2023, MCU mobil edan

01 Sajarah wutah saka MCU

MCU, mikrokontroler, nduweni jeneng kondhang: mikrokomputer chip tunggal.

Iku pancene manis Panggonan kanggo mindhah pesawat saka sistem komputer dhasar kanggo chip, kalebu versi internal CPU RAM ROM IO counter port serial, sanajan kinerja mesthi ora wiyar minangka komputer, nanging daya kurang programmable lan fleksibel, supaya ing electronics konsumen, komunikasi industri medical Cars duwe sawetara banget saka sudhut aplikasi.

Lair ing taun 1971, Intel ngrancang mikroprosesor pisanan ing donya - nomer 4004 chip 4-bit, chip iki nggabungake luwih saka 2.000 transistor, lan Intel uga ngrancang 4001, 4002, 4003 chip, RAM, ROM lan register.

Nalika papat produk kasebut diluncurake ing pasar, Intel nulis ing pariwara "Ngumumke jaman anyar sirkuit terpadu: mikrokomputer sing dikondensasi ing siji chip."Ing wektu iku, minikomputer lan mainframe utamané 8-bit lan 16-bit pemroses, supaya Intel enggal dibukak 8-bit microprocessor 8008 ing 1972 kanggo cepet menang pasar, mbukak jaman microcomputers single-chip.

Ing taun 1976, Intel ngluncurake pengontrol mikrokomputer sing bisa diprogram pisanan ing donya 8748, sing nggabungake CPU 8-bit, I/O paralel 8-bit, counter 8-bit, RAM, ROM, lan sapiturute, sing bisa nyukupi kabutuhan kontrol industri umum lan instrumentasi, diwakili dening 8748, mbukak eksplorasi mikrokomputer chip tunggal ing lapangan industri.

Ing taun 1980-an, mikrokomputer siji-chip 8-bit wiwit dadi luwih diwasa, kapasitas RAM lan ROM tambah, umume nganggo antarmuka serial, sistem pangolahan interupsi multi-level, sawetara counter 16-bit, lsp. Ing taun 1983, Intel ngluncurake MCS. -96 seri mikrokontroler kinerja dhuwur 16-bit, kanthi 120.000 transistor terintegrasi.

Wiwit taun 1990-an, mikrokomputer siji-chip wis mlebu ing tataran satus sekolah pamikiran, ing kinerja, kacepetan, linuwih, integrasi ing mekar lengkap, miturut nomer bit saka bis utawa data ndhaftar, saka 4 bit awal. mboko sithik dikembangaké, karo 8-dicokot, 16-dicokot, 32-dicokot lan 64-dicokot single-chip microcomputers.

Saiki, set instruksi MCU utamane dipérang dadi CISC lan RISC, lan arsitektur inti utamane ARM Cortex, Intel 8051 lan RISC-V.

Miturut 2020 China General Microcontroller (MCU) Market Brief, produk MCU 32-bit nganti 55% saka pasar, disusul produk 8-bit, kanthi 43%, produk 4-bit kanthi 2%, 16 produk -bit accounting kanggo 1%, bisa katon sing produk utama ing pasar 32-dicokot lan 8-dicokot MCUs, lan papan pasar produk 16-dicokot MCU wis nemen squeezed.

CISC instruction set produk nyumbang 24% saka pasar, RISC instruction set produk nyumbang kanggo 76% saka produk utama pasar;Produk inti Intel 8051 nyumbang 22% saka pasar, disusul produk ARM Cortex-M0, 20%, produk ARM Cortex-M3 14%, produk ARM Cortex-M4 12%, produk ARM Cortex-M0+ 5%, produk ARM Cortex-M23 1%, produk inti RISC-V 1%, lan liyane 24%.Produk ARM Cortex-M0 + 5%, produk ARM Cortex-M23 1%, produk inti RISC-V 1%, lan liyane 24%.Umume, intine seri ARM Cortex nduwe 52% saka arus utama pasar.

Pasar MCU wis ngalami penurunan rega sing signifikan sajrone 20 taun kepungkur, nanging rega adol rata-rata (ASP) saya mudhun sajrone limang taun kepungkur.Sawise ngalami kemerosotan ing industri otomotif, kelemahan ekonomi global, lan krisis epidemi, pasar MCU wiwit pulih ing taun 2020. Miturut IC Insights, kiriman MCU mundhak 8% ing taun 2020, lan total kiriman MCU ing taun 2021 mundhak dadi 12%, rekor dhuwur 30.9 milyar, dene ASP uga mundhak 10%, mundhak paling dhuwur sajrone 25 taun.

IC Insights ngarepake kiriman MCU tekan 35.8 milyar unit sajrone limang taun sabanjure, kanthi total dodolan $ 27.2 milyar.Saka jumlah kasebut, dodolan MCU 32-bit samesthine bakal tekan $20 milyar kanthi tingkat pertumbuhan taunan gabungan 9.4%, MCU 16-bit dijangkepi tekan $4.7 milyar, lan MCU 4-bit ora samesthine bakal tuwuh.

02 Mobil MCU nyusul gila

Elektronik otomotif minangka skenario aplikasi MCU paling gedhe.IC Insights ngarepake dodolan MCU ing saindenging jagad bakal tuwuh 10% dadi rekor $21.5 milyar ing taun 2022, kanthi MCU otomotif tuwuh luwih akeh tinimbang pasar pungkasan liyane.

Luwih saka 40% dodolan MCU asale saka elektronik otomotif, lan dodolan MCU otomotif samesthine bakal tuwuh ing CAGR 7.7% sajrone limang taun sabanjure, ngluwihi MCU tujuan umum (7.3%).

Saiki, MCU otomotif utamane 8-bit, 16-bit lan 32-bit, lan bit MCU sing beda-beda main proyek sing beda-beda.

khususe:

MCU 8-bit utamane digunakake kanggo fungsi kontrol sing relatif dhasar, kayata kontrol kursi, AC, penggemar, jendhela, lan modul kontrol lawang.

MCU 16-bit utamane digunakake kanggo awak ngisor, kayata mesin, rem elektronik, sistem suspensi lan sistem daya lan transmisi liyane.

MCU 32-bit cocog karo intelijen otomotif lan utamane digunakake kanggo skenario aplikasi sing cerdas lan aman kayata hiburan kokpit, ADAS, lan kontrol awak.

Ing tahap iki, MCU 8-bit saya tambah akeh ing kinerja lan kapasitas memori, lan kanthi efektifitas biaya dhewe, bisa ngganti sawetara MCU 16-bit ing aplikasi lan uga kompatibel karo MCU 4-bit.MCU 32-dicokot bakal muter peran kontrol master tambah penting ing kabeh automotive E / arsitektur E, kang bisa ngatur papat kasebar low-mburi lan agêng-macem Unit ECU, lan nomer nggunakake bakal terus nambah.

Kahanan ing ndhuwur ndadekake MCU 16-bit ing posisi sing rada kikuk, ora dhuwur nanging kurang, nanging ing sawetara skenario aplikasi, isih migunani, kayata sawetara aplikasi utama sistem powertrain.

Intelijen otomotif wis ningkatake permintaan kanggo MCU 32-bit, kanthi luwih saka telung perempat dodolan MCU otomotif saka MCU 32-bit ing taun 2021, samesthine bakal tekan $5.83 milyar;MCU 16-bit bakal ngasilake kira-kira $ 1,34 milyar ing revenue;lan 8-dicokot MCUs bakal generate bab $441 yuta ing revenue, miturut laporan McClean.

Ing tingkat aplikasi, infotainment minangka skenario aplikasi kanthi paningkatan penjualan MCU otomotif paling dhuwur saben taun, kanthi wutah 59% ing taun 2021 dibandhingake karo taun 2020, lan wutah pendapatan 20% kanggo skenario sing isih ana.

Saiki kabeh kontrol elektronik mobil nggunakake ECU (unit kontrol elektronik), lan MCU punika inti kontrol chip ECU, saben ECU wis paling siji MCU, supaya tataran saiki transformasi lan nganyarke electrification cerdas dijaluk dikarepake kanggo MCU panggunaan kendaraan tunggal kanggo nambah.

Miturut data saka Departemen Riset Komite Ahli Pemasaran Otomotif Institut Pemasaran China, jumlah rata-rata ECU sing digawa dening mobil bahan bakar tradisional biasa yaiku 70;jumlah ECU sing digawa dening mobil bahan bakar tradisional mewah bisa tekan 150 amarga syarat kinerja sing luwih dhuwur kanggo kursi, kontrol tengah lan hiburan, stabilitas awak lan safety;lan jumlah rata-rata ECU sing digawa dening mobil pinter bisa tekan 300 amarga syarat piranti lunak lan hardware anyar kanggo nyopir otonom lan dibantu nyopir, sing cocog karo jumlah MCU sing digunakake dening mobil tunggal uga bakal luwih saka 300.

Panjaluk sing kuat kanggo MCU saka produsen mobil utamane katon ing taun 2021, nalika ana kekurangan inti amarga wabah kasebut.Ing taun kasebut, akeh perusahaan mobil kudu nutup sawetara jalur produksi amarga kekurangan inti, nanging dodolan MCU otomotif mundhak 23% dadi $ 7.6 milyar, rekor dhuwur.

Akèh-akèhé Kripik otomotif diprodhuksi nggunakake wafer 8-inch, sawetara manufaktur kayata TI kanggo transfer line 12-inch, IDM uga bakal dadi bagéan saka pengecoran outsourcing kapasitas, kang didominasi dening MCU, bab 70% saka kapasitas dening TSMC. .Nanging, bisnis otomotif dhewe nyathet bagean cilik saka TSMC, lan TSMC fokus ing bidang teknologi proses canggih elektronik konsumen, saengga pasar MCU otomotif utamane langka.

Kekurangan Kripik otomotif sing dipimpin dening kabeh industri semikonduktor uga nyebabake gelombang ekspansi, pabrik pengecoran utama lan pabrik IDM aktif ngembangake produksi, nanging fokus kasebut beda.

Pabrik TSMC Kumamoto samesthine bakal dioperasikake ing pungkasan taun 2024, saliyane proses 22/28nm, bakal nyedhiyakake proses 12 lan 16nm, lan pabrik Nanjing bakal ngembangake produksi dadi 28nm, kanthi kapasitas produksi saben wulan 40.000 bêsik;

SMIC ngrancang ngembangake produksi paling ora 45,000 wafer 8 inci lan paling ora 10,000 wafer 12 inci ing taun 2021, lan mbangun jalur produksi 12 inci kanthi kapasitas 120,000 wafer saben wulan ing Lingang, fokus ing simpul 28nm lan ndhuwur.

Huahong ngarepake kanggo nyepetake ekspansi kapasitas produksi 12 inci dadi 94.500 potongan ing 2022;

Renesas ngumumake saham ing pabrik Kumamoto TSMC kanthi tujuan ngembangake outsourcing, lan ngarahake nambah pasokan MCU otomotif nganti 50% ing taun 2023, kanthi kapasitas MCU dhuwur-dhuwur samesthine bakal nambah 50% lan kapasitas MCU low-end udakara 70% dibandhingake pungkasan 2021.

STMicroelectronics bakal nandur modal $ 1,4 milyar ing 2022 kanggo ekspansi, lan rencana bakal tikel kaping pindho kapasitas tanduran Eropa ing taun 2025, utamane kanggo nambah kapasitas 12 inci, lan kanggo kapasitas 8 inci, STMicroelectronics bakal milih upgrade kanggo produk sing ora mbutuhake 12-inch. teknologi inch.

Texas Instruments bakal nambah papat tetanduran anyar, tanduran pisanan samesthine bakal sijine menyang operasi ing 2025, lan tetanduran katelu lan papat bakal dibangun antarane 2026 lan 2030;

ON Semiconductor nambah investasi modal dadi 12%, utamane kanggo ekspansi kapasitas wafer 12 inci.

Wawasan IC duwe data sing menarik yen ASP kabeh MCU 32-bit mudhun ing CAGR saka -4.4% taun-taun antarane 2015 lan 2020, nanging mundhak udakara 13% dadi udakara $ 0.72 ing 2021. Dibayangke ing pasar spot , fluktuasi rega MCU otomotif luwih jelas: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH kanthi rega ngadeg $22 mundhak nganti $550, kisaran luwih saka 20 kali, sing minangka salah sawijining chip otomotif sing paling langka ing wektu kasebut.

