2023, ang buang nga awto nga MCU

01 Ang kasaysayan sa pagtubo sa MCU

MCU, microcontroller, kini adunay usa ka ilado nga ngalan: single-chip microcomputer.

Kini mao ang tinuod nga matam-is nga dapit mao ang pagbalhin sa usa ka hugpong sa mga nag-unang sistema sa computer ngadto sa usa ka chip, lakip na ang internal nga bersyon sa CPU RAM ROM IO counter serial port, bisan tuod ang performance mao ang sa pagkatinuod dili sama ka lapad sa usa ka computer, apan kini mao ang ubos nga gahum programmable ug flexible, mao nga sa consumer electronics, medikal nga industriya komunikasyon Ang mga sakyanan adunay usa ka halapad kaayo nga mga aplikasyon.

Natawo kini niadtong 1971, gidesinyo sa Intel ang unang microprocessor sa kalibotan – ang numero nga 4004 4-bit chip, kini nga chip nag-integrate og labaw sa 2,000 ka transistors, ug ang Intel usab nagdisenyo sa 4001, 4002, 4003 chips, RAM, ROM ug mga register.

Sa diha nga kining upat ka mga produkto miadto sa merkado, ang Intel misulat sa ad nga "Ipahibalo ang usa ka bag-ong panahon sa integrated circuits: microcomputers condensed sa usa ka chip."Niadtong panahona, ang mga minicomputers ug mainframes kasagaran 8-bit ug 16-bit nga mga processor, mao nga gilusad dayon sa Intel ang 8-bit microprocessor 8008 niadtong 1972 aron dali nga makadaog sa merkado, nga nagbukas sa panahon sa single-chip microcomputers.

Niadtong 1976, gilusad sa Intel ang unang programmable microcomputer controller 8748 sa kalibotan, nga nag-integrate sa 8-bit CPU, 8-bit parallel I/O, 8-bit counter, RAM, ROM, ug uban pa, nga makatubag sa mga panginahanglanon sa general industrial control ug instrumentasyon, nga girepresentahan sa 8748, nagbukas sa eksplorasyon sa single-chip microcomputers sa industriyal nga natad.

Sa dekada 1980, ang 8-bit nga single-chip microcomputers nagsugod nga nahimong mas hamtong, ang kapasidad sa RAM ug ROM misaka, kasagaran adunay mga serial interface, multi-level interrupt processing systems, multiple 16-bit counters, ug uban pa. Sa 1983, gilusad sa Intel ang MCS -96 nga serye sa 16-bit high-performance microcontrollers, nga adunay 120,000 ka integrated transistor.

Sukad sa 1990s, ang single-chip microcomputer misulod sa yugto sa usa ka gatos nga mga eskwelahan sa panghunahuna, sa performance, speed, kasaligan, integration sa bug-os nga bloom, sumala sa gidaghanon sa mga bits sa bus o data registers, gikan sa inisyal nga 4 bits anam-anam nga naugmad, nga adunay 8-bit, 16-bit, 32-bit ug 64-bit single-chip microcomputers.

Sa pagkakaron, ang set sa instruksiyon sa mga MCU kasagarang gibahin sa CISC ug RISC, ug ang kinauyokan nga arkitektura kasagaran ARM Cortex, Intel 8051 ug RISC-V.

Sumala sa 2020 China General Microcontroller (MCU) Market Brief, ang 32-bit nga mga produkto sa MCU nagkantidad hangtod sa 55% sa merkado, gisundan sa 8-bit nga mga produkto, nga nagkantidad sa 43%, 4-bit nga mga produkto nga nagkantidad sa 2%, 16 -bit nga mga produkto nga nagkantidad ug 1%, makita nga ang mainstream nga mga produkto sa merkado mao ang 32-bit ug 8-bit MCUs, ug ang wanang sa merkado sa 16-bit nga mga produkto sa MCU grabeng gipiit.

