2023, az őrült autó MCU

01 Az MCU növekedési története

MCU, mikrokontroller, jól ismert neve van: egychipes mikroszámítógép.

Nagyon édes hely az alapvető számítógépes rendszer készlet áthelyezése egy chipre, beleértve a CPU RAM belső verzióját ROM IO számláló soros portot, bár a teljesítmény természetesen nem olyan széles, mint egy számítógépé, de alacsony fogyasztású programozható és rugalmas, így a szórakoztató elektronikai, orvosi ipari kommunikációban Az autók alkalmazási köre igen széles.

1971-ben született, az Intel megtervezte a világ első mikroprocesszorát – a 4004-es számú 4 bites chipet, amely több mint 2000 tranzisztort integrál, és az Intel 4001, 4002, 4003 chipet, RAM-ot, ROM-ot és regisztereket is tervezett.

Amikor ez a négy termék piacra került, az Intel azt írta a hirdetésben, hogy „Hirdezze be az integrált áramkörök új korszakát: egyetlen chipre tömörített mikroszámítógépeket”.Akkoriban a miniszámítógépek és a nagyszámítógépek főként 8 és 16 bites processzorok voltak, így az Intel 1972-ben hamarosan piacra dobta a 8 bites 8008 mikroprocesszort, hogy gyorsan megnyerje a piacot, megnyitva ezzel az egychipes mikroszámítógépek korszakát.

1976-ban az Intel piacra dobta a világ első programozható mikroszámítógép-vezérlőjét, a 8748-at, amely integrálja a 8 bites CPU-t, 8 bites párhuzamos I/O-t, 8 bites számlálót, RAM-ot, ROM-ot stb., amely képes kielégíteni az általános ipari vezérlés, ill. műszerezés, amelyet a 8748 képvisel, megnyitva az egychipes mikroszámítógépek feltárását az ipari területen.

Az 1980-as években a 8 bites egychipes mikroszámítógépek egyre érettebbé váltak, a RAM és a ROM kapacitása nőtt, általában soros interfészekkel, többszintű megszakítás-feldolgozó rendszerekkel, több 16 bites számlálóval stb. 1983-ban az Intel elindította az MCS-t. -96 sorozat 16 bites nagy teljesítményű mikrokontrollerek, 120 000 integrált tranzisztorral.

Az 1990-es évek óta az egychipes mikroszámítógép a kezdeti 4 bittől kezdve a teljesítmény, a sebesség, a megbízhatóság, az integráció teljes virágzásával lépett száz iskolarendszer színpadára, a busz vagy adatregiszterek bitszáma szerint. fokozatosan fejlődött, 8 bites, 16 bites, 32 bites és 64 bites egychipes mikroszámítógépekkel.

Jelenleg az MCU-k utasításkészlete főként CISC-re és RISC-re oszlik, a magarchitektúra pedig főként ARM Cortex, Intel 8051 és RISC-V.

A 2020-as China General Microcontroller (MCU) piaci összefoglalója szerint a 32 bites MCU termékek a piac 55%-át teszik ki, ezt követik a 8 bites termékek 43%-kal, a 4 bites termékek pedig 2%-ot, 16 -bites termékek 1%-át teszik ki, látható, hogy a piacon a mainstream termékek a 32 bites és a 8 bites MCU-k, a 16 bites MCU termékek piaca pedig erősen megszorult.

A CISC utasításkészlet-termékek a piac 24%-át, a RISC utasításkészlet-termékek a piac fő termékeinek 76%-át tették ki;Az Intel 8051 alaptermékei a piac 22%-át tették ki, ezt követik az ARM Cortex-M0 termékek 20%-kal, az ARM Cortex-M3 termékek 14%-kal, az ARM Cortex-M4 termékek 12%-kal, az ARM Cortex-M0+ termékek. 5%-ot, az ARM Cortex-M23 termékek 1%-ot, a RISC-V magtermékek 1%-ot, az egyéb termékek 24%-ot tettek ki.Az ARM Cortex-M0+ termékek 5%-ot, az ARM Cortex-M23 termékek 1%-ot, a RISC-V magtermékek 1%-ot, a többi termék 24%-ot.Összességében az ARM Cortex sorozatú magok a piac főáramának 52%-át teszik ki.

