01 Awọn itan idagbasoke ti MCU
MCU, microcontroller, o ni orukọ ti a mọ daradara: microcomputer chip kan.
O ti wa ni gan dun ibi ni a Gbe kan ti ṣeto ti ipilẹ kọmputa eto to kan ni ërún, pẹlu awọn ti abẹnu version of Sipiyu Ramu ROM IO counter ni tẹlentẹle ibudo, biotilejepe awọn iṣẹ ni esan ko bi ọrọ bi a kọmputa, sugbon o jẹ kekere agbara siseto ati rọ, nitorinaa ninu ẹrọ itanna onibara, ibaraẹnisọrọ ile-iṣẹ iṣoogun ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ni ọpọlọpọ awọn ohun elo lọpọlọpọ.
A bi ni 1971, Intel ṣe apẹrẹ microprocessor akọkọ ni agbaye - nọmba 4004 4-bit chip, chirún yii ṣepọ diẹ sii ju awọn transistors 2,000, ati Intel tun ṣe apẹrẹ awọn eerun 4001, 4002, 4003, Ramu, ROM ati awọn iforukọsilẹ.
Nigbati awọn ọja mẹrin wọnyi lọ lori ọja, Intel kowe ninu ipolowo “Kede akoko tuntun ti awọn iyika iṣọpọ: awọn kọnputa microcomputers ti di lori chirún kan.”Ni akoko yẹn, minicomputers ati mainframes jẹ akọkọ 8-bit ati 16-bit to nse, nitorinaa Intel laipẹ ṣe ifilọlẹ 8-bit microprocessor 8008 ni ọdun 1972 lati yara ṣẹgun ọja naa, ṣiṣi akoko ti awọn microcomputers chip ẹyọkan.
Ni ọdun 1976, Intel ṣe ifilọlẹ oludari microcomputer akọkọ ti eto agbaye 8748, eyiti o ṣepọ 8-bit CPU, 8-bit parallel I/O, counter 8-bit, Ramu, ROM, ati bẹbẹ lọ, eyiti o le pade awọn iwulo iṣakoso ile-iṣẹ gbogbogbo ati ohun elo, ti o jẹ aṣoju nipasẹ 8748, ṣiṣi wiwa ti awọn microcomputers ẹyọkan ni aaye ile-iṣẹ.
Ni awọn 1980, 8-bit nikan-chip microcomputers bẹrẹ lati di diẹ ogbo, Ramu ati ROM agbara pọ, ni gbogbo igba pẹlu ni tẹlentẹle atọkun, olona-ipele processing processing awọn ọna šiše, ọpọ 16-bit ounka, bbl Ni 1983, Intel se igbekale awọn MCS -96 jara ti 16-bit ga-išẹ microcontrollers, pẹlu 120,000 ese transistors.
Lati awọn ọdun 1990, microcomputer kan-chip ti wọ ipele ti awọn ile-iwe ọgọrun-un ti ero, ni iṣẹ ṣiṣe, iyara, igbẹkẹle, isọdọkan ni kikun Bloom, ni ibamu si nọmba awọn die-die ti ọkọ akero tabi awọn iforukọsilẹ data, lati ibẹrẹ 4 bits maa ni idagbasoke, pẹlu 8-bit, 16-bit, 32-bit ati 64-bit nikan-ni ërún microcomputers.
Ni lọwọlọwọ, eto ilana ti MCUs ni akọkọ pin si CISC ati RISC, ati faaji mojuto jẹ akọkọ ARM Cortex, Intel 8051 ati RISC-V.
Ni ibamu si 2020 China General Microcontroller (MCU) Finifini Ọja, awọn ọja 32-bit MCU ṣe iṣiro to 55% ti ọja naa, atẹle nipasẹ awọn ọja 8-bit, ṣiṣe iṣiro 43%, awọn ọja 4-bit ṣe iṣiro fun 2%, 16 -bit awọn ọja ṣiṣe iṣiro fun 1%, o le rii pe awọn ọja akọkọ ni ọja jẹ 32-bit ati 8-bit MCUs, ati aaye ọja ti awọn ọja MCU 16-bit ti fun pọ.
