MCU （(Microcontroller Unit；微控制單元）是現(xiàn)代電子設(shè)備中的“隱形骨干”。如今，數(shù)十億臺設(shè)備依靠 MCU 實現(xiàn)控制、感知與通信功能，廣泛分布于各行各業(yè)。通過在一顆低功耗芯片上集成處理器、存儲器以及輸入/輸出外設(shè)，MCU 能夠應(yīng)用于從家用電器、可穿戴設(shè)備到汽車與工業(yè)機械的各類場景。
物聯(lián)網(wǎng) MCU 是互聯(lián)設(shè)備的“大腦”。與傳統(tǒng) MCU 不同，IoT MCU 專為互聯(lián)設(shè)備而設(shè)計，通常結(jié)合處理與控制能力，同時集成或支持通信接口。隨著物聯(lián)網(wǎng)部署的擴展，這類互聯(lián) MCU 正成為低功耗、始終在線型應(yīng)用（如智能電表、工業(yè)傳感器、聯(lián)網(wǎng)汽車等）的關(guān)鍵推動力。
根據(jù) IoT Analytics 于 2025 年 10 月發(fā)布的《2025–2030 年物聯(lián)網(wǎng) MCU 市場報告》，全球 MCU 支出在 2024 年達到 232 億美元，該市場包括物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和非物聯(lián)網(wǎng) MCU，預(yù)計到 2030 年將以 3.9% 的年復(fù)合增長率（CAGR）增長，屆時市場規(guī)模將達到 294 億美元。這一增長的背景是全球連接技術(shù)的快速擴張——到 2030 年，全球物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的基數(shù)預(yù)計將超過 400 億臺。
對于物聯(lián)網(wǎng) MCU 供應(yīng)商而言，市場正在復(fù)蘇，技術(shù)不斷變革，這意味著供應(yīng)商必須時刻了解最新趨勢，才能在高度集中的市場中保持競爭力；而對那些使用物聯(lián)網(wǎng) MCU 的 OEM/終端用戶來說，隨著物聯(lián)網(wǎng) MCU 變得更加開放、節(jié)能、智能和安全，緊跟技術(shù)趨勢和關(guān)鍵供應(yīng)商的步伐可能會非常有價值——在此背景下，本文將基于 IoT Analytics 最新發(fā)布的報告，概述物聯(lián)網(wǎng) MCU 市場的近況和未來技術(shù)趨勢。
物聯(lián)網(wǎng) MCU 增長的關(guān)鍵驅(qū)動因素
物聯(lián)網(wǎng) MCU 與傳統(tǒng) MCU 的差別，不僅僅是加了一個“Wi-Fi”或“BLE”模塊，而是理念與生態(tài)的全面升級。
表：傳統(tǒng) MCU 與物聯(lián)網(wǎng) MCU 對比
全球 MCU 市場規(guī)模預(yù)計到 2030 年將接近 300 億美元，具體到物聯(lián)網(wǎng) MCU 細(xì)分市場，亦是一片欣欣向榮。根據(jù)報告數(shù)據(jù)，2024 年全球物聯(lián)網(wǎng) MCU 市場規(guī)模達到 51 億美元，較 2023 年下降 9%，這一萎縮主要由于供應(yīng)鏈整體庫存消化所致。然而，2025 年上半年市場分析顯示出明顯的回暖，隨著需求恢復(fù)、交付周期與價格趨于穩(wěn)定，物聯(lián)網(wǎng) MCU 收入同比增長 1.8%。報告預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng) MCU 未來市場將保持穩(wěn)健增長，到 2030 年年復(fù)合增長率（CAGR）約為 6.3%，屆時市場規(guī)模預(yù)計達到 73.2 億美元。
驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng) MCU 增長的關(guān)鍵因素如下：
①自動化升級的潛在需求釋放
