01 Historia ya ukuaji wa MCU
MCU, microcontroller, ina jina linalojulikana: microcomputer moja-chip.
Mahali pazuri sana ni kuhamisha seti ya mfumo wa msingi wa kompyuta kwa chip, pamoja na toleo la ndani la bandari ya serial ya CPU RAM ROM IO, ingawa utendaji hakika sio mpana kama kompyuta, lakini ni nguvu ndogo inayoweza kupangwa na rahisi, kwa hivyo katika matumizi ya umeme, mawasiliano ya tasnia ya matibabu Magari yana anuwai ya matumizi.
Ilizaliwa mwaka wa 1971, Intel ilitengeneza microprocessor ya kwanza duniani - namba 4004 4-bit chip, chip hii inaunganisha transistors zaidi ya 2,000, na Intel pia iliyoundwa 4001, 4002, 4003 chips, RAM, ROM na rejista.
Wakati bidhaa hizi nne zilianza kuuzwa, Intel aliandika katika tangazo "Tangaza enzi mpya ya mizunguko iliyojumuishwa: kompyuta ndogo zilizofupishwa kwenye chip moja."Wakati huo, kompyuta ndogo na fremu kuu zilikuwa vichakataji 8-bit na 16-bit, kwa hivyo Intel hivi karibuni ilizindua 8-bit microprocessor 8008 mnamo 1972 ili kushinda soko haraka, ikifungua enzi ya kompyuta ndogo-chip moja.
Mnamo 1976, Intel ilizindua kidhibiti cha kwanza cha kompyuta ndogo duniani 8748, ambacho kinaunganisha 8-bit CPU, 8-bit sambamba I/O, 8-bit counter, RAM, ROM, nk, ambayo inaweza kukidhi mahitaji ya udhibiti wa jumla wa viwanda na. instrumentation, iliyowakilishwa na 8748, kufungua uchunguzi wa kompyuta ndogo za chip katika uwanja wa viwanda.
Katika miaka ya 1980, kompyuta ndogo ndogo za 8-bit single-chip zilianza kukomaa zaidi, uwezo wa RAM na ROM uliongezeka, kwa ujumla na miingiliano ya serial, mifumo ya usindikaji ya kukatiza ya viwango vingi, vihesabio vingi vya 16-bit, nk. Mnamo 1983, Intel ilizindua MCS. -96 mfululizo wa vidhibiti vidogo vya utendaji wa juu vya 16-bit, na transistors 120,000 zilizounganishwa.
Tangu miaka ya 1990, kompyuta ndogo ya chip moja imeingia katika hatua ya shule mia za mawazo, katika utendaji, kasi, kuegemea, kuunganishwa kwa maua kamili, kulingana na idadi ya bits za basi au rejista za data, kutoka kwa bits 4 za awali. hatua kwa hatua iliendelezwa, na kompyuta ndogo ndogo za 8-bit, 16-bit, 32-bit na 64-bit single-chip.
Kwa sasa, seti ya maagizo ya MCU imegawanywa hasa katika CISC na RISC, na usanifu wa msingi ni hasa ARM Cortex, Intel 8051 na RISC-V.
Kulingana na Muhtasari wa Soko wa 2020 wa China General Microcontroller (MCU), bidhaa 32-bit za MCU zinachukua hadi 55% ya soko, ikifuatiwa na bidhaa 8-bit, uhasibu kwa 43%, bidhaa 4-bit zikihesabu 2%, 16. -bidhaa kidogo zinazochukua 1%, inaweza kuonekana kuwa bidhaa kuu kwenye soko ni MCU za 32-bit na 8-bit, na nafasi ya soko ya bidhaa za 16-bit MCU imebanwa sana.
