2023, жинди машина MCU

01 MCU өсүү тарыхы

MCU, микроконтроллер, анын белгилүү аталышы бар: бир чиптүү микрокомпьютер.

Бул чындап эле таттуу жер - негизги компьютер тутумунун топтомун чипке, анын ичинде CPU RAM ROM IO эсептегич сериялык портунун ички версиясын которуу, бирок аткаруу албетте компьютердикиндей кенен эмес, бирок кубаттуулугу аз программалануучу жана ийкемдүү, ошондуктан керектөө электроникасында, медициналык өнөр жай байланышында Автоунаалар абдан кеңири колдонууга ээ.

Ал 1971-жылы туулган, Intel дүйнөдөгү биринчи микропроцессорду – 4004 саны 4 биттик чипти иштеп чыккан, бул чип 2000ден ашык транзисторлорду бириктирет жана Intel ошондой эле 4001, 4002, 4003 микросхемаларын, RAM, ROM жана регистрлерди иштеп чыккан.

Бул төрт продукт рынокко чыкканда, Intel жарнагына "Интегралдык микросхемалардын жаңы доорун жарыялаңыз: бир чипте конденсацияланган микрокомпьютерлер" деп жазган.Ал кезде мини-компьютерлер жана мэйнфреймдер негизинен 8 биттик жана 16 биттик процессорлор болгон, ошондуктан Intel 1972-жылы тез арада 8 биттик микропроцессор 8008ди ишке киргизип, бир чиптүү микрокомпьютерлердин доорун ачкан.

1976-жылы Intel дүйнөдөгү биринчи программалоочу микрокомпьютер контроллерин 8748 ишке киргизди, ал 8 биттик CPU, 8 биттик параллелдүү киргизүү/чыгарма, 8 бит эсептегич, RAM, ROM ж.б. приборлор, 8748 тарабынан көрсөтүлгөн, өнөр жай тармагында бир чиптүү микрокомпьютерлерди чалгындоону ачат.

1980-жылдары 8 биттик бир чиптүү микрокомпьютерлер жетилген боло баштады, RAM жана ROM сыйымдуулугу жалпысынан сериялык интерфейстер, көп деңгээлдеги үзгүлтүктөрдү иштетүү системалары, бир нече 16 биттик эсептегичтер жана башкалар менен көбөйдү. 1983-жылы Intel MCSти ишке киргизди. -96 сериясы 16 биттик жогорку өндүрүмдүүлүктөгү микроконтроллерлер, 120 000 интегралдык транзисторлор менен.

1990-жылдардан бери бир чиптүү микрокомпьютер алгачкы 4 биттен баштап автобустун же маалымат регистрлеринин биттеринин санына ылайык, аткаруу, ылдамдык, ишенимдүүлүк, толук гүлдөө боюнча жүздөгөн ой мектептеринин стадиясына кирди. 8-биттик, 16-биттик, 32-биттик жана 64-биттик бир чиптүү микрокомпьютерлер менен акырындык менен иштелип чыккан.

Азыркы учурда, MCUs инструкциялар топтому негизинен CISC жана RISC болуп бөлүнөт, ал эми негизги архитектурасы негизинен ARM Cortex, Intel 8051 жана RISC-V.

Кытайдын 2020-жылдагы General Microcontroller (MCU) Market Brief маалыматы боюнча, 32 биттик MCU өнүмдөрү рыноктун 55% түзөт, андан кийин 8 биттик өнүмдөр 43%, 4 биттик өнүмдөр 2%, 16 -бит азыктары 1% ды түзөт, бул рынокто негизги продуктылар 32-бит жана 8-бит MCUs экенин көрүүгө болот, ал эми 16-биттик MCU азыктарынын рыноктук мейкиндиги катуу кысылган.

