2023, mobil gélo MCU

01 Sajarah tumuwuhna MCU

MCU, mikrokontroler, gaduh nami anu kasohor: mikrokomputer chip tunggal.

Ieu téh mangrupa tempat bener amis nyaéta mindahkeun susunan sistem komputer dasar pikeun chip, kaasup versi internal CPU RAM ROM IO counter port serial, sanajan kinerja pasti moal lega salaku komputer, tapi kakuatan low programmable na. fléksibel, jadi dina éléktronika konsumén, komunikasi industri médis Mobil boga rentang pisan lega tina aplikasi.

Dilahirkeun di 1971, Intel dirancang microprocessor munggaran di dunya - angka 4004 chip 4-bit, chip ieu integrates leuwih ti 2.000 transistor, sarta Intel ogé dirancang 4001, 4002, 4003 chip, RAM, ROM jeung registers.

Nalika opat produk ieu dipasarkan, Intel nyerat dina pariwara "Ngumumkeun jaman anyar sirkuit terpadu: mikrokomputer dikondensasi dina hiji chip."Waktu éta, minicomputers jeung mainframes utamana 8-bit jeung 16-bit prosesor, jadi Intel geura-giru dibuka 8-bit microprocessor 8008 dina 1972 pikeun gancang meunang pasar, muka jaman microcomputers single-chip.

Dina 1976, Intel ngaluncurkeun pangontrol mikrokomputer anu tiasa diprogram munggaran di dunya 8748, anu ngahijikeun CPU 8-bit, I/O paralel 8-bit, counter 8-bit, RAM, ROM, jsb, anu tiasa nyumponan kabutuhan kontrol industri umum sareng instrumentation, digambarkeun ku 8748, muka éksplorasi microcomputers single-chip dina widang industri.

Dina taun 1980-an, 8-bit single-chip microcomputers mimiti jadi leuwih dewasa, kapasitas RAM jeung ROM ngaronjat, umumna kalawan interfaces serial, multi-level interrupt processing sistem, sababaraha counters 16-bit, jsb Dina 1983, Intel ngaluncurkeun MCS. -96 runtuyan 16-bit mikrokontroler kinerja tinggi, kalawan 120.000 transistor terpadu.

Kusabab 1990s, microcomputer single-chip geus diasupkeun kana tahap saratus sakola pamikiran, dina kinerja, speed, reliabilitas, integrasi dina mekar pinuh, nurutkeun jumlah bit tina beus atawa registers data, ti mimiti 4 bit. saeutik demi saeutik dimekarkeun, kalawan 8-bit, 16-bit, 32-bit jeung 64-bit single-chip microcomputers.

Ayeuna, set instruksi MCU utamana dibagi kana CISC sareng RISC, sareng arsitéktur inti utamina ARM Cortex, Intel 8051 sareng RISC-V.

Numutkeun kana Ringkesan Pasar Umum Mikrokontroler Cina (MCU) 2020, produk MCU 32-bit dugi ka 55% pasar, dituturkeun ku produk 8-bit, ngitung 43%, produk 4-bit ngitung 2%, 16 produk -bit akuntansi pikeun 1%, éta bisa ditempo yén produk mainstream di pasar téh 32-bit jeung 8-bit MCUs, sarta spasi pasar produk 16-bit MCU geus parah squeezed.

CISC instruksi set produk accounted pikeun 24% tina pasar, RISC instruksi set produk accounted pikeun 76% tina produk mainstream pasar;Produk inti Intel 8051 ngiringan 22% pasar, dituturkeun ku produk ARM Cortex-M0, 20%, produk ARM Cortex-M3 14%, produk ARM Cortex-M4 12%, produk ARM Cortex-M0+ accounted pikeun 5%, produk ARM Cortex-M23 accounted pikeun 1%, RISC-V produk core accounted pikeun 1%, sarta séjén accounted pikeun 24%.Produk ARM Cortex-M0 + accounted pikeun 5%, produk ARM Cortex-M23 accounted pikeun 1%, produk inti RISC-V accounted pikeun 1%, sarta séjén accounted pikeun 24%.Sacara umum, inti séri ARM Cortex nyababkeun 52% tina mainstream pasar.