CISC maelekezo kuweka bidhaa waliendelea kwa 24% ya soko, RISC maelekezo kuweka bidhaa waliendelea kwa 76% ya soko tawala bidhaa;Bidhaa za msingi za Intel 8051 zilichangia 22% ya soko, zikifuatiwa na bidhaa za ARM Cortex-M0, uhasibu kwa 20%, bidhaa za ARM Cortex-M3 zilichangia 14%, bidhaa za ARM Cortex-M4 zilichukua 12%, bidhaa za ARM Cortex-M0+. ilichangia 5%, bidhaa za ARM Cortex-M23 zilichangia 1%, bidhaa za msingi za RISC-V zilichukua 1%, na zingine zilichukua 24%.Bidhaa za ARM Cortex-M0+ zilichangia 5%, bidhaa za ARM Cortex-M23 zilichangia 1%, bidhaa za msingi za RISC-V zilichangia 1%, na zingine zilichukua 24%.Kwa ujumla, msingi wa safu za ARM Cortex huchangia 52% ya soko kuu.
Soko la MCU limekuwa likikabiliwa na kushuka kwa bei kwa kiasi kikubwa katika kipindi cha miaka 20 iliyopita, lakini kushuka kwa bei yake ya wastani (ASP) imekuwa ikipungua katika miaka mitano iliyopita.Baada ya kukumbana na mdororo wa tasnia ya magari, udhaifu wa kiuchumi wa kimataifa, na janga la janga, soko la MCU lilianza kupata nafuu mnamo 2020. Kulingana na IC Insights, usafirishaji wa MCU uliongezeka kwa 8% mnamo 2020, na jumla ya usafirishaji wa MCU mnamo 2021 iliongezeka hadi 12%, rekodi ya juu ya bilioni 30.9, wakati ASPs pia ilipanda 10%, ongezeko la juu zaidi katika miaka 25.
IC Insights inatarajia usafirishaji wa MCU kufikia vitengo bilioni 35.8 katika miaka mitano ijayo, na mauzo ya jumla ya $27.2 bilioni.Kati ya hizi, mauzo ya MCU ya 32-bit yanatarajiwa kufikia dola bilioni 20 na kiwango cha ukuaji cha kila mwaka cha 9.4%, MCU za 16-bit zinatarajiwa kufikia $ 4.7 bilioni, na MCU za 4-bit hazitarajiwi kuonyesha ukuaji.
02 Gari la MCU linapita kwa kasi
Umeme wa magari ndio hali kubwa zaidi ya matumizi ya MCUs.IC Insights inatarajia mauzo ya MCU duniani kote kukua kwa 10% hadi rekodi ya $21.5 bilioni mwaka 2022, huku MCU za magari zikiongezeka zaidi kuliko masoko mengine mengi ya mwisho.
Zaidi ya 40% ya mauzo ya MCU yanatokana na vifaa vya elektroniki vya magari, na mauzo ya magari ya MCU yanatarajiwa kukua kwa CAGR ya 7.7% katika miaka mitano ijayo, na kupita MCU za madhumuni ya jumla (7.3%).
Kwa sasa, MCU za magari ni 8-bit, 16-bit na 32-bit, na bits tofauti za MCUs hufanya kazi tofauti.
Hasa:
MCU ya biti 8 hutumiwa hasa kwa vitendaji vya kimsingi vya udhibiti, kama vile udhibiti wa viti, viyoyozi, feni, madirisha na moduli za udhibiti wa milango.
MCU ya 16-bit inatumika zaidi kwa sehemu ya chini ya mwili, kama vile injini, breki ya kielektroniki, mfumo wa kusimamishwa na mifumo mingine ya nguvu na upitishaji.
MCU ya biti 32 inafaa akili ya gari na hutumiwa hasa kwa hali ya hali ya juu ya utumizi wa akili na usalama kama vile burudani ya chumba cha marubani, ADAS na udhibiti wa mwili.