Ang CISC instruksiyon set nga mga produkto mikabat sa 24% sa merkado, RISC instruksiyon set nga mga produkto alang sa 76% sa merkado mainstream nga mga produkto;Ang mga produkto sa Intel 8051 nag-asoy sa 22% sa merkado, gisundan sa mga produkto sa ARM Cortex-M0, nga nagkantidad sa 20%, ang mga produkto sa ARM Cortex-M3 nagkantidad sa 14%, ang mga produkto sa ARM Cortex-M4 nagkantidad sa 12%, mga produkto sa ARM Cortex-M0+ mikabat sa 5%, ang mga produkto sa ARM Cortex-M23 mikabat sa 1%, ang mga produkto sa RISC-V nagkantidad ug 1%, ug ang uban nagkantidad sa 24%.Ang mga produkto sa ARM Cortex-M0+ mikabat sa 5%, ang mga produkto sa ARM Cortex-M23 mikabat sa 1%, ang mga produkto sa RISC-V nagkantidad sa 1%, ug ang uban nagkantidad sa 24%.Sa kinatibuk-an, ang ARM Cortex series cores nagkantidad sa 52% sa mainstream sa merkado.

Ang merkado sa MCU nag-atubang sa daghang mga pagkunhod sa presyo sa miaging 20 ka tuig, apan ang average nga pagkunhod sa presyo sa pagbaligya (ASP) naghinay sa miaging lima ka tuig.Human masinati ang pag-us-os sa industriya sa automotiko, ang pangkalibutanon nga kahuyang sa ekonomiya, ug ang krisis sa epidemya, ang merkado sa MCU nagsugod sa pag-ayo sa 2020. Sumala sa IC Insights, ang mga kargamento sa MCU miuswag sa 8% sa 2020, ug ang kinatibuk-ang pagpadala sa MCU sa 2021 misaka ngadto sa 12%, usa ka taas nga rekord nga 30.9 bilyon, samtang ang mga ASP misaka usab ug 10%, ang labing kataas nga pagtaas sa 25 ka tuig.

Gilauman sa IC Insights nga ang mga pagpadala sa MCU moabot sa 35.8 bilyon nga mga yunit sa sunod nga lima ka tuig, nga adunay kinatibuk-ang halin nga $27.2 bilyon.Niini, ang 32-bit nga MCU sales gilauman nga moabot sa $20 bilyon nga adunay compound annual growth rate nga 9.4%, 16-bit MCUs gilauman nga moabot sa $4.7 billion, ug ang 4-bit MCUs dili gilauman nga magpakita sa pagtubo.

02 Ang awto nga MCU nabuang nga pag-overtake

Ang automotive electronics mao ang pinakadako nga senaryo sa aplikasyon sa mga MCU.Gilauman sa IC Insights ang tibuuk kalibutan nga pagbaligya sa MCU nga motubo 10% sa usa ka talaan nga $21.5 bilyon sa 2022, nga adunay mga automotive nga MCU nga nagdako labaw sa kadaghanan sa ubang mga merkado sa katapusan.

Labaw sa 40% sa pagbaligya sa MCU gikan sa automotive electronics, ug ang automotive MCU sales gilauman nga motubo sa usa ka CAGR nga 7.7% sa sunod nga lima ka tuig, nga milabaw sa mga general-purpose MCUs (7.3%).

Sa pagkakaron, ang mga automotive MCUs kasagaran 8-bit, 16-bit ug 32-bit, ug lain-laing mga bits sa MCUs nagdula og lain-laing mga trabaho.

Partikular:

Ang 8-bit nga MCU kasagarang gigamit alang sa medyo batakang mga function sa pagkontrol, sama sa pagkontrol sa mga lingkoranan, air conditioner, bentilador, bintana, ug mga module sa pagkontrol sa pultahan.

Ang 16-bit nga MCU kasagarang gigamit alang sa ubos nga lawas, sama sa makina, electronic brake, suspension system ug uban pang power ug transmission system.

Ang 32-bit nga MCU mohaum sa automotive intelligence ug kasagarang gigamit alang sa high-end nga intelihente ug luwas nga mga senaryo sa aplikasyon sama sa cockpit entertainment, ADAS, ug pagkontrol sa lawas.

