2023, a vittura pazza MCU

01 A storia di crescita di u MCU

MCU, microcontroller, hà un nome ben cunnisciutu: microcomputer single-chip.

Hè un locu veramente dolce hè di trasfurmà un inseme di sistema di computer di basa à un chip, cumpresa a versione interna di CPU RAM ROM IO counter serial port, ancu s'ellu u rendiment ùn hè certamente micca largu cum'è un computer, ma hè bassu putenza programmable è flexible, cusì in l 'elettronica cunsumadore, cumunicazione industria medicale Cars hannu una gamma assai larga di appiicazioni.

Hè natu in u 1971, Intel hà cuncepitu u primu microprocessore di u mondu - u numeru 4004 chip 4-bit, stu chip integra più di 2000 transistor, è Intel hà ancu designatu chips 4001, 4002, 4003, RAM, ROM è registri.

Quandu questi quattru prudutti sò andati à u mercatu, Intel hà scrittu in l'annunziu "Annunziate una nova era di circuiti integrati: i microcomputer condensati nantu à un solu chip".À quellu tempu, i minicomputers è i mainframes eranu principarmenti processori 8-bit è 16-bit, cusì Intel hà lanciatu prestu u microprocessore 8-bit 8008 in u 1972 per vince rapidamente u mercatu, aprendu l'era di i microcomputer unicu chip.

In u 1976, Intel hà lanciatu u primu controller di microcomputer programmabile in u mondu 8748, chì integra CPU 8-bit, 8-bit parallel I/O, 8-bit counter, RAM, ROM, etc., chì ponu risponde à i bisogni di u cuntrollu industriale generale è strumentazione, rapprisintata da 8748, apre l'esplorazione di i microcomputer à chip unicu in u campu industriale.

In l'anni 1980, i microcomputers 8-bit single-chip cuminciaru à diventà più maturu, a capacità di RAM è ROM aumentava, in generale cù interfacce seriali, sistemi di processazione di interruzzione multi-livellu, cuntatori multipli 16-bit, etc. In 1983, Intel hà lanciatu u MCS. -96 serie di microcontrollers 16-bit high-performance, cù 120.000 transistor integrati.

Dapoi l'anni 1990, u microcomputer mono-chip hè intrutu in u palcuscenicu di centu scoli di pensamentu, in performance, rapidità, affidabilità, integrazione in piena fioritura, secondu u numeru di bits di l'autobus o registri di dati, da l'iniziali 4 bits. sviluppatu gradualmente, cù microcomputer monochip a 8-bit, 16-bit, 32-bit è 64-bit.

Attualmente, u settore di istruzzioni di MCU hè principalmente divisu in CISC è RISC, è l'architettura core hè principalmente ARM Cortex, Intel 8051 è RISC-V.

Sicondu a China General Microcontroller (MCU) Market Brief 2020, i prudutti MCU 32-bit contanu finu à u 55% di u mercatu, seguitu da i prudutti di 8-bit, chì rapprisentanu u 43%, i prudutti di 4-bit chì rapprisentanu u 2%, 16 -bit i prudutti di 1%, pò esse vistu chì i prudutti mainstream in u mercatu sò MCU 32-bit è 8-bit, è u spaziu di u mercatu di i prudutti MCU 16-bit hè statu severamente spressu.

I prudutti di l'istruzzioni CISC cuntavanu 24% di u mercatu, i prudutti di l'istruzzioni RISC cuntavanu 76% di i prudutti di u mercatu;I prudutti di u core Intel 8051 rapprisentanu u 22% di u mercatu, seguitu da i prudutti ARM Cortex-M0, chì rapprisentanu u 20%, i prudutti ARM Cortex-M3 cuntavanu u 14%, i prudutti ARM Cortex-M4 u 12%, i prudutti ARM Cortex-M0+. 5%, i prudutti ARM Cortex-M23 1%, i prudutti core RISC-V 1%, è altri 24%.I prudutti ARM Cortex-M0+ cuntavanu 5%, i prudutti ARM Cortex-M23 cuntavanu 1%, i prudutti core RISC-V cuntavanu 1%, è altri 24%.In generale, i nuclei di a serie ARM Cortex rappresentanu u 52% di u mercatu mainstream.

