01 MCU-ს ზრდის ისტორია
MCU, მიკროკონტროლერი, მას აქვს ცნობილი სახელი: ერთი ჩიპიანი მიკროკომპიუტერი.
მართლაც სასიამოვნო ადგილია ძირითადი კომპიუტერული სისტემის კომპლექტის გადატანა ჩიპზე, მათ შორის CPU RAM ROM IO counter სერიული პორტის შიდა ვერსია, თუმცა შესრულება რა თქმა უნდა არ არის ისეთი ფართო, როგორც კომპიუტერი, მაგრამ დაბალი სიმძლავრის პროგრამირებადია და მოქნილი, ამიტომ სამომხმარებლო ელექტრონიკაში, სამედიცინო ინდუსტრიაში კომუნიკაციაში მანქანებს აქვთ აპლიკაციების ძალიან ფართო სპექტრი.
ის დაიბადა 1971 წელს, Intel-მა შექმნა მსოფლიოში პირველი მიკროპროცესორი - ნომერი 4004 4-ბიტიანი ჩიპი, ეს ჩიპი აერთიანებს 2000-ზე მეტ ტრანზისტორს და Intel-მა ასევე დააპროექტა 4001, 4002, 4003 ჩიპი, ოპერატიული მეხსიერება, ROM და რეგისტრები.
როდესაც ეს ოთხი პროდუქტი ბაზარზე გამოვიდა, Intel-მა რეკლამაში დაწერა: „აცხადებენ ინტეგრირებული სქემების ახალ ეპოქას: მიკროკომპიუტერები კონდენსირებული ერთ ჩიპზე“.იმ დროს, მინიკომპიუტერები და მეინფრემები ძირითადად 8-ბიტიანი და 16-ბიტიანი პროცესორები იყო, ამიტომ Intel-მა მალევე გამოუშვა 8-ბიტიანი მიკროპროცესორი 8008 1972 წელს, რათა სწრაფად მოეგო ბაზარი, გახსნა ერთი ჩიპიანი მიკროკომპიუტერების ერა.
1976 წელს Intel-მა გამოუშვა მსოფლიოში პირველი პროგრამირებადი მიკროკომპიუტერის კონტროლერი 8748, რომელიც აერთიანებს 8-ბიტიან CPU-ს, 8-bit პარალელურ I/O-ს, 8-bit მრიცხველს, RAM-ს, ROM-ს და ა.შ. ინსტრუმენტაცია, წარმოდგენილი 8748-ით, რომელიც ხსნის ერთ ჩიპიანი მიკროკომპიუტერების კვლევას ინდუსტრიულ სფეროში.
1980-იან წლებში 8-ბიტიან ერთ ჩიპიან მიკროკომპიუტერებს უფრო მომწიფება დაიწყეს, RAM-ისა და ROM-ის სიმძლავრე გაიზარდა, ძირითადად სერიული ინტერფეისებით, მრავალ დონის შეფერხების დამუშავების სისტემებით, მრავალი 16-ბიტიანი მრიცხველით და ა.შ. 1983 წელს Intel-მა გამოუშვა MCS. -16-ბიტიანი მაღალი ხარისხის მიკროკონტროლერების 96 სერია, 120000 ინტეგრირებული ტრანზისტორებით.
1990-იანი წლებიდან მოყოლებული, ერთი ჩიპიანი მიკროკომპიუტერი შევიდა ასი აზროვნების სკოლის ეტაპზე, შესრულების, სიჩქარის, საიმედოობის, ინტეგრაციის სრულ ყვავილობაში, ავტობუსის ან მონაცემთა რეგისტრების ბიტების რაოდენობის მიხედვით, საწყისი 4 ბიტიდან. თანდათან განვითარდა, 8-ბიტიანი, 16-ბიტიანი, 32-ბიტიანი და 64-ბიტიანი ერთჩიპიანი მიკროკომპიუტერებით.
ამჟამად, MCU-ების ინსტრუქციების ნაკრები ძირითადად დაყოფილია CISC და RISC, ხოლო ძირითადი არქიტექტურა ძირითადად არის ARM Cortex, Intel 8051 და RISC-V.