Az MCU-piac az elmúlt 20 évben jelentős árcsökkenéssel néz szembe, de az átlagos eladási ár (ASP) csökkenése az elmúlt öt évben lelassult.Az autóipar visszaesését, a globális gazdasági gyengeséget és a járványos válságot követően az MCU-piac 2020-ban fellendülésnek indult. Az IC Insights szerint az MCU-szállítások 8%-kal nőttek 2020-ban, és a teljes MCU-szállítás 2021-ben 12%-kal, ami rekordmagasság, 30,9 milliárd, miközben az átlagos ára is 10%-kal emelkedett, ami 25 év óta a legmagasabb növekedés.

Az IC Insights várakozásai szerint az MCU-szállítások elérik a 35,8 milliárd darabot a következő öt évben, 27,2 milliárd dollár összforgalom mellett.Ebből a 32 bites MCU-k értékesítése várhatóan eléri a 20 milliárd dollárt 9,4-es összetett éves növekedési ütem mellett, a 16-bites MCU-k pedig 4,7 milliárd dollárt, a 4 bites MCU-k pedig nem fognak növekedést mutatni.

02 Autó MCU őrült előzés

Az autóelektronika az MCU-k legnagyobb alkalmazási forgatókönyve.Az IC Insights várakozásai szerint a világméretű MCU-eladások 10%-kal, 21,5 milliárd dolláros rekordra nőnek 2022-ben, miközben az autóipari MCU-k nagyobb mértékben fognak növekedni, mint a legtöbb más végpiacon.

Az MCU-eladások több mint 40%-a az autóelektronikából származik, és az autóipari MCU-eladások várhatóan 7,7%-os CAGR-növekedéssel fognak növekedni a következő öt évben, megelőzve az általános célú MCU-kat (7,3%).

Jelenleg az autóipari MCU-k főként 8 bitesek, 16 bitesek és 32 bitesek, és az MCU-k különböző bitjei különböző feladatokat látnak el.

Kimondottan:

A 8 bites MCU-t főként viszonylag alapvető vezérlési funkciókra használják, mint például az ülések, légkondicionálók, ventilátorok, ablakok és ajtóvezérlő modulok vezérlésére.

A 16 bites MCU-t főként az alsó testhez használják, mint például a motor, az elektronikus fék, a felfüggesztési rendszer és más erőátviteli és sebességváltó rendszerek.

A 32 bites MCU illeszkedik az autóipari intelligenciához, és főleg csúcskategóriás intelligens és biztonságos alkalmazásokhoz használják, mint például a pilótafülke-szórakoztatás, az ADAS és a karosszériavezérlés.

Jelenleg a 8 bites MCU-k teljesítménye és memóriakapacitása növekszik, és saját költséghatékonyságukkal helyettesíthetik néhány 16 bites MCU-t az alkalmazásokban, és visszafelé is kompatibilisek a 4 bites MCU-kkal.A 32 bites MCU egyre fontosabb fővezérlő szerepet tölt be a teljes autóipari E/E architektúrában, amely négy szétszórt alsó- és középkategóriás ECU egységet tud kezelni, a felhasználások száma pedig tovább fog növekedni.

A fenti helyzet a 16 bites MCU-t viszonylag kényelmetlen helyzetbe hozza, nem magasan, hanem alacsonyan, de bizonyos alkalmazási forgatókönyvekben még mindig hasznos, mint például az erőátviteli rendszerek néhány kulcsfontosságú alkalmazása.

Az autóipari intelligencia jelentősen megnövelte a 32 bites MCU-k iránti keresletet, 2021-ben az autóipari MCU-k értékesítésének több mint háromnegyede a 32 bites MCU-kból származik, és várhatóan eléri az 5,83 milliárd dollárt;A 16 bites MCU-k körülbelül 1,34 milliárd dollár bevételt termelnek;a 8 bites MCU-k pedig körülbelül 441 millió dollár bevételt termelnek majd a McClean jelentése szerint.

Alkalmazások szintjén az infotainment az az alkalmazási forgatókönyv, amelynél a legnagyobb éves összevetésben nőtt az autóipari MCU-értékesítések, 2021-ben 59%-os növekedéssel 2020-hoz képest, és 20%-os bevételnövekedést a többi forgatókönyv szerint.

Mostantól az autó összes elektronikus vezérlése az ECU (elektronikus vezérlőegység) használatára szolgál, és az MCU a központi vezérlőchip ECU, minden ECU-nak legalább egy MCU-ja van, így az intelligens villamosítás átalakulásának és korszerűsítésének jelenlegi szakasza felkeltette az igényt Növekszik az MCU egyjármű-használata.

A Kínai Marketing Intézet Autómarketing Szakértői Bizottsága Kutatási Osztályának adatai szerint a hagyományos, hagyományos üzemanyaggal működő autók átlagosan 70 ECU-t szállítanak;a hagyományos üzemanyaggal felszerelt luxusautók ECU-inak száma elérheti a 150-et az ülésekre, a központi vezérlésre és a szórakoztatásra, a karosszéria stabilitására és biztonságára vonatkozó magasabb teljesítménykövetelmények miatt;Az intelligens autók által szállított ECU-k átlagos száma pedig elérheti a 300-at az autonóm vezetés és az asszisztált vezetés új szoftver- és hardverkövetelményei miatt, ami megfelel az egyes autók által használt MCU mennyiségének, szintén több mint 300 lesz.

Az autógyártók MCU-k iránti erős kereslete különösen nyilvánvaló 2021-ben, amikor a járvány miatt hiány van a magokból.Abban az évben sok autógyártó cégnek rövid időre le kellett állítania néhány gyártósort magok hiánya miatt, de az autóipari MCU-k eladásai 23%-kal 7,6 milliárd dollárra emelkedtek, ami rekordmagasság.

Az autóipari chipek nagy részét 8 hüvelykes szeletekkel állítják elő, egyes gyártók, mint például a TI 12 hüvelykes vonalátvitel, az IDM is része lesz a kapacitáskihelyezést biztosító öntödének, amelyet az MCU ural, a kapacitás mintegy 70%-át a TSMC. .Maga az autóipari üzletág azonban a TSMC kis hányadát teszi ki, és a TSMC a fogyasztói elektronika fejlett folyamattechnológiai területére összpontosít, így az autóipari MCU piac különösen szűkös.

A hiány az autóipari chipek által vezetett az egész félvezető ipar is bevezetett egy terjeszkedési hullám, a nagyobb öntödék és IDM üzemek aktívan bővíteni a termelést, de a hangsúly más.

A TSMC Kumamoto üzem üzembe helyezése 2024 végére várható, a 22/28 nm-es folyamaton kívül további 12 és 16 nm-es folyamatokat biztosít, a nankingi üzem pedig 28 nm-re bővíti a termelést, havi termelési kapacitással 40 000 darab;

Az SMIC azt tervezi, hogy 2021-ben legalább 45 000 8 hüvelykes ostyával és legalább 10 000 12 hüvelykes ostyával bővíti a gyártását, és egy 12 hüvelykes gyártósort épít Lingangban, amelynek kapacitása havi 120 000 ostya, a 28 nm-es és a feletti csomópontokra összpontosítva.

A Huahong arra számít, hogy 2022-ben felgyorsítja a 12 hüvelykes gyártási kapacitásának 94 500 darabra való bővítését;

A Renesas bejelentette részesedését a TSMC kumamotói üzemében azzal a szándékkal, hogy bővítse a kiszervezést, és 2023-ig 50%-kal növeli az autóipari MCU-kínálatot, a csúcskategóriás MCU-kapacitás várhatóan 50%-kal, az alsó kategóriás MCU-kapacitás pedig körülbelül 70%-kal nő. 2021 végéhez képest.

Az STMicroelectronics 2022-ben 1,4 milliárd dollárt fektet be a bővítésbe, és azt tervezi, hogy 2025-ig megduplázza európai gyárai kapacitását, főként a 12 hüvelykes kapacitás növelése érdekében, a 8 hüvelykes kapacitás esetében pedig az STMicroelectronics szelektíven frissíti azokat a termékeket, amelyek nem igényelnek 12 hüvelykes kapacitást. hüvelykes technológia.

A Texas Instruments négy új üzemmel bővül, az első üzemet várhatóan 2025-ben, a harmadik és negyedik üzemet pedig 2026 és 2030 között építik meg;

Az ON Semiconductor 12%-ra növelte tőkebefektetését, főként a 12 hüvelykes lemezek kapacitásának bővítésére.

Az IC insights érdekes adattal rendelkezik, miszerint az összes 32 bites MCU ASP-je -4,4%-os CAGR-értékkel csökken 2015 és 2020 között, de körülbelül 13%-kal, körülbelül 0,72 dollárra emelkedik 2021-ben. , az autóipari MCU áringadozása sokkal szembetűnőbb: az NXP 32 bites MCU FS32K144HAT0MLH 22 dolláros állandó ára 550 dollárig, több mint 20-szoros tartományig szökött fel, amely akkoriban az egyik legritkább autóipari chip volt.

Az Infineon 32 bites autóipari MCU SAK-TC277TP-64F200N DC 4500 jüanra emelkedett, ami közel 100-szoros növekedést jelent, az azonos sorozatú SAK-TC275T-64F200N DC pedig több mint 2000 jüanra emelkedett.

A másik oldalon az eredetileg forró szórakoztató elektronika kezdett lehűlni, a gyenge kereslet, valamint a hazai helyettesítés felgyorsulása, ami visszavetette az általános célú, fogyasztói MCU árakat, egyes ST chip modellek, mint például az F0/F1/F3 A sorozatárak a normál ár közelébe kerültek, és még a piaci pletykák is arról szólnak, hogy egyes MCU-k ára az ügynökségi áron keresztül esett.

Az autóipari MCU-k, például a Renesas, az NXP, az Infineon és az ST azonban továbbra is viszonylagos hiányban szenvednek.Például az ST nagy teljesítményű, 32 bites MCU STM32H743VIT6 ára tavaly év végén 600 jüanra kúszott fel, míg két éve még csak 48 jüan volt.A növekedés több mint 10-szeres;Az Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC piaci ára tavaly októberben körülbelül 1200 dollár volt, a decemberi ajánlat 3800 dollárig, és még a harmadik felek webhelyein is több mint 5000 dollár.

03 A piac nagy, a hazai termelés kicsi

Az MCU versenykörnyezetét éppúgy uralják a tengerentúli óriások, mint az egész félvezető versenykörnyezetet.2021-ben az öt legnagyobb MCU-gyártó az NXP, a Microchip, a Renesas, az ST és az Infineon volt.Ez az öt MCU-szállító a teljes globális értékesítés 82,1%-át adta, szemben a 2016-os 72,2%-kal, miközben a vezető vállalatok mérete nőtt az közötti években.

A fogyasztói és ipari MCU-hoz képest az autóipari MCU-tanúsítási küszöb magas és a tanúsítási időszak hosszú, a tanúsítási rendszer tartalmazza az ISO26262 szabvány szerinti tanúsítást, az AEC-Q001~004 és az IATF16949 szabvány szerinti tanúsítást, az AEC-Q100/Q104 szabványos tanúsítványt, amelyből az ISO2626. Az autóipari funkcionális biztonság négy ASIL-A-tól D-ig terjedő szintre oszlik. Például az alváz és más forgatókönyvek a legmagasabb biztonsági követelményekkel rendelkeznek, és ASIL-D szintű tanúsítást igényelnek, kevés chipgyártó képes megfelelni a feltételeknek.

A Strategy Analysis adatai szerint a globális és hazai autóipari MCU-piacot elsősorban az NXP, a Renesas, az Infineon, a Texas Instruments, a Microchip foglalja el, 85%-os piaci részesedéssel.Bár a 32 bites MCU-kat továbbra is a tengerentúli óriások monopolizálják, néhány hazai vállalat fellendült.

04 Következtetés

A gyors fejlődés az intelligens elektromos járművek, így számos fogyasztói chip gyártók csatlakoztak, mint például az Nvidia, Qualcomm, Intel már az intelligens pilótafülke, autonóm vezetés chip áttörések, tömörítés a túlélési teret a régi autóipari chip gyártók.Az autóipari MCU-k fejlesztése az önfejlesztésre és a teljesítményjavításra való összpontosítástól a költségcsökkentésért folytatott, a technológiai előnyök megőrzése mellett zajló, mindenre kiterjedő versenyig terjedt.

Az autóipari E/E architektúra az elosztottról a tartományvezérlésre, és végül a központi integráció felé haladva egyre több többfunkciós és egyszerű, alacsony kategóriás chipet cserélnek majd le, nagy teljesítményű, nagy számítási teljesítményű és egyéb csúcskategóriás chipeket A chipek a jövőbeni autóipari chipek versenyének középpontjába fognak kerülni, mivel az MCU fő vezérlő szerepe a jövőbeni ECU számcsökkentés révén viszonylag kicsi, mint például a Tesla alvázvezérlő ECU, egyetlen 3-4 MCU-t tartalmaz, de néhány egyszerű funkció az alap MCU integrálva lesz.Összességében az autóipari MCU-k piaca és az elkövetkező években a hazai helyettesítés lehetősége kétségtelenül hatalmas.