U mercatu MCU hà affruntatu una diminuzione significativa di i prezzi in l'ultimi 20 anni, ma a so diminuzione di u prezzu mediu di vendita (ASP) hè stata rallentata in l'ultimi cinque anni.Dopu avè avutu a calata in l'industria automobilistica, a debulezza ecunomica glubale è a crisa epidemica, u mercatu MCU hà cuminciatu à ricuperà in 2020. Sicondu IC Insights, e spedizioni MCU anu aumentatu da 8% in 2020, è e spedizioni MCU totali in 2021 anu aumentatu à 12%, un record record di 30,9 miliardi, mentre chì l'ASP anu ancu aumentatu 10%, u più altu aumentu in 25 anni.

IC Insights aspetta chì e spedizioni MCU ghjunghjenu à 35,8 miliardi di unità in i prossimi cinque anni, cù vendite totali di $ 27,2 miliardi.Di questi, i venditi di MCU 32-bit sò previsti per ghjunghje à $ 20 miliardi cù una crescita annuale composta di 9.4%, MCU 16-bit sò previsti per ghjunghje à $ 4.7 miliardi, è MCU 4-bit ùn sò micca previsti per mostranu crescita.

02 Car MCU sorpassu folle

L'elettronica di l'automobile hè u più grande scenariu di applicazione di MCU.IC Insights prevede chì e vendite di MCU in u mondu aumenteranu 10% à un record di $ 21.5 miliardi in 2022, cù i MCU di l'automobile chì cresce più di a maiò parte di l'altri mercati finali.

Più di u 40% di e vendite di MCU venenu da l'elettronica di l'automobile, è e vendite di MCU di l'automobile sò previste di cresce à un CAGR di 7.7% in i prossimi cinque anni, superendu i MCU per scopi generali (7.3%).

Attualmente, i MCU di l'automobile sò principalmente 8-bit, 16-bit è 32-bit, è diversi bit di MCU ghjucanu diversi travaglii.

In particulare:

U MCU 8-bit hè principalmente utilizatu per funzioni di cuntrollu relativamente basi, cum'è u cuntrollu di sedi, climatizzatori, ventilatori, finestri è moduli di cuntrollu di porte.

U MCU 16-bit hè principalmente utilizatu per u corpu inferiore, cum'è u mutore, u frenu elettronicu, u sistema di sospensione è altri sistemi di putenza è di trasmissione.

U MCU 32-bit si adatta à l'intelligenza di l'automobile è hè principalmente utilizatu per scenarii di applicazioni intelligenti è sicuri di high-end cum'è l'intrattenimentu in cabina, ADAS è u cuntrollu di u corpu.

In questa fase, i MCU 8-bit sò in crescita in u rendiment è a capacità di memoria, è cù a so propria efficienza di costu, ponu rimpiazzà alcuni MCU 16-bit in applicazioni è sò ancu retrocompatibili cù MCU 4-bit.U MCU 32-bit hà da ghjucà un rolu di cuntrollu maestru sempre più impurtante in tutta l'architettura E/E di l'automobile, chì pò gestisce quattru unità ECU di fascia bassa è media sparse, è u numeru di usi continuerà à aumentà.

A situazione di sopra rende u MCU 16-bit in una pusizioni relativamente scomoda, micca alta ma bassa, ma in certi scenarii d'applicazione, hè sempre utile, cum'è alcune applicazioni chjave di sistemi di propulsione.

L'intelligenza di l'automobile hà aumentatu significativamente a dumanda di MCU 32-bit, cù più di trè quarti di e vendite di MCU di l'automobile chì venenu da MCU 32-bit in 2021, previstu per ghjunghje à circa $ 5,83 miliardi;I MCU 16-bit generaranu circa $ 1.34 miliardi in entrate;è MCU 8-bit generaranu circa $ 441 milioni in entrate, secondu u rapportu McClean.

À u livellu di l'applicazione, l'infotainment hè u scenariu di l'applicazione cù u più altu aumentu annu in annu in vendite di MCU di l'automobile, cù una crescita di 59% in 2021 paragunatu à 2020, è una crescita di i rivenuti di 20% per i scenari rimanenti.

Avà tuttu u cuntrollu elettronicu di a vittura per aduprà ECU (unità di cuntrollu elettronicu), è MCU hè u chip di cuntrollu core ECU, ogni ECU hà almenu un MCU, cusì a fase attuale di a trasfurmazioni è l'aghjurnamentu di l'elettrificazione intelligente hà incitatu a dumanda di L'usu di u veiculu unicu MCU per aumentà.

