"Традиционные автомобили используют около 70 велосипедов, а электромобили, как ожидается, будут использовать более 300 велосипедов."
"Шторм нехватки чипов, стоящий в центре."
"Когда цена ядра будет расти, цена некоторых моделей увеличится более чем в десятки раз, а десятки юаней станут тысячами юаней."
Это микроконтроллер.
01 MCU's Growth History MCU (
<span style=";font-family:宋体;letter-spacing:1px;font-size:15px">It was born in1971,designed by Intel the first world's microprocessor— 4-битный чип под номером 4004 имеет более 2000 транзисторов, встроенных в этот чип. В то же время Intel также разработала чипы 4001, 4002 и 4003, которые представляют собой оперативную память, ПЗУ и регистры.
Когда эти четыре основных продукта были запущены, Intel написала в рекламе, что «объявляет о новой эре интегральных схем: микрокомпьютеры конденсируются на одном чипе». В то время миникомпьютерВ мэйнфреймах преобладали 8-битные и 16-битные процессоры, поэтому Intel быстро выпустила 8-битный микропроцессор 8008 в 1972 году, чтобы быстро завоевать рынок, и с тех пор открыла эру однокристальных микрокомпьютеров. In 1976
, Intel представила tпервый в мире программируемый микрокомпьютерный контроллер 8748,Он объединяет 8-битный процессор, 8-битный параллельный ввод-вывод, 8-битный счетчик, ОЗУ, ПЗУ и т. д., которые могут удовлетворить потребности общепромышленного управления и контрольно-измерительных приборов. Представленный 8748, он открыл исследование однокристальных микрокомпьютеров в промышленной сфере.
В 1980-х годах 8-битные однокристальные микрокомпьютеры становились все более и более зрелыми, с увеличенной емкостью ОЗУ и ПЗУ, как правило, оснащенными последовательными интерфейсами, многоуровневыми системами обработки прерываний и несколькими 16-битными счетчиками. In 1983</strong>,Intel выпускает серию MCS-96 16-bit high-performance microcontroller,Количество Внутренне интегрированные транзисторы достигают 120,000 штук. Since the
1990s,Однокристальный микрокомпьютер вступил в стадию раздора между сотнями школ мысли и полностью расцвел с точки зрения производительности, скорости, надежности и интеграции. В зависимости от количества битов в шине или регистрах данных он постепенно развивается от начальных 4 бит,С 8-битными, 16-битными, 32-битными и 64-битными микроконтроллерами.
В настоящее время набор инструкций MCU в основном разделен на CISC и RISC, а основная архитектура в основном основана на ARM Cortex, Intel 8051 и RISC-V.
MCU с разными битами, ядрами и наборами инструкций имеют разную долю рынка. Соответственно на брифинг по рынку китайских General Microcontroller (MCU) за 2020 год,32-битные продукты MCU занимали 55% рынка, за ними следовали 8-битные продукты с 43%, 4-битные продукты с 2% и 16-битные продукты с 1%, Видно, что основными продуктами на рынке являются 32-битные и 8-битные микроконтроллеры, а рыночное пространство для 16-битных микроконтроллеров сильно ограничено.
Продукты набора инструкций CISC составляли 24% рынка, продукты набора инструкций RISC составляли 76% и были основным PRпродукты на рынке; На долю продуктов ядра Intel 8051 приходилось 22%, за ними следовали продукты ARM Cortex-M0, на долю которых приходилось 20%, на продукты ARM Cortex-M3 приходилось 14%, на продукты ARM Cortex-M4 приходилось 12%, на продукты ARM Cortex-M0+ приходилось 5%, на продукты ARM Cortex-M23 приходилось 1%, на основные продукты RISC-V Доля составляет 1%, а другая доля составляет 24%. in summary,Ядра серии ARM Cortex составляют до 52%, что является основным направлением рынка.