2023 和 2024 年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場增長放緩，為自 2014 年 IoT Analytics 開始研究物聯(lián)網(wǎng)市場以來的最低水平，其中硬件領(lǐng)域（包括自動化和半導(dǎo)體細(xì)分市場）受到的沖擊最為嚴(yán)重，許多企業(yè)因此推遲了硬件升級。然而，根據(jù) IoT Analytics《全球物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)支出（2025 年第一季度更新）》預(yù)測，2025 年將迎來加速增長。各家企業(yè)預(yù)計將釋放被延遲的自動化升級需求，而這些升級在很大程度上依賴于基于 MCU 的 PLC、IPC 和網(wǎng)關(guān)設(shè)備，從而推動物聯(lián)網(wǎng) MCU 市場增長。
② LPWAN 項目促進對物聯(lián)網(wǎng) MCU 的需求
根據(jù) IoT Analytics 的《2015-2027 年全球低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）追蹤與預(yù)測報告》，全球范圍內(nèi)有近 13 億個 LPWAN 物聯(lián)網(wǎng)連接，約占 2023 年全球已連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的 8%。報告預(yù)測，到 2027 年，LPWAN 連接數(shù)量將以 26% 的復(fù)合年增長率增長，屆時將達到 30 億個，占全球所有物聯(lián)網(wǎng)連接的 10%。
得益于 NB-IoT 和 LoRaWAN 的部署，2025 年，LPWAN 芯片組預(yù)計同比增長 8%。交通、智慧城市及建筑與基礎(chǔ)設(shè)施是增長最快的細(xì)分市場，而智能電表則貢獻了最大體量。印度計劃到 2027 年完成 2.5 億臺智能電表安裝，歐洲各國也在推進相關(guān)計劃，這些政府主導(dǎo)的智能電表項目正在推動大規(guī)模部署。
每個 LPWAN 設(shè)備都需要 MCU 作為通信模塊的主控，從而確保持續(xù)需求。
③隨著 AI 向邊緣遷移，MCU 扮演核心角色
在物聯(lián)網(wǎng)智庫此前的多篇稿件中，已經(jīng)強調(diào)過邊緣 AI/端側(cè) AI 的趨勢——邊緣 AI 是指在設(shè)備端（如智能手機、智能家居設(shè)備、可穿戴設(shè)備）進行 AI 處理，而非完全依賴云端服務(wù)器。這種轉(zhuǎn)變帶來了三大核心優(yōu)勢：首先，通過本地處理數(shù)據(jù)，邊緣 AI 顯著減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说难舆t，從而提升響應(yīng)速度；其次，敏感數(shù)據(jù)無需上傳云端，降低了數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險，增強了隱私保護；最后，本地計算減少了云端數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芎?，提高了能源效率?/p>
尤其隨著生成式 AI 應(yīng)用的激增，數(shù)據(jù)中心的電力消耗也隨之增加，使用生成式 AI 進行搜索推理的電力消耗是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)搜索的十倍。為了解決這一問題，除了在數(shù)據(jù)中心部署節(jié)能芯片外，將 AI 工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到邊緣計算設(shè)備上也是一個有效的策略。采用混合 AI 架構(gòu)可以靈活地結(jié)合云和邊緣計算的優(yōu)勢，邊緣側(cè)終端設(shè)備，如智能手機、PC 以及車輛等，完全有能力使用較小的模型來處理相應(yīng)的工作負(fù)載，而無需依賴云端資源。
在此背景下，IoT Analytics 認(rèn)為，邊緣 AI 是工業(yè) AI 的潛在下一個重大趨勢，專用邊緣計算硬件（如 MCU）的成熟，使邊緣 AI 對制造商來說成為可實現(xiàn)的目標(biāo)，AI 與 MCU 的集成可實現(xiàn)邊緣的始終在線推理。
④亞洲，尤其是中國，成為市場增長中心
物聯(lián)網(wǎng) MCU 市場的地理重心正穩(wěn)步向亞洲轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)表顯示，2024 年所有地區(qū)均經(jīng)歷市場收縮，而亞洲將在 2025 年實現(xiàn)最大程度的復(fù)蘇。中國是推動這一增長的主要動力。
