01 Die groeigeskiedenis van die MCU
MCU, mikrobeheerder, dit het 'n bekende naam: enkelskyfie mikrorekenaar.
Dit is regtig soet plek is om 'n stel van basiese rekenaar stelsel te skuif na 'n chip, insluitend die interne weergawe van CPU RAM ROM IO toonbank seriële poort, hoewel die werkverrigting is beslis nie so wyd soos 'n rekenaar, maar dit is lae krag programmeerbaar en buigsaam, so in die verbruikerselektronika, mediese industrie kommunikasie Motors het 'n baie wye verskeidenheid van toepassings.
Dit is gebore in 1971, Intel het die wêreld se eerste mikroverwerker ontwerp – die nommer 4004 4-bis-skyfie, hierdie skyfie integreer meer as 2 000 transistors, en Intel het ook 4001, 4002, 4003 skyfies, RAM, ROM en registers ontwerp.
Toe hierdie vier produkte op die mark gegaan het, het Intel in die advertensie geskryf "Kondig 'n nuwe era van geïntegreerde stroombane aan: mikrorekenaars wat op 'n enkele skyfie gekondenseer is."Destyds was minirekenaars en hoofraamwerke hoofsaaklik 8-bis en 16-bis verwerkers, so Intel het gou die 8-bis mikroverwerker 8008 in 1972 bekendgestel om vinnig die mark te wen, wat die era van enkelskyfie mikrorekenaars oopmaak.
In 1976 het Intel die wêreld se eerste programmeerbare mikrorekenaarbeheerder 8748 bekendgestel, wat 8-bis SVE, 8-bis parallelle I/O, 8-bis teller, RAM, ROM, ens. integreer, wat kan voldoen aan die behoeftes van algemene industriële beheer en instrumentasie, verteenwoordig deur 8748, wat die verkenning van enkelskyfie-mikrorekenaars in die industriële veld oopmaak.
In die 1980's het 8-bis-enkelskyfie-mikrorekenaars meer volwasse begin word, RAM- en ROM-kapasiteit het toegeneem, gewoonlik met seriële koppelvlakke, meervlakkige onderbrekingsverwerkingstelsels, veelvuldige 16-bis-tellers, ens. In 1983 het Intel die MCS bekendgestel. -96 reekse 16-bis hoëprestasie mikrobeheerders, met 120 000 geïntegreerde transistors.
Sedert die 1990's het die enkelskyfie-mikrorekenaar die stadium van honderd denkrigtings betree, in prestasie, spoed, betroubaarheid, integrasie in volle blom, volgens die aantal bisse van die bus of dataregisters, vanaf die aanvanklike 4 bisse geleidelik ontwikkel, met 8-bis, 16-bis, 32-bis en 64-bis enkel-chip mikrorekenaars.
Op die oomblik is die instruksiestel van MCU's hoofsaaklik verdeel in CISC en RISC, en die kernargitektuur is hoofsaaklik ARM Cortex, Intel 8051 en RISC-V.
Volgens die 2020 China General Microcontroller (MCU) Market Brief maak 32-bis MCU-produkte tot 55% van die mark uit, gevolg deur 8-bis-produkte, wat 43% uitmaak, 4-bis-produkte 2%, 16 -bis-produkte wat 1% uitmaak, kan gesien word dat die hoofstroomprodukte in die mark 32-bis en 8-bis MCU's is, en die markruimte van 16-bis MCU-produkte is erg onder druk.
CISC instruksie stel produkte verantwoordelik vir 24% van die mark, RISC instruksie stel produkte verantwoordelik vir 76% van die mark hoofstroom produkte;Intel 8051-kernprodukte het 22% van die mark uitgemaak, gevolg deur ARM Cortex-M0-produkte, wat 20% uitmaak, ARM Cortex-M3-produkte 14%, ARM Cortex-M4-produkte 12%, ARM Cortex-M0+-produkte verantwoordelik vir 5%, ARM Cortex-M23 produkte verantwoordelik vir 1%, RISC-V kern produkte verantwoordelik vir 1%, en ander verantwoordelik vir 24%.ARM Cortex-M0+-produkte het 5% uitgemaak, ARM Cortex-M23-produkte 1%, RISC-V-kernprodukte 1%, en ander 24%.Oor die algemeen maak ARM Cortex-reekskerne 52% van die markhoofstroom uit.