Infineon 32-bit otomotif MCU SAK-TC277TP-64F200N DC wis mundhak dadi 4,500 yuan, mundhak meh 100 kaping, seri SAK-TC275T-64F200N DC sing padha uga mundhak luwih saka 2,000 yuan.

Ing sisih liyane, elektronik konsumen asli panas wiwit kelangan mudhun, dikarepake banget, uga akselerasi substitusi domestik, nggawe umum-waé, prices MCU konsumen bali mudhun, sawetara model chip ST kayata F0 / F1 / F3 prices seri teka menyang rega normal, lan malah gosip pasar sing rega sawetara MCU wis tiba liwat rega agensi.

Nanging, MCU otomotif kayata Renesas, NXP, Infineon, lan ST isih kurang.Contone, rega ST 32-bit MCU STM32H743VIT6 kanthi kinerja dhuwur munggah dadi 600 yuan ing pungkasan taun kepungkur, dene regane mung 48 yuan rong taun kepungkur.Tambah luwih saka 10 kaping;Rega pasar Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC ing Oktober taun kepungkur kira-kira $1200, tawaran Desember nganti $3800, lan malah ing situs web pihak katelu nawakake luwih saka $5000.

03 Pasar gedhe, lan produksi domestik cilik

Lanskap kompetitif MCU didominasi dening raksasa jaban rangkah minangka kabeh lingkungan kompetitif semikonduktor.Ing taun 2021, limang vendor MCU paling dhuwur yaiku NXP, Microchip, Renesas, ST, lan Infineon.Lima vendor MCU iki nyathet 82.1% saka total dodolan global, dibandhingake karo 72.2% ing taun 2016, kanthi ukuran perusahaan judhul sing tuwuh ing taun-taun sabanjure.

Dibandhingake karo konsumen lan industri MCU, batesan sertifikasi MCU otomotif dhuwur lan periode sertifikasi dawa, sistem sertifikasi kalebu sertifikasi standar ISO26262, AEC-Q001 ~ 004 lan sertifikasi standar IATF16949, AEC-Q100 / Q104 sertifikasi standar, sing ana ing sertifikasi standar ISO26262. safety fungsi automotive dipérang dadi papat tingkat ASIL-A kanggo D. Contone, sasis lan skenario liyane duwe syarat safety paling dhuwur lan mbutuhake sertifikasi tingkat ASIL-D, sawetara manufaktur chip bisa ketemu kondisi.

Miturut data Analisis Strategi, pasar MCU otomotif global lan domestik utamane dikuwasani dening NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, kanthi pangsa pasar 85%.Sanajan MCU 32-bit isih dimonopoli dening raksasa luar negeri, sawetara perusahaan domestik wis mandheg.

04 Kesimpulan

Perkembangan cepet saka kendaraan listrik cerdas, supaya sawetara produsen chip konsumen wis gabung, kayata Nvidia, Qualcomm, Intel wis ing kokpit cerdas, terobosan chip driving otonom, compressing papan kaslametané saka manufaktur chip otomotif lawas.Pangembangan MCU otomotif wis ora fokus ing pangembangan diri lan perbaikan kinerja menyang kompetisi kabeh-kabeh kanggo nyuda biaya nalika njaga kaluwihan teknologi.

Kanthi arsitektur E / E otomotif saka disebarake menyang kontrol domain, lan pungkasane menyang integrasi pusat, bakal ana liyane lan liyane multi-fungsi lan chip low-end prasaja bakal diganti, kinerja dhuwur, daya komputasi dhuwur lan high-end liyane. Kripik bakal dadi fokus kompetisi chip otomotif mangsa, minangka peran kontrol utama MCU dening abang mangsa ECU nomer relatif cilik, kayata Tesla sasis kontrol ECU, siji ngemot 3-4 MCU, nanging sawetara fungsi prasaja saka MCU dhasar bakal Integrasi.Sakabèhé, pasar kanggo MCU otomotif lan papan kanggo substitusi domestik ing taun-taun sing bakal teka mesthi jembar.