01 MCU को वृद्धि इतिहास
MCU, माइक्रोकन्ट्रोलर, यसको एक प्रसिद्ध नाम छ: एकल चिप माइक्रो कम्प्युटर।
CPU RAM ROM IO काउन्टर सिरियल पोर्टको आन्तरिक संस्करण सहित एक चिपमा आधारभूत कम्प्युटर प्रणालीको सेट सार्नको लागि यो साँच्चै मीठो ठाउँ हो, यद्यपि प्रदर्शन निश्चित रूपमा कम्प्युटरको रूपमा फराकिलो छैन, तर यो कम पावर प्रोग्रामेबल छ र। लचिलो, त्यसैले उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्समा, चिकित्सा उद्योग संचार कारहरूमा अनुप्रयोगहरूको धेरै विस्तृत दायरा छ।
यो 1971 मा जन्मिएको थियो, Intel ले संसारको पहिलो माइक्रोप्रोसेसर डिजाइन गर्यो - नम्बर 4004 4-बिट चिप, यो चिप 2,000 भन्दा बढी ट्रान्जिस्टरहरू एकीकृत गर्दछ, र Intel ले 4001, 4002, 4003 चिप्स, RAM, ROM र रजिस्टरहरू पनि डिजाइन गर्यो।
जब यी चार उत्पादनहरू बजारमा आए, इन्टेलले विज्ञापनमा लेख्यो "एकीकृत सर्किटहरूको नयाँ युगको घोषणा गर्नुहोस्: माइक्रो कम्प्युटरहरू एकल चिपमा कन्डेन्स्ड।"त्यस समयमा, मिनी कम्प्युटरहरू र मेनफ्रेमहरू मुख्यतया 8-बिट र 16-बिट प्रोसेसरहरू थिए, त्यसैले इंटेलले चाँडै बजार जित्नको लागि 1972 मा 8-बिट माइक्रोप्रोसेसर 8008 सुरु गर्यो, एकल-चिप माइक्रो कम्प्युटरहरूको युग खोल्दै।
1976 मा, इंटेलले विश्वको पहिलो प्रोग्रामेबल माइक्रो कम्प्युटर कन्ट्रोलर 8748 सुरु गर्यो, जसले 8-बिट CPU, 8-बिट समानान्तर I/O, 8-बिट काउन्टर, RAM, ROM, आदिलाई एकीकृत गर्दछ, जसले सामान्य औद्योगिक नियन्त्रण र आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छ। 8748 द्वारा प्रतिनिधित्व गरिएको उपकरण, औद्योगिक क्षेत्रमा एकल-चिप माइक्रो कम्प्युटरहरूको अन्वेषण खोल्दै।
1980 को दशकमा, 8-बिट एकल-चिप माइक्रोकम्प्युटरहरू अझ परिपक्व हुन थाले, RAM र ROM क्षमता बढ्यो, सामान्यतया क्रमिक इन्टरफेसहरू, बहु-स्तर अवरोध प्रशोधन प्रणालीहरू, बहु-16-बिट काउन्टरहरू, आदि। 1983 मा, इंटेलले MCS सुरु गर्यो। 120,000 एकीकृत ट्रान्जिस्टरहरूसँग 16-बिट उच्च-प्रदर्शन माइक्रोकन्ट्रोलरहरूको -96 श्रृंखला।
1990 को दशकदेखि, एकल-चिप माइक्रोकम्प्युटरले प्रारम्भिक 4 बिटहरूबाट बस वा डेटा दर्ताका बिटहरूको संख्या अनुसार प्रदर्शन, गति, विश्वसनीयता, पूर्ण रूपमा एकीकरणमा सयौं विचारधाराहरूको चरणमा प्रवेश गरेको छ। 8-बिट, 16-बिट, 32-बिट र 64-बिट एकल-चिप माइक्रोकम्प्यूटरहरूको साथ बिस्तारै विकसित।
वर्तमानमा, MCU को निर्देशन सेट मुख्यतया CISC र RISC मा विभाजित छ, र कोर संरचना मुख्यतया ARM Cortex, Intel 8051 र RISC-V हो।
2020 चाइना जनरल माइक्रोकन्ट्रोलर (MCU) मार्केट ब्रीफ अनुसार, 32-बिट MCU उत्पादनहरू बजारको 55% सम्म, त्यसपछि 8-बिट उत्पादनहरू, 43% को लागि खाता, 4-बिट उत्पादनहरू 2%, 16 को लागि खाता छन्। -बिट उत्पादनहरू 1% को लागि लेखा, यो देख्न सकिन्छ कि बजारमा मुख्यधारा उत्पादनहरू 32-बिट र 8-बिट MCU हरू छन्, र 16-बिट MCU उत्पादनहरूको बजार स्थान गम्भीर रूपमा निचोडिएको छ।