2020 წლის ჩინეთის გენერალური მიკროკონტროლერის (MCU) ბაზრის მოკლე შინაარსის მიხედვით, 32-ბიტიანი MCU პროდუქტები შეადგენს ბაზრის 55%-მდე, რასაც მოჰყვება 8-ბიტიანი პროდუქტები, რომლებიც შეადგენს 43%-ს, 4-ბიტიან პროდუქტებს შეადგენს 2%-ს, 16%-ს. -ბიტიანი პროდუქტები, რომლებიც შეადგენენ 1%-ს, ჩანს, რომ ბაზარზე ძირითადი პროდუქტებია 32-ბიტიანი და 8-ბიტიანი MCU-ები, ხოლო 16-ბიტიანი MCU პროდუქტების საბაზრო სივრცე სერიოზულად არის შეკუმშული.
CISC ინსტრუქციების ნაკრების პროდუქტებმა შეადგინა ბაზრის 24%, RISC ინსტრუქციების ნაკრების პროდუქტებმა შეადგინა ბაზრის ძირითადი პროდუქტების 76%.Intel 8051 core პროდუქტებმა შეადგინა ბაზრის 22%, რასაც მოჰყვა ARM Cortex-M0 პროდუქტები, 20%, ARM Cortex-M3 პროდუქტებმა შეადგინა 14%, ARM Cortex-M4 პროდუქტებმა შეადგინა 12%, ARM Cortex-M0+ პროდუქტებმა. შეადგენდა 5%-ს, ARM Cortex-M23 პროდუქტებს შეადგენდა 1%-ს, RISC-V-ის ძირითად პროდუქტებს შეადგენდა 1%-ს, ხოლო სხვები 24%-ს.ARM Cortex-M0+ პროდუქტებმა შეადგინა 5%, ARM Cortex-M23 პროდუქტებმა შეადგინა 1%, RISC-V ძირითადი პროდუქტები 1% და სხვები 24%.მთლიანობაში, ARM Cortex სერიის ბირთვები შეადგენენ ბაზრის მეინსტრიმის 52%-ს.
MCU ბაზარი განიცდიდა ფასების მნიშვნელოვან კლებას ბოლო 20 წლის განმავლობაში, მაგრამ მისი საშუალო გაყიდვის ფასის (ASP) კლება შენელდა ბოლო ხუთი წლის განმავლობაში.საავტომობილო ინდუსტრიის ვარდნის, გლობალური ეკონომიკური სისუსტისა და ეპიდემიური კრიზისის შემდეგ, MCU ბაზარმა დაიწყო აღდგენა 2020 წელს. IC Insights-ის მიხედვით, MCU გადაზიდვები გაიზარდა 8%-ით 2020 წელს, ხოლო მთლიანი MCU გადაზიდვები 2021 წელს გაიზარდა. 12%, რეკორდულად მაღალი 30,9 მილიარდი, ხოლო ASP-ები ასევე გაიზარდა 10%-ით, რაც ყველაზე მაღალია 25 წლის განმავლობაში.
IC Insights ელოდება, რომ MCU მიწოდება მიაღწევს 35,8 მილიარდ ერთეულს მომდევნო ხუთი წლის განმავლობაში, მთლიანი გაყიდვებით 27,2 მილიარდი დოლარი.აქედან, 32-ბიტიანი MCU გაყიდვები, სავარაუდოდ, მიაღწევს $20 მილიარდს, რთული წლიური ზრდის ტემპით 9.4%, 16-bit MCU-ები სავარაუდოდ მიაღწევს $4.7 მილიარდს და 4-bit MCU არ არის მოსალოდნელი ზრდა.
02 მანქანის MCU გიჟური გასწრება
საავტომობილო ელექტრონიკა არის MCU–ების ყველაზე დიდი განაცხადის სცენარი.IC Insights მოელის, რომ მსოფლიო მასშტაბით MCU გაყიდვები გაიზრდება 10%-ით რეკორდულ 21,5 მილიარდ დოლარამდე 2022 წელს, საავტომობილო MCU-ები უფრო მეტად გაიზრდება, ვიდრე სხვა საბოლოო ბაზრებზე.
