01 MCU-ийн өсөлтийн түүх
MCU, микроконтроллер, энэ нь сайн мэддэг нэртэй: нэг чиптэй микрокомпьютер.
Компьютерийн үндсэн системийг чип рүү шилжүүлэх нь үнэхээр сайхан газар бөгөөд үүнд CPU-ийн RAM ROM IO тоологч цуваа портын дотоод хувилбар багтана, гэхдээ гүйцэтгэл нь компьютер шиг өргөн биш боловч програмчлагдсан хүчин чадал багатай. уян хатан, тиймээс өргөн хэрэглээний цахилгаан хэрэгсэл, эмнэлгийн салбарын харилцаа холбоо Машин нь маш өргөн хүрээний хэрэглээтэй байдаг.
Энэ нь 1971 онд төрсөн, Intel дэлхийн анхны микропроцессорыг зохион бүтээсэн - 4004 4 битийн чип, энэ чип нь 2000 гаруй транзисторыг нэгтгэсэн бөгөөд Intel нь мөн 4001, 4002, 4003 чип, RAM, ROM болон регистрүүдийг зохион бүтээжээ.
Эдгээр дөрвөн бүтээгдэхүүн зах зээлд гарах үед Intel "Нэгдсэн хэлхээний шинэ эрин үеийг зарлая: нэг чип дээр конденсацлагдсан микрокомпьютер" гэсэн сурталчилгаанд бичжээ.Тухайн үед миникомпьютер болон үндсэн фрэймүүд нь ихэвчлэн 8 битийн болон 16 битийн процессорууд байсан тул удалгүй Intel 1972 онд 8 битийн микропроцессор 8008-ыг зах зээлд гаргаж, нэг чиптэй микрокомпьютерын эрин үеийг нээсэн.
1976 онд Intel нь 8 битийн CPU, 8 бит параллель оролт гаралт, 8 битийн тоолуур, RAM, ROM гэх мэтийг нэгтгэсэн дэлхийн хамгийн анхны программчлагдах микрокомпьютер хянагч 8748-ыг үйлдвэрлэсэн бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн ерөнхий хяналт болон үйлдвэрлэлийн хэрэгцээг хангах боломжтой юм. 8748-аар төлөөлүүлсэн багаж хэрэгсэл нь аж үйлдвэрийн салбарт нэг чиптэй микрокомпьютерийн хайгуулыг нээж байна.
1980-аад онд 8 битийн нэг чиптэй микрокомпьютерууд илүү боловсронгуй болж, RAM болон ROM-ийн багтаамж нэмэгдэж, ерөнхийдөө цуваа интерфэйсүүд, олон түвшний тасалдал боловсруулах систем, олон 16 бит тоолуур гэх мэтээр нэмэгдэв. 1983 онд Intel MCS-ийг эхлүүлсэн. -96 цуврал 16 битийн өндөр хүчин чадалтай микроконтроллер, 120,000 нэгдсэн транзистортой.
1990-ээд оноос хойш нэг чиптэй микрокомпьютер нь эхний 4 битээс эхлээд автобус эсвэл өгөгдлийн регистрийн битийн тооноос хамааран гүйцэтгэл, хурд, найдвартай байдал, интеграцчилал зэргээрээ 100 гаруй сэтгэлгээний сургуулийн шатанд оржээ. аажмаар хөгжүүлж, 8 бит, 16 бит, 32 бит, 64 битийн нэг чиптэй микрокомпьютерүүдтэй.
Одоогийн байдлаар MCU-ийн зааврын багц нь үндсэндээ CISC болон RISC гэж хуваагддаг бөгөөд үндсэн архитектур нь голчлон ARM Cortex, Intel 8051 болон RISC-V юм.
2020 оны Хятадын Ерөнхий Микроконтроллерийн (MCU) зах зээлийн товч танилцуулгад дурдсанаар 32 битийн MCU бүтээгдэхүүн зах зээлийн 55 хүртэлх хувийг, удаахь нь 8 битийн бүтээгдэхүүн, 43 хувийг, 4 битийн бүтээгдэхүүн 2 хувийг, 16 -битийн бүтээгдэхүүнүүд 1%-ийг эзэлдэг бол зах зээл дээрх үндсэн бүтээгдэхүүнүүд нь 32 бит ба 8 битийн MCU-ууд байгаа бөгөөд 16 битийн MCU бүтээгдэхүүний зах зээлийн орон зай ихээхэн шахагдсан байгааг харж болно.
CISC зааврын багц бүтээгдэхүүн нь зах зээлийн 24%-ийг, RISC зааварчилгааны багц бүтээгдэхүүн нь зах зээлийн үндсэн бүтээгдэхүүний 76%-ийг;Intel 8051 үндсэн бүтээгдэхүүнүүд зах зээлийн 22%, ARM Cortex-M0 бүтээгдэхүүнүүд 20%, ARM Cortex-M3 бүтээгдэхүүн 14%, ARM Cortex-M4 бүтээгдэхүүн 12%, ARM Cortex-M0+ бүтээгдэхүүнүүд тус тус эзэлж байна. 5%, ARM Cortex-M23 бүтээгдэхүүн 1%, RISC-V үндсэн бүтээгдэхүүн 1%, бусад бүтээгдэхүүн 24% тус тус эзэлж байна.ARM Cortex-M0+ бүтээгдэхүүн 5%, ARM Cortex-M23 бүтээгдэхүүн 1%, RISC-V үндсэн бүтээгдэхүүн 1%, бусад бүтээгдэхүүн 24% тус тус тус тус эзэлж байна.Ерөнхийдөө ARM Cortex цувралын цөм нь зах зээлийн үндсэн урсгалын 52% -ийг эзэлдэг.
MCU зах зээл сүүлийн 20 жилийн хугацаанд үнийн мэдэгдэхүйц бууралттай тулгарч байсан ч сүүлийн таван жилийн хугацаанд борлуулалтын дундаж үнэ (ASP) буурч байна.Автомашины салбарын уналт, дэлхийн эдийн засгийн сулрал, тахлын хямралыг туулж, MCU зах зээл 2020 онд сэргэж эхэлсэн. IC Insights-ийн мэдээлснээр, MCU-ийн тээвэрлэлт 2020 онд 8%-иар, 2021 онд MCU-ийн нийт тээвэрлэлт болж өссөн байна. 12% буюу 30.9 тэрбумаар дээд амжилт тогтоосон бол ASP-ууд мөн 10%-иар өссөн нь 25 жилийн хамгийн өндөр өсөлт юм.
IC Insights ирэх таван жилийн хугацаанд MCU-ийн нийлүүлэлт 35.8 тэрбум ширхэгт хүрч, нийт борлуулалт 27.2 тэрбум ам.долларт хүрнэ гэж таамаглаж байна.Эдгээрээс 32 битийн MCU борлуулалт 20 тэрбум долларт хүрч, жилийн нийлбэр өсөлт 9.4%, 16 битийн MCU нь 4.7 тэрбум долларт хүрэх төлөвтэй байгаа бол 4 битийн MCU нь өсөлт үзүүлэхгүй байх төлөвтэй байна.
02 Машины MCU галзуу гүйцэж түрүүлэх
Автомашины электроник нь MCU-ийн хэрэглээний хамгийн том хувилбар юм.IC Insights 2022 онд дэлхийн хэмжээнд MCU-ийн борлуулалт 10%-иар өсч, 21.5 тэрбум ам.долларт хүрч, автомашины MCU бусад зах зээлээс илүү өснө гэж таамаглаж байна.
MCU-ийн борлуулалтын 40 гаруй хувийг автомашины электроникоос бүрдүүлдэг ба автомашины MCU борлуулалт ирэх таван жилийн хугацаанд CAGR 7.7%-иар өсөж, ерөнхий зориулалтын MCU-аас (7.3%) давах төлөвтэй байна.
Одоогийн байдлаар автомашины MCU нь голчлон 8 бит, 16 бит ба 32 бит бөгөөд MCU-ийн өөр өөр битүүд өөр өөр ажил гүйцэтгэдэг.
Тодруулбал:
8 битийн MCU нь суудал, агааржуулагч, сэнс, цонх, хаалганы удирдлагын модулиудын удирдлага гэх мэт харьцангуй энгийн удирдлагын функцүүдэд ашиглагддаг.
16 битийн MCU нь хөдөлгүүр, электрон тоормос, түдгэлзүүлэх систем болон бусад цахилгаан дамжуулах систем зэрэг биеийн доод хэсэгт ашиглагддаг.
32 битийн MCU нь автомашины оюун ухаанд тохирсон бөгөөд голчлон бүхээгийн зугаа цэнгэл, ADAS, биеийн удирдлага зэрэг өндөр түвшний ухаалаг, аюулгүй хэрэглээний хувилбаруудад ашиглагддаг.
Энэ үе шатанд 8 битийн MCU-ууд гүйцэтгэл, санах ойн багтаамжаараа нэмэгдэж байгаа бөгөөд өөрийн өртөг зардлын хувьд тэд 16 битийн MCU-г програмын зарим хэсгийг орлож, 4 битийн MCU-тай хоцрогдсон нийцтэй байдаг.32 битийн MCU нь автомашины E/E архитектурыг бүхэлд нь удирдахад чухал үүрэг гүйцэтгэх бөгөөд энэ нь дөрвөн тархай бутархай бага болон дунд түвшний ECU нэгжийг удирдах боломжтой бөгөөд ашиглалтын тоо цаашид нэмэгдэх болно.
Дээрх нөхцөл байдал нь 16 битийн MCU-г харьцангуй эвгүй байдалд оруулдаг, өндөр биш, харин бага, гэхдээ зарим хэрэглээний хувилбаруудад энэ нь ашигтай хэвээр байна, тухайлбал цахилгаан дамжуулах системийн зарим гол хэрэглээ.
Автомашины тагнуул нь 32 битийн MCU-ийн эрэлтийг ихээхэн нэмэгдүүлсэн бөгөөд 2021 онд автомашины MCU борлуулалтын дөрөвний гурваас илүү хувь нь 32 битийн MCU-аас хийгдэж, ойролцоогоор 5.83 тэрбум долларт хүрэх төлөвтэй байна;16 битийн MCU нь ойролцоогоор 1.34 тэрбум долларын орлого олох болно;мөн 8 битийн MCU-ууд нь ойролцоогоор 441 сая долларын орлого олох болно гэж McClean тайланд дурджээ.
Хэрэглээний түвшинд инфотайнмент нь автомашины MCU борлуулалтын жилээс жилд хамгийн өндөр өсөлттэй, 2021 онд 2020 онтой харьцуулахад 59%-иар өссөн, үлдсэн хувилбаруудын орлогын 20%-иар өссөн хэрэглээний хувилбар юм.
Одоо машины бүх электрон удирдлага нь ECU (цахим удирдлагын нэгж) ашиглах бөгөөд MCU нь үндсэн хяналтын чип нь ECU бөгөөд ECU бүр дор хаяж нэг MCU-тай тул ухаалаг цахилгаанжуулалтын өөрчлөлт, шинэчлэлтийн өнөөгийн үе шат нь эрэлт хэрэгцээг бий болгосон. MCU нэг тээврийн хэрэгслийн хэрэглээг нэмэгдүүлэх.
Хятадын Маркетингийн Хүрээлэнгийн Автомашины Маркетингийн Шинжээчдийн Хорооны Судалгааны Хэлтсийн мэдээгээр, энгийн уламжлалт түлшээр ажилладаг автомашины ЭКЮ-ын дундаж тоо 70;Суудал, төв удирдлага, зугаа цэнгэл, биеийн тогтвортой байдал, аюулгүй байдлын гүйцэтгэлийн шаардлага өндөр байдаг тул уламжлалт тансаг зэрэглэлийн түлшээр ажилладаг автомашины ECU-ийн тоо 150 хүрэх боломжтой;Автономит жолоодлого болон туслах жолоодлогод зориулсан программ хангамж, техник хангамжийн шинэ шаардлагуудын улмаас ухаалаг автомашинд тээвэрлэж буй ECU-ийн дундаж тоо 300 хүрэх боломжтой бөгөөд энэ нь дан автомашины ашигладаг MCU-ийн хэмжээтэй тохирч байгаа тул 300 гаруй болно.
Автомашин үйлдвэрлэгчдээс MCU-ийн эрэлт их байгаа нь 2021 онд тахлын улмаас цөмийн хомсдол үүссэн үед илт харагдаж байна.Тэр жил олон автомашины компаниуд цөм дутагдалтайн улмаас зарим үйлдвэрлэлийн шугамаа богино хугацаанд хаах шаардлагатай болсон ч автомашины MCU-ийн борлуулалт 23%-иар өсч 7.6 тэрбум ам.долларт хүрч, дээд амжилт тогтоосон байна.
Автомашины чипүүдийн ихэнхийг 8 инчийн өргүүр ашиглан үйлдвэрлэдэг бөгөөд TI-аас 12 инчийн шугам дамжуулах зэрэг зарим үйлдвэрлэгчид IDM нь MCU давамгайлж байгаа цутгамал үйлдвэрийн хүчин чадлын аутсорсингийн нэг хэсэг болох бөгөөд энэ нь TSMC-ийн хүчин чадлын 70 орчим хувийг эзэлдэг. .Гэсэн хэдий ч автомашины бизнес нь өөрөө TSMC-ийн багахан хувийг эзэлдэг бөгөөд TSMC нь хэрэглээний электроникийн дэвшилтэт технологийн талбарт анхаарлаа төвлөрүүлдэг тул автомашины MCU зах зээл ялангуяа ховор байдаг.
Хагас дамжуулагчийн салбар бүхэлдээ тэргүүлсэн автомашины чипний хомсдол нь мөн томоохон цутгамал үйлдвэрүүд болон IDM үйлдвэрүүд үйлдвэрлэлээ идэвхтэй өргөжүүлэхийн тулд өргөжин тэлэх давалгааг үүсгэсэн боловч анхаарал хандуулах нь өөр юм.
TSMC Kumamoto үйлдвэрийг 2024 оны эцэс гэхэд ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байгаа бөгөөд 22/28 нм процессоос гадна 12 ба 16 нм процессоор хангах ба Нанжингийн үйлдвэр үйлдвэрлэлээ 28 нм хүртэл өргөжүүлж, сар бүр үйлдвэрлэх хүчин чадалтай болно. 40,000 ширхэг;
SMIC нь 2021 онд үйлдвэрлэлээ дор хаяж 45,000 ширхэг 8 инчийн хавтан, 10,000 ширхэг 12 инчийн өргүүрээр өргөтгөж, 28 нм ба түүнээс дээш зангилаанд анхаарлаа хандуулж, сар бүр 120,000 ширхэг хавтан үйлдвэрлэх хүчин чадалтай 12 инчийн үйлдвэрлэлийн шугамыг Линганд барихаар төлөвлөж байна.
Хуахон 2022 онд 12 инчийн үйлдвэрлэлийн хүчин чадлаа 94,500 ширхэг болгон өргөжүүлэхээр төлөвлөж байна;
Renesas нь аутсорсинг өргөжүүлэх зорилготойгоор TSMC-ийн Кумамото үйлдвэрт өөрийн эзэмшиж буйгаа зарласан бөгөөд 2023 он гэхэд автомашины MCU нийлүүлэлтийг 50%-иар нэмэгдүүлэхээр зорьж байгаа бөгөөд дээд зэрэглэлийн MCU хүчин чадал 50%-иар, доод түвшний MCU хүчин чадал 70%-иар нэмэгдэх төлөвтэй байна. 2021 оны төгсгөлтэй харьцуулахад.
STMicroelectronics нь 2022 онд өргөтгөлийн ажилд 1.4 тэрбум ам.долларын хөрөнгө оруулалт хийх бөгөөд 2025 он гэхэд Европ дахь үйлдвэрүүдийнхээ хүчин чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлэхээр төлөвлөж байгаа бөгөөд үүнд голчлон 12 инчийн хүчин чадал, 8 инчийн багтаамжийн хувьд STMicroelectronics нь 12 инчийн багтаамж шаарддаггүй бүтээгдэхүүнийг сонгон шинэчлэх болно. инчийн технологи.
Техас Инструментс дөрвөн шинэ үйлдвэр нэмж, эхний үйлдвэрийг 2025 онд ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байгаа бөгөөд гурав, дөрөвдүгээр үйлдвэрийг 2026-2030 оны хооронд барих болно;
ON Semiconductor компани хөрөнгө оруулалтаа 12% хүртэл нэмэгдүүлж, голчлон 12 инчийн вафель хавтангийн багтаамжийг өргөтгөхөд зориулав.
IC insights нь 32 битийн бүх MCU-ийн ASP нь 2015-2020 оны хооронд жилийн CAGR -4.4%-иар буурч байгаа боловч 2021 онд ойролцоогоор 13%-иар өсч 0.72 доллар болж байгаа тухай сонирхолтой мэдээлэл байна. Спот зах зээлд тусгагдсан. , автомашины MCU-ийн үнийн хэлбэлзэл илүү тод харагдаж байна: NXP 32 битийн MCU FS32K144HAT0MLH нь 22 долларын үнэтэй 550 доллар хүртэл өссөн нь 20 гаруй дахин өссөн нь тухайн үеийн хамгийн ховор автомашины чипүүдийн нэг байсан юм.
Infineon 32 битийн автомашины MCU SAK-TC277TP-64F200N DC-ийн үнэ 4500 юань болж, бараг 100 дахин өссөн бол ижил цуврал SAK-TC275T-64F200N DC-ийн үнэ мөн 2000 гаруй юань болж өссөн байна.
Нөгөөтэйгүүр, анхны халуун хэрэглээний цахилгаан бараа хөргөж, эрэлт сул, дотоодын орлуулалт хурдасч, ерөнхий хэрэглээний MCU үнэ буурч, F0/F1/F3 гэх мэт ST чипийн зарим загварууд буурчээ. цувралын үнэ хэвийн үнэдээ ойртож, тэр ч байтугай зарим MCU-ийн үнэ агентлагийн үнээр унасан гэсэн зах зээлийн цуурхал гарсан.
Гэсэн хэдий ч Renesas, NXP, Infineon, ST зэрэг автомашины MCU-ууд харьцангуй хомсдолтой хэвээр байна.Тухайлбал, ST-ийн өндөр хүчин чадалтай 32 битийн MCU STM32H743VIT6-ийн үнэ хоёр жилийн өмнө ердөө 48 юань байсан бол өнгөрсөн оны сүүлчээр 600 юань хүртэл өссөн байна.Өсөлт нь 10 дахин их;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC зах зээлийн үнэ өнгөрсөн оны 10-р сард ойролцоогоор $ 1200, 12-р сард $ 3800 хүртэл, гуравдагч этгээдийн вэбсайтууд хүртэл $ 5000-аас дээш санал болгож байна.
03 Зах зээл том, дотоодын үйлдвэрлэл бага
MCU-ийн өрсөлдөөнт орчин нь хагас дамжуулагчийн өрсөлдөөний орчинтой адил хилийн чанад дахь аваргууд давамгайлж байна.2021 онд MCU-ийн шилдэг үйлдвэрлэгч таван компанид NXP, Microchip, Renesas, ST, Infineon орсон байна.Эдгээр таван MCU борлуулагчид дэлхийн нийт борлуулалтын 82.1%-ийг эзэлж байсан бол 2016 онд 72.2% байсан бол сүүлийн жилүүдэд томоохон компаниудын хэмжээ өссөн байна.
Хэрэглэгчийн болон үйлдвэрлэлийн MCU-тай харьцуулахад автомашины MCU гэрчилгээ олгох босго өндөр, баталгаажуулалтын хугацаа урт, баталгаажуулалтын систем нь ISO26262 стандартын гэрчилгээ, AEC-Q001~004 болон IATF16949 стандартын гэрчилгээ, AEC-Q100/Q104, ISO2622 стандартын гэрчилгээг агуулдаг. Автомашины үйл ажиллагааны аюулгүй байдлыг ASIL-A-аас D гэсэн дөрвөн түвшинд хуваадаг. Жишээлбэл, явах эд анги болон бусад хувилбарууд нь аюулгүй байдлын хамгийн өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд ASIL-D түвшний гэрчилгээ шаарддаг тул цөөн тооны чип үйлдвэрлэгч эдгээр нөхцлийг хангаж чаддаг.
Стратегийн шинжилгээний мэдээллээс үзэхэд дэлхийн болон дотоодын автомашины MCU зах зээлийг голчлон NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip компаниуд эзэлдэг бөгөөд зах зээлийн 85 хувийг эзэлдэг.Хэдийгээр 32 битийн MCU-ууд нь гадаад дахь аварга компаниудын монопольчлолд автсан хэвээр байгаа ч дотоодын зарим компаниуд үйл ажиллагаагаа эхлүүлсэн.
04 Дүгнэлт
Ухаалаг цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хурдацтай хөгжил, тиймээс Nvidia, Qualcomm, Intel зэрэг хэд хэдэн хэрэглэгчийн чип үйлдвэрлэгчид нэгдэж, ухаалаг бүхээгт ажиллаж, бие даасан жолоодлогын чипийн нээлтийг хийж, хуучин автомашины чип үйлдвэрлэгчдийн оршин тогтнох зайг шахаж байна.Автомашины MCU-ийн хөгжил нь өөрийгөө хөгжүүлэх, гүйцэтгэлийг сайжруулахад анхаарлаа төвлөрүүлснээс технологийн давуу талыг хадгалахын зэрэгцээ зардлыг бууруулах бүх талын өрсөлдөөнд шилжсэн.
Автомашины E/E архитектурыг түгээхээс домайны удирдлага руу, эцэст нь төвлөрсөн интеграцчилал руу чиглүүлснээр олон үйлдэлт, энгийн доод түвшний чип солигдож, өндөр гүйцэтгэлтэй, өндөр тооцоолох хүчин чадалтай болон бусад дээд зэрэглэлийн загварууд нэмэгдэх болно. Чип нь ирээдүйн автомашины чипүүдийн өрсөлдөөний анхаарлын төвд байх болно, учир нь ирээдүйн ECU дугаарыг багасгах замаар MCU-ийн гол хяналтын үүрэг нь Tesla явах эд ангийн удирдлагын ECU гэх мэт харьцангуй бага, дан нь 3-4 MCU агуулдаг боловч зарим энгийн функцийг үндсэн MCU нэгдсэн болно.Ерөнхийдөө автомашины MCU-ийн зах зээл болон ойрын жилүүдэд дотоодын орлуулах орон зай асар том байх нь дамжиггүй.
Шуудангийн цаг: 2023-02-01