CISC инструкциялар комплексинин продукциясы рыноктун 24% ын, RISC инструкциялар топтому продукциясы рыноктун негизги продукциясынын 76% ын түздү;Intel 8051 негизги өнүмдөрү рыноктун 22%, андан кийин ARM Cortex-M0 өнүмдөрү, 20%, ARM Cortex-M3 өнүмдөрү 14%, ARM Cortex-M4 өнүмдөрү 12%, ARM Cortex-M0+ өнүмдөрү. 5%, ARM Cortex-M23 продуктылары 1%, RISC-V негизги продуктылары 1% жана башкалар 24%ды түздү.ARM Cortex-M0+ өнүмдөрү 5%, ARM Cortex-M23 өнүмдөрү 1%, RISC-V негизги продуктылары 1% жана башкалар 24%ды түздү.Жалпысынан, ARM Cortex сериясынын өзөктөрү рыноктун негизги агымынын 52% түзөт.

MCU рыногу акыркы 20 жылда олуттуу баанын төмөндөшүнө дуушар болгон, бирок анын орточо сатуу баасынын (ASP) төмөндөшү акыркы беш жылда басаңдап келет.Автоунаа өнөр жайынын төмөндөөсүн, дүйнөлүк экономикалык алсыздыкты жана эпидемиялык кризисти башынан өткөргөндөн кийин, MCU рыногу 2020-жылы калыбына келе баштады. IC Insights маалыматы боюнча, MCU ташуулар 2020-жылы 8% га, ал эми 2021-жылы жалпы MCU ташуулар көбөйдү. 12%, 30,9 миллиард рекорддук көрсөткүч, ал эми ASPs да 10% көтөрүлдү, бул 25 жыл ичиндеги эң жогорку өсүш.

IC Insights келерки беш жылда MCU жөнөтүүлөрү 35,8 миллиард даанага жетет деп күтөт, жалпы сатуу 27,2 миллиард долларды түзөт.Алардын ичинен 32 биттик MCU сатуу 20 миллиард долларга жетиши күтүлүүдө жана жылдык өсүү темпи 9,4% түзөт, 16 биттик MCU 4,7 миллиард долларга жетет жана 4 биттик MCU өсүш көрсөтпөйт.

02 Car MCU жинди басып озуп кетүү

Автоунаа электроникасы MCUлардын эң чоң колдонмо сценарийи.IC Insights дүйнө жүзү боюнча MCU сатуусу 2022-жылы 10% га өсүп, рекорддук 21,5 миллиард долларга жетет деп күтөт, ал эми автомобиль MCU башка акыркы рынокторго караганда көбүрөөк өсөт.

MCU сатуунун 40% дан ашыгы автомобиль электроникасынан келип чыгат жана кийинки беш жылда автомобиль MCU сатуу CAGRде 7.7% га өсүшү күтүлүүдө, бул жалпы багыттагы MCUлардан (7.3%) ашып өттү.

Азыркы учурда, унаа MCUs негизинен 8-бит, 16-бит жана 32-бит болуп саналат жана MCUs ар кандай биттери ар кандай жумуштарды ойнойт.

Тактап айтканда:

8-бит MCU негизинен отургучтарды, кондиционерлерди, желдеткичтерди, терезелерди жана эшикти башкаруу модулдарын башкаруу сыяктуу салыштырмалуу негизги башкаруу функциялары үчүн колдонулат.

16-бит MCU негизинен төмөнкү орган үчүн колдонулат, мисалы, кыймылдаткыч, электрондук тормоз, токтото туруу системасы жана башка күч жана өткөрүү системалары.

32 биттик MCU автомобиль интеллектине туура келет жана негизинен кабинадагы көңүл ачуу, ADAS жана денени башкаруу сыяктуу жогорку деңгээлдеги акылдуу жана коопсуз колдонмо сценарийлери үчүн колдонулат.

Бул этапта, 8-бит MCUs аткаруу жана эс сыйымдуулугу өсүүдө, жана өздөрүнүн экономикалык натыйжалуулугу менен, алар колдонмолордо кээ бир 16-бит MCU алмаштыра алат, ошондой эле 4-бит MCUs менен артка шайкеш келет.32 биттик MCU унаа E/E архитектурасында барган сайын маанилүү башкаруучу ролду ойнойт, ал төрт чачыранды төмөн жана орто диапазондогу ECU бирдиктерин башкара алат жана колдонуунун саны өсө берет.

