01 MCU:n kasvuhistoria
MCU, mikro-ohjain, sillä on tunnettu nimi: yksisiruinen mikrotietokone.
Se on todella suloinen paikka siirtää perustietokonejärjestelmä sirulle, mukaan lukien CPU RAM -muistin sisäinen versio ROM IO -laskuri sarjaportti, vaikka suorituskyky ei todellakaan ole yhtä laaja kuin tietokoneen, mutta se on vähän virtaa ohjelmoitavissa ja joustava, joten kulutuselektroniikassa, lääketeollisuuden viestinnässä Autoilla on erittäin laaja valikoima sovelluksia.
Se syntyi vuonna 1971, Intel suunnitteli maailman ensimmäisen mikroprosessorin – numero 4004 4-bittinen siru, joka integroi yli 2000 transistoria, ja Intel suunnitteli myös 4001, 4002, 4003 siruja, RAM-muistia, ROM-muistia ja rekistereitä.
Kun nämä neljä tuotetta tulivat markkinoille, Intel kirjoitti mainoksessa: "Ilmoittakaa integroitujen piirien uusi aikakausi: mikrotietokoneet tiivistettyinä yhdelle sirulle."Tuolloin minitietokoneet ja keskustietokoneet olivat pääasiassa 8- ja 16-bittisiä prosessoreita, joten Intel julkaisi pian 8-bittisen mikroprosessorin 8008 vuonna 1972 voittaakseen nopeasti markkinat ja avaten yksisiruisten mikrotietokoneiden aikakauden.
Vuonna 1976 Intel lanseerasi maailman ensimmäisen ohjelmoitavan mikrotietokoneohjaimen 8748, joka integroi 8-bittisen prosessorin, 8-bittisen rinnakkais-I/O:n, 8-bittisen laskurin, RAM-muistin, ROM-muistin jne., joka voi täyttää yleisen teollisuuden ja hallinnan tarpeet. Instrumentointi, jota edustaa 8748, avaa yksisiruisten mikrotietokoneiden tutkimisen teollisuuden alalla.
1980-luvulla 8-bittiset yksisiruiset mikrotietokoneet alkoivat kypsyä, RAM- ja ROM-kapasiteetti kasvoi, yleensä sarjaliitäntöjen, monitasoisten keskeytyskäsittelyjärjestelmien, useiden 16-bittisten laskurien jne. ansiosta. Vuonna 1983 Intel lanseerasi MCS:n. -96 sarja 16-bittisiä korkean suorituskyvyn mikrokontrollereita, joissa on 120 000 integroitua transistoria.
1990-luvulta lähtien yksisiruinen mikrotietokone on siirtynyt sadan koulukunnan vaiheeseen suorituskyvyn, nopeuden, luotettavuuden ja integroinnin suhteen täydessä kukassa väylän tai datarekisterien bittien lukumäärän mukaan, ensimmäisestä 4 bitistä vähitellen kehitetty 8-, 16-, 32- ja 64-bittisillä yksisiruisilla mikrotietokoneilla.
Tällä hetkellä MCU:iden käskysarja on jaettu pääasiassa CISC:hen ja RISC:hen, ja ydinarkkitehtuuri on pääasiassa ARM Cortex, Intel 8051 ja RISC-V.
Vuoden 2020 Kiinan yleisen mikrokontrollerin (MCU) markkinakatsauksen mukaan 32-bittisten MCU-tuotteiden osuus markkinoista on jopa 55 %, jota seuraa 8-bittisten tuotteiden osuus markkinoista 43 %, 4-bittisten tuotteiden osuus 2 %, 16 -bittisten tuotteiden osuus 1 %, on nähtävissä, että markkinoiden valtavirtatuotteet ovat 32- ja 8-bittiset MCU:t ja 16-bittisten MCU-tuotteiden markkinatilaa on puristettu voimakkaasti.