За последние 20 лет рынок MCU столкнулся с затруднительным положением резкого снижения цен, но в последние 5 лет темпы снижения его средней цены продажи (ASP) замедлились. После того, как вы испытали спад в автомобильной промышленности, слабая мировая экономика и кризис эпидемии,Рынок MCU восстанавливается с 2020 года. Согласно данным IC Insights, в 2020 году поставки MCU увеличатся на 8%, а в 2021 году общий объем поставок MCU увеличится до 12%, достигнув рекордного уровня в 30,9 млрд единиц, в то время как ASP также вырастет на 10%, что является самым высоким ростом за 25 лет. 
02
Car MCU сумасшедший обгон
Automotive electronics — это самый большой сценарий применения MCU. IC Insights ожидает, что мировые продажи микроконтроллеров вырастут на 10% до рекордных 21,5 млрд долларов в 2022 году, при этом рост автомобильных микроконтроллеров опережает рост большинства других конечных рынков. Более 40% продаж микроконтроллеров приходится на автомобильную электронику,
И ожидается, что в ближайшие пять лет продажи автомобильных микроконтроллеров будут расти со среднегодовым темпом роста 7.7%,m
В настоящее время автомобильные микроконтроллеры в основном 8-битные, 16-битные и 32-битные, а микроконтроллеры с разным количеством битов работают по-разному.
8-битный микроконтроллер в основном используется для относительно базовых функций управления, таких как управление сиденьями, кондиционерами, вентиляторами, окнами и модулями управления дверями.
16-битный микроконтроллер в основном используется для нижней части кузова, такой как двигатель, электронный тормоз, система подвески и другие системы питания и трансмиссии.
32-битный микроконтроллер подходит для автомобильной разведки и в основном используется в высокопроизводительных интеллектуальных и безопасных сценариях приложений, таких как развлечения в кабине, ADAS и управление кузовом. На данном этапе
Описанная выше ситуация ставит 16-битный микроконтроллер в неловкое положение, и недостаточно быть достаточно высоким, чтобы быть достаточно низким. Тем не менее, он все еще имеет место для игры в некоторых сценариях применения, таких как некоторые ключевые приложения системы передачи энергии.
Интеллектуализация автомобилей значительно повысила спрос на 32-битные микроконтроллеры. Согласно отчету McClean, в 2021 году mБолее трех четвертей продаж автомобильных микроконтроллеров приходится на 32-битные микроконтроллеры,it ожидается, что он достигнет около $5,83 млрд; Выручка от 16-битных MCU составляет около $1,34 млрд; Выручка от 8-битных MCU составляет около $441 млн.
С прикладного уровня информационно-развлекательная система — это сценарий приложения с tОн показал самый высокий рост продаж автомобильных микроконтроллеров в годовом исчислении. В 2021 году он увеличится на 59% по сравнению с 2020 годом, а выручка по другим сценариям увеличится на 20%.
Теперь все электронное управление автомобилями должно использовать ECU (электронный блок управления), а MCU является основным чипом управления ECU. Каждый ЭБУ имеет как минимум один микроконтроллер. Таким образом, трансформация и модернизация интеллектуальной электрификации на данном этапе привели к увеличению спроса на использование одного транспортного средства MCU. .
Согласно данным исследовательского отдела Экспертного комитета по автомобильному маркетингу Китайского маркетингового общества, среднее количество ЭБУ в одном транспортном средстве для обычных транспортных средств, работающих на традиционном топливе, составляет 70. Роскошные автомобили на традиционном топливе имеют более высокие требования к производительности сидений, центральных Управляйте развлечениями, стабильностью тела и безопасностью. Количество ЭБУ может достигать 150, а среднее количество ЭБУ в одном транспортном средстве может достигать 300 из-за новых требований к оборудованию и программному обеспечению для автономного вождения и вспомогательного вождения в умных автомобилях. Соответственно,
tколичество велосипедов MCU также превысит 300.Высокий спрос автопроизводителей на микроконтроллеры будет особенно очевиден в 2021 году из-за нехватки ядер из-за эпидемии. В том же году многим автомобильным компаниям пришлось временно закрыть некоторые производственные линии из-за отсутствия ядер,но продажи automoСтоимость микроконтроллеров выросла на 23% до $7,6 млрд, что является рекордным показателем. Большинство автомобильных чипов производятся на 8-дюймовых пластинах. Некоторые производители, такие как TI, переходят на 12-дюймовые линии. IDM также передаст часть своих производственных мощностей на аутсорсинг. Среди них MCU является основой, и около 70% производственных мощностей берет на себя TSMC. Тем не менее, на сам автомобильный бизнес приходится очень небольшая доля TSMC, и TSMC фокусируется на передовых технологических процессах бытовой электроники, поэтому рынок автомобильных микроконтроллеров особенно скуден.