Sicondu i dati di u Dipartimentu di Ricerca di u Cumitatu d'Esperti di Marketing Automotive di l'Istitutu di Marketing Chine, u numeru mediu di ECU purtati da e vitture di carburante tradiziunali ordinali hè 70;u numeru di ECU purtati da e vitture tradiziunali di lussu di carburante pò ghjunghje sin'à 150 per via di esigenze di rendiment più altu per i sedi, u cuntrollu cintrali è l'intrattenimentu, a stabilità di u corpu è a sicurità;è u numeru mediu di ECU purtati da e vitture intelligenti pò ghjunghje à 300 per via di i novi requisiti di software è hardware per a guida autònoma è a guida assistita, chì currisponde à a quantità di MCU utilizata da e vitture singole ghjunghjerà ancu più di 300.

A forte dumanda di MCU da i produttori d'automobili hè particularmente evidenti in 2021, quandu ci hè una carenza di core per via di l'epidemie.Ddu annu, parechje cumpagnie di vitture anu da chjude brevemente alcune linee di produzzione per mancanza di nuclei, ma a vendita di MCU di l'automobile hè cresciuta da 23% à $ 7,6 miliardi, un record record.

A maiò parte di i chips di l'automobile sò pruduciuti cù wafers 8-inch, certi pruduttori cum'è TI à trasferimentu di linea 12-inch, IDM serà ancu parte di a funderia di capacità di outsourcing, chì hè duminata da MCU, circa 70% di a capacità di TSMC. .In ogni casu, l'affari di l'automobile stessu cuntene una piccula proporzione di TSMC, è TSMC si cuncentra nantu à u campu di tecnulugia avanzata di prucessu di l'elettronica di cunsumu, cusì u mercatu MCU di l'automobile hè particularmente scarsu.

A carenza di chips di l'automobile guidata da l'intera industria di i semiconduttori hà ancu purtatu una onda di espansione, i principali fonderie è e piante IDM per espansione attivamente a produzzione, ma u focu hè diversu.

A pianta TSMC Kumamoto hè prevista per esse messa in opera à a fine di u 2024, in più di u prucessu 22/28nm, furnisce ancu i prucessi 12 è 16nm, è a pianta di Nanjing espansione a produzzione à 28nm, cù una capacità di produzzione mensile di 40.000 pezzi;

SMIC prevede di espansione a produzzione da almenu 45,000 wafers da 8 pollici è almenu 10,000 wafers da 12 pollici in 2021, è custruisce una linea di produzzione di 12 pollici cù una capacità mensile di 120,000 wafers in Lingang, cuncintratu nantu à i nodi 28nm è sopra.

Huahong aspetta di accelerà l'espansione di a capacità di produzzione di 12 inch à 94 500 pezzi in 2022;

Renesas hà annunziatu a so participazione in a pianta di Kumamoto di TSMC cù l'intenzione di espansione l'outsourcing, è hà u scopu di aumentà l'offerta di MCU di l'automobile di 50% da u 2023, cù a capacità MCU high-end prevista per aumentà di 50% è a capacità MCU di low-end di circa 70% paragunatu à a fine di u 2021.

STMicroelectronics investirà $ 1,4 miliardi in 2022 per espansione, è pensa à radduppià a capacità di e so piante europee da u 2025, principalmente per aumentà a capacità di 12 inch, è per a capacità di 8 inch, STMicroelectronics aghjurnà selettivamente per i prudutti chì ùn necessitanu micca 12-inch. tecnulugia inch.

Texas Instruments aghjunghjera quattru pianti novi, a prima pianta hè prevista per esse messu in opera in 2025, è a terza è quarta pianta serà custruita trà 2026 è 2030;

ON Semiconductor hà aumentatu u so investimentu di capitale à 12%, principalmente per l'espansione di capacità di wafer di 12 pollici.

Insights IC hà una dati interessanti chì l'ASP di tutti i MCU 32-bit hè in calata à un CAGR di -4.4% annu à l'annu trà 2015 è 2020, ma cresce circa 13% à circa $ 0.72 in 2021. Riflettu in u mercatu spot. , A fluttuazione di u prezzu di l'automobilistica MCU hè più evidenti: u NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH cun un prezzu di $ 22 hà surgendu finu à $ 550, una gamma di più di 20 volte, chì era unu di i chips di l'automobile più scarsi in quellu tempu.