CISC-ohjesarjatuotteiden osuus markkinoista oli 24 %, RISC-ohjesarjatuotteiden osuus markkinoista 76 %;Intel 8051 -ydintuotteiden osuus markkinoista oli 22 %, jota seurasivat ARM Cortex-M0 -tuotteet, 20 %, ARM Cortex-M3 -tuotteet 14 %, ARM Cortex-M4 -tuotteet 12 %, ARM Cortex-M0+ -tuotteet. osuus oli 5 %, ARM Cortex-M23 -tuotteiden osuus 1 %, RISC-V-ydintuotteiden osuus 1 % ja muiden osuus 24 %.ARM Cortex-M0+ -tuotteiden osuus oli 5 %, ARM Cortex-M23 -tuotteiden osuus 1 %, RISC-V-ydintuotteiden osuus 1 % ja muiden osuus 24 %.Kaiken kaikkiaan ARM Cortex -sarjan ytimet muodostavat 52 % markkinoiden valtavirtauksesta.
MCU-markkinat ovat kohdanneet merkittäviä hintojen laskua viimeisen 20 vuoden aikana, mutta sen keskimääräisen myyntihinnan (ASP) lasku on hidastunut viimeisen viiden vuoden aikana.Autoteollisuuden taantuman, maailmantalouden heikkouden ja epidemiakriisin jälkeen MCU-markkinat alkoivat elpyä vuonna 2020. IC Insightsin mukaan MCU-toimitukset kasvoivat 8 % vuonna 2020, ja vuonna 2021 MCU-toimitukset kasvoivat yhteensä 12 %, mikä on ennätyskorkeus 30,9 miljardia, ja keskimääräiset hinnat nousivat myös 10 %, mikä on suurin nousu 25 vuoteen.
IC Insights odottaa MCU-toimitusten nousevan 35,8 miljardiin yksikköön seuraavan viiden vuoden aikana, ja kokonaismyynti on 27,2 miljardia dollaria.Näistä 32-bittisten MCU:iden myynnin odotetaan nousevan 20 miljardiin dollariin 9,4:n vuotuisen kasvuvauhdin ollessa yhdistettynä, 16-bittisten MCU:iden odotetaan nousevan 4,7 miljardiin dollariin ja 4-bittisten MCU:iden ei odoteta kasvavan.
02 Auton MCU hullu ohitus
Autoelektroniikka on MCU:iden suurin sovellusskenaario.IC Insights odottaa maailmanlaajuisen MCU-myynnin kasvavan 10 % ennätystasolle 21,5 miljardiin dollariin vuonna 2022, ja autoteollisuuden MCU-yksiköt kasvavat enemmän kuin useimmat muut loppumarkkinat.
Yli 40 % MCU-myynnistä tulee autoelektroniikasta, ja autoteollisuuden MCU-myynnin odotetaan kasvavan CAGR:llä 7,7 % seuraavien viiden vuoden aikana, ylittäen yleiskäyttöiset MCU:t (7,3 %).
Tällä hetkellä autojen MCU:t ovat pääasiassa 8-bittisiä, 16-bittisiä ja 32-bittisiä, ja eri MCU-bitit suorittavat erilaisia tehtäviä.
Erityisesti:
8-bittistä MCU:ta käytetään pääasiassa suhteellisen perusohjaustoimintoihin, kuten istuimien, ilmastointilaitteiden, tuulettimien, ikkunoiden ja ovien ohjausmoduulien ohjaukseen.
16-bittistä MCU:ta käytetään pääasiassa alavartaloon, kuten moottoriin, elektronisiin jarruihin, jousitusjärjestelmään ja muihin voima- ja voimansiirtojärjestelmiin.
32-bittinen MCU sopii autoteollisuuden älykkyyteen ja sitä käytetään pääasiassa älykkäissä ja turvallisissa sovelluksissa, kuten ohjaamoviihde, ADAS ja kehon ohjaus.