Awọn ọja ti a ṣeto ilana CISC jẹ 24% ti ọja naa, awọn ọja ti o ṣeto ilana RISC jẹ 76% ti awọn ọja akọkọ ti ọja;Awọn ọja mojuto Intel 8051 ṣe iṣiro 22% ti ọja naa, atẹle nipasẹ awọn ọja ARM Cortex-M0, ṣiṣe iṣiro 20%, awọn ọja ARM Cortex-M3 ṣe iṣiro 14%, awọn ọja ARM Cortex-M4 ṣe iṣiro 12%, awọn ọja ARM Cortex-M0+ ṣe iṣiro 5%, awọn ọja ARM Cortex-M23 jẹ 1%, awọn ọja RISC-V mojuto jẹ 1%, ati awọn miiran ṣe iṣiro 24%.Awọn ọja ARM Cortex-M0+ ṣe iṣiro fun 5%, awọn ọja ARM Cortex-M23 jẹ 1%, awọn ọja RISC-V mojuto jẹ 1%, ati awọn miiran ṣe iṣiro 24%.Ni apapọ, awọn ohun kohun jara ARM Cortex ṣe akọọlẹ fun 52% ti ojulowo ọja.
Ọja MCU ti n dojukọ awọn idinku idiyele pataki ni awọn ọdun 20 sẹhin, ṣugbọn iye owo tita apapọ rẹ (ASP) ti dinku ni ọdun marun sẹhin.Lẹhin ti o ni iriri idinku ninu ile-iṣẹ adaṣe, ailera eto-aje agbaye, ati idaamu ajakale-arun, ọja MCU bẹrẹ lati gba pada ni 2020. Gẹgẹbi IC Insights, awọn gbigbe MCU pọ si nipasẹ 8% ni 2020, ati lapapọ awọn gbigbe MCU ni 2021 pọ si 12%, igbasilẹ giga ti 30.9 bilionu, lakoko ti awọn ASP tun dide 10%, ilosoke ti o ga julọ ni ọdun 25.
IC Insights nireti awọn gbigbe MCU lati de awọn ẹya 35.8 bilionu ni ọdun marun to nbọ, pẹlu awọn tita lapapọ ti $ 27.2 bilionu.Ninu iwọnyi, awọn tita 32-bit MCU ni a nireti lati de $ 20 bilionu pẹlu iwọn idagba lododun ti 9.4%, awọn MCU-16-bit ni a nireti lati de $ 4.7 bilionu, ati pe awọn MCU 4-bit ko nireti lati ṣafihan idagbasoke.
02 Car MCU irikuri overtaking
Awọn ẹrọ itanna adaṣe jẹ oju iṣẹlẹ ohun elo ti o tobi julọ ti awọn MCUs.Awọn oye IC nireti awọn tita MCU ni kariaye lati dagba 10% si igbasilẹ $ 21.5 bilionu ni ọdun 2022, pẹlu awọn MCU adaṣe ti n dagba diẹ sii ju ọpọlọpọ awọn ọja ipari miiran lọ.
Diẹ ẹ sii ju 40% ti awọn tita MCU wa lati ẹrọ itanna adaṣe, ati pe awọn tita MCU adaṣe ni a nireti lati dagba ni CAGR kan ti 7.7% ni ọdun marun to nbọ, ti o kọja awọn MCUs idi gbogbogbo (7.3%).
Ni lọwọlọwọ, awọn MCU adaṣe jẹ nipataki 8-bit, 16-bit ati 32-bit, ati pe awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi ti awọn MCU ṣe awọn iṣẹ oriṣiriṣi.
Ni pato:
MCU 8-bit jẹ lilo akọkọ fun awọn iṣẹ iṣakoso ipilẹ ti o jo, gẹgẹbi iṣakoso awọn ijoko, awọn atupa afẹfẹ, awọn onijakidijagan, awọn ferese, ati awọn modulu iṣakoso ilẹkun.
MCU 16-bit jẹ lilo ni akọkọ fun ara isalẹ, gẹgẹbi ẹrọ, idaduro itanna, eto idadoro ati agbara miiran ati awọn ọna gbigbe.
MCU 32-bit ni ibamu pẹlu oye ọkọ ayọkẹlẹ ati pe a lo ni akọkọ fun oye giga-giga ati awọn oju iṣẹlẹ ohun elo ailewu gẹgẹbi ere idaraya cockpit, ADAS, ati iṣakoso ara.
Ni ipele yii, awọn MCU 8-bit n dagba ni iṣẹ ati agbara iranti, ati pẹlu imunadoko iye owo tiwọn, wọn le rọpo diẹ ninu awọn MCU 16-bit ninu awọn ohun elo ati pe o tun jẹ ibaramu sẹhin pẹlu awọn MCU 4-bit.MCU 32-bit yoo ṣe ipa iṣakoso titunto si pataki ti o pọ si ni gbogbo adaṣe E / E adaṣe, eyiti o le ṣakoso awọn iwọn kekere ti tuka mẹrin ati awọn iwọn ECU aarin, ati pe nọmba awọn lilo yoo tẹsiwaju lati pọ si.