Дефицит, вызванный автомобильными чипами, также вызвал волну расширения производства для всей полупроводниковой промышленности. Крупные OEM-производители и IDM-заводы активно расширяют производство,Но акценты варьируются.
Ожидается, что завод TSMC в Кумамото будет введен в эксплуатацию к концу 2024 года. В дополнение к 22/28-нм техпроцессу будут дополнительно предоставлены 12-нм и 16-нм процессы, а завод в Нанкине расширит свое производство до 28 нм с ежемесячной производственной мощностью 40 000 штук; SMIC планирует расширить производство как минимум на 45 000 8-дюймовых пластин в 2021 году,a
t не менее 10 000 12-дюймовых пластин и построить 12-дюймовую производственную линию с монтомПроизводственная мощность 120 000 пластин в Лингане, ориентированная на узлы 28 нм и выше;
Hua Hong рассчитывает ускорить расширение 12-дюймовых производственных мощностей до 94 500 штук в 2022 году;
Renesas объявила, что приобретет долю в заводе TSMC в Кумамото,in намерений расширить аутсорсинг, и цель состоит в том, чтобы увеличить поставки автомобильных микроконтроллеров на 50% к 2023 году, а производственные мощности высокопроизводительных микроконтроллеров, как ожидается, увеличатся на 50% по сравнению с концом 2021 года, и производственная мощность бюджетных микроконтроллеров увеличится примерно на 70%; STMicroelectronics инвестирует $1,4 млрд в расширение производства в 2022 году,К 2025 году планируется удвоить производственные мощности европейских заводов, в основном для увеличения 12-дюймовых производственных мощностей. Для 8-дюймовых производственных мощностей STMicroelectronics будет выборочно модернизировать продукты, не требующие 12-дюймовой технологии; Texas Instruments добавит 4 новые фабрики,
Ожидается, что первый завод будет введен в эксплуатацию в 2025 году, а третий и четвертый заводы будут построены в период с 2026 по 2030 год;
ON Semiconductor увеличила капитальные вложения до 12%,В основном используется для расширения емкости 12-дюймовых пластин.
<span style=";font-family:宋体;letter-spacing:1px;font-size:15px">IC insights имеет интересные данные,ASP всех 32-разрядных микроконтроллеров снизился в среднем на -4,4% в период с 2015 по 2020 год, но вырос примерно на 13% в 2021 году примерно до 0,72 доллара.
Отраженные на спотовом рынке, колебания цен на автомобильные микроконтроллеры более очевидны: 32-битный микроконтроллер NXP FS32K144HAT0MLH при нормальной цене в 22 юаня устремился до 550 юаней,tамплитуда более чем в 20 раз, что является одним из самых дефицитных автомобильных чипов в то время; 32-битный автомобильный микроконтроллер Infineon SAK-TC277TP-64F200N DC однажды вырос до 4,500 юаней, увеличившись почти в 100 раз. SAK-TC275T-64F200N DC той же серии также взлетел до более чем 2000 юаней.
С другой стороны, изначально горячая потребительская электроника начала остывать, слабый спрос и ускорение внутреннего замещения,в результате pрис универсальных и потребительских микроконтроллеров упал, и цены на некоторые модели чипов ST, такие как серии F0 / F1 / F3, приблизились к нормальной цене, и даже цены на некоторые микроконтроллеры упали ниже агентской цены. Однако автомобильные микроконтроллеры, такие как Renesas, NXP, Infineon и ST, все еще находятся в состоянии относительного дефицита, Например, котировки высокопроизводительного 32-битного микроконтроллера ST STM32H743VIT6 выросли до 600 юаней в конце прошлого года,два года назад его котировка составляла всего 48 юаней, инкразворот более чем в 10 раз; рыночная цена Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC составляла около 1 200 юаней в октябре прошлого года, а котировка в декабре достигала 3 800 юаней,даже котировка на стороннем веб-сайте превышает 5,000 юаней。
Эти автомобильные микроконтроллеры, ставшие популярными моделями и интернет-знаменитостями, также заявляют о статусе микроконтроллеров в автомобильной электронике.