MCU გაყიდვების 40%-ზე მეტი მოდის საავტომობილო ელექტრონიკაზე, ხოლო ავტომობილების MCU გაყიდვები, სავარაუდოდ, გაიზრდება CAGR 7.7%-ით მომდევნო ხუთი წლის განმავლობაში, გადააჭარბებს ზოგადი დანიშნულების MCU-ებს (7.3%).
ამჟამად, საავტომობილო MCU ძირითადად არის 8-ბიტიანი, 16-ბიტიანი და 32-ბიტიანი და MCU-ის სხვადასხვა ბიტი თამაშობს სხვადასხვა სამუშაოს.
კონკრეტულად:
8-ბიტიანი MCU ძირითადად გამოიყენება შედარებით ძირითადი საკონტროლო ფუნქციებისთვის, როგორიცაა სავარძლების, კონდიციონერების, ვენტილატორების, ფანჯრების და კარების მართვის მოდულების კონტროლი.
16-ბიტიანი MCU ძირითადად გამოიყენება ქვედა სხეულისთვის, როგორიცაა ძრავა, ელექტრონული სამუხრუჭე, შეჩერების სისტემა და სხვა სიმძლავრე და გადამცემი სისტემები.
32-ბიტიანი MCU შეესაბამება საავტომობილო ინტელექტს და ძირითადად გამოიყენება მაღალი დონის ინტელექტუალური და უსაფრთხო აპლიკაციების სცენარებისთვის, როგორიცაა კაბინაში გასართობი, ADAS და სხეულის კონტროლი.
ამ ეტაპზე, 8-ბიტიანი MCU-ები იზრდება შესრულებისა და მეხსიერების სიმძლავრით, და საკუთარი ხარჯების ეფექტურობით, მათ შეუძლიათ შეცვალონ ზოგიერთი 16-ბიტიანი MCU აპლიკაციებში და ასევე არიან თავსებადი 4-ბიტიან MCU-ებთან.32-ბიტიანი MCU ითამაშებს სულ უფრო მნიშვნელოვან მთავარ საკონტროლო როლს მთელ საავტომობილო E/E არქიტექტურაში, რომელსაც შეუძლია მართოს ოთხი მიმოფანტული დაბალი და საშუალო დიაპაზონის ECU ერთეული და გამოყენების რაოდენობა გაგრძელდება გაიზრდება.
ზემოაღნიშნული სიტუაცია აქცევს 16-ბიტიან MCU-ს შედარებით უხერხულ მდგომარეობაში, არა მაღალი, არამედ დაბალი, მაგრამ ზოგიერთ აპლიკაციის სცენარში ის მაინც სასარგებლოა, მაგალითად, ელექტროგადამცემი სისტემების ზოგიერთი ძირითადი პროგრამა.
საავტომობილო ინტელექტმა საგრძნობლად გაზარდა მოთხოვნა 32-ბიტიან MCU-ებზე, საავტომობილო MCU-ის გაყიდვების სამ მეოთხედზე მეტი მოდის 32-ბიტიანი MCU-ებიდან 2021 წელს, მოსალოდნელია რომ მიაღწევს დაახლოებით $5.83 მილიარდს;16-ბიტიანი MCU გამოიმუშავებს დაახლოებით 1,34 მილიარდი დოლარის შემოსავალს;და 8-ბიტიანი MCU-ები გამოიმუშავებენ დაახლოებით 441 მილიონი აშშ დოლარის შემოსავალს, McClean-ის ანგარიშის მიხედვით.
აპლიკაციის დონეზე, infotainment არის აპლიკაციის სცენარი, რომელსაც აქვს ავტომობილების MCU გაყიდვების ყველაზე მაღალი წლიური მატება, 2021 წელს 59%-იანი ზრდით 2020 წელთან შედარებით და 20%-იანი შემოსავლის ზრდით დანარჩენ სცენარებში.