Ipo ti o wa loke jẹ ki 16-bit MCU ni ipo ti o ni irọrun, kii ṣe giga ṣugbọn kekere, ṣugbọn ni diẹ ninu awọn oju iṣẹlẹ ohun elo, o tun wulo, gẹgẹbi diẹ ninu awọn ohun elo bọtini ti awọn ọna ṣiṣe agbara.
Imọye adaṣe ti ṣe alekun ibeere pataki fun awọn MCU 32-bit, pẹlu diẹ sii ju idamẹrin mẹta ti awọn tita MCU adaṣe ti n bọ lati awọn MCU 32-bit ni 2021, nireti lati de bii $ 5.83 bilionu;Awọn MCU 16-bit yoo ṣe ipilẹṣẹ nipa $ 1.34 bilionu ni owo-wiwọle;ati awọn MCU 8-bit yoo ṣe ipilẹṣẹ nipa $ 441 million ni owo-wiwọle, ni ibamu si ijabọ McClean.
Ni ipele ohun elo, infotainment jẹ oju iṣẹlẹ ohun elo pẹlu ilosoke ọdun ju ọdun lọ ni awọn tita MCU adaṣe, pẹlu idagbasoke 59% ni ọdun 2021 ni akawe si 2020, ati idagbasoke owo-wiwọle 20% fun awọn oju iṣẹlẹ to ku.
Ni bayi gbogbo iṣakoso itanna ti ọkọ ayọkẹlẹ lati lo ECU (Ẹka iṣakoso itanna), ati MCU jẹ chirún iṣakoso mojuto ECU, ECU kọọkan ni o kere ju MCU kan, nitorinaa ipele lọwọlọwọ ti iyipada ati imudara ti itanna oye ti fa ibeere fun Lilo ọkọ ẹyọkan MCU lati pọ si.
Gẹgẹbi data lati Ẹka Iwadi ti Igbimọ Amoye Titaja Ọkọ ayọkẹlẹ ti Ile-iṣẹ Titaja China, apapọ nọmba ti ECU ti o gbe nipasẹ awọn ọkọ ayọkẹlẹ idana ibile jẹ 70;Nọmba awọn ECU ti o gbe nipasẹ awọn ọkọ ayọkẹlẹ idana ibile ti o ni igbadun le de ọdọ 150 nitori awọn ibeere iṣẹ ṣiṣe ti o ga julọ fun awọn ijoko, iṣakoso aarin ati ere idaraya, iduroṣinṣin ara ati ailewu;ati apapọ nọmba ti awọn ECU ti o gbe nipasẹ awọn ọkọ ayọkẹlẹ ọlọgbọn le de ọdọ 300 nitori sọfitiwia tuntun ati awọn ibeere ohun elo fun awakọ adase ati awakọ iranlọwọ, eyiti o ni ibamu si iye MCU ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ẹyọkan yoo tun de diẹ sii ju 300.
Ibeere ti o lagbara fun awọn MCUs lati ọdọ awọn adaṣe jẹ gbangba ni pataki ni ọdun 2021, nigbati aito awọn ohun kohun wa nitori ajakale-arun naa.Ni ọdun yẹn, ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ ni lati pa diẹ ninu awọn laini iṣelọpọ ni ṣoki nitori aini awọn ohun kohun, ṣugbọn awọn tita ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ MCU ti ga soke 23% si $ 7.6 bilionu, igbasilẹ giga kan.
Pupọ julọ awọn eerun ọkọ ayọkẹlẹ ni a ṣejade ni lilo awọn wafers 8-inch, diẹ ninu awọn aṣelọpọ bii TI si gbigbe laini 12-inch, IDM yoo tun jẹ apakan ti ipilẹ itagbangba agbara, eyiti o jẹ gaba lori nipasẹ MCU, nipa 70% ti agbara nipasẹ TSMC .Bibẹẹkọ, iṣowo adaṣe funrararẹ ṣe akọọlẹ fun ipin kekere ti TSMC, ati TSMC dojukọ aaye imọ-ẹrọ ilana ilọsiwaju ti ẹrọ itanna olumulo, nitorinaa ọja MCU adaṣe jẹ ṣọwọn pupọ.