03 Рынок огромен, но отечественное производство небольшое
Ландшафт конкуренции MCU похож на всю среду конкуренции полупроводников, где зарубежные гиганты занимают доминирующее положение. В 2021 году в пятерку крупнейших производителей микроконтроллеров входят NXP, Microchip, Renesas, ST, Infineon,продажи этих пяти ведущих производителей микроконтроллеров составили 82,1% от общего объема мировых продаж,in 2016 он составил 72,2%, и масштаб ведущих предприятий в последние годы стал сильнее.
Ниже приведены некоторые отечественные компании MCU:
Головной эффект рынка автомобильных микроконтроллеров еще более значителен. По сравнению с потребительскими и промышленными микроконтроллерами порог сертификации для автомобильных микроконтроллеров высок, а цикл сертификации длинный. Система сертификациивключает сертификацию по стандартам ISO26262, AEC-Q001-004 и IATF16949, сертификацию по стандартам AEC-Q100 / Q104, в которой ISO26262 делит автомобильную функциональную безопасность на четыре уровня от ASIL-A до D,f или, например, такие сценарии, как шасси, предъявляют самые высокие требования к безопасности и требуют сертификации уровня ASIL-D, и очень мало производителей микросхем, которые могут соответствовать этим требованиям.
04
Согласно to По данным стратегического анализа, мировой и внутренний автомобильные рынки микроконтроллеров в основном заняты NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments и Microchip с долей рынка до 85%. производители микроконтроллеров в моей стране в основном сосредоточены в бюджетной области,alХотя 32-битный микроконтроллер по-прежнему монополизирован зарубежными гигантами, некоторые отечественные компании добились прогресса.
32-битные микроконтроллеры Jiefa Technology, BYD Semiconductor, NationalChip Technology, Chipsea Technology, Xinwangwei, Qipuwei, Saitengwei и Lingou Chuangxin прошли сертификацию AEC-Q100. Согласно статистике Guorong Securities, большинство отечественных компаний массового производства могут пройти сертификацию AEC-Q100, но в основном они сосредоточены в Garde1/3. Однако отечественных производителей, которые могут пройти сертификацию ISO26262, очень мало, и большинство из них сосредоточены на уровне ASIL-B.
Заключение
Быстрое развитие интеллектуальных электромобилей привлекло группу крупных производителей чипов потребительского уровня. Например, Nvidia, Qualcomm и Intel совершили прорыв в чипах для интеллектуальной кабины и автономного вождения, сократив жилое пространство известных производителей автомобильных чипов. Развитие автомобильных микроконтроллеров перешло от сосредоточения внимания на саморазвитии и повышении производительности к всесторонней конкуренции,wСтремясь снизить затраты, мы также должны сохранять технологические преимущества.
Как движется автомобильная архитектура E/EНачиная с распределенного управления доменом и, наконец, заканчивая центральной интеграцией, все больше и больше чипов низкого и среднего уровня с простыми функциями будут заменяться, а высокопроизводительные чипы с высокой производительностью и высокой вычислительной мощностью станут будущими автомобильными чипами, которые станут центром конкуренции в будущем,t MCU как основная управляющая роль относительно меньше подвержена влиянию сокращения количества ЭБУ в будущем. Например, ЭБУ, управляемый шасси Tesla, содержит 3-4 микроконтроллера, но некоторые базовые микроконтроллеры с простыми функциями будут интегрированы. В целом, рынок и отечественные альтернативы автомобильным микроконтроллерам в ближайшие несколько лет, несомненно, будут огромными.