Die MCU-mark het die afgelope 20 jaar beduidende prysdalings in die gesig gestaar, maar die daling in die gemiddelde verkoopprys (ASP) het die afgelope vyf jaar verlangsaam.Nadat die afswaai in die motorbedryf, die wêreldwye ekonomiese swakheid en die epidemiese krisis ervaar is, het die MCU-mark in 2020 begin herstel. Volgens IC Insights het MCU-versendings in 2020 met 8% toegeneem, en die totale MCU-versendings in 2021 het tot 12%, 'n rekordhoogtepunt van 30,9 miljard, terwyl ASP's ook met 10% gestyg het, die hoogste toename in 25 jaar.
IC Insights verwag dat MCU-versendings oor die volgende vyf jaar 35,8 miljard eenhede sal bereik, met 'n totale verkope van $27,2 miljard.Hiervan word verwag dat 32-bis MCU-verkope $20 miljard sal bereik met 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers van 9.4%, 16-bis MCU's sal na verwagting $4.7 miljard bereik, en 4-bis MCU's sal na verwagting nie groei toon nie.
02 Motor MCU mal verbysteek
Motorelektronika is die grootste toepassingsscenario van MCU's.IC Insights verwag dat wêreldwye MCU-verkope met 10% sal groei tot 'n rekord van $21,5 miljard in 2022, met motor-MCU's wat meer sal groei as die meeste ander eindmarkte.
Meer as 40% van MCU-verkope kom van motorelektronika, en motor-MCU-verkope sal na verwagting oor die volgende vyf jaar teen 'n CAGR van 7.7% groei, wat algemene doel MCU's (7.3%) oortref.
Tans is motor-MCU's hoofsaaklik 8-bis, 16-bis en 32-bis, en verskillende stukkies MCU's speel verskillende take.
Spesifiek:
Die 8-bis MCU word hoofsaaklik gebruik vir relatief basiese beheerfunksies, soos die beheer van sitplekke, lugversorgers, waaiers, vensters en deurbeheermodules.
Die 16-bis MCU word hoofsaaklik gebruik vir onderlyf, soos enjin, elektroniese rem, veerstelsel en ander krag- en transmissiestelsels.
Die 32-bis MCU pas by die motor-intelligensie en word hoofsaaklik gebruik vir hoë-end intelligente en veilige toepassingscenario's soos kajuitvermaak, ADAS en liggaamsbeheer.
Op hierdie stadium groei 8-bis MCU's in werkverrigting en geheuekapasiteit, en met hul eie kostedoeltreffendheid kan hulle sommige 16-bis MCU's in toepassings vervang en is ook agtertoe versoenbaar met 4-bis MCU's.Die 32-bis MCU sal 'n toenemend belangrike meesterbeheerrol speel in die hele motor E/E-argitektuur, wat vier verspreide lae-end- en mid-range ECU-eenhede kan bestuur, en die aantal gebruike sal aanhou toeneem.
Bogenoemde situasie maak die 16-bis MCU in 'n relatief ongemaklike posisie, nie hoog nie, maar laag, maar in sommige toepassingscenario's is dit steeds nuttig, soos sommige sleuteltoepassings van aandryfstelsels.
Motorintelligensie het die vraag na 32-bis MCU's aansienlik verhoog, met meer as driekwart van motor-MCU's wat in 2021 afkomstig is van 32-bis MCU's, wat na verwagting ongeveer $5.83 miljard sal bereik;16-bis MCU's sal sowat $1,34 miljard se inkomste genereer;en 8-bis MCU's sal ongeveer $441 miljoen se inkomste genereer, volgens die McClean-verslag.
Op toepassingsvlak is infotainment die toepassingscenario met die hoogste jaar-tot-jaar-toename in motor-MCU-verkope, met 59% groei in 2021 in vergelyking met 2020, en 20% inkomstegroei vir die oorblywende scenario's.
Nou is al die elektroniese beheer van die motor om ECU (elektroniese beheereenheid) te gebruik, en MCU is die kernbeheerskyfie ECU, elke ECU het ten minste een MCU, so die huidige stadium van die transformasie en opgradering van intelligente elektrifisering het die vraag na MCU enkelvoertuiggebruik om te verhoog.