CISC निर्देशन सेट उत्पादनहरू बजारको 24%, RISC निर्देशन सेट उत्पादनहरू बजारको मुख्यधारा उत्पादनहरूको 76% को लागि जिम्मेवार छन्;Intel 8051 कोर उत्पादनहरू बजारको 22% को लागि जिम्मेवार छन्, त्यसपछि ARM Cortex-M0 उत्पादनहरू, 20%, ARM Cortex-M3 उत्पादनहरू 14%, ARM Cortex-M4 उत्पादनहरू 12%, ARM Cortex-M0+ उत्पादनहरू छन्। 5%, ARM Cortex-M23 उत्पादनहरू 1%, RISC-V कोर उत्पादनहरू 1%, र अरूले 24% को लागि जिम्मेवार छन्।ARM Cortex-M0+ उत्पादनहरू 5%, ARM Cortex-M23 उत्पादनहरू 1%, RISC-V कोर उत्पादनहरू 1%, र अन्य 24% को लागि जिम्मेवार छन्।समग्रमा, ARM Cortex शृङ्खला कोरहरूले बजारको मुख्यधाराको 52% को लागी खाता बनाउँछ।
MCU बजारले विगत 20 वर्षहरूमा महत्त्वपूर्ण मूल्य गिरावटको सामना गरिरहेको छ, तर यसको औसत बिक्री मूल्य (ASP) गिरावट विगत पाँच वर्षमा सुस्त भइरहेको छ।अटोमोटिभ उद्योगमा आएको मन्दी, विश्वव्यापी आर्थिक कमजोरी र महामारीको संकटको अनुभव गरेपछि, MCU बजारले २०२० मा पुन: प्राप्ति गर्न थाल्यो। आईसी इनसाइट्सका अनुसार, २०२० मा MCU ढुवानी ८% ले बढ्यो, र २०२१ मा कुल MCU ढुवानी बढ्यो। 12%, 30.9 बिलियनको रेकर्ड उच्च, जबकि ASPs पनि 10% बढ्यो, 25 वर्ष मा उच्चतम वृद्धि।
IC Insights ले आगामी पाँच वर्षमा MCU ढुवानी ३५.८ बिलियन युनिट पुग्ने अपेक्षा गरेको छ, कुल बिक्री २७.२ बिलियन डलरको साथ।यी मध्ये, 32-बिट MCU बिक्री 9.4% को कम्पाउन्ड वार्षिक वृद्धि दर संग $ 20 बिलियन पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ, 16-बिट MCUs $ 4.7 बिलियन पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ, र 4-बिट MCU ले वृद्धि देखाउने अपेक्षा गरिएको छैन।
02 कार MCU पागल ओभरटेकिंग
मोटर वाहन इलेक्ट्रोनिक्स MCUs को सबैभन्दा ठूलो आवेदन परिदृश्य हो।IC Insights ले २०२२ मा विश्वव्यापी MCU बिक्री १०% बढेर रेकर्ड $२१.५ बिलियन हुने अपेक्षा गरेको छ, अटोमोटिभ MCU हरू अन्य अन्त बजारहरू भन्दा बढि बढ्दै गएको छ।
MCU बिक्रीको 40% भन्दा बढी अटोमोटिभ इलेक्ट्रोनिक्सबाट आउँछ, र अटोमोटिभ MCU बिक्री आगामी पाँच वर्षहरूमा 7.7% को CAGR मा बढ्ने अपेक्षा गरिएको छ, सामान्य-उद्देश्य MCUs (7.3%) लाई पछाडि पार्दै।
हाल, अटोमोटिभ MCU हरू मुख्यतया 8-bit, 16-bit र 32-bit छन्, र MCU को विभिन्न बिट्सले फरक-फरक कामहरू खेल्छन्।
विशेष गरी:
8-बिट MCU मुख्यतया तुलनात्मक रूपमा आधारभूत नियन्त्रण कार्यहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ, जस्तै सिटहरू, एयर कन्डिसनरहरू, फ्यानहरू, झ्यालहरू, र ढोका नियन्त्रण मोड्युलहरूको नियन्त्रण।
16-बिट MCU मुख्यतया तल्लो शरीरको लागि प्रयोग गरिन्छ, जस्तै इन्जिन, इलेक्ट्रोनिक ब्रेक, निलम्बन प्रणाली र अन्य शक्ति र प्रसारण प्रणाली।
३२-बिट MCU अटोमोटिभ इन्टेलिजेन्समा फिट हुन्छ र मुख्यतया ककपिट मनोरञ्जन, ADAS, र शरीर नियन्त्रण जस्ता उच्च-अन्त बुद्धिमान र सुरक्षित अनुप्रयोग परिदृश्यहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ।