Niini nga yugto, ang 8-bit nga mga MCU nagkadako sa pasundayag ug kapasidad sa panumduman, ug uban sa ilang kaugalingon nga pagkaepektibo sa gasto, mahimo nilang ilisan ang pipila ka mga 16-bit nga MCU sa mga aplikasyon ug pabalik usab nga nahiuyon sa 4-bit nga mga MCU.Ang 32-bit nga MCU magdula sa usa ka labi ka hinungdanon nga master control nga papel sa tibuuk nga automotive E / E nga arkitektura, nga makadumala sa upat nga nagkatibulaag nga low-end ug mid-range nga mga yunit sa ECU, ug ang gidaghanon sa mga gamit magpadayon sa pagdugang.

Ang sitwasyon sa ibabaw naghimo sa 16-bit MCU sa usa ka medyo awkward nga posisyon, dili taas apan ubos, apan sa pipila ka mga sitwasyon sa aplikasyon, kini mapuslanon gihapon, sama sa pipila ka mahinungdanong mga aplikasyon sa mga sistema sa powertrain.

Ang automotive intelligence nakapadako sa panginahanglan alang sa 32-bit MCUs, nga adunay labaw sa tulo ka quarter sa automotive MCU sales gikan sa 32-bit MCUs sa 2021, gilauman nga moabot sa mga $5.83 bilyon;Ang 16-bit MCUs makamugna ug mga $1.34 bilyon nga kita;ug 8-bit MCUs makamugna mga $441 milyon sa kita, sumala sa McClean report.

Sa lebel sa aplikasyon, ang infotainment mao ang senaryo sa aplikasyon nga adunay labing kataas nga tuig-sa-tuig nga pagtaas sa mga pagbaligya sa automotive MCU, nga adunay 59% nga pagtubo sa 2021 kumpara sa 2020, ug 20% ​​nga pagtubo sa kita alang sa nahabilin nga mga senaryo.

Karon ang tanan nga electronic control sa sakyanan sa paggamit sa ECU (electronic control unit), ug ang MCU mao ang core control chip ECU, ang matag ECU adunay labing menos usa ka MCU, mao nga ang kasamtangan nga yugto sa pagbag-o ug pag-upgrade sa intelihenteng electrification nag-aghat sa panginahanglan alang sa MCU us aka paggamit sa awto aron madugangan.

Sumala sa datos gikan sa Departamento sa Pagpanukiduki sa Automotive Marketing Expert Committee sa China Marketing Institute, ang kasagaran nga gidaghanon sa mga ECU nga gidala sa ordinaryo nga tradisyonal nga mga sakyanan sa gasolina mao ang 70;ang gidaghanon sa mga ECU nga gidala sa maluho nga tradisyonal nga mga sakyanan sa gasolina mahimong moabot sa 150 tungod sa mas taas nga mga kinahanglanon sa performance alang sa mga lingkoranan, sentral nga kontrol ug kalingawan, kalig-on sa lawas ug kaluwasan;ug ang kasagaran nga gidaghanon sa mga ECU nga gidala sa mga smart nga mga sakyanan mahimong moabot sa 300 tungod sa bag-ong software ug hardware nga mga kinahanglanon alang sa autonomous driving ug assisted driving, nga katumbas sa gidaghanon sa MCU nga gigamit sa single nga mga sakyanan moabot usab og labaw sa 300.

Ang kusog nga panginahanglan alang sa mga MCU gikan sa mga automaker labi nga makita sa 2021, kung adunay kakulang sa mga cores tungod sa epidemya.Nianang tuiga, daghang mga kompanya sa awto ang kinahanglan nga isira ang pipila ka mga linya sa produksiyon tungod sa kakulang sa mga cores, apan ang mga pagbaligya sa mga automotive MCUs misaka sa 23% hangtod $ 7.6 bilyon, usa ka taas nga rekord.

Kadaghanan sa mga automotive chips gihimo gamit ang 8-pulgada nga mga wafer, ang pipila nga mga tiggama sama sa TI hangtod sa 12-pulgada nga pagbalhin sa linya, ang IDM mahimong bahin usab sa kapasidad nga outsourcing foundry, nga gimandoan sa MCU, mga 70% sa kapasidad sa TSMC .Bisan pa, ang negosyo sa automotibo mismo nag-asoy sa gamay nga bahin sa TSMC, ug ang TSMC nagpunting sa advanced nga teknolohiya sa proseso sa natad sa consumer electronics, busa ang merkado sa automotive MCU labi ka nihit.