Infineon 32-bit automotive MCU SAK-TC277TP-64F200N DC avia risuscitatu à 4,500 yuan, un aumentu di quasi 100 volte, a stessa serie di SAK-TC275T-64F200N DC hè ancu aumentatu à più di 2,000 yuan.

Da l'altra parte, l'elettronica di u cunsumu urigginariamente calda hà cuminciatu à rinfriscà, a dumanda debbule, è ancu l'accelerazione di a sustituzione domestica, facendu un scopu generale, i prezzi MCU di u cunsumu tornanu, certi mudelli di chip ST cum'è F0/F1/F3. i prezzi di a serie sò ghjunti vicinu à u prezzu normale, è ancu i rumuri di u mercatu chì u prezzu di certi MCU anu cascatu per u prezzu di l'agenzia.

Tuttavia, i MCU di l'automobile cum'è Renesas, NXP, Infineon è ST sò sempre in un statu di carenza relativa.Per esempiu, u prezzu di l'STM32H743VIT6 MCU 32-bit high-performance di ST hà cullatu à 600 yuan à a fine di l'annu passatu, mentre chì u so prezzu era solu 48 yuan dui anni fà.L'aumentu hè più di 10 volte;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC prezzu di u mercatu in uttrovi di l'annu passatu à circa $ 1200, dicembre offre finu à $ 3800, è ancu nantu à i siti web di terzu offre più di $ 5000.

03 U mercatu hè grande, è a produzzione domestica hè chjuca

U paisaghju cumpetitivu MCU hè duminatu da i giganti d'oltremare cum'è tuttu l'ambiente competitivu di i semiconduttori.In u 2021, i primi cinque venditori di MCU eranu NXP, Microchip, Renesas, ST è Infineon.Questi cinque venditori di MCU cuntavanu 82.1% di e vendite glubale totali, paragunatu à 72.2% in 2016, cù a dimensione di e cumpagnie principali chì cresce in l'anni intermedi.

In cunfrontu cù u MCU consumatore è industriale, a soglia di certificazione MCU automobilistica hè alta è u periodu di certificazione hè longu, u sistema di certificazione include a certificazione standard ISO26262, AEC-Q001 ~ 004 è certificazione standard IATF16949, certificazione standard AEC-Q100/Q104, di quale ISO26262 nantu a sicurezza funziunale di l'automobile hè divisa in quattru livelli di ASIL-A à D. Per esempiu, u chassis è altri scenarii anu u più altu requisitu di sicurezza è necessitanu certificazione di livellu ASIL-D, pochi pruduttori di chip ponu scuntrà e cundizioni.

Sicondu i dati di Strategy Analysis, u mercatu globale è domesticu di l'automobile MCU hè occupatu principalmente da NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, cù una quota di mercatu di 85%.Ancu se i MCU 32-bit sò sempre monopolizzati da i giganti d'oltremare, alcune cumpagnie domestiche sò partite.

04 Cunclusioni

U rapidu sviluppu di i veiculi elettrichi intelligenti, cusì un numeru di pruduttori di chip di cunsumatori anu unitu, cum'è Nvidia, Qualcomm, Intel sò stati in u cockpit intelligente, sviluppi di chip di guida autònoma, cumpressione di u spaziu di sopravvivenza di i vechji pruduttori di chip automotive.U sviluppu di i MCU di l'automobile hè passatu da u focu annantu à l'auto-sviluppu è a migliione di u rendiment à a cumpetizione completa per a riduzione di i costi mantenendu i vantaghji tecnologichi.

Cù l'architettura E / E di l'automobile da distribuitu à u cuntrollu di u duminiu, è eventualmente versu l'integrazione cintrali, ci sarà sempre più multi-funzionale è simplice chip low-end serà rimpiazzatu, altu rendiment, altu putenza di calculu è altri high-end. chips diventerà u focu di u futuru cumpetizione di chip automobilisticu, cum'è u rolu di cuntrollu principale di u MCU da u futuru riduzzione di u numeru ECU hè relativamente chjuca, cum'è l'ECU di cuntrollu di u chassis Tesla, una sola cuntene 3-4 MCU, ma qualchì funzione simplice di u MCU di basa serà integratu.In generale, u mercatu per i MCU di l'automobile è u spaziu per a sustituzione domestica in l'anni à vene hè senza dubbitu vastu.