Tässä vaiheessa 8-bittisten MCU:iden suorituskyky ja muistikapasiteetti kasvavat, ja omalla kustannustehokkuudellaan ne voivat korvata joitakin 16-bittisiä MCU:ita sovelluksissa ja ovat myös taaksepäin yhteensopivia 4-bittisten MCU:iden kanssa.32-bittisellä MCU:lla tulee olemaan yhä tärkeämpi master-ohjausrooli koko autoteollisuuden E/E-arkkitehtuurissa, joka pystyy hallitsemaan neljää hajallaan olevaa low-end- ja keskitason ECU-yksikköä, ja käyttömäärät jatkavat kasvuaan.
Yllä oleva tilanne tekee 16-bittisen MCU:n suhteellisen hankalassa asemassa, ei korkealla vaan matalalla, mutta joissakin sovellusskenaarioissa se on silti hyödyllinen, kuten joissakin voimansiirtojärjestelmien avainsovelluksissa.
Autojen älykkyys on lisännyt merkittävästi 32-bittisten MCU:iden kysyntää, sillä yli kolme neljäsosaa autojen MCU-myynnistä tulee 32-bittisistä MCU:ista vuonna 2021, ja sen odotetaan saavuttavan noin 5,83 miljardia dollaria;16-bittiset MCU:t tuottavat noin 1,34 miljardia dollaria tuloja;ja 8-bittiset MCU:t tuottavat noin 441 miljoonaa dollaria tuloja McCleanin raportin mukaan.
Sovellustasolla tietoviihde on sovellusskenaario, jossa autoteollisuuden MCU-myynnin kasvu on suurin vuositasolla. Kasvu vuonna 2021 on 59 % vuoteen 2020 verrattuna ja 20 % liikevaihdon kasvu muissa skenaarioissa.
Nyt kaikki auton elektroninen ohjaus käyttää ECU:ta (elektroninen ohjausyksikkö), ja MCU on ydinohjauspiirin ECU, jokaisessa ECU:ssa on vähintään yksi MCU, joten älykkään sähköistyksen nykyinen muutos- ja päivitysvaihe aiheutti kysynnän MCU:n yksittäisen ajoneuvon käyttö lisääntyy.
Kiinan markkinointiinstituutin Automotive Marketing Expert Committeen tutkimusosaston tietojen mukaan tavallisten perinteisten polttoaineiden kuljettamien autojen keskimääräinen ecumäärä on 70;ylellisten perinteisten polttoaineautojen kuljettamien ECU:iden määrä voi nousta 150:een, koska istuimia, keskusohjausta ja viihdettä, korin vakautta ja turvallisuutta koskevat korkeammat suorituskykyvaatimukset.ja älyautojen kuljettamien ECU:iden keskimääräinen määrä voi nousta 300:aan johtuen uusista ohjelmisto- ja laitteistovaatimuksista autonomiselle ajamiselle ja avustetulle ajolle, mikä vastaa yksittäisten autojen käyttämää MCU:ta, myös yli 300.
Autovalmistajien MCU-laitteiden vahva kysyntä näkyy erityisen selvästi vuonna 2021, jolloin ytimistä on pulaa epidemian vuoksi.Tuona vuonna monet autoyhtiöt joutuivat sulkemaan hetkeksi joitakin tuotantolinjoja ytimien puutteen vuoksi, mutta autojen MCU:iden myynti nousi 23 % 7,6 miljardiin dollariin, mikä on ennätyskorkeus.
Suurin osa autosiruista valmistetaan 8 tuuman kiekoilla, jotkut valmistajat, kuten TI 12 tuuman linjasiirtoon, IDM tulee myös olemaan osa kapasiteetin ulkoistusvalimoa, jota hallitsee MCU, noin 70% kapasiteetista TSMC:n toimesta. .Itse autoteollisuus muodostaa kuitenkin pienen osan TSMC:stä, ja TSMC keskittyy kulutuselektroniikan edistykselliseen prosessiteknologiaan, joten autoteollisuuden MCU-markkinat ovat erityisen niukat.
