01 De groeiskiednis fan 'e MCU
MCU, mikrocontroller, it hat in bekende namme: single-chip mikrokomputer.
It is echt swiet plak is te ferpleatsen in set fan basis kompjûter systeem nei in chip, ynklusyf de ynterne ferzje fan CPU RAM ROM IO counter serial haven, hoewol't de prestaasje is grif net sa breed as in kompjûter, mar it is lege macht programmearber en fleksibel, dus yn de konsumint elektroanika, medyske yndustry kommunikaasje Cars hawwe in hiel breed skala oan applikaasjes.
It waard berne yn 1971, Intel ûntwurp de earste mikroprosessor fan 'e wrâld - it nûmer 4004 4-bit chip, dizze chip yntegreart mear dan 2.000 transistors, en Intel ûntwurp ek 4001, 4002, 4003 chips, RAM, ROM en registers.
Doe't dizze fjouwer produkten op 'e merke gongen, skreau Intel yn' e advertinsje "In nij tiidrek fan yntegreare circuits oankundigje: mikrokomputers kondensearre op ien chip."Yn dy tiid wiene minikompjûters en mainframes benammen 8-bit en 16-bit processors, sadat Intel yn 1972 al gau de 8-bit mikroprosessor 8008 lansearre om fluch de merk te winnen, en it tiidrek fan single-chip mikrokompjûters iepene.
Yn 1976 lansearre Intel de earste programmearbere mikrokomputer-controller 8748 fan 'e wrâld, dy't 8-bit CPU, 8-bit parallelle I/O, 8-bit teller, RAM, ROM, ensfh. ynstrumintaasje, fertsjintwurdige troch 8748, it iepenjen fan de ferkenning fan single-chip mikrocomputers yn it yndustriële fjild.
Yn 'e jierren '80 begûnen 8-bit single-chip mikrokompjûters folwoeksener te wurden, RAM- en ROM-kapasiteit ferhege, oer it generaal mei seriële ynterfaces, multi-level interrupt processing systems, meardere 16-bit counters, ensfh Yn 1983 lansearre Intel de MCS -96 searjes fan 16-bit hege prestaasjes mikrocontrollers, mei 120.000 yntegreare transistors.
Sûnt de jierren '90 is de single-chip mikrokompjûter it poadium yngien fan hûndert skoallen fan tinken, yn prestaasjes, snelheid, betrouberens, yntegraasje yn folle bloei, neffens it oantal bits fan 'e bus of gegevensregisters, fan' e earste 4 bits stadichoan ûntwikkele, mei 8-bit, 16-bit, 32-bit en 64-bit single-chip microcomputers.
Op it stuit is de ynstruksjeset fan MCU's benammen ferdield yn CISC en RISC, en de kearnarsjitektuer is benammen ARM Cortex, Intel 8051 en RISC-V.
Neffens de 2020 China General Microcontroller (MCU) Market Brief, 32-bit MCU-produkten goed foar maksimaal 55% fan 'e merk, folge troch 8-bit produkten, goed foar 43%, 4-bit produkten goed foar 2%, 16 -bit produkten goed foar 1%, it kin sjoen wurde dat de mainstream produkten op 'e merke binne 32-bit en 8-bit MCU's, en de merk romte fan 16-bit MCU produkten is slim squeeped.
CISC-ynstruksjesetsprodukten makken 24% fan 'e merk út, RISC-ynstruksjesetsprodukten makken 76% fan' e mainstreamprodukten út 'e merk;Intel 8051 kearnprodukten goed foar 22% fan 'e merk, folge troch ARM Cortex-M0 produkten, goed foar 20%, ARM Cortex-M3 produkten goed foar 14%, ARM Cortex-M4 produkten goed foar 12%, ARM Cortex-M0+ produkten goed foar 5%, ARM Cortex-M23 produkten foar 1%, RISC-V kearnprodukten foar 1%, en oaren foar 24%.ARM Cortex-M0+ produkten goed foar 5%, ARM Cortex-M23 produkten goed foar 1%, RISC-V kearnprodukten goed foar 1%, en oaren goed foar 24%.Yn 't gehiel meitsje ARM Cortex-rige kearnen 52% fan' e mainstream fan 'e merk.
De MCU-merk hat yn 'e ôfrûne 20 jier te krijen mei signifikante priisferfal, mar syn gemiddelde ferfal fan ferkeappriis (ASP) is yn' e ôfrûne fiif jier fertrage.Nei it belibjen fan de delgong yn 'e auto-yndustry, de wrâldwide ekonomyske swakte, en de epidemy-krisis, begon de MCU-merk te herstellen yn 2020. Neffens IC Insights ferhege MCU-ferstjoeringen mei 8% yn 2020, en totale MCU-ferstjoeringen yn 2021 tanommen nei 12%, in rekordhichte fan 30,9 miljard, wylst ASP's ek mei 10% stiene, de heechste ferheging yn 25 jier.
IC Insights ferwachtet dat MCU-ferstjoeringen de kommende fiif jier 35,8 miljard ienheden sille berikke, mei in totale ferkeap fan $27,2 miljard.Dêrfan wurdt ferwachte dat 32-bit MCU-ferkeap $ 20 miljard sil berikke mei in gearstalde jierlikse groei fan 9.4%, 16-bit MCU's wurde ferwachte om $ 4.7 miljard te berikken, en 4-bit MCU's wurde net ferwachte dat se groei sjen litte.
02 Car MCU gekke ynhaal
Autoelektronika is it grutste tapassingsscenario fan MCU's.IC Insights ferwachtet dat wrâldwide MCU-ferkeap 10% sil groeie nei in rekord fan $ 21.5 miljard yn 2022, mei automotive MCU's dy't mear groeie dan de measte oare einmerken.
Mear dan 40% fan MCU-ferkeap komt fan auto-elektroanika, en MCU-ferkeap foar auto's wurdt ferwachte te groeien op in CAGR fan 7.7% oer de kommende fiif jier, oertreffend foar algemiene doel MCU's (7.3%).
Op it stuit binne MCU's foar auto's benammen 8-bit, 16-bit en 32-bit, en ferskate bits fan MCU's spylje ferskate banen.
Spesifyk:
De 8-bit MCU wurdt benammen brûkt foar relatyf basale kontrôlefunksjes, lykas de kontrôle fan sitten, airconditioning, fans, finsters en doarkontrôlemodules.
De 16-bit MCU wurdt benammen brûkt foar legere lichem, lykas motor, elektroanyske rem, ophingsysteem en oare krêft- en oerdrachtsystemen.
De 32-bit MCU past by de auto-yntelliginsje en wurdt fral brûkt foar heechweardige yntelliginte en feilige tapassingscenario's lykas cockpit-fermaak, ADAS, en lichemskontrôle.
Op dit stadium groeie 8-bit MCU's yn prestaasjes en ûnthâldkapasiteit, en mei har eigen kosteneffektiviteit kinne se guon 16-bit MCU's ferfange yn applikaasjes en binne ek efterút kompatibel mei 4-bit MCU's.De 32-bit MCU sil in hieltyd wichtiger rol spylje yn 'e masterkontrôle yn' e heule E / E-arsjitektuer foar auto's, dy't fjouwer fersprate ECU-ienheden mei leech- en middenberik kin beheare, en it oantal gebrûk sil trochgean te ferheegjen.
De boppesteande situaasje makket de 16-bit MCU yn in relatyf ûnhandige posysje, net heech, mar leech, mar yn guon tapassingsscenario's is it noch brûkber, lykas guon wichtige tapassingen fan powertrainsystemen.
Automotive-yntelliginsje hat de fraach nei 32-bit MCU's signifikant stimulearre, mei mear dan trijekwart fan 'e automotive MCU-ferkeap dy't komt fan 32-bit MCU's yn 2021, ferwachte om sawat $ 5.83 miljard te berikken;16-bit MCUs sille generearje oer $ 1,34 miljard yn ynkomsten;en 8-bit MCU's sille sawat $ 441 miljoen oan ynkomsten generearje, neffens it McClean-rapport.
Op it tapassingsnivo is infotainment it tapassingsscenario mei de heechste jier-op-jier-ferheging yn automotive MCU-ferkeap, mei 59% groei yn 2021 fergelike mei 2020, en 20% ynkomstengroei foar de oerbleaune senario's.
No al de elektroanyske kontrôle fan 'e auto te brûken ECU (elektroanyske kontrôle ienheid), en MCU is de kearn kontrôle chip ECU, elke ECU hat op syn minst ien MCU, dus it hjoeddeiske stadium fan de transformaasje en opwurdearring fan yntelliginte elektrifikaasje frege de fraach nei MCU-gebrûk fan ien auto om te ferheegjen.
Neffens de gegevens fan 'e ûndersyksôfdieling fan' e Automotive Marketing Expert Committee fan 'e China Marketing Institute, is it gemiddelde oantal ECU's droegen troch gewoane tradisjonele brânstofauto's 70;it oantal ECU's droegen troch lúkse tradysjonele brânstofauto's kin 150 berikke fanwege hegere prestaasjeseasken foar sitten, sintrale kontrôle en ferdivedaasje, lichemstabiliteit en feiligens;en it gemiddelde oantal ECU's droegen troch tûke auto's kin 300 berikke fanwegen de nije software- en hardwareeasken foar autonoom riden en bystien riden, dy't oerienkomt mei it bedrach fan MCU brûkt troch inkele auto's sil ek mear dan 300 berikke.
De sterke fraach nei MCU's fan autofabrikanten is benammen evident yn 2021, as d'r in tekoart is oan kearnen fanwegen de epidemy.Dat jier moasten in protte autobedriuwen guon produksjelinen koart slute fanwegen gebrek oan kearnen, mar de ferkeap fan MCU's foar auto's steeg 23% oant $ 7,6 miljard, in rekordhichte.
De measte fan 'e auto-chips wurde produsearre mei 8-inch wafers, guon fabrikanten lykas TI nei 12-inch line oerdracht, IDM sil ek diel útmeitsje fan' e kapasiteit outsourcing-gieterij, dy't wurdt dominearre troch MCU, sawat 70% fan 'e kapasiteit troch TSMC .It autobedriuw sels ferantwurdet lykwols in lyts part fan TSMC, en TSMC rjochtet him op it avansearre prosestechnologyfjild fan konsuminteelektronika, sadat de automotive MCU-merk foaral min is.
It tekoart oan auto-chips ûnder lieding fan 'e heule semiconductor-yndustry liedt ek in weach fan útwreiding yn, de grutte smelterijen en IDM-planten om de produksje aktyf út te wreidzjen, mar de fokus is oars.
TSMC Kumamoto-fabryk wurdt ferwachte dat se oan 'e ein fan 2024 yn wurking komme, neist it 22/28nm-proses, sil it fierder 12- en 16nm-prosessen leverje, en de Nanjing-fabryk sil produksje útwreidzje nei 28nm, mei in moanlikse produksjekapasiteit fan 40.000 stikken;
SMIC is fan plan de produksje út te wreidzjen mei op syn minst 45,000 8-inch wafers en op syn minst 10,000 12-inch wafers yn 2021, en bouwe in 12-inch produksjeline mei in moanlikse kapasiteit fan 120,000 wafers yn Lingang, rjochte op de 28nm en boppe knopen.
Huahong ferwachtet de útwreiding fan 12-inch produksjekapasiteit te fersnellen nei 94.500 stikken yn 2022;
Renesas kundige har belang oan yn TSMC's Kumamoto-fabryk mei de bedoeling om outsourcing út te wreidzjen, en is fan doel om MCU-oanbod foar auto's te ferheegjen mei 50% oant 2023, mei hege-ein MCU-kapasiteit ferwachte te ferheegjen mei 50% en leech-ein MCU-kapasiteit mei sawat 70% fergelike mei it ein fan 2021.
STMicroelectronics sil yn 2022 $ 1,4 miljard ynvestearje foar útwreiding, en is fan plan de kapasiteit fan har Jeropeeske planten troch 2025 te ferdûbeljen, benammen om 12-inch kapasiteit te fergrutsjen, en foar 8-inch kapasiteit sil STMicroelectronics selektyf opwurdearje foar produkten dy't gjin 12-inch nedich binne. inch technology.
Texas Instruments sil tafoegje fjouwer nije planten, de earste plant wurdt ferwachte wurde yn gebrûk nommen yn 2025, en de tredde en fjirde planten wurde boud tusken 2026 en 2030;
ON Semiconductor fergrutte har kapitaalynvestearring nei 12%, benammen foar útwreiding fan 12-inch waferkapasiteit.
IC-ynsjoch hat in nijsgjirrige gegevens dat de ASP fan alle 32-bit MCU's ôfnimt op in CAGR fan -4.4% jier-op-jier tusken 2015 en 2020, mar rint oer 13% oant sawat $ 0.72 yn 2021. Wjerspegele yn 'e spotmerk , De priisfluktuaasje fan automotive MCU is dúdliker: de NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH mei in steande priis fan $ 22 gie omheech nei $ 550, in berik fan mear as 20 kear, dat wie ien fan 'e meast knappe auto-chips op dat stuit.