Жогорудагы жагдай 16 биттик MCUди салыштырмалуу ыңгайсыз абалга келтирет, бийик эмес, бирок төмөн, бирок кээ бир колдонмо сценарийлеринде ал дагы деле пайдалуу, мисалы, электр өткөргүч системаларынын кээ бир негизги колдонмолору.

Автоунаа интеллекти 32 биттик MCUларга суроо-талапты бир топ жогорулатты, 2021-жылы автомобиль MCU сатуунун төрттөн үчтөн көбү 32 биттик MCUлардан келип, болжол менен 5,83 миллиард долларга жетет деп күтүлүүдө;16-бит MCUs болжол менен $1,34 миллиард киреше алып келет;жана 8 биттик MCUs McClean отчетуна ылайык, болжол менен $ 441 миллион киреше алып келет.

Колдонмо деңгээлинде, маалымат-көңүл ачуу - бул автомобилдик MCU сатуунун жыл сайын эң жогорку өсүшү менен, 2021-жылы 2020-жылга салыштырмалуу 59% өсүү жана калган сценарийлер үчүн кирешенин 20% өсүшү менен колдонмо сценарийи.

Эми унаанын бардык электрондук башкаруусу ECU (электрондук башкаруу блогу) жана MCU негизги башкаруу чипи ECU болуп саналат, ар бир ECUде жок дегенде бир MCU бар, ошондуктан интеллектуалдык электрлештирүүнү трансформациялоонун жана өркүндөтүүнүн учурдагы этабы суроо-талапты жаратты. MCU бир унааны колдонуу көбөйөт.

Кытай Маркетинг Институтунун Автомобилдик Маркетинг Эксперттик Комитетинин Изилдөө Бөлүмүнүн маалыматтары боюнча, кадимки салттуу күйүүчү май ташыган ECUлардын орточо саны 70;отургучтар, борбордук башкаруу жана көңүл ачуу, дененин туруктуулугу жана коопсуздугу үчүн жогорку өндүрүмдүүлүк талаптарын эске алуу менен, кымбат баалуу салттуу күйүүчү май менен иштеген унаалардын ECU саны 150гө жетиши мүмкүн;жана акылдуу унаалар тарабынан ташылган ECU орточо саны 300 жетиши мүмкүн, анткени автономдуу айдоо жана жардам айдоо үчүн жаңы программалык жана аппараттык талаптар, бул жалгыз унаалар колдонгон MCU көлөмүнө туура келет, ошондой эле 300дөн ашат.

Автоунаа өндүрүүчүлөрдөн MCUларга болгон күчтүү суроо-талап өзгөчө 2021-жылы, эпидемиядан улам өзөктөрдүн жетишсиздиги байкалат.Ошол жылы көптөгөн унаа компаниялары өзөктөрдүн жоктугунан кээ бир өндүрүш линияларын кыска мөөнөткө жабууга аргасыз болгон, бирок автомобилдик MCU сатуу 23% га өсүп, 7,6 миллиард долларга жетип, рекорддук көрсөткүчкө жеткен.

Автоунаа чиптеринин көпчүлүгү 8 дюймдук пластиналар менен өндүрүлөт, кээ бир өндүрүүчүлөр, мисалы, TI дан 12 дюймга чейин линияны өткөрүп берүү, IDM ошондой эле MCU үстөмдүк кылган кубаттуулуктун аутсорсингинин бир бөлүгү болот, TSMC кубаттуулугунун 70%. .Бирок, унаа бизнесинин өзү TSMCдин бир аз үлүшүн түзөт жана TSMC керектөөчү электроника өнүккөн технология тармагына басым жасайт, ошондуктан автомобиль MCU рыногу өзгөчө аз.

Бүткүл жарым өткөргүч өнөр жайы жетектеген автомобиль чиптеринин жетишсиздиги кеңейүү толкунун алып келди, ири куюучу заводдор жана IDM заводдору өндүрүштү жигердүү кеңейтүү үчүн, бирок көңүл башка.

TSMC Kumamoto заводу 2024-жылдын аягына чейин ишке киргизилиши күтүлүүдө, 22/28нм процессине кошумча, ал 12 жана 16нм процесстерди камсыз кылат, ал эми Нанкин заводу өндүрүштү 28nmге чейин кеңейтет, ай сайын өндүрүш кубаттуулугу 40 000 даана;

SMIC 2021-жылы өндүрүштү кеминде 45 000 8 дюймдук вафлиге жана жок дегенде 10 000 12 дюймдук вафлиге кеңейтүүнү жана 28 нм жана андан жогору түйүндөргө басым жасоо менен Лингангда айына 120 000 вафли болгон 12 дюймдук өндүрүш линиясын курууну пландаштырууда.

Huahong 2022-жылы 94,500 даана 12 дюймдук өндүрүш кубаттуулугун кеңейтүүнү тездетүүнү күтөт;

Renesas аутсорсингди кеңейтүү ниети менен TSMCнын Кумамото заводундагы үлүшүн жарыялады жана 2023-жылга чейин автомобиль MCU менен камсыз кылууну 50% га көбөйтүүнү көздөйт, жогорку класстагы MCU кубаттуулугу 50% га жана төмөнкү MCU кубаттуулугу болжол менен 70% га көбөйүшү күтүлүүдө 2021-жылдын аягына салыштырмалуу.

STMicroelectronics 2022-жылы кеңейтүү үчүн 1,4 миллиард доллар инвестициялайт жана 2025-жылга чейин Европадагы заводдорунун кубаттуулугун эки эсеге көбөйтүүнү пландаштырууда, негизинен 12 дюймдук кубаттуулукту, ал эми 8 дюймдук кубаттуулук үчүн STMicroelectronics 12-дюймдук кубаттуулукту талап кылбаган өнүмдөрдү тандап жаңылайт. дюймдук технология.

Texas Instruments төрт жаңы заводду кошот, биринчи заводдун 2025-жылы ишке кириши күтүлүүдө, үчүнчү жана төртүнчү заводдор 2026-2030-жылдар аралыгында курулат;

ON Semiconductor өзүнүн капиталдык салымын 12% га чейин көбөйттү, негизинен 12 дюймдук пластинкалардын кубаттуулугун кеңейтүү үчүн.

IC insights бардык 32-бит MCUs ASP CAGR боюнча 2015 жана 2020-жылдардын ортосунда -4,4% га төмөндөп жатат, ал эми 2021-жылы болжол менен 13% га 0,72 долларга чейин өсүп жаткандыгы тууралуу кызыктуу маалыматтар бар. Спот базарында чагылдырылган. , автомобилдик MCU баанын өзгөрүшү айкыныраак: NXP 32-бит MCU FS32K144HAT0MLH туруктуу баасы 22 доллар болгон 550 долларга чейин көтөрүлүп, диапазону 20 эседен ашты, бул ошол кездеги эң тартыш автомобиль чиптеринин бири болгон.

Infineon 32-бит автомобиль MCU SAK-TC277TP-64F200N DC 4500 юанга чейин көтөрүлүп, дээрлик 100 эсеге өскөн, ошол эле сериядагы SAK-TC275T-64F200N DC да 2000 юандан ашкан.

Экинчи жагынан, алгач ысык керектөөчү электроника муздай баштады, алсыз суроо-талап, ошондой эле ички алмаштыруунун тездеши, жалпы максаттуу, керектөө MCU баасын кайра төмөндөтүп, F0 / F1 / F3 сыяктуу кээ бир ST чип моделдери сериялардын баасы кадимки баага жакындап калды, ал тургай кээ бир MCUлардын баасы агенттиктин баасы аркылуу төмөндөдү деген базар имиштери.

Бирок, Renesas, NXP, Infineon жана ST сыяктуу автомобиль MCUлары дагы деле салыштырмалуу жетишсиздикте.Мисалы, STтин жогорку натыйжалуу 32-бит MCU STM32H743VIT6 баасы өткөн жылдын аягында 600 юанга чейин көтөрүлгөн, ал эми анын баасы эки жыл мурун болгону 48 юань болгон.өсүш 10 эседен ашык;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC рыноктук баасы өткөн жылдын октябрь айында болжол менен $1200, декабрь 3800 долларга чейин, ал тургай үчүнчү тараптын веб-сайттарында 5000 доллардан жогору сунуш кылынат.

03 Рынок чоц, ал эми ата мекендик продукция аз

MCU атаандаштык пейзажында бүт жарым өткөргүч атаандаштык чөйрөсү сыяктуу эле, чет элдик гиганттар үстөмдүк кылат.2021-жылы MCU эң мыкты сатуучулары NXP, Microchip, Renesas, ST жана Infineon болгон.Бул беш MCU сатуучулары 2016-жылдагы 72,2% га салыштырганда, жалпы дүйнөлүк сатуунун 82,1% ын түздү, ал эми акыркы жылдары өскөн башкы компаниялардын көлөмү.

Керектөөчү жана өнөр жайлык MCU менен салыштырганда, автомобиль MCU сертификация босогосу жогору жана сертификация мөөнөтү узак, сертификация системасы ISO26262 стандарттык сертификациясын, AEC-Q001 ~ 004 жана IATF16949 стандарттык сертификациясын, AEC-Q100/Q104 стандартын ISO26 сертификатын камтыйт. автомобилдин функционалдык коопсуздугу ASIL-Aдан D ге чейинки төрт деңгээлге бөлүнөт. Мисалы, шасси жана башка сценарийлер коопсуздуктун эң жогорку талаптарына ээ жана ASIL-D деңгээлиндеги сертификацияны талап кылат, бир нече чип өндүрүүчүлөр шарттарга жооп бере алат.

Стратегиялык анализдин маалыматтары боюнча, дүйнөлүк жана ата мекендик автомобиль MCU рыногун негизинен NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip ээлеп, рыноктун үлүшү 85% түзөт.32 биттик MCU дагы эле чет элдик гиганттардын монополиясында болсо да, кээ бир ата мекендик компаниялар чыгып кетишти.

04 Корутунду

Акылдуу электр унааларынын тез өнүгүшү, ошондуктан Nvidia, Qualcomm, Intel сыяктуу бир катар керектөөчү чип өндүрүүчүлөр кошулду, интеллектуалдык кабинада, автономдуу айдоо чиптеринин ачылыштары, эски автомобиль чиптерин өндүрүүчүлөрдүн жашоо мейкиндигин кысуу.Автоунаа MCUs өнүктүрүү технологиялык артыкчылыктарды сактоо менен өзүн-өзү өнүктүрүүгө жана натыйжалуулугун жогорулатууга багытталган ар тараптуу атаандаштык чыгымдарды азайтуу үчүн өттү.

Автомобиль E / E архитектурасы менен бөлүштүрүлгөндөн доменди башкарууга чейин, акырында борбордук интеграцияга карай, барган сайын көп функциялуу жана жөнөкөй төмөн чип алмашат, жогорку өндүрүмдүүлүк, жогорку эсептөө күчү жана башка жогорку сапаттагы чиптер келечектеги автомобиль чиптеринин атаандаштыгынын чордонуна айланат, анткени келечектеги ECU санын кыскартуу менен MCUнин негизги башкаруу ролу салыштырмалуу аз, мисалы Tesla шассисин башкаруучу ECU, биринде 3-4 MCU бар, бирок кээ бир жөнөкөй функция негизги MCU интеграцияланат.Жалпысынан алганда, унаа MCUs рыногу жана жакынкы жылдарда ички алмаштыруу үчүн мейкиндик, албетте, кенен.