Koko puolijohdeteollisuuden johtama pula autosiruista johti myös laajentumisaaltoon, suuret valimot ja IDM-laitokset laajensivat aktiivisesti tuotantoa, mutta painopiste on erilainen.
TSMC Kumamoton tehtaan odotetaan käynnistyvän vuoden 2024 loppuun mennessä, 22/28 nm prosessin lisäksi se tarjoaa edelleen 12 ja 16 nm prosesseja, ja Nanjingin tehdas laajentaa tuotantoa 28 nm:iin, jonka kuukausituotantokapasiteetti 40 000 kappaletta;
SMIC aikoo laajentaa tuotantoaan vähintään 45 000 8 tuuman kiekolla ja vähintään 10 000 12 tuuman kiekolla vuonna 2021 ja rakentaa Lingangiin 12 tuuman tuotantolinjan, jonka kuukausikapasiteetti on 120 000 kiekkoa, keskittyen 28 nm:n ja sitä suurempiin solmuihin.
Huahong odottaa nopeuttavansa 12 tuuman tuotantokapasiteetin laajentamista 94 500 kappaleeseen vuonna 2022;
Renesas ilmoitti osuudestaan TSMC:n Kumamoton tehtaassa aikomuksensa laajentaa ulkoistamista. Tavoitteena on lisätä autoteollisuuden MCU-tarjontaa 50 % vuoteen 2023 mennessä, ja huippuluokan MCU-kapasiteetin odotetaan kasvavan 50 % ja low-end MCU-kapasiteetin noin 70 %. vuoden 2021 loppuun verrattuna.
STMicroelectronics investoi 1,4 miljardia dollaria vuonna 2022 laajentamiseen ja aikoo kaksinkertaistaa Euroopan tehtaidensa kapasiteetin vuoteen 2025 mennessä, lähinnä lisätäkseen 12 tuuman kapasiteettia, ja 8 tuuman kapasiteetin osalta STMicroelectronics päivittää valikoivasti tuotteita, jotka eivät vaadi 12-tuumaista kapasiteettia. tuuman tekniikkaa.
Texas Instruments lisää neljä uutta tehdasta, ensimmäinen tehdas otetaan käyttöön vuonna 2025, ja kolmas ja neljäs tehdas rakennetaan vuosina 2026-2030;
ON Semiconductor kasvatti pääomasijoituksensa 12 prosenttiin pääasiassa 12 tuuman kiekkojen kapasiteetin laajentamiseksi.
IC Insightsilla on mielenkiintoisia tietoja, joiden mukaan kaikkien 32-bittisten MCU:iden ASP laskee -4,4 %:n CAGR:llä vuositasolla vuosina 2015–2020, mutta nousee noin 13 % noin 0,72 dollariin vuonna 2021. Heijastunut spot-markkinoilla , autoteollisuuden MCU:n hintavaihtelu on selvempi: NXP 32-bittinen MCU FS32K144HAT0MLH, jonka perushinta oli 22 dollaria, nousi 550 dollariin, yli 20-kertaiseksi, mikä oli tuolloin yksi niukimmista autosiruista.
Infineon 32-bittinen auto MCU SAK-TC277TP-64F200N DC oli noussut 4500 yuania, kasvua lähes 100 kertaa, saman sarjan SAK-TC275T-64F200N DC myös noussut yli 2000 yuania.
Toisaalta alunperin kuuma kulutuselektroniikka alkoivat jäähtyä, heikko kysyntä sekä kotimaisen korvaamisen kiihtyminen, mikä alensi yleiskäyttöisten MCU-kuluttajien hintoja, jotkin ST-sirumallit, kuten F0/F1/F3. sarjahinnat nousivat lähelle normaalihintaa, ja jopa markkinoiden huhut joidenkin MCU:iden hintojen pudonneen agentuurihinnan kautta.