Aini ti awọn eerun ọkọ ayọkẹlẹ ti o dari nipasẹ gbogbo ile-iṣẹ semikondokito tun mu igbi ti imugboroosi, awọn ipilẹ pataki ati awọn ohun ọgbin IDM lati faagun iṣelọpọ ṣiṣẹ, ṣugbọn idojukọ yatọ.
Ile-iṣẹ TSMC Kumamoto ni a nireti lati fi si iṣẹ nipasẹ opin 2024, ni afikun si ilana 22/28nm, yoo tun pese awọn ilana 12 ati 16nm siwaju sii, ati pe ọgbin Nanjing yoo faagun iṣelọpọ si 28nm, pẹlu agbara iṣelọpọ oṣooṣu ti 40,000 awọn ege;
SMIC ngbero lati faagun iṣelọpọ nipasẹ o kere ju 45,000 8-inch wafers ati o kere ju 10,000 12-inch wafers ni ọdun 2021, ati kọ laini iṣelọpọ inch 12 kan pẹlu agbara oṣooṣu ti 120,000 wafers ni Lingang, ni idojukọ lori 28nm ati awọn apa oke.
Huahong nireti lati mu ilọsiwaju ti agbara iṣelọpọ inch 12 si awọn ege 94,500 ni 2022;
Renesas kede ipin rẹ ni ọgbin Kumamoto ti TSMC pẹlu ero lati faagun itagbangba, ati pe o ni ero lati mu ipese MCU ọkọ ayọkẹlẹ pọ si nipasẹ 50% nipasẹ 2023, pẹlu agbara MCU giga-giga ti a nireti lati pọ si nipasẹ 50% ati agbara MCU kekere-kekere nipasẹ iwọn 70% akawe si opin 2021.
STMicroelectronics yoo nawo $1.4 bilionu ni 2022 fun imugboroosi, ati awọn ti o ngbero lati ė awọn agbara ti awọn oniwe-European eweko nipa 2025, o kun lati mu 12-inch agbara, ati fun 8-inch agbara, STMicroelectronics yoo selectively igbesoke fun awọn ọja ti ko beere 12- inch ọna ẹrọ.
Texas Instruments yoo fi mẹrin titun eweko, akọkọ ọgbin ti wa ni o ti ṣe yẹ lati wa ni fi sinu isẹ ni 2025, ati awọn kẹta ati ẹkẹrin eweko yoo wa ni itumọ ti laarin 2026 ati 2030;
ON Semikondokito pọ si idoko-owo olu rẹ si 12%, ni pataki fun imugboroja agbara wafer 12-inch.
Awọn oye IC ni data ti o nifẹ ti ASP ti gbogbo 32-bit MCUs n dinku ni CAGR ti -4.4% ọdun kan laarin ọdun 2015 ati 2020, ṣugbọn dide nipa 13% si bii $0.72 ni ọdun 2021. Ti ṣe afihan ni ọja iranran , Iyipada idiyele ti MCU ọkọ ayọkẹlẹ jẹ diẹ sii kedere: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH pẹlu idiyele iduro ti $ 22 pọ si $ 550, iwọn ti o ju awọn akoko 20 lọ, eyiti o jẹ ọkan ninu awọn eerun ọkọ ayọkẹlẹ ti o ṣọwọn julọ ni akoko yẹn.
Infineon 32-bit automotive MCU SAK-TC277TP-64F200N DC ti dide si yuan 4,500, ilosoke ti o fẹrẹ to awọn akoko 100, jara kanna ti SAK-TC275T-64F200N DC tun lọ soke si diẹ sii ju yuan 2,000.
Ni apa keji, ẹrọ itanna olumulo ti o gbona ni akọkọ bẹrẹ si tutu, ibeere ti ko lagbara, bakanna bi isare ti aropo ile, ṣiṣe idi gbogbogbo, awọn idiyele MCU olumulo pada si isalẹ, diẹ ninu awọn awoṣe chirún ST bii F0/F1/F3 awọn idiyele jara wa si isunmọ idiyele deede, ati paapaa awọn agbasọ ọrọ ọja pe idiyele diẹ ninu awọn MCU ti ṣubu nipasẹ idiyele ibẹwẹ.