ახლა მანქანის მთელი ელექტრონული კონტროლია ECU (ელექტრონული კონტროლის ერთეული) გამოსაყენებლად, ხოლო MCU არის ძირითადი საკონტროლო ჩიპი ECU, თითოეულ ECU-ს აქვს მინიმუმ ერთი MCU, ასე რომ, ინტელექტუალური ელექტროფიკაციის ტრანსფორმაციისა და განახლების მიმდინარე ეტაპმა გამოიწვია მოთხოვნა. MCU ერთჯერადი მანქანის გამოყენება იზრდება.
ჩინეთის მარკეტინგის ინსტიტუტის საავტომობილო მარკეტინგის ექსპერტთა კომიტეტის კვლევის დეპარტამენტის მონაცემების მიხედვით, ჩვეულებრივი ტრადიციული საწვავის მანქანებით გადატანილი ECU-ების საშუალო რაოდენობა არის 70;ძვირადღირებული ტრადიციული საწვავის მანქანებით გადატანილი ECU-ების რაოდენობა შეიძლება მიაღწიოს 150-ს სავარძლების შესრულების მაღალი მოთხოვნების, ცენტრალური კონტროლისა და გართობის, სხეულის სტაბილურობისა და უსაფრთხოების გამო;და ჭკვიანი მანქანების მიერ გადატანილი ECU-ების საშუალო რაოდენობამ შეიძლება მიაღწიოს 300-ს ავტონომიური მართვისა და დამხმარე მართვის ახალი პროგრამული უზრუნველყოფისა და ტექნიკის მოთხოვნების გამო, რაც შეესაბამება ცალკეული მანქანების მიერ გამოყენებული MCU-ის რაოდენობას, ასევე მიაღწევს 300-ზე მეტს.
ავტომწარმოებლების მხრიდან MCU-ებზე ძლიერი მოთხოვნა განსაკუთრებით აშკარაა 2021 წელს, როდესაც ეპიდემიის გამო ბირთვების დეფიციტია.იმ წელს ბევრ საავტომობილო კომპანიას მოუწია გარკვეული საწარმოო ხაზის მოკლე დროში გათიშვა ბირთვების არარსებობის გამო, მაგრამ საავტომობილო MCU-ების გაყიდვები გაიზარდა 23%-ით და 7,6 მილიარდ დოლარამდე, რაც რეკორდულად მაღალია.
საავტომობილო ჩიპების უმეტესობა იწარმოება 8 დიუმიანი ვაფლის გამოყენებით, ზოგიერთი მწარმოებელი, როგორიცაა TI 12 დიუმიანი ხაზის გადაცემა, IDM ასევე იქნება ტევადობის აუთსორსინგის სამსხმელო ნაწილი, რომელშიც დომინირებს MCU, სიმძლავრის დაახლოებით 70% TSMC-ის მიერ. .თუმცა, თავად საავტომობილო ბიზნესი TSMC-ის მცირე ნაწილს შეადგენს და TSMC ყურადღებას ამახვილებს სამომხმარებლო ელექტრონიკის მოწინავე პროცესის ტექნოლოგიების სფეროზე, ამიტომ ავტომობილების MCU ბაზარი განსაკუთრებით მწირია.
საავტომობილო ჩიპების დეფიციტმა, რომელსაც მთელი ნახევარგამტარული ინდუსტრია ხელმძღვანელობს, ასევე გამოიწვია გაფართოების ტალღა, ძირითადი სამსხმელო და IDM ქარხნები აქტიურად გააფართოვეს წარმოება, მაგრამ აქცენტი განსხვავებულია.
TSMC კუმამოტოს ქარხანა, სავარაუდოდ, ექსპლუატაციაში შევა 2024 წლის ბოლოს. 40000 ცალი;
SMIC გეგმავს წარმოების გაფართოებას მინიმუმ 45 000 8 დიუმიანი ვაფლით და მინიმუმ 10 000 12 დიუმიანი ვაფლით 2021 წელს და ააშენოს 12 დიუმიანი საწარმოო ხაზი 120 000 ვაფლის ყოველთვიური სიმძლავრით ლინგანგში, ფოკუსირებული 28 ნმ და ზემოთ კვანძებზე.
Huahong ელოდება, რომ დააჩქარებს 12 დიუმიანი წარმოების სიმძლავრის გაფართოებას 94,500 ცალამდე 2022 წელს;
Renesas-მა გამოაცხადა თავისი წილი TSMC-ის კუმამოტოს ქარხანაში აუთსორსინგის გაფართოების განზრახვით და მიზნად ისახავს გაზარდოს საავტომობილო MCU მიწოდება 50%-ით 2023 წლისთვის, მაღალი დონის MCU სიმძლავრე გაიზრდება 50%-ით და დაბალი დონის MCU სიმძლავრე დაახლოებით 70%-ით. 2021 წლის ბოლოსთან შედარებით.
STMicroelectronics 2022 წელს $1,4 მილიარდის ინვესტიციას განახორციელებს გაფართოებისთვის და გეგმავს გააორმაგოს თავისი ევროპული ქარხნების სიმძლავრე 2025 წლისთვის, ძირითადად 12 დიუმიანი სიმძლავრის გაზრდის მიზნით, ხოლო 8 დიუმიანი სიმძლავრისთვის STMicroelectronics შერჩევით განაახლებს პროდუქტებს, რომლებიც არ საჭიროებენ 12-ს. დიუმიანი ტექნოლოგია.
Texas Instruments დაამატებს ოთხ ახალ ქარხანას, პირველი ქარხანა სავარაუდოდ 2025 წელს ამოქმედდება, ხოლო მესამე და მეოთხე ქარხანა 2026-2030 წლებში აშენდება;
ON Semiconductor-მა გაზარდა თავისი კაპიტალის ინვესტიცია 12%-მდე, ძირითადად 12-დიუმიანი ვაფლის სიმძლავრის გაფართოებისთვის.
IC insights-ს აქვს საინტერესო მონაცემები, რომ ყველა 32-ბიტიანი MCU-ის ASP მცირდება CAGR-ით -4,4%-ით ყოველწლიურად 2015-დან 2020 წლამდე, მაგრამ იზრდება დაახლოებით 13%-ით და დაახლოებით 0,72 დოლარამდე 2021 წელს. აისახება სპოტ ბაზარზე. საავტომობილო MCU-ის ფასის მერყეობა უფრო აშკარაა: NXP 32-ბიტიანი MCU FS32K144HAT0MLH 22$-ის მუდმივი ფასით გაიზარდა $550-მდე, დიაპაზონი 20-ჯერ მეტი, რაც იმ დროისთვის ერთ-ერთი ყველაზე მწირი საავტომობილო ჩიპი იყო.
Infineon 32-ბიტიანი საავტომობილო MCU SAK-TC277TP-64F200N DC გაიზარდა 4,500 იუანამდე, რაც გაიზარდა თითქმის 100-ჯერ, SAK-TC275T-64F200N DC-ის იგივე სერია ასევე გაიზარდა 2000 იუანამდე.
მეორე მხრივ, თავდაპირველად ცხელმა სამომხმარებლო ელექტრონიკამ დაიწყო გაცივება, სუსტი მოთხოვნა, ისევე როგორც შიდა ჩანაცვლების დაჩქარება, რაც ზოგადი დანიშნულების, სამომხმარებლო MCU ფასების დაქვეითებას იწვევს, ზოგიერთი ST ჩიპის მოდელმა, როგორიცაა F0/F1/F3. სერიების ფასები ნორმალურ ფასთან ახლოს მივიდა და საბაზრო ჭორებიც კი ვრცელდება, რომ ზოგიერთი MCU-ის ფასი სააგენტოს ფასით დაეცა.
თუმცა, საავტომობილო MCU, როგორიცაა Renesas, NXP, Infineon და ST ჯერ კიდევ შედარებით დეფიციტის მდგომარეობაშია.მაგალითად, ST-ის მაღალი ხარისხის 32-ბიტიანი MCU STM32H743VIT6-ის ფასი გასული წლის ბოლოს 600 იუანამდე გაიზარდა, მაშინ როცა მისი ფასი მხოლოდ 48 იუანი იყო ორი წლის წინ.ზრდა 10-ჯერ მეტია;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC საბაზრო ფასი გასული წლის ოქტომბერში დაახლოებით $1200, დეკემბრის შეთავაზება $3800-მდე და მესამე მხარის ვებსაიტებზეც კი გვთავაზობენ $5000-ზე მეტს.
03 ბაზარი დიდია, შიდა წარმოება კი მცირე
MCU კონკურენტუნარიანი ლანდშაფტი ისევე დომინირებს უცხოური გიგანტების მიერ, როგორც მთელი ნახევარგამტარული კონკურენტული გარემო.2021 წელს, MCU-ის ტოპ ხუთეული იყო NXP, Microchip, Renesas, ST და Infineon.ამ ხუთმა MCU მომწოდებელმა შეადგინა მთლიანი გლობალური გაყიდვების 82.1%, 2016 წლის 72.2%-თან შედარებით, ხოლო მთავარი კომპანიების ზომა იზრდებოდა შუალედებში.
სამომხმარებლო და სამრეწველო MCU-სთან შედარებით, ავტომობილების MCU სერტიფიცირების ბარიერი მაღალია და სერტიფიცირების პერიოდი გრძელია, სერტიფიცირების სისტემა მოიცავს ISO26262 სტანდარტის სერთიფიკატს, AEC-Q001~004 და IATF16949 სტანდარტის სერტიფიკატს, AEC-Q100/Q106, რომელიც ISO26 სტანდარტის სერტიფიკატს. საავტომობილო ფუნქციონალური უსაფრთხოება დაყოფილია ASIL-A-დან D-მდე ოთხ დონედ. მაგალითად, შასის და სხვა სცენარებს აქვთ უსაფრთხოების უმაღლესი მოთხოვნები და საჭიროებენ ASIL-D დონის სერთიფიკატს, ჩიპების რამდენიმე მწარმოებელს შეუძლია დააკმაყოფილოს პირობები.
Strategy Analysis-ის მონაცემებით, გლობალური და შიდა საავტომობილო MCU ბაზარი ძირითადად დაკავებულია NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip-ით, ბაზრის წილით 85%.მიუხედავად იმისა, რომ 32-ბიტიანი MCU-ები ჯერ კიდევ მონოპოლიზებულია უცხოური გიგანტების მიერ, ზოგიერთმა ადგილობრივმა კომპანიამ წამოიწია.
04 დასკვნა
ინტელექტუალური ელექტრო მანქანების სწრაფი განვითარება, ასე რომ, შეუერთდა ჩიპების მომხმარებელთა რიგი მწარმოებლები, როგორიცაა Nvidia, Qualcomm, Intel, ინტელექტუალურ კაბინაში, ავტონომიური მართვის ჩიპების გარღვევა, შეკუმშვა საავტომობილო ჩიპების ძველი მწარმოებლების გადარჩენის სივრცეში.საავტომობილო MCU-ების განვითარება თვითგანვითარებაზე და მუშაობის გაუმჯობესებაზე ფოკუსირებიდან გადავიდა ყოვლისმომცველ კონკურენციაზე ხარჯების შემცირების მიზნით, ტექნოლოგიური უპირატესობების შენარჩუნებით.
საავტომობილო E/E არქიტექტურის გადანაწილებიდან დომენის კონტროლამდე და საბოლოოდ ცენტრალური ინტეგრაციისკენ, შეიცვლება უფრო და უფრო მეტი მრავალფუნქციური და მარტივი დაბალი დონის ჩიპი, მაღალი ხარისხის, მაღალი გამოთვლითი სიმძლავრე და სხვა მაღალი დონის. ჩიპები გახდება მომავალი საავტომობილო ჩიპების კონკურენციის აქცენტი, რადგან MCU-ის მთავარი საკონტროლო როლი მომავალი ECU ნომრის შემცირებით შედარებით მცირეა, მაგალითად, Tesla შასის კონტროლის ECU, ერთი შეიცავს 3-4 MCU, მაგრამ რამდენიმე მარტივ ფუნქციას. ძირითადი MCU ინტეგრირებული იქნება.მთლიანობაში, საავტომობილო MCU-ების ბაზარი და შიდა ჩანაცვლების ადგილი უახლოეს წლებში უდავოდ დიდია.
გამოქვეყნების დრო: თებ-01-2023