Kuitenkin autojen MCU:t, kuten Renesas, NXP, Infineon ja ST, ovat edelleen suhteellisen pulassa.Esimerkiksi ST:n tehokkaan 32-bittisen MCU STM32H743VIT6:n hinta nousi 600 juaniin viime vuoden lopussa, kun sen hinta oli kaksi vuotta sitten vain 48 yuania.Kasvu on yli 10 kertaa;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC-markkinahinta viime vuoden lokakuussa oli noin 1200 dollaria, joulukuun tarjous jopa 3800 dollaria ja jopa kolmannen osapuolen verkkosivustoilla yli 5000 dollaria.
03 Markkinat ovat suuret ja kotimainen tuotanto pieni
MCU-kilpailuympäristöä hallitsevat yhtä paljon ulkomaiset jättiläiset kuin koko puolijohteiden kilpailuympäristö.Vuonna 2021 viisi suurinta MCU-toimittajaa olivat NXP, Microchip, Renesas, ST ja Infineon.Näiden viiden MCU-toimittajan osuus maailmanlaajuisesta kokonaismyynnistä oli 82,1 %, kun se vuonna 2016 oli 72,2 %, ja pääyritysten koko kasvoi välivuosina.
Verrattuna kuluttajien ja teollisuuden MCU:hin autoteollisuuden MCU-sertifiointikynnys on korkea ja sertifiointiaika pitkä, sertifiointijärjestelmä sisältää ISO26262-standardin sertifioinnin, AEC-Q001~004- ja IATF16949-standardin sertifioinnin, AEC-Q100/Q104-standardin sertifioinnin, joista ISO2626:lla. autojen toimintaturvallisuus on jaettu neljään ASIL-A-D-tasoon. Esimerkiksi alustalla ja muilla skenaarioilla on korkeimmat turvallisuusvaatimukset ja ne vaativat ASIL-D-tason sertifioinnin, harvat siruvalmistajat voivat täyttää ehdot.
Strategy Analysis -tietojen mukaan globaalit ja kotimaiset autoteollisuuden MCU-markkinat ovat pääasiassa NXP:n, Renesasin, Infineonin, Texas Instrumentsin, Microchipin miehittämillä 85 prosentin markkinaosuudella.Vaikka ulkomaiset jättiläiset monopolisoivat edelleen 32-bittisiä MCU:ita, jotkin kotimaiset yritykset ovat lähteneet nousuun.
04 Johtopäätös
Nopea kehitys älykkäiden sähköajoneuvojen, joten useat kuluttajien siru päättäjät ovat liittyneet, kuten Nvidia, Qualcomm, Intel on ollut älykäs ohjaamo, autonominen ajo siru läpimurtoja, puristaa selviytymistilan vanhan auton siru valmistajille.Autojen MCU:iden kehitys on siirtynyt keskittymisestä itsensä kehittämiseen ja suorituskyvyn parantamiseen kaikkeen kilpailuun kustannusten alentamisesta säilyttäen samalla teknologiset edut.
Kun autoteollisuuden E / E-arkkitehtuuri hajautetusta verkkotunnuksen hallintaan ja lopulta kohti keskitettyä integraatiota, tulee yhä enemmän monikäyttöisiä ja yksinkertaisia low-end-siruja korvataan, korkean suorituskyvyn, korkean laskentatehon ja muiden huippuluokan sirujen kanssa. siruista tulee tulevaisuuden autoteollisuuden sirukilpailun painopiste, koska MCU:n tärkein ohjausrooli tulevaisuuden ECU-määrän vähentämisessä on suhteellisen pieni, kuten Teslan alustan ohjausyksikkö, yksi sisältää 3-4 MCU:ta, mutta joitain yksinkertaisia toimintoja perus-MCU integroidaan.Kaiken kaikkiaan autoteollisuuden MCU:iden markkinat ja tila kotimaiseen korvaamiseen tulevina vuosina ovat epäilemättä laajat.
Postitusaika: 01.02.2023