Katika hatua hii, MCU za 8-bit zinakua katika uwezo wa utendakazi na kumbukumbu, na kwa ufanisi wao wenyewe wa gharama, zinaweza kuchukua nafasi ya MCU za biti-16 katika programu na pia zinaendana nyuma na MCU za 4-bit.MCU ya 32-bit itachukua jukumu muhimu zaidi la udhibiti katika usanifu mzima wa E/E wa magari, ambayo inaweza kusimamia vitengo vinne vya ECU vilivyotawanyika vya chini na vya kati, na idadi ya matumizi itaendelea kuongezeka.
Hali iliyo hapo juu hufanya MCU ya 16-bit katika nafasi isiyo ya kawaida, sio ya juu lakini ya chini, lakini katika hali zingine za utumaji, bado ni muhimu, kama vile utumizi muhimu wa mifumo ya nguvu.
Ujasusi wa magari umeongeza kwa kiasi kikubwa mahitaji ya MCU za 32-bit, huku zaidi ya robo tatu ya mauzo ya magari ya MCU yakitoka kwa 32-bit MCUs mnamo 2021, ikitarajiwa kufikia takriban dola bilioni 5.83;16-bit MCUs itazalisha takriban $1.34 bilioni katika mapato;na 8-bit MCUs itazalisha takriban $441 milioni katika mapato, kulingana na ripoti ya McClean.
Katika kiwango cha maombi, infotainment ni hali ya maombi yenye ongezeko la juu zaidi la mwaka baada ya mwaka la mauzo ya magari ya MCU, na ukuaji wa 59% mwaka wa 2021 ikilinganishwa na 2020, na ukuaji wa mapato wa 20% kwa hali zilizosalia.
Sasa udhibiti wote wa kielektroniki wa gari la kutumia ECU (kitengo cha kudhibiti elektroniki), na MCU ndio kifaa kikuu cha kudhibiti ECU, kila ECU ina angalau MCU moja, kwa hivyo hatua ya sasa ya mabadiliko na uboreshaji wa umeme wenye akili ilisababisha mahitaji ya Matumizi ya gari moja ya MCU kuongezeka.
Kulingana na data kutoka Idara ya Utafiti ya Kamati ya Wataalamu wa Masoko ya Magari ya Taasisi ya Masoko ya China, wastani wa idadi ya ECU zinazobebwa na magari ya kawaida ya mafuta ni 70;idadi ya ECU zinazobebwa na magari ya kifahari ya jadi ya mafuta inaweza kufikia 150 kwa sababu ya mahitaji ya juu ya utendaji wa viti, udhibiti wa kati na burudani, utulivu wa mwili na usalama;na wastani wa idadi ya ECU zinazobebwa na magari mahiri inaweza kufikia 300 kwa sababu ya programu mpya na mahitaji ya maunzi ya kuendesha gari kwa uhuru na kuendesha kwa usaidizi, ambayo inalingana na kiasi cha MCU kinachotumiwa na gari moja pia itafikia zaidi ya 300.
Mahitaji makubwa ya MCU kutoka kwa watengenezaji magari yanaonekana wazi mnamo 2021, wakati kuna uhaba wa cores kutokana na janga hilo.Mwaka huo, kampuni nyingi za magari zililazimika kufunga kwa ufupi baadhi ya njia za uzalishaji kwa sababu ya ukosefu wa cores, lakini mauzo ya MCU za magari yalipanda 23% hadi $ 7.6 bilioni, rekodi ya juu.
Nyingi za chipsi za magari zinazalishwa kwa kutumia kaki za inchi 8, watengenezaji wengine kama vile TI hadi uhamishaji wa laini ya inchi 12, IDM pia itakuwa sehemu ya kiwanda cha utumiaji wa uwezo, ambacho kinatawaliwa na MCU, karibu 70% ya uwezo na TSMC. .Walakini, biashara ya magari yenyewe inachukua sehemu ndogo ya TSMC, na TSMC inazingatia uwanja wa teknolojia ya hali ya juu ya vifaa vya elektroniki vya watumiaji, kwa hivyo soko la magari la MCU ni haba.