Pasar MCU parantos ngalaman panurunan harga anu signifikan salami 20 taun ka pengker, tapi turunna harga jual rata-rata (ASP) parantos ngalambatkeun salami lima taun ka pengker.Saatos ngalaman turunna dina industri otomotif, kalemahan ékonomi global, sareng krisis wabah, pasar MCU mimiti pulih dina taun 2020. Numutkeun IC Insights, kiriman MCU ningkat ku 8% dina taun 2020, sareng total kiriman MCU dina taun 2021 ningkat ka 12%, rekor luhur 30.9 milyar, sedengkeun ASP ogé naék 10%, paningkatan pangluhurna dina 25 taun.

IC Insights ngarepkeun kiriman MCU ngahontal 35.8 milyar unit salami lima taun ka hareup, kalayan total penjualan $ 27.2 milyar.Tina ieu, penjualan MCU 32-bit diperkirakeun ngahontal $ 20 milyar kalayan tingkat pertumbuhan taunan sanyawa 9,4%, MCU 16-bit diperkirakeun ngahontal $ 4,7 milyar, sareng MCU 4-bit henteu diperkirakeun nunjukkeun kamekaran.

02 Mobil MCU nyusul gélo

Éléktronik otomotif mangrupikeun skénario aplikasi MCU panggedéna.IC Insights ngarepkeun penjualan MCU sadunya bakal ningkat 10% kana catetan $ 21.5 milyar dina taun 2022, kalayan MCU otomotif tumbuh langkung seueur tibatan pasar tungtung anu sanés.

Langkung ti 40% penjualan MCU asalna tina éléktronika otomotif, sareng penjualan MCU otomotif diperkirakeun tumbuh dina CAGR 7.7% salami lima taun ka hareup, ngalangkungan MCU tujuan umum (7.3%).

Ayeuna, MCU otomotif utamina 8-bit, 16-bit sareng 32-bit, sareng bit MCU anu béda maénkeun padamelan anu béda.

Husus:

The 8-bit MCU utamana dipaké pikeun fungsi kontrol rélatif dasar, kayaning kadali korsi, AC, kipas, jandéla, jeung modul kontrol panto.

The 16-bit MCU utamana dipaké pikeun awak handap, kayaning mesin, marake éléktronik, sistem gantung jeung kakuatan sarta transmisi sistem lianna.

MCU 32-bit cocog sareng intelijen otomotif sareng umumna dianggo pikeun skenario aplikasi anu cerdas sareng aman sapertos hiburan kabina, ADAS, sareng kontrol awak.

Dina tahap ieu, 8-bit MCU tumuwuh dina kinerja sarta memori kapasitas, sarta kalawan efektivitas ongkos sorangan, aranjeunna bisa ngaganti sababaraha 16-bit MCUs dina aplikasi tur oge mundur cocog sareng 4-bit MCUs.MCU 32-bit bakal maénkeun peran kontrol master anu langkung penting dina sakabéh arsitéktur E / E otomotif, anu tiasa ngatur opat unit ECU low-end sareng pertengahan rentang anu sumebar, sareng jumlah panggunaan bakal terus ningkat.

Kaayaan di luhur ngajadikeun MCU 16-bit dina posisi anu kagok, henteu luhur tapi rendah, tapi dina sababaraha skenario aplikasi, éta masih mangpaat, sapertos sababaraha aplikasi konci sistem powertrain.

Kecerdasan otomotif sacara signifikan ningkatkeun paménta pikeun MCU 32-bit, kalayan langkung ti tilu-suku penjualan MCU otomotif asalna tina MCU 32-bit dina 2021, diperkirakeun ngahontal sakitar $ 5.83 milyar;MCUs 16-bit bakal ngahasilkeun kira-kira $ 1,34 milyar dina pendapatan;jeung 8-bit MCUs bakal ngahasilkeun kira $441 juta di sharing, nurutkeun laporan McClean.

Dina tingkat aplikasi, infotainment mangrupikeun skénario aplikasi kalayan paningkatan taun-ka-taun anu paling luhur dina penjualan MCU otomotif, kalayan pertumbuhan 59% dina 2021 dibandingkeun sareng 2020, sareng pertumbuhan pendapatan 20% pikeun sésa-sésa skenario.

Ayeuna sadaya kadali éléktronik mobil nganggo ECU (unit kontrol éléktronik), sareng MCU mangrupikeun chip kontrol inti ECU, unggal ECU ngagaduhan sahenteuna hiji MCU, janten tahap transformasi ayeuna sareng ningkatkeun éléktrifikasi calakan nyababkeun paménta pikeun MCU pamakéan kandaraan tunggal pikeun ngaronjatkeun.