यस चरणमा, 8-बिट MCU हरू प्रदर्शन र मेमोरी क्षमतामा बढ्दै छन्, र तिनीहरूको आफ्नै लागत प्रभावकारिताको साथ, तिनीहरूले अनुप्रयोगहरूमा केही 16-बिट MCU हरू प्रतिस्थापन गर्न सक्छन् र 4-बिट MCUs सँग पछाडि मिल्दो छ।32-बिट MCU ले सम्पूर्ण मोटर वाहन E/E आर्किटेक्चरमा बढ्दो महत्त्वपूर्ण मास्टर नियन्त्रण भूमिका खेल्नेछ, जसले चार छरिएका कम-अन्त र मध्य-दायरा ECU एकाइहरू व्यवस्थापन गर्न सक्छ, र प्रयोगहरूको संख्या बढ्दै जानेछ।
माथिको अवस्थाले 16-बिट MCU लाई अपेक्षाकृत अप्ठ्यारो स्थितिमा बनाउँछ, उच्च होइन तर कम, तर केही अनुप्रयोग परिदृश्यहरूमा, यो अझै पनि उपयोगी छ, जस्तै पावरट्रेन प्रणालीहरूको केही प्रमुख अनुप्रयोगहरू।
अटोमोटिभ इन्टेलिजेन्सले 32-बिट MCU हरूको मागलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाएको छ, 2021 मा 32-बिट MCU बाट तीन चौथाई भन्दा बढी अटोमोटिभ MCU बिक्रीहरू, लगभग $5.83 बिलियन पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ;16-बिट MCUs ले लगभग $1.34 बिलियन राजस्व उत्पन्न गर्नेछ;र 8-बिट MCUs ले लगभग $441 मिलियन राजस्व उत्पन्न गर्नेछ, McClean रिपोर्ट अनुसार।
एप्लिकेसन स्तरमा, इन्फोटेनमेन्ट भनेको अटोमोटिभ MCU बिक्रीमा सबैभन्दा धेरै वर्ष-बर्ष वृद्धि भएको अनुप्रयोग परिदृश्य हो, जसमा २०२० को तुलनामा २०२१ मा ५९% वृद्धि भएको छ, र बाँकी परिदृश्यहरूमा २०% राजस्व वृद्धि भएको छ।
अब कार को सबै इलेक्ट्रोनिक नियन्त्रण ECU (इलेक्ट्रोनिक नियन्त्रण एकाई) को उपयोग गर्न को लागी, र MCU कोर नियन्त्रण चिप ECU हो, प्रत्येक ECU मा कम्तिमा एक MCU छ, त्यसैले बुद्धिमानी विद्युतीकरण को रूपान्तरण र स्तरवृद्धि को वर्तमान चरण को लागी मांग को प्रेरित गर्यो। MCU एकल वाहन उपयोग वृद्धि गर्न।
चाइना मार्केटिङ इन्स्टिच्युटको अटोमोटिभ मार्केटिङ एक्सपर्ट कमिटीको रिसर्च डिपार्टमेन्टको तथ्याङ्कअनुसार, साधारण परम्परागत इन्धनका कारहरूले बोक्ने ईसीयूको औसत संख्या ७० छ;सिट, केन्द्रीय नियन्त्रण र मनोरञ्जन, शरीरको स्थिरता र सुरक्षाको लागि उच्च प्रदर्शन आवश्यकताहरूको कारणले लक्जरी परम्परागत इन्धन कारहरूले बोक्ने ECU को संख्या 150 पुग्न सक्छ;र स्वायत्त ड्राइभिङ र असिस्टेड ड्राइभिङका लागि नयाँ सफ्टवेयर र हार्डवेयर आवश्यकताहरूका कारण स्मार्ट कारहरूद्वारा बोक्ने ECU हरूको औसत संख्या 300 पुग्न सक्छ, जुन एकल कारहरूले प्रयोग गर्ने MCU को मात्रा पनि 300 भन्दा बढी पुग्ने छ।
अटोमेकरहरूबाट MCUs को बलियो माग विशेष गरी 2021 मा स्पष्ट छ, जब महामारीको कारण कोरको अभाव छ।त्यो वर्ष, धेरै कार कम्पनीहरूले कोरको अभावका कारण केही उत्पादन लाइनहरू छोटो रूपमा बन्द गर्नुपर्यो, तर अटोमोटिभ MCUs को बिक्री 23% बढेर $7.6 बिलियन भयो, जुन रेकर्ड उच्च थियो।
धेरै जसो अटोमोटिभ चिपहरू 8-इन्च वेफरहरू प्रयोग गरेर उत्पादन गरिन्छ, केही निर्माताहरू जस्तै TI देखि 12-इन्च लाइन ट्रान्सफर, IDM पनि क्षमता आउटसोर्सिङ फाउन्ड्रीको हिस्सा हुनेछ, जुन MCU द्वारा हावी छ, क्षमताको लगभग 70% TSMC द्वारा। ।यद्यपि, अटोमोटिभ व्यवसायले TSMC को एक सानो अनुपातको लागि जिम्मेवार छ, र TSMC उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्सको उन्नत प्रक्रिया प्रविधि क्षेत्रमा केन्द्रित छ, त्यसैले मोटर वाहन MCU बजार विशेष गरी दुर्लभ छ।
सम्पूर्ण अर्धचालक उद्योगको नेतृत्वमा अटोमोटिभ चिप्सको अभावले पनि विस्तारको लहर, प्रमुख फाउन्ड्रीहरू र IDM प्लान्टहरूले सक्रिय रूपमा उत्पादन विस्तार गर्न थाले, तर फोकस फरक छ।
TSMC कुमामोटो प्लान्ट २०२४ को अन्त्यमा सञ्चालनमा आउने अपेक्षा गरिएको छ, 22/28nm प्रक्रियाको अतिरिक्त, यसले 12 र 16nm प्रक्रियाहरू प्रदान गर्नेछ, र नानजिङ प्लान्टले उत्पादनलाई 28nm मा विस्तार गर्नेछ, मासिक उत्पादन क्षमताको साथ। 40,000 टुक्रा;
SMIC ले 2021 मा कम्तिमा 45,000 8-इन्च वेफर र कम्तिमा 10,000 12-इन्च वेफरहरूद्वारा उत्पादन विस्तार गर्ने योजना बनाएको छ, र लिङ्गाङमा 120,000 वेफरहरूको मासिक क्षमताको साथ 12 इन्च उत्पादन लाइन निर्माण गर्ने, जुन 28n माथि र 28m भन्दा माथि केन्द्रित छ।
Huahong ले 2022 मा 12-इन्च उत्पादन क्षमताको 94,500 टुक्रामा विस्तार गर्ने अपेक्षा गर्दछ;
रेनेसासले आउटसोर्सिङ विस्तार गर्ने उद्देश्यले TSMC को कुमामोटो प्लान्टमा आफ्नो हिस्सेदारी घोषणा गर्यो, र 2023 सम्ममा अटोमोटिभ MCU आपूर्तिलाई 50% ले वृद्धि गर्ने लक्ष्य राखेको छ, उच्च-अन्तको MCU क्षमता 50% र निम्न-अन्तको MCU क्षमता लगभग 70% ले वृद्धि हुने अपेक्षा गरिएको छ। २०२१ को अन्त्यको तुलनामा।
STMicroelectronics ले 2022 मा विस्तारको लागि $ 1.4 बिलियन लगानी गर्नेछ, र 2025 सम्ममा यसको युरोपेली प्लान्टहरूको क्षमता दोब्बर गर्ने योजना बनाएको छ, मुख्यतया 12-इन्च क्षमता बढाउन, र 8-इन्च क्षमताको लागि, STMicroelectronics ले 12-को आवश्यकता नपर्ने उत्पादनहरूको लागि छनौट रूपमा अपग्रेड गर्नेछ। इन्च प्रविधि।
टेक्सास इन्स्ट्रुमेन्टले चारवटा नयाँ प्लान्टहरू थप्नेछ, पहिलो प्लान्ट २०२५ मा सञ्चालनमा आउने अपेक्षा गरिएको छ, र तेस्रो र चौथो प्लान्ट २०२६ र २०३० बीचमा निर्माण गरिने छ;
ON सेमीकन्डक्टरले आफ्नो पूँजी लगानीलाई 12% मा बढायो, मुख्यतया 12-इन्च वेफर क्षमता विस्तारको लागि।
IC अन्तर्दृष्टिसँग एउटा रोचक डेटा छ कि सबै 32-बिट MCU हरूको ASP 2015 र 2020 को बीचमा वार्षिक-4.4% को CAGR मा घट्दैछ, तर 2021 मा लगभग 13% बढेर लगभग $0.72 मा पुग्यो। स्पट मार्केटमा प्रतिबिम्बित भयो। , अटोमोटिभ MCU को मूल्य उतार-चढ़ाव अधिक स्पष्ट छ: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH $ 22 को स्थायी मूल्यको साथ $ 550 सम्म बढ्यो, 20 पटक भन्दा बढीको दायरा, जुन त्यस समयमा सबैभन्दा दुर्लभ मोटर वाहन चिपहरू मध्ये एक थियो।
Infineon 32-bit अटोमोटिभ MCU SAK-TC277TP-64F200N DC बढेर 4,500 युआन पुगेको थियो, लगभग 100 गुणाले वृद्धि भएको थियो, SAK-TC275T-64F200N DC को समान श्रृंखला पनि 2,000 युआन भन्दा बढि बढ्यