2023, an càr seòlta MCU

01 Eachdraidh fàis an MCU

MCU, microcontroller, tha ainm ainmeil air: microcomputer aon-chip.

Is e àite gu math milis a th’ ann seata de shiostam coimpiutair bunaiteach a ghluasad gu sliseag, a’ toirt a-steach an dreach a-staigh de phort sreathach cuntair CPU RAM ROM IO, ged nach eil an coileanadh gu cinnteach cho farsaing ri coimpiutair, ach tha e prògramaichte le cumhachd ìosal agus sùbailte, mar sin ann an electronics luchd-cleachdaidh, conaltradh gnìomhachas meidigeach Tha raon farsaing de thagraidhean aig càraichean.

Rugadh e ann an 1971, dhealbhaich Intel a ’chiad microprocessor san t-saoghal - an àireamh chip 4004 4-bit, tha a’ chip seo a ’toirt a-steach còrr air 2,000 transistors, agus dhealbhaich Intel cuideachd 4001, 4002, 4003 chips, RAM, ROM agus clàran.

Nuair a chaidh na ceithir toraidhean sin air a’ mhargaidh, sgrìobh Intel san t-sanas “Foirmich àm ùr de chuairtean amalaichte: microcomputers co-dhlùthaichte air aon chip.”Aig an àm sin, b 'e pròiseasairean 8-bit agus 16-bit a bh' ann am minicomputers agus prìomh fhrèaman, agus mar sin chuir Intel air bhog am microprocessor 8-bit 8008 ann an 1972 gus a 'mhargaidh a bhuannachadh gu luath, a' fosgladh àm microcomputers aon-chip.

Ann an 1976, chuir Intel air bhog a ’chiad rianadair microcomputer prògramaichte 8748 san t-saoghal, a tha ag amalachadh CPU 8-bit, I / O 8-bit co-shìnte, cuntair 8-bit, RAM, ROM, msaa, a choinnicheas ri feumalachdan smachd gnìomhachais coitcheann agus ionnsramaid, air a riochdachadh le 8748, a’ fosgladh sgrùdadh air meanbh-choimpiutairean aon-chip anns an raon gnìomhachais.

Anns na 1980n, thòisich microcomputers aon-chip 8-bit a’ fàs nas aibidh, mheudaich comas RAM agus ROM, sa chumantas le eadar-aghaidh sreathach, siostaman giullachd brisidh ioma-ìre, ioma-chunntair 16-bit, msaa. Ann an 1983, chuir Intel air bhog am MCS -96 sreath de microcontrollers àrd-choileanadh 16-bit, le 120,000 transistors aonaichte.

Bho na 1990n, tha am microcomputer aon-chip air a dhol a-steach don ìre de cheud sgoil smaoineachaidh, ann an coileanadh, astar, earbsachd, amalachadh làn bhlàth, a rèir an àireamh de phìosan den bhus no de chlàran dàta, bho na 4 pìosan tùsail. mean air mhean, le microcomputers aon-chip 8-bit, 16-bit, 32-bit agus 64-bit.

Aig an àm seo, tha an seata stiùiridh de MCUn air a roinn sa mhòr-chuid ann an CISC agus RISC, agus is e ARM Cortex, Intel 8051 agus RISC-V am prìomh ailtireachd.

A rèir Geàrr-chunntas Margaidh Microcontroller Coitcheann (MCU) Sìona 2020, tha toraidhean 32-bit MCU a ’dèanamh suas suas ri 55% den mhargaidh, air a leantainn le toraidhean 8-bit, a’ dèanamh suas 43%, toraidhean 4-bit a ’dèanamh suas 2%, 16 -bit bathar a’ dèanamh suas 1%, chìthear gur e MCUan 32-bit agus 8-bit MCUan na toraidhean prìomh-shruthach sa mhargaidh, agus tha farsaingeachd a’ mhargaidh de thoraidhean MCU 16-bit air a bhrùthadh gu mòr.

Bha toraidhean seata stiùiridh CISC a’ dèanamh suas 24% den mhargaidh, bha toraidhean seata stiùiridh RISC a ’dèanamh suas 76% de thoraidhean prìomh-shruthach a’ mhargaidh;Bha prìomh thoraidhean Intel 8051 a’ dèanamh suas 22% den mhargaidh, air a leantainn le toraidhean ARM Cortex-M0, a ’dèanamh suas 20%, bha toraidhean ARM Cortex-M3 a’ dèanamh suas 14%, bha toraidhean ARM Cortex-M4 a ’dèanamh suas 12%, toraidhean ARM Cortex-M0 + a ’dèanamh suas 5%, bha toraidhean ARM Cortex-M23 a’ dèanamh suas 1%, bha prìomh thoraidhean RISC-V a ’dèanamh suas 1%, agus bha cuid eile a’ dèanamh suas 24%.Bha toraidhean ARM Cortex-M0 + a’ dèanamh suas 5%, bha toraidhean ARM Cortex-M23 a ’dèanamh suas 1%, bha prìomh thoraidhean RISC-V a’ dèanamh suas 1%, agus bha cuid eile a ’dèanamh suas 24%.Gu h-iomlan, tha coraichean sreath ARM Cortex a ’dèanamh suas 52% de phrìomh shruth a’ mhargaidh.

Tha lughdachadh mòr air a bhith aig margaidh MCU anns na 20 bliadhna a dh’ fhalbh, ach tha an crìonadh ann am prìs reic cuibheasach (ASP) air a bhith slaodach thar nan còig bliadhna a dh’ fhalbh.Às deidh dha eòlas fhaighinn air a’ chrìonadh ann an gnìomhachas nan càraichean, laigse eaconamach na cruinne, agus an èiginn tuiteamach, thòisich margaidh MCU a’ faighinn air ais ann an 2020. 12%, an ìre as àirde de 30.9 billean, agus dh’ èirich ASPan cuideachd 10%, an àrdachadh as àirde ann an 25 bliadhna.

Tha IC Insights an dùil gun ruig luchdan MCU 35.8 billean aonad thairis air na còig bliadhna a tha romhainn, le reic iomlan de $ 27.2 billean.Dhiubh sin, thathas an dùil gun ruig reic MCU 32-bit $20 billean le ìre fàis bliadhnail toinnte de 9.4%, thathas an dùil gun ruig MCUn 16-bit $4.7 billean, agus chan eilear an dùil gun nochd MCUan 4-bit fàs.

02 Càr MCU craicte a’ dol seachad

Is e electronics chàraichean an suidheachadh tagraidh as motha de MCUn.Tha IC Insights an dùil gum fàs reic MCU air feadh an t-saoghail 10% gu $ 21.5 billean ann an 2022, le MCUan chàraichean a’ fàs nas motha na a’ mhòr-chuid de mhargaidhean deireannach eile.

Tha còrr air 40% de reic MCU a’ tighinn bho electronics chàraichean, agus tha dùil gum fàs reic MCU chàraichean aig CAGR de 7.7% thairis air na còig bliadhna a tha romhainn, a’ dol thairis air MCUan coitcheann (7.3%).

Aig an àm seo, tha MCUan chàraichean sa mhòr-chuid 8-bit, 16-bit agus 32-bit, agus tha diofar phìosan de MCUn a’ cluich diofar obraichean.

Gu sònraichte:

Tha an MCU 8-bit air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson gnìomhan smachd an ìre mhath bunaiteach, leithid smachd suidheachain, fionnarachadh-àile, luchd-leantainn, uinneagan, agus modalan smachd dorais.

Tha an MCU 16-bit air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson bodhaig nas ìsle, leithid einnsean, breic dealanach, siostam crochaidh agus siostaman cumhachd is tar-chuir eile.

Bidh an MCU 32-bit a’ freagairt air an fhiosrachadh chàraichean agus tha e air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson suidheachaidhean tagraidh tuigseach is sàbhailte àrd leithid fèisteas cockpit, ADAS, agus smachd bodhaig.

Aig an ìre seo, tha MCUn 8-bit a’ fàs ann an coileanadh agus comas cuimhne, agus leis an èifeachd cosgais aca fhèin, faodaidh iad cuid de MCUn 16-bit a chuir an àite ann an tagraidhean agus tha iad cuideachd co-chòrdail air ais le MCUn 4-bit.Bidh prìomh àite smachd aig an MCU 32-bit a tha a’ sìor fhàs cudromach ann an ailtireachd chàraichean E / E gu lèir, as urrainn ceithir aonadan ECU sgapte aig ìre ìosal agus meadhan-raon a riaghladh, agus leanaidh an àireamh de chleachdaidhean a’ dol am meud.

Tha an suidheachadh gu h-àrd a’ fàgail an MCU 16-bit ann an suidheachadh caran neònach, gun a bhith àrd ach ìosal, ach ann an cuid de shuidheachaidhean tagraidh, tha e fhathast feumail, leithid cuid de phrìomh thagraidhean de shiostaman powertrain.

Tha fiosrachadh chàraichean air àrdachadh mòr a thoirt don iarrtas airson MCUn 32-bit, le còrr air trì cairteal de reic MCU chàraichean a’ tighinn bho MCUn 32-bit ann an 2021, an dùil gun ruig e timcheall air $ 5.83 billean;Ginidh MCUn 16-bit timcheall air $ 1.34 billean ann an teachd-a-steach;agus cruthaichidh MCUn 8-bit timcheall air $ 441 millean ann an teachd-a-steach, a rèir aithisg McClean.

Aig ìre tagraidh, is e infotainment an suidheachadh tagraidh leis an àrdachadh bliadhna-thar-bliadhna as àirde ann an reic chàraichean MCU, le fàs 59% ann an 2021 an taca ri 2020, agus fàs teachd-a-steach 20% airson na suidheachaidhean a tha air fhàgail.

A-nis tha a h-uile smachd dealanach air a ’chàr gus ECU (aonad smachd dealanach) a chleachdadh, agus MCU mar phrìomh chip smachd ECU, tha co-dhiù aon MCU aig gach ECU, agus mar sin bhrosnaich an ìre làithreach de chruth-atharrachadh agus ùrachadh dealanachadh tuigseach iarrtas airson Meudachadh air cleachdadh charbadan singilte MCU.

A rèir an dàta bho Roinn Rannsachaidh Comataidh Eòlaiche Margaidheachd Carbaid Institiud Margaidheachd Shìona, is e an àireamh chuibheasach de ECUan a tha air an giùlan le càraichean connaidh traidiseanta àbhaisteach 70;faodaidh an àireamh de ECUan a tha air an giùlan le càraichean connaidh traidiseanta sòghail 150 a ruighinn air sgàth riatanasan coileanaidh nas àirde airson suidheachain, smachd meadhanach agus dibhearsain, seasmhachd bodhaig agus sàbhailteachd;agus faodaidh an àireamh chuibheasach de ECUn a tha air an giùlan le càraichean snasail ruighinn 300 air sgàth na riatanasan bathar-bog is bathar-cruaidh ùr airson draibheadh ​​​​fèin-riaghailteach agus draibheadh ​​​​le taic, a tha a rèir na tha de MCU a bhios a’ cleachdadh le càraichean singilte a’ ruighinn còrr air 300.

Tha an t-iarrtas làidir airson MCUn bho luchd-dèanaidh chàraichean gu sònraichte follaiseach ann an 2021, nuair a tha gainnead choraichean mar thoradh air an tinneas tuiteamach.A’ bhliadhna sin, b’ fheudar do mhòran chompanaidhean càr cuid de loidhnichean toraidh a dhùnadh sìos goirid air sgàth dìth choraichean, ach chaidh reic MCUan chàraichean suas 23% gu $7.6 billean, an ìre as àirde.

Bidh a’ mhòr-chuid de chips fèin-ghluasadach air an toirt a-mach le bhith a’ cleachdadh wafers 8-òirleach, bidh cuid de luchd-saothrachaidh leithid gluasad loidhne TI gu 12-òirleach, IDM cuideachd mar phàirt den fhùirneis taobh a-muigh comas, a tha fo smachd MCU, timcheall air 70% den chomas le TSMC .Ach, tha gnìomhachas nan càraichean fhèin a ’dèanamh suas cuibhreann bheag de TSMC, agus tha TSMC a’ cuimseachadh air raon teicneòlas pròiseas adhartach electronics luchd-cleachdaidh, agus mar sin tha margaidh chàraichean MCU gu sònraichte gann.

Thug gainnead chips fèin-ghluasadach air an stiùireadh leis a’ ghnìomhachas semiconductor gu lèir cuideachd tonn de leudachadh, na prìomh fhùirneisean agus planntaichean IDM gus cinneasachadh a leudachadh gu gnìomhach, ach tha am fòcas eadar-dhealaichte.

Thathas an dùil gun tèid plannt TSMC Kumamoto a chuir an gnìomh ro dheireadh 2024, a bharrachd air a’ phròiseas 22/28nm, bheir e seachad tuilleadh phròiseasan 12 agus 16nm, agus leudaichidh ionad Nanjing cinneasachadh gu 28nm, le comas cinneasachaidh mìosail de 40,000 pìosan;

Tha SMIC an dùil toradh a leudachadh le co-dhiù 45,000 wafers 8-òirleach agus co-dhiù 10,000 wafers 12-òirleach ann an 2021, agus loidhne toraidh 12-òirleach a thogail le comas mìosail de 120,000 wafers ann an Lingang, le fòcas air na nodan 28nm agus os cionn.

Tha Huahong an dùil leudachadh air comas toraidh 12-òirleach a luathachadh gu pìosan 94,500 ann an 2022;

Dh’ ainmich Renesas a com-pàirt ann an ionad Kumamoto aig TSMC leis an rùn leudachadh a dhèanamh air solar a-muigh, agus tha e ag amas air solar MCU chàraichean àrdachadh 50% ro 2023, le dùil gun àrdaich comas MCU àrd le 50% agus comas MCU aig ìre ìosal timcheall air 70% an coimeas ri deireadh 2021.

Cuiridh STMicroelectronics $ 1.4 billean an seilbh ann an 2022 airson leudachadh, agus tha iad an dùil comas nan lusan Eòrpach aca a dhùblachadh ro 2025, gu sònraichte gus comas 12-òirleach àrdachadh, agus airson comas 8-òirleach, nì STMicroelectronics ùrachadh gu roghnach airson toraidhean nach eil feumach air 12-. teicneòlas òirlich.

Cuiridh Texas Instruments ceithir planntaichean ùra ris, tha dùil gun tèid a’ chiad phlannt a chuir an gnìomh ann an 2025, agus thèid an treas agus an ceathramh planntrais a thogail eadar 2026 agus 2030;

Mheudaich ON Semiconductor an tasgadh calpa aige gu 12%, gu sònraichte airson leudachadh comas wafer 12-òirleach.

Tha dàta inntinneach aig lèirsinn IC gu bheil an ASP de na MCUan 32-bit gu lèir a’ crìonadh aig CAGR de -4.4% bliadhna an dèidh bliadhna eadar 2015 agus 2020, ach ag èirigh timcheall air 13% gu timcheall air $0.72 ann an 2021. Air a nochdadh sa mhargaidh spot. , tha atharrachadh prìsean MCU chàraichean nas fhollaisiche: chaidh an NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH le prìs seasmhach de $ 22 suas gu $ 550, raon de bharrachd air 20 uair, a bha mar aon de na sgoltagan càr as gann aig an àm sin.

Bha Infineon 32-bit fèin-ghluasadach MCU SAK-TC277TP-64F200N DC air a dhol suas gu 4,500 yuan, àrdachadh de faisg air 100 uair, chaidh an aon shreath de SAK-TC275T-64F200N DC suas cuideachd gu còrr air 2,000 yuan.

Air an taobh eile, thòisich an electronics luchd-cleachdaidh teth bho thùs a ’fuarachadh, an t-iarrtas lag, a bharrachd air luathachadh ionadachadh dachaigheil, a’ dèanamh prìsean MCU airson adhbhar coitcheann, luchd-cleachdaidh air ais sìos, cuid de mhodalan chip ST leithid F0 / F1 / F3 thàinig prìsean sreath faisg air a’ phrìs àbhaisteach, agus eadhon fathannan a’ mhargaidh gu bheil prìs cuid de MCUn air tuiteam tro phrìs na buidhne.

Ach, tha MCUan chàraichean leithid Renesas, NXP, Infineon, agus ST fhathast ann an staid gainnead coimeasach.Mar eisimpleir, dhìrich prìs àrd-choileanadh ST 32-bit MCU STM32H743VIT6 gu 600 yuan aig deireadh na bliadhna an-uiridh, fhad ‘s nach robh a’ phrìs aige ach 48 yuan dà bhliadhna air ais.Tha an àrdachadh còrr is 10 tursan;Prìs margaidh Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC san Dàmhair an-uiridh aig timcheall air $ 1200, tairgse Dùbhlachd suas ri $ 3800, agus eadhon air làraich-lìn treas-phàrtaidh a ’tabhann còrr air $ 5000.

03 Tha a’ mhargaidh mòr, agus tha cinneasachadh dachaigheil beag

Tha cruth-tìre farpaiseach an MCU cho mòr fo smachd fuamhairean thall thairis ris an àrainneachd farpaiseach leth-chonnsair gu lèir.Ann an 2021, b’ iad na còig prìomh luchd-reic MCU NXP, Microchip, Renesas, ST, agus Infineon.Bha na còig luchd-reic MCU sin a’ dèanamh suas 82.1% de reic iomlan na cruinne, an coimeas ri 72.2% ann an 2016, le meud nam prìomh chompanaidhean a’ fàs anns na bliadhnaichean eadar-amail.

An coimeas ri MCU luchd-cleachdaidh agus gnìomhachais, tha stairsneach teisteanas MCU chàraichean àrd agus tha an ùine teisteanais fada, tha an siostam teisteanais a’ toirt a-steach teisteanas àbhaisteach ISO26262, teisteanas àbhaisteach AEC-Q001 ~ 004 agus IATF16949, teisteanas àbhaisteach AEC-Q100 / Q104, agus tha ISO26262 air tha sàbhailteachd gnìomh chàraichean air a roinn ann an ceithir ìrean de ASIL-A gu D. Mar eisimpleir, tha na riatanasan sàbhailteachd as àirde aig a’ chassis agus suidheachaidhean eile agus tha feum aca air teisteanas ìre ASIL-D, is e glè bheag de luchd-saothrachaidh chip as urrainn na cumhaichean a choileanadh.

A rèir dàta Mion-sgrùdadh Ro-innleachd, tha NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip sa mhòr-chuid air a’ mhargaidh chàraichean cruinneil agus dachaigheil le roinn margaidh de 85%.Ged a tha MCUn 32-bit fhathast air am monopolachadh le fuamhairean cèin, tha cuid de chompanaidhean dachaigheil air falbh.

04 Co-dhùnadh

Le leasachadh luath air carbadan dealain tùrail, agus mar sin tha grunn luchd-dèanaidh chip luchd-cleachdaidh air a thighinn còmhla, leithid Nvidia, Qualcomm, Intel air a bhith anns a’ choileach tuigseach, adhartasan chip dràibhidh fèin-riaghailteach, a’ teannachadh àite mairsinn nan seann luchd-saothrachaidh chip chàraichean.Tha leasachadh MCUan chàraichean air a dhol bho bhith ag amas air fèin-leasachadh agus leasachadh coileanaidh gu farpais iomlan airson lughdachadh chosgaisean agus aig an aon àm a’ cumail suas buannachdan teicneòlach.

Le ailtireachd chàraichean E / E bho air a chuairteachadh gu smachd fearainn, agus mu dheireadh a dh’ ionnsaigh amalachadh meadhanach, bidh barrachd is barrachd chip ioma-ghnìomhach agus sìmplidh aig deireadh ìosal air a chuir na àite, àrd-choileanadh, cumhachd coimpiutaireachd àrd agus àrd-cheann eile. bidh sgoltagan gu bhith na mheadhan aig farpais chip chàraichean san àm ri teachd, leis gu bheil prìomh dhleastanas smachd an MCU le lughdachadh àireamh ECU san àm ri teachd gu ìre mhath beag, leithid smachd chassis Tesla ECU, tha 3-4 MCU ann an aon, ach tha cuid de dhleastanas sìmplidh de thèid am MCU bunaiteach a thoirt a-steach.Gu h-iomlan, chan eil teagamh nach eil a’ mhargaidh airson MCUan chàraichean agus an àite airson ionadachadh dachaigheil anns na bliadhnaichean ri teachd mòr.