Numutkeun data ti Dinas Panaliti Panitia Ahli Pemasaran Otomotif Institut Pemasaran Cina, jumlah rata-rata ECU anu dibawa ku mobil suluh tradisional nyaéta 70;jumlah ECUs dibawa ku mobil suluh tradisional méwah bisa ngahontal 150 kusabab sarat kinerja luhur pikeun korsi, kontrol sentral jeung hiburan, stabilitas awak jeung kaamanan;sareng jumlah rata-rata ECU anu dibawa ku mobil pinter tiasa ngahontal 300 kusabab syarat parangkat lunak sareng hardware énggal pikeun nyetir otonom sareng nyetir anu ditulungan, anu pakait sareng jumlah MCU anu dianggo ku mobil tunggal ogé bakal ngahontal langkung ti 300.

Paménta anu kuat pikeun MCU ti produsén mobil khususna dibuktikeun dina taun 2021, nalika aya kakurangan inti kusabab wabah.Taun éta, seueur perusahaan mobil kedah nutup sakedap sababaraha jalur produksi kusabab kurangna inti, tapi penjualan MCU otomotif naék 23% dugi ka $ 7.6 milyar, rekor luhur.

Kalolobaan chip otomotif dihasilkeun maké wafers 8 inci, sababaraha pabrik kayaning TI ka mindahkeun garis 12 inci, IDM ogé bakal jadi bagian tina foundry outsourcing kapasitas, nu didominasi ku MCU, ngeunaan 70% tina kapasitas TSMC. .Sanajan kitu, bisnis otomotif sorangan akun pikeun saimbang leutik TSMC, sarta TSMC museurkeun kana widang téhnologi prosés canggih éléktronika konsumén, jadi pasar MCU otomotif utamana langka.

Kakurangan chip otomotif dipingpin ku sakabéh industri semikonduktor ogé ushered dina gelombang ékspansi, foundries utama jeung tutuwuhan IDM aktip dilegakeun produksi, tapi pokusna béda.

Pabrik TSMC Kumamoto diperkirakeun bakal dioperasikeun dina ahir taun 2024, salian ti prosés 22/28nm, éta bakal nyayogikeun prosés 12 sareng 16nm, sareng pabrik Nanjing bakal ngalegaan produksi ka 28nm, kalayan kapasitas produksi bulanan tina 40.000 lembar;

SMIC ngarencanakeun rék dilegakeun produksi ku sahenteuna 45.000 wafers 8 inci sarta sahanteuna 10.000 wafers 12 inci dina 2021, sarta ngawangun garis produksi 12 inci kalawan kapasitas bulanan 120.000 wafers di Lingang, fokus dina 28nm na luhur titik.

Huahong ngaharepkeun ngagancangkeun ékspansi kapasitas produksi 12 inci ka 94.500 lembar dina 2022;

Renesas ngumumkeun stake na di pabrik Kumamoto TSMC kalawan niat rék dilegakeun outsourcing, sarta boga tujuan pikeun ngaronjatkeun suplai MCU otomotif ku 50% ku 2023, kalawan kapasitas MCU high-end diperkirakeun ningkat ku 50% jeung low-end kapasitas MCU ku ngeunaan 70% dibandingkeun sareng tungtung 2021.

STMicroelectronics bakal investasi $ 1,4 milyar dina 2022 pikeun ékspansi, sareng ngarencanakeun pikeun ngagandakeun kapasitas pabrik Éropa na ku 2025, utamina ningkatkeun kapasitas 12 inci, sareng pikeun kapasitas 8 inci, STMicroelectronics bakal milih ningkatkeun pikeun produk anu henteu peryogi 12- téhnologi inci.

Texas Instruments bakal nambahan opat tutuwuhan anyar, pabrik kahiji diperkirakeun mangrupa nempatkeun kana operasi di 2025, sarta tutuwuhan katilu jeung kaopat bakal diwangun antara 2026 jeung 2030;

ON Semiconductor ngaronjat investasi ibukota -na pikeun 12%, utamana pikeun ékspansi kapasitas wafer 12 inci.

Wawasan IC gaduh data anu pikaresepeun yén ASP sadaya MCU 32-bit turun dina CAGR -4.4% sataun-on-taun antara 2015 sareng 2020, tapi naék sakitar 13% dugi ka $ 0.72 dina 2021. Digambarkeun dina pasar spot , turun naek harga MCU otomotif langkung atra: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH kalayan harga nangtung $22 surged nepi ka $550, rentang leuwih ti 20 kali, nu mangrupakeun salah sahiji chip otomotif paling langka dina waktu éta.