Infineon 32-bit automotive MCU SAK-TC277TP-64F200N DC wie opstien nei 4.500 yuan, in ferheging fan hast 100 kear, deselde rige fan SAK-TC275T-64F200N DC ek soared nei mear as 2.000 yuan.
Oan 'e oare kant begon de oarspronklik hjitte konsuminteelektronika ôf te koelen, de swakke fraach, lykas de fersnelling fan ynlânske substitúsje, wêrtroch algemiene doelen, konsumint MCU-prizen werom nei ûnderen, guon ST-chipmodellen lykas F0 / F1 / F3 searje prizen kamen tichtby de normale priis, en sels de merk geroften dat de priis fan guon MCU's binne fallen troch de priis fan buro.
Automotive MCU's lykas Renesas, NXP, Infineon, en ST binne lykwols noch yn in steat fan relatyf tekoart.Bygelyks, de priis fan ST's hege prestaasjes 32-bit MCU STM32H743VIT6 klom nei 600 yuan oan 'e ein fan ferline jier, wylst syn priis twa jier lyn mar 48 yuan wie.De ferheging is mear as 10 kear;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC merkpriis yn oktober ferline jier op sa'n $ 1200, desimber oanbod oant $ 3800, en sels op tredden websiden biede mear as $ 5000.
03 De merk is grut, en de ynlânske produksje is lyts
It kompetitive lânskip fan MCU wurdt like dominearre troch oerseeske reuzen as de heule kompetitive omjouwing foar healgelearden.Yn 2021 wiene de top fiif MCU-leveransiers NXP, Microchip, Renesas, ST en Infineon.Dizze fiif MCU-leveransiers ferantwurdelje 82.1% fan 'e totale wrâldwide ferkeap, fergelike mei 72.2% yn 2016, mei de grutte fan' e haadbedriuwen dy't groeide yn 'e tuskenlizzende jierren.
Yn ferliking mei konsumint en yndustriële MCU, automotive MCU sertifisearring drompel is heech en de sertifisearring perioade is lang, it sertifisearring systeem omfettet ISO26262 standert sertifisearring, AEC-Q001 ~ 004 en IATF16949 standert sertifisearring, AEC-Q100 / Q104 standert sertifisearring, wêrfan op ISO26262 automotive funksjonele feiligens is ferdield yn fjouwer nivo 's fan ASIL-A nei D. Bygelyks, it chassis en oare senario hawwe de heechste feiligens easken en easkje ASIL-D nivo sertifisearring, pear chip fabrikanten kinne foldwaan oan de betingsten.
Neffens gegevens fan Strategy Analysis wurdt de wrâldwide en ynlânske MCU-merk foar auto's benammen beset troch NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, mei in merkoandiel fan 85%.Hoewol 32-bit MCU's noch altyd monopolisearre wurde troch bûtenlânske reuzen, binne guon ynlânske bedriuwen fuortgien.
04 Konklúzje
De rappe ûntwikkeling fan yntelliginte elektryske auto's, sadat in oantal konsuminte-chipmakkers meidien hawwe, lykas Nvidia, Qualcomm, Intel binne yn 'e yntelliginte cockpit west, autonome ridende chip-trochbraken, komprimearje de oerlibjenromte fan' e âlde auto-chipfabrikanten.De ûntwikkeling fan MCU's foar auto's is gien fan fokus op selsûntwikkeling en ferbettering fan prestaasjes nei allround konkurrinsje foar kostenreduksje mei behâld fan technologyske foardielen.
Mei de automotive E / E-arsjitektuer fan ferspraat nei domeinkontrôle, en úteinlik nei sintrale yntegraasje, sil d'r mear en mear multyfunksjonele en ienfâldige lege-ein-chip wurde ferfongen, hege prestaasjes, hege komputerkrêft en oare hege ein chips sille it fokus wurde fan takomstige auto-chipkompetysje, om't de wichtichste kontrôlerol fan 'e MCU troch de takomstige ECU-nûmerreduksje relatyf lyts is, lykas de Tesla-chassiskontrôle-ECU, ien befettet 3-4 MCU, mar wat ienfâldige funksje fan de basis MCU sil wurde yntegrearre.Oer it algemien is de merk foar MCU's foar auto's en de romte foar ynlânske ferfanging yn 'e kommende jierren sûnder mis grut.
Post tiid: Feb-01-2023