Sibẹsibẹ, awọn MCU adaṣe bii Renesas, NXP, Infineon, ati ST tun wa ni ipo aito ibatan.Fun apẹẹrẹ, idiyele 32-bit MCU STM32H743VIT6 ti o ga julọ ti ST gun si yuan 600 ni opin ọdun to kọja, lakoko ti idiyele rẹ jẹ yuan 48 nikan ni ọdun meji sẹhin.Ilọsiwaju jẹ diẹ sii ju awọn akoko 10 lọ;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC idiyele ọja ni Oṣu Kẹwa ọdun to kọja ni bii $ 1200, Oṣu Kejila nfunni to $ 3800, ati paapaa lori awọn oju opo wẹẹbu ẹnikẹta nfunni diẹ sii ju $ 5000.
03 Ọja naa tobi, ati iṣelọpọ ile jẹ kekere
Ilẹ-ilẹ ifigagbaga MCU jẹ gaba lori nipasẹ awọn omiran okeokun bi gbogbo agbegbe ifigagbaga semikondokito.Ni ọdun 2021, awọn olutaja MCU marun ti o ga julọ jẹ NXP, Microchip, Renesas, ST, ati Infineon.Awọn olutaja MCU marun wọnyi ṣe iṣiro 82.1% ti lapapọ awọn tita agbaye, ni akawe si 72.2% ni ọdun 2016, pẹlu iwọn awọn ile-iṣẹ akọle ti o dagba ni awọn ọdun aarin.
Ti a ṣe afiwe pẹlu alabara ati MCU ti ile-iṣẹ, ala-ọna ijẹrisi MCU adaṣe jẹ giga ati akoko iwe-ẹri jẹ pipẹ, eto ijẹrisi pẹlu ijẹrisi boṣewa ISO26262, AEC-Q001 ~ 004 ati IATF16949 iwe-ẹri boṣewa, AEC-Q100/Q104 ijẹrisi boṣewa AEC-Q100/Q104, eyiti eyiti ISO2622 Aabo iṣẹ adaṣe adaṣe ti pin si awọn ipele mẹrin ti ASIL-A si D. Fun apẹẹrẹ, chassis ati awọn oju iṣẹlẹ miiran ni awọn ibeere aabo ti o ga julọ ati nilo iwe-ẹri ipele ASIL-D, awọn olupilẹṣẹ diẹ diẹ le pade awọn ipo naa.
Gẹgẹbi data Analysis Strategy, ọja MCU ọkọ ayọkẹlẹ agbaye ati ti ile ni o wa ni akọkọ nipasẹ NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, pẹlu ipin ọja ti 85%.Botilẹjẹpe awọn MCU 32-bit tun jẹ monopolized nipasẹ awọn omiran okeokun, diẹ ninu awọn ile-iṣẹ ile ti ya kuro.
04 Ipari
Idagbasoke iyara ti awọn ọkọ ina mọnamọna ti oye, nitorinaa nọmba ti awọn olupilẹṣẹ chirún olumulo ti darapọ mọ, gẹgẹ bi Nvidia, Qualcomm, Intel ti wa ninu akukọ oye, awọn aṣeyọri chirún awakọ adase, titẹ aaye iwalaaye ti awọn aṣelọpọ chirún ọkọ ayọkẹlẹ atijọ.Idagbasoke ti awọn MCU ọkọ ayọkẹlẹ ti lọ lati idojukọ lori idagbasoke ti ara ẹni ati ilọsiwaju iṣẹ si idije gbogbo-yika fun idinku idiyele lakoko mimu awọn anfani imọ-ẹrọ.
Pẹlu adaṣe E / E adaṣe lati pinpin si iṣakoso agbegbe, ati nikẹhin si isọpọ aarin, yoo wa siwaju ati siwaju sii ọpọlọpọ iṣẹ-ṣiṣe ati chirún kekere-opin ti o rọrun yoo rọpo, iṣẹ ṣiṣe giga, agbara iširo giga ati opin giga miiran. Awọn eerun igi yoo di idojukọ ti idije chirún ọkọ ayọkẹlẹ iwaju, nitori ipa iṣakoso akọkọ ti MCU nipasẹ idinku nọmba ECU iwaju jẹ iwọn kekere, gẹgẹ bi iṣakoso chassis Tesla ECU, ẹyọkan ni 3-4 MCU, ṣugbọn diẹ ninu iṣẹ ti o rọrun ti ipilẹ MCU yoo wa ni ese.Lapapọ, ọja fun awọn MCU ọkọ ayọkẹlẹ ati aaye fun aropo ile ni awọn ọdun to n bọ laiseaniani jẹ nla.
Akoko ifiweranṣẹ: Kínní-01-2023