Infineon 32-bit otomotif MCU SAK-TC277TP-64F200N DC parantos naék kana 4,500 yuan, paningkatan ampir 100 kali, séri SAK-TC275T-64F200N DC anu sami ogé naék langkung ti 2,000 yuan.

Di sisi séjén, éléktronika konsumen mimitina panas mimiti niiskeun handap, paménta lemah, kitu ogé akselerasi substitusi domestik, sahingga umum-Tujuan, harga konsumen MCU deui handap, sababaraha model chip ST kayaning F0 / F1 / F3. harga séri datang ka deukeut harga normal, komo rumor pasar yén harga sababaraha MCUs geus ragrag ngaliwatan harga agénsi.

Tapi, MCU otomotif sapertos Renesas, NXP, Infineon, sareng ST masih dina kaayaan kakurangan relatif.Contona, harga ST's-kinerja tinggi 32-bit MCU STM32H743VIT6 naek ka 600 yuan dina ahir taun ka tukang, sedengkeun hargana ngan 48 yuan dua taun ka tukang.Kanaékan leuwih ti 10 kali;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N harga pasar AC dina Oktober taun ka tukang kira-kira $1200, Désémber nawarkeun nepi ka $3800, komo dina situs web pihak-katilu nawarkeun leuwih ti $5000.

03 Pasarna ageung, sareng produksi domestik alit

Lanskap kompetitif MCU didominasi ku raksasa luar negeri salaku sakumna lingkungan kompetitif semikonduktor.Taun 2021, lima padagang MCU paling luhur nyaéta NXP, Microchip, Renesas, ST, sareng Infineon.Lima padagang MCU ieu nyababkeun 82.1% tina total penjualan global, dibandingkeun sareng 72.2% dina taun 2016, kalayan ukuran perusahaan headline tumbuh dina taun-taun intervening.

Dibandingkeun sareng konsumen sareng industri MCU, ambang sertifikasi MCU otomotif tinggi sareng periode sertifikasi panjang, sistem sertifikasi kalebet sertifikasi standar ISO26262, AEC-Q001 ~ 004 sareng sertifikasi standar IATF16949, AEC-Q100 / Q104 sertifikasi standar, dimana sertifikasi standar ISO26262. kaamanan fungsional otomotif dibagi kana opat tingkat ASIL-A mun D. Contona, dina chassis jeung skenario sejenna boga syarat kaamanan pangluhurna sarta merlukeun sertifikasi tingkat ASIL-D, sababaraha pabrik chip bisa minuhan kaayaan.

Numutkeun kana data Analisis Strategi, pasar MCU otomotif global sareng domestik utamina dikawasaan ku NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, kalayan pangsa pasar 85%.Sanaos MCU 32-bit masih dimonopoli ku raksasa luar negeri, sababaraha perusahaan domestik parantos pareum.

04 Kacindekan

Ngembangkeun gancang kandaraan listrik calakan, jadi sababaraha makers chip konsumen geus ngagabung, kayaning Nvidia, Qualcomm, Intel geus di kabina calakan, breakthroughs chip nyetir otonom, compressing spasi survival tina pabrik chip otomotif heubeul.Pangembangan MCU otomotif parantos musna tina fokus kana pamekaran diri sareng perbaikan kinerja ka kompetisi sadaya-buleud pikeun ngirangan biaya bari ngajaga kaunggulan téknologi.

Kalawan arsitektur E / E otomotif ti disebarkeun ka kontrol domain, sarta ahirna nuju integrasi sentral, bakal aya beuki loba multi-fungsi jeung basajan low-tungtung chip bakal diganti, kinerja tinggi, kakuatan komputasi tinggi na high-end lianna. chip bakal jadi fokus kompetisi chip otomotif hareup, salaku peran kontrol utama MCU ku réduksi angka ECU hareup relatif leutik, kayaning Tesla chassis kontrol ECU, single ngandung 3-4 MCU, tapi sababaraha fungsi basajan tina nu MCU dasar bakal terpadu.Gemblengna, pasar pikeun MCU otomotif sareng rohangan pikeun substitusi domestik dina taun-taun anu bakal datang pasti ageung.