Ang kakulang sa mga automotive chips nga gipangulohan sa tibuok industriya sa semiconductor usab nagdala sa usa ka balud sa pagpalapad, ang mga mayor nga foundries ug IDM nga mga tanum sa aktibong pagpalapad sa produksyon, apan ang focus lahi.

Ang planta sa TSMC Kumamoto gilauman nga ibutang sa operasyon sa katapusan sa 2024, dugang sa 22/28nm nga proseso, kini dugang nga paghatag og 12 ug 16nm nga mga proseso, ug ang Nanjing nga planta mopalapad sa produksyon ngadto sa 28nm, nga adunay binulan nga produksyon nga kapasidad sa 40,000 ka piraso;

Nagplano ang SMIC nga palapdan ang produksiyon sa labing menos 45,000 8-pulgada nga mga wafer ug labing menos 10,000 12-pulgada nga mga wafer sa 2021, ug magtukod usa ka 12-pulgada nga linya sa produksiyon nga adunay binulan nga kapasidad nga 120,000 nga mga wafer sa Lingang, nga nagpunting sa 28nm ug pataas nga mga node.

Gilauman ni Huahong nga mapaspasan ang pagpalapad sa 12-pulgada nga kapasidad sa produksiyon ngadto sa 94,500 ka piraso sa 2022;

Gipahibalo ni Renesas ang stake niini sa planta sa Kumamoto sa TSMC nga adunay katuyoan nga palapdan ang outsourcing, ug gitumong nga madugangan ang suplay sa automotive MCU sa 50% sa 2023, nga adunay taas nga kapasidad sa MCU nga gilauman nga madugangan sa 50% ug ubos nga kapasidad sa MCU sa hapit 70% itandi sa katapusan sa 2021.

Ang STMicroelectronics mamuhunan ug $1.4 bilyon sa 2022 alang sa pagpalapad, ug nagplano nga doblehon ang kapasidad sa mga tanum sa Europe sa 2025, labi na aron madugangan ang 12-pulgada nga kapasidad, ug alang sa 8-pulgada nga kapasidad, ang STMicroelectronics mapili nga mag-upgrade alang sa mga produkto nga wala magkinahanglan og 12- pulgada nga teknolohiya.

Ang Texas Instruments magdugang og upat ka bag-ong mga planta, ang unang planta gilauman nga ibutang sa operasyon sa 2025, ug ang ikatulo ug ikaupat nga mga planta pagatukuron tali sa 2026 ug 2030;

Gipataas sa ON Semiconductor ang pagpamuhunan sa kapital sa 12%, labi na alang sa 12-pulgada nga pagpalapad sa kapasidad sa wafer.

Ang mga panan-aw sa IC adunay usa ka makapaikag nga datos nga ang ASP sa tanan nga 32-bit nga mga MCU nagkunhod sa usa ka CAGR nga -4.4% tuig-sa-tuig tali sa 2015 ug 2020, apan nagtaas mga 13% hangtod sa mga $0.72 sa 2021. Gipakita sa merkado sa lugar , ang pag-usab-usab sa presyo sa automotive MCU mas klaro: ang NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH nga adunay nagbarog nga presyo nga $22 misulbong hangtod sa $550, usa ka han-ay nga labaw pa sa 20 ka beses, nga usa sa labing nihit nga automotive chips niadtong panahona.

Ang Infineon 32-bit automotive MCU SAK-TC277TP-64F200N DC misaka sa 4,500 yuan, usa ka pagtaas sa hapit 100 ka beses, ang parehas nga serye sa SAK-TC275T-64F200N DC misaka usab sa labaw sa 2,000 yuan.

Sa pikas nga bahin, ang orihinal nga init nga consumer electronics nagsugod sa pagpabugnaw, ang huyang nga panginahanglan, ingon man ang pagpadali sa domestic substitution, paghimo sa kinatibuk-ang katuyoan, ang mga presyo sa consumer MCU mibalik, pipila ka mga modelo sa ST chip sama sa F0 / F1 / F3 Ang mga presyo sa serye miabot sa hapit sa normal nga presyo, ug bisan ang mga hungihong sa merkado nga ang presyo sa pipila ka mga MCU nahulog sa presyo sa ahensya.