Volgens die data van die navorsingsafdeling van die motorbemarkingskundige komitee van die China Marketing Institute, is die gemiddelde aantal ECU's wat deur gewone tradisionele brandstofmotors gedra word 70;die aantal ECU's wat deur luukse tradisionele brandstofmotors gedra word, kan 150 bereik as gevolg van hoër werkverrigtingvereistes vir sitplekke, sentrale beheer en vermaak, liggaamstabiliteit en veiligheid;en die gemiddelde aantal ECU's wat deur slimmotors gedra word, kan 300 bereik as gevolg van die nuwe sagteware- en hardewarevereistes vir outonome bestuur en geassisteerde bestuur, wat ooreenstem met die hoeveelheid MCU wat deur enkelmotors gebruik word, sal ook meer as 300 bereik.
Die sterk vraag na MCU's van motorvervaardigers is veral duidelik in 2021, wanneer daar 'n tekort aan kerns is as gevolg van die epidemie.Daardie jaar moes baie motormaatskappye 'n paar produksielyne kortliks sluit weens 'n gebrek aan kerns, maar die verkope van motor-MCU's het met 23% gestyg tot $7,6 miljard, 'n rekordhoogtepunt.
Die meeste van die motorskyfies word geproduseer met behulp van 8-duim-wafers, sommige vervaardigers soos TI na 12-duim lynoordrag, IDM sal ook deel wees van die kapasiteit uitkontraktering gietery, wat oorheers word deur MCU, ongeveer 70% van die kapasiteit deur TSMC .Die motoronderneming self is egter verantwoordelik vir 'n klein deel van TSMC, en TSMC fokus op die gevorderde prosestegnologie-veld van verbruikerselektronika, so die motor-MCU-mark is besonder skaars.
Die tekort aan motorskyfies gelei deur die hele halfgeleierbedryf het ook 'n golf van uitbreiding ingelui, die groot gieterye en IDM-aanlegte om produksie aktief uit te brei, maar die fokus is anders.
TSMC Kumamoto-aanleg sal na verwagting teen die einde van 2024 in werking gestel word, benewens die 22/28nm-proses, sal dit verder 12- en 16nm-prosesse verskaf, en die Nanjing-aanleg sal produksie na 28nm uitbrei, met 'n maandelikse produksiekapasiteit van 40 000 stukke;
SMIC beplan om produksie met minstens 45 000 8-duim-wafers en minstens 10 000 12-duim-wafers in 2021 uit te brei, en 'n 12-duim-produksielyn met 'n maandelikse kapasiteit van 120 000 wafers in Lingang te bou, met die fokus op die 28nm en bo nodusse.
Huahong verwag om die uitbreiding van 12-duim-produksievermoë tot 94 500 stukke in 2022 te versnel;
Renesas het sy belang in TSMC se Kumamoto-aanleg aangekondig met die voorneme om uitkontraktering uit te brei, en beoog om motor-MCU-toevoer met 50% te verhoog teen 2023, met hoë-end MCU-kapasiteit wat na verwagting met 50% sal toeneem en lae-end MCU-kapasiteit met ongeveer 70% vergeleke met die einde van 2021.
STMicroelectronics sal $1,4 miljard in 2022 belê vir uitbreiding, en beplan om die kapasiteit van sy Europese aanlegte teen 2025 te verdubbel, hoofsaaklik om 12-duim kapasiteit te vergroot, en vir 8-duim kapasiteit sal STMicroelectronics selektief opgradeer vir produkte wat nie 12-duim benodig nie. duim tegnologie.
Texas Instruments sal vier nuwe aanlegte byvoeg, die eerste aanleg sal na verwagting in 2025 in werking gestel word, en die derde en vierde aanleg sal tussen 2026 en 2030 gebou word;
ON Semiconductor het sy kapitaalinvestering tot 12% verhoog, hoofsaaklik vir 12-duim wafer-kapasiteitsuitbreiding.
IC insights het 'n interessante data dat die ASP van alle 32-bis MCU's afneem teen 'n CAGR van -4.4% op 'n jaargrondslag tussen 2015 en 2020, maar styg met ongeveer 13% tot ongeveer $0.72 in 2021. Word weerspieël in die lokomark , is die prysskommeling van motor-MCU meer voor die hand liggend: die NXP 32-bis MCU FS32K144HAT0MLH met 'n staande prys van $22 het gestyg tot $550, 'n reeks van meer as 20 keer, wat een van die skaarsste motorskyfies op daardie stadium was.