中國市場增長背后，是近期在能源基礎(chǔ)設(shè)施項目中的大量投資，而物聯(lián)網(wǎng) MCU 在這些項目中將發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，2025 年 1 月，中國國家電網(wǎng)宣布將創(chuàng)紀(jì)錄地投資 880 億美元，用于優(yōu)化電網(wǎng)并強化配電基礎(chǔ)設(shè)施。展望未來，中國市場預(yù)計將保持最快增長勢頭，一直延續(xù)至 2030 年。
四項技術(shù)改變物聯(lián)網(wǎng) MCU 市場
技術(shù)變革一：RISC-V 架構(gòu)的崛起與普及
美中科技摩擦使 RISC-V 指令集架構(gòu)（ISA）從一種技術(shù)選擇上升為戰(zhàn)略必需。今年 3 月，有兩名知情人士透露，中國計劃首次發(fā)布政策指導(dǎo)，鼓勵在全國范圍內(nèi)使用開源 RISC-V 芯片，以加速減少中國對西方技術(shù)的依賴。消息人士稱，該政策由包括網(wǎng)信辦、工信部、科技部和國家知識產(chǎn)權(quán)局在內(nèi)的八部門聯(lián)合起草。
如果政策正式發(fā)布，將成為全球首個明確要求大規(guī)模采用 RISC-V 的國家政策，確立了其作為國家戰(zhàn)略重點的地位。當(dāng)像中國這樣的大市場以國家層面推動 RISC-V 時，必將擴大其全球生態(tài)系統(tǒng)，促進軟件與開發(fā)工具的成熟，加速資本與技術(shù)的跨境流動。
即便在尚無強制政策的國家和地區(qū)，越來越多廠商也主動采用 RISC-V，將其視為一種靈活、具成本優(yōu)勢且高能效的替代架構(gòu)。與需要授權(quán)預(yù)制內(nèi)核的 ARM 等專有架構(gòu)不同，RISC-V 采用開放、免版稅模式，使企業(yè)能夠根據(jù)特定任務(wù)設(shè)計并定制處理器內(nèi)核，無需支付授權(quán)費用，從而降低對少數(shù)主導(dǎo)供應(yīng)商的依賴，并獲得更大的設(shè)計自由度。
汽車行業(yè)已成為 MCU 創(chuàng)新的關(guān)鍵戰(zhàn)場。RISC-V 憑借其靈活可定制的特性，正在加速支撐汽車向軟件定義汽車（SDV）和智能出行方向轉(zhuǎn)型，它特別適用于為關(guān)鍵車載系統(tǒng)（如安全、通信及 AI 驅(qū)動功能）開發(fā)定制化處理器。
近期基于 RISC-V 的典型案例包括：
瑞薩電子：2024 年 3 月，日本半導(dǎo)體制造商瑞薩推出基于自主研發(fā) RISC-V 內(nèi)核的 R9A02G 系列 32 位 MCU，面向多樣化的物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)及消費類應(yīng)用。
微芯科技（Microchip）：2024 年 7 月，美國半導(dǎo)體廠商微芯科技發(fā)布 PIC64GX RISC-V MCU 系列，采用 64 位 RISC-V 子系統(tǒng)，以提升能效與安全性，并降低側(cè)信道攻擊風(fēng)險。
英飛凌：2024 年 11 月，德國半導(dǎo)體制造商英飛凌在其 AURIX TC4x 系列中引入基于 RISC-V 的選項，支持構(gòu)建可擴展、安全的 SDV 平臺。
億咖通：2025 年 5 月，中國汽車智能化方案提供商億咖通發(fā)布基于 RISC-V 架構(gòu)的 EXP01 處理器，該芯片通過了最高等級的汽車功能安全認(rèn)證（ASIL-D）。
技術(shù)變革二：能源效率成為設(shè)計核心原則
當(dāng)前，MCU 設(shè)計高度聚焦于超低功耗，以支持電池供電的長壽命物聯(lián)網(wǎng)部署。隨著物聯(lián)網(wǎng)部署擴展到功耗受限的環(huán)境，MCU 供應(yīng)商正在集成先進的電源管理功能，例如深度睡眠模式和自適應(yīng)電壓控制，以大幅降低能耗。這種對能效的關(guān)注直接轉(zhuǎn)化為更低的運營成本，并支持基于“部署即忘”設(shè)備且電池壽命長達數(shù)年的全新商業(yè)模式。
節(jié)能 MCU 的典型案例包括：