Uhaba wa chipsi za magari unaoongozwa na tasnia nzima ya semiconductor pia ulileta wimbi la upanuzi, vituo vikuu na mitambo ya IDM ili kupanua uzalishaji kikamilifu, lakini lengo ni tofauti.
Kiwanda cha TSMC Kumamoto kinatarajiwa kuanza kutumika mwishoni mwa 2024, pamoja na mchakato wa 22/28nm, kitatoa zaidi michakato ya 12 na 16nm, na kiwanda cha Nanjing kitapanua uzalishaji hadi 28nm, na uwezo wa kila mwezi wa uzalishaji. vipande 40,000;
SMIC inapanga kupanua uzalishaji kwa angalau kaki 45,000 za inchi 8 na angalau kaki 10,000 za inchi 12 mnamo 2021, na kujenga laini ya uzalishaji ya inchi 12 yenye uwezo wa kila mwezi wa kaki 120,000 huko Lingang, ikilenga zaidi nodi za 28nm na zaidi.
Huahong anatarajia kuongeza kasi ya upanuzi wa uwezo wa uzalishaji wa inchi 12 hadi vipande 94,500 mwaka 2022;
Renesas ilitangaza hisa zake katika kiwanda cha Kumamoto cha TSMC kwa nia ya kupanua utumaji huduma, na inalenga kuongeza usambazaji wa magari ya MCU kwa 50% ifikapo 2023, na uwezo wa juu wa MCU unatarajiwa kuongezeka kwa 50% na uwezo wa chini wa MCU kwa karibu 70%. ikilinganishwa na mwisho wa 2021.
STMicroelectronics itawekeza dola bilioni 1.4 mnamo 2022 kwa upanuzi, na inapanga kuongeza mara mbili uwezo wa mitambo yake ya Uropa ifikapo 2025, haswa kuongeza uwezo wa inchi 12, na kwa uwezo wa inchi 8, STMicroelectronics itaboresha kwa kuchagua kwa bidhaa ambazo haziitaji 12-. teknolojia ya inchi.
Texas Instruments itaongeza mitambo minne mipya, mtambo wa kwanza unatarajiwa kuanza kutumika mwaka wa 2025, na mitambo ya tatu na ya nne itajengwa kati ya 2026 na 2030;
ON Semiconductor iliongeza uwekezaji wake wa mtaji hadi 12%, haswa kwa upanuzi wa uwezo wa kaki wa inchi 12.
Maarifa ya IC yana data ya kuvutia kwamba ASP ya MCU zote za 32-bit inapungua kwa CAGR ya -4.4% mwaka hadi mwaka kati ya 2015 na 2020, lakini inapanda takriban 13% hadi takriban $0.72 mnamo 2021. Inaakisiwa katika soko la soko. , mabadiliko ya bei ya MCU ya magari ni dhahiri zaidi: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH yenye bei ya kudumu ya $22 ilipanda hadi $550, aina mbalimbali zaidi ya mara 20, ambayo ilikuwa mojawapo ya chips za magari adimu wakati huo.
Infineon 32-bit automotive MCU SAK-TC277TP-64F200N DC ilikuwa imepanda hadi yuan 4,500, ongezeko la karibu mara 100, mfululizo huo wa SAK-TC275T-64F200N DC pia uliongezeka hadi zaidi ya yuan 2,000.
Kwa upande mwingine, vifaa vya umeme vya awali vya matumizi ya moto vilianza kupungua, mahitaji dhaifu, na kuongeza kasi ya uingizwaji wa ndani, na kufanya kusudi la jumla, bei za MCU za watumiaji kurudi chini, baadhi ya mifano ya ST kama vile F0/F1/F3. bei za mfululizo zilikaribia bei ya kawaida, na hata uvumi wa soko kwamba bei ya baadhi ya MCU imeshuka kupitia bei ya wakala.
Hata hivyo, MCU za magari kama vile Renesas, NXP, Infineon, na ST bado ziko katika hali ya uhaba.Kwa mfano, bei ya ST ya utendaji wa juu wa 32-bit MCU STM32H743VIT6 ilipanda hadi yuan 600 mwishoni mwa mwaka jana, wakati bei yake ilikuwa yuan 48 tu miaka miwili iliyopita.Ongezeko ni zaidi ya mara 10;Bei ya soko ya Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC mnamo Oktoba mwaka jana ilikuwa takriban $1200, Desemba ilitoa hadi $3800, na hata kwenye tovuti za watu wengine hutoa zaidi ya $5000.
03 Soko ni kubwa, na uzalishaji wa ndani ni mdogo
Mazingira ya ushindani ya MCU yanatawaliwa na wakubwa wa ng'ambo kama mazingira yote ya ushindani wa semiconductor.Mnamo 2021, wachuuzi watano wa juu wa MCU walikuwa NXP, Microchip, Renesas, ST, na Infineon.Wachuuzi hawa watano wa MCU walichangia 82.1% ya jumla ya mauzo ya kimataifa, ikilinganishwa na 72.2% katika 2016, na ukubwa wa makampuni ya vichwa vya habari kukua katika miaka ya kati.
Ikilinganishwa na MCU ya watumiaji na ya viwandani, kiwango cha juu cha uthibitisho wa MCU wa magari ni cha juu na muda wa uidhinishaji ni mrefu, mfumo wa uthibitishaji unajumuisha uthibitisho wa kawaida wa ISO26262, AEC-Q001~004 na uthibitisho wa kawaida wa IATF16949, AEC-Q100/Q104 wa kiwango ambacho ISOt6 usalama wa utendakazi wa magari umegawanywa katika viwango vinne vya ASIL-A hadi D. Kwa mfano, chasi na matukio mengine yana mahitaji ya juu zaidi ya usalama na yanahitaji uidhinishaji wa kiwango cha ASIL-D, watengenezaji chipu wachache wanaweza kukidhi masharti.
Kulingana na data ya Uchambuzi wa Mkakati, soko la kimataifa na la ndani la magari la MCU linamilikiwa zaidi na NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, na sehemu ya soko ya 85%.Ingawa MCU za 32-bit bado zimehodhiwa na wakuu wa ng'ambo, kampuni zingine za ndani zimeondoka.
04 Hitimisho
Ukuaji wa haraka wa magari ya umeme yenye akili, kwa hivyo watunga chip kadhaa wamejiunga, kama vile Nvidia, Qualcomm, Intel wamekuwa kwenye jogoo la akili, mafanikio ya chipu ya kuendesha gari kwa uhuru, kukandamiza nafasi ya kuishi ya watengenezaji wa zamani wa chip za magari.Uundaji wa MCU za magari umetoka kwa kuzingatia kujiendeleza na uboreshaji wa utendaji hadi ushindani wa pande zote wa kupunguza gharama huku ukidumisha manufaa ya kiteknolojia.
Pamoja na usanifu wa magari wa E / E kutoka kwa kusambazwa hadi kwa udhibiti wa kikoa, na hatimaye kuelekea ushirikiano wa kati, kutakuwa na zaidi na zaidi chipu ya kazi nyingi na rahisi ya mwisho ya chini itabadilishwa, utendaji wa juu, nguvu ya juu ya kompyuta na nyingine za juu. chips itakuwa lengo la ushindani wa baadaye wa chip za magari, kwani jukumu kuu la udhibiti wa MCU na upunguzaji wa nambari ya ECU ya baadaye ni ndogo, kama vile ECU ya kudhibiti chasi ya Tesla, moja ina 3-4 MCU, lakini kazi fulani rahisi ya MCU ya msingi itaunganishwa.Kwa ujumla, soko la MCU za magari na nafasi ya uingizwaji wa ndani katika miaka ijayo bila shaka ni kubwa.
Muda wa kutuma: Feb-01-2023