Infineon 32-bis motor MCU SAK-TC277TP-64F200N DC het gestyg tot 4 500 yuan, 'n toename van byna 100 keer, dieselfde reeks van SAK-TC275T-64F200N DC het ook gestyg tot meer as 2 000 yuan.
Aan die ander kant het die oorspronklik warm verbruikerselektronika begin afkoel, die swak vraag, sowel as die versnelling van binnelandse vervanging, wat algemene verbruikers-MCU-pryse laat terugsak het, sommige ST-skyfiemodelle soos F0/F1/F3 reekspryse het naby die normale prys gekom, en selfs die mark gerugte dat die prys van sommige MCU's deur die agentskapprys gedaal het.
Motor-MCU's soos Renesas, NXP, Infineon en ST is egter steeds in 'n toestand van relatiewe tekort.Die prys van ST se hoëprestasie 32-bis MCU STM32H743VIT6 het byvoorbeeld aan die einde van verlede jaar tot 600 yuan geklim, terwyl sy prys twee jaar gelede net 48 yuan was.Die verhoging is meer as 10 keer;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC markprys in Oktober verlede jaar op sowat $1200, Desember bied tot $3800, en selfs op derdeparty-webwerwe bied meer as $5000.
03 Die mark is groot, en binnelandse produksie is klein
Die MCU-mededingende landskap word net so oorheers deur oorsese reuse soos die hele halfgeleier-mededingende omgewing.In 2021 was die top vyf MCU-verskaffers NXP, Microchip, Renesas, ST en Infineon.Hierdie vyf MCU-verskaffers was verantwoordelik vir 82,1% van die totale globale verkope, vergeleke met 72,2% in 2016, met die grootte van die hoofmaatskappye wat in die tussenliggende jare gegroei het.
In vergelyking met verbruikers- en industriële MCU, is motor-MCU-sertifiseringsdrempel hoog en die sertifiseringstydperk is lank, die sertifiseringstelsel sluit ISO26262-standaardsertifisering, AEC-Q001~004 en IATF16949-standaardsertifisering, AEC-Q100/Q104-standaardsertifisering in, waarvan ISO26262 motor funksionele veiligheid is verdeel in vier vlakke van ASIL-A tot D. Byvoorbeeld, die onderstel en ander scenario's het die hoogste veiligheidsvereistes en vereis ASIL-D vlak sertifisering, min chip vervaardigers kan voldoen aan die voorwaardes.
Volgens strategie-analise-data word die globale en binnelandse motor-MCU-mark hoofsaaklik beset deur NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, met 'n markaandeel van 85%.Alhoewel 32-bis MCU's steeds deur oorsese reuse gemonopoliseer word, het sommige plaaslike maatskappye begin.
04 Gevolgtrekking
Die vinnige ontwikkeling van intelligente elektriese voertuie, so 'n aantal verbruiker chip makers het aangesluit, soos Nvidia, Qualcomm, Intel is in die intelligente kajuit, outonome bestuur chip deurbrake, compressing van die oorlewing ruimte van die ou motor chip vervaardigers.Die ontwikkeling van MCU's vir motors het gegaan van fokus op selfontwikkeling en prestasieverbetering tot algehele mededinging vir kostevermindering, terwyl tegnologiese voordele gehandhaaf word.
Met die motor E / E-argitektuur van verspreide tot domeinbeheer, en uiteindelik na sentrale integrasie, sal daar meer en meer multifunksionele en eenvoudige lae-end-skyfie vervang word, hoëprestasie, hoë rekenaarkrag en ander hoë-end skyfies sal die fokus van toekomstige motorskyfie-kompetisie word, aangesien die hoofbeheerrol van die MCU deur die toekomstige ECU-getalvermindering relatief klein is, soos die Tesla-onderstelbeheer-ECU, 'n enkele bevat 3-4 MCU, maar 'n eenvoudige funksie van die basiese MCU sal geïntegreer word.In die algemeen is die mark vir motor-MCU's en die ruimte vir huishoudelike vervanging in die komende jare ongetwyfeld groot.
Postyd: Feb-01-2023