、市占率的 25以上。公司汽車第一顆 MCU 預計 Q3 內推出，是國內少有的車規MCU 產品供應商，未來將持續受益于汽車智能化的發展。、中穎電子國產工控MCU成長龍頭，產品持續供不應求公司主要產品為工業控制級別的微控制器芯片和 OLED 顯示驅動芯。公司微控制器系統主控單芯片主要用于智能家電、鋰電池管理、變頻電機控制、智能電表及物聯網領域。是國內知名的智能家電 MCU 供應商，智能家電控制 MCU 占公司銷售約近四成。目前公司車規級 MCU 計劃于第四季送樣客戶認證，雖短期貢獻不大，卻是公司正式進入新能源汽車芯片領域的里程碑。公司且計劃變頻電機控制芯片擴大變頻智能大家電市占，進軍工業機器人，并將持續加大 32 位元產品的開發及推廣，積極進軍海外市場。憑借公司在專用 MCU 的長期積累，發揮 MCU+優勢，把握智能家居發展機遇，進一步提升產值及市占率。2022 年上半年工業控制類產品實現營收 7.22 億元，同比增長 31.29。圖表 20：中穎電子 MCU 產品型號類別細分行業下游應用領域及應用示范工業控制芯片智能家電控制智能家電變頻電機控制電動自行車墩號變頻電機鋰電池管理手機、筆電、動力鋰電池資料來源：中穎電子中報，華鑫證券研究、芯海科技加碼車規級MCU投入，下游應用