意法半導(dǎo)體：2024 年 11 月，總部位于瑞士的半導(dǎo)體廠商意法半導(dǎo)體推出 STM32WL33，一款超低功耗無線系統(tǒng)級芯片（SoC），面向智能電表、智能建筑及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該芯片在寬帶接收模式下的電流可低至 4.2 μA，并在配合某些優(yōu)化傳感器時，其電池壽命可延長至 15 年。
恩智浦：2025 年 1 月，總部位于荷蘭的半導(dǎo)體廠商恩智浦發(fā)布 MCX L 系列新一代超低功耗微控制器，基于 40 納米 ULP 工藝，并具備自適應(yīng)動態(tài)電壓控制（ADVC）。通過動態(tài)調(diào)節(jié)核心電壓，MCX L 系列據(jù)稱可實現(xiàn)高能效，功耗可降低高達 50%。
技術(shù)變革三：邊緣 AI 能力正直接嵌入 MCU
先進的人工智能 AI 和機器學(xué)習(xí) ML 功能正從云端遷移至芯片端，使設(shè)備能夠?qū)崟r進行智能推理。邊緣 AI 的集成正在將 MCU 轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軟Q策中心。這一轉(zhuǎn)變使廠商能夠通過上移軟件棧提供更多價值，并從 AI 驅(qū)動的應(yīng)用中獲取收入，同時實現(xiàn)降低延遲、增強數(shù)據(jù)隱私以及減少對云基礎(chǔ)設(shè)施依賴的優(yōu)勢。
MCU 上的邊緣 AI 典型案例包括：
意法半導(dǎo)體：2024 年 12 月推出 STM32N6 系列微控制器，配備 Neural-ART 加速器，據(jù)稱可顯著提升機器學(xué)習(xí)性能。
英飛凌：2024 年 4 月推出 PSOC Edge 系列 E81、E83 和 E84 微控制器，旨在通過增強機器學(xué)習(xí)能力提升物聯(lián)網(wǎng)、消費類及工業(yè)應(yīng)用的智能化水平。
技術(shù)變革四：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中安全 MCU 與硬件信任根正成為必備
圖表展示了硬件安全元素如何幫助實現(xiàn)硬件信任根及其 15 個關(guān)鍵功能
隨著物聯(lián)網(wǎng)部署規(guī)模的擴大，設(shè)備必須保護敏感數(shù)據(jù)、防止克隆，并確保從芯片到云端的數(shù)據(jù)完整性。這推動了安全 MCU 以及專用硬件安全模塊（如安全元件 SE 或可信平臺模塊 TPM）的廣泛應(yīng)用，以建立硬件信任根（Hardware Root of Trust, HRoT）。
安全 MCU 將安全啟動、設(shè)備認(rèn)證、加密數(shù)據(jù)存儲和證明等功能直接集成到微控制器中，創(chuàng)建一個與常規(guī)操作隔離的可信執(zhí)行環(huán)境；SE 和 TPM 則作為獨立“保險庫”提供類似保護——兩者結(jié)合，奠定了設(shè)備的可信性基礎(chǔ)，使得固件安全更新、用戶隱私保護以及抵御惡意軟件和軟件層攻擊成為可能。
隨著物聯(lián)網(wǎng)廠商認(rèn)識到硬件安全不再是可選項，而是基礎(chǔ)要求，安全 MCU 與 HRoT 解決方案的采用正在加速。
集成硬件安全的典型案例包括：
恩智浦：2025 年 1 月，NXP 宣布其 MCX L 系列將集成 NXP 的 EdgeLock 安全元件。
英飛凌：2024 年 11 月，英飛凌 AURIX TC4x 系列首次成員 TC4Dx 滿足 ISO/SAE21434 最新網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)，包括對后量子加密的支持。
寫在最后
物聯(lián)網(wǎng) MCU 的演進，是嵌入式系統(tǒng)“互聯(lián)網(wǎng)化”的縮影——它將傳統(tǒng) MCU 的控制邏輯、通信模組的聯(lián)網(wǎng)能力、以及安全芯片的信任體系，融合為一個微型而強大的系統(tǒng)單元，讓每一個“微終端”都能成為智能世界的節(jié)點。
未來，隨著 AI、邊緣計算與低功耗網(wǎng)絡(luò)的進一步融合，物聯(lián)網(wǎng) MCU 將不再只是“控制芯片”，而是承載人機互聯(lián)與產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的基礎(chǔ)算力單元。正如過去二十年微處理器推動了信息社會的崛起，未來十年，物聯(lián)網(wǎng) MCU 將成為萬物互聯(lián)時代的底層引擎。