Bisan pa, ang mga automotive MCUs sama sa Renesas, NXP, Infineon, ug ST naa pa sa usa ka kahimtang nga medyo kakulang.Pananglitan, ang presyo sa ST's high-performance 32-bit MCU STM32H743VIT6 misaka sa 600 yuan sa katapusan sa miaging tuig, samtang ang presyo niini 48 yuan lang duha ka tuig ang milabay.Ang pagtaas labaw pa sa 10 ka beses;Ang Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC nga presyo sa merkado sa Oktubre sa miaging tuig sa mga $1200, ang Disyembre nagtanyag hangtod sa $3800, ug bisan sa mga third-party nga website nagtanyag labaw sa $5000.

03 Ang merkado dako, ug ang domestic nga produksyon gamay ra

Ang talan-awon sa kompetisyon sa MCU ingon nga gidominar sa mga higante sa gawas sa nasud sama sa tibuuk nga palibot nga kompetisyon sa semiconductor.Kaniadtong 2021, ang nanguna nga lima nga tigbaligya sa MCU mao ang NXP, Microchip, Renesas, ST, ug Infineon.Kini nga lima ka mga vendor sa MCU mikabat sa 82.1% sa kinatibuk-ang pagbaligya sa kalibutan, kumpara sa 72.2% sa 2016, nga adunay kadak-an sa mga kompanya sa ulohan nga nagtubo sa mga nangilabot nga tuig.

Kung itandi sa consumer ug industriyal nga MCU, ang automotive MCU certification threshold taas ug ang panahon sa sertipikasyon taas, ang certification system naglakip sa ISO26262 standard certification, AEC-Q001~004 ug IATF16949 standard certification, AEC-Q100/Q104 standard certification, diin ISO26262 standard certification automotive functional safety gibahin ngadto sa upat ka ang-ang sa ASIL-A ngadto sa D. Pananglitan, ang mga chassis ug uban pang mga senaryo adunay pinakataas nga mga kinahanglanon sa kaluwasan ug nagkinahanglan sa ASIL-D nga lebel nga sertipikasyon, pipila ka mga tiggama sa chip ang makatagbo sa mga kondisyon.

Sumala sa datos sa Pag-analisa sa Strategy, ang global ug domestic automotive nga merkado sa MCU nag-una nga gi-okupar sa NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip, nga adunay bahin sa merkado nga 85%.Bisan kung ang 32-bit nga mga MCU gi-monopolyo gihapon sa mga higante sa gawas sa nasud, pipila ka mga domestic nga kompanya ang mikuha.

04 Konklusyon

Ang paspas nga pag-uswag sa mga intelihente nga mga de-koryenteng mga awto, mao nga daghang mga tighimo sa chip sa konsyumer ang miapil, sama sa Nvidia, Qualcomm, Intel nga naa sa intelihenteng sabungan, mga pagbuto sa autonomous nga pagmaneho sa chip, pag-compress sa wanang nga mabuhi sa mga daan nga tiggama sa automotive chip.Ang pag-uswag sa mga automotive MCU gikan sa pag-focus sa pag-uswag sa kaugalingon ug pagpaayo sa pasundayag hangtod sa tanan nga kompetisyon alang sa pagkunhod sa gasto samtang nagpadayon ang mga bentaha sa teknolohiya.

Uban sa automotive E / E nga arkitektura gikan sa pag-apod-apod ngadto sa kontrol sa domain, ug sa kadugayan padulong sa sentral nga panagsama, adunay mas daghan ug mas daghang multi-functional ug yano nga low-end nga chip ang mapulihan, high-performance, high computing power ug uban pang high-end chips mahimong focus sa umaabot nga automotive chip kompetisyon, ingon nga ang nag-unang kontrol nga papel sa MCU pinaagi sa umaabot nga ECU gidaghanon reduction mao ang medyo gamay, sama sa Tesla chassis kontrol ECU, ang usa ka naglangkob sa 3-4 MCU, apan ang pipila ka yano nga function sa ang batakang MCU i-integrate.Sa kinatibuk-an, ang merkado alang sa automotive MCUs ug ang wanang alang sa domestic substitution sa umaabot nga mga tuig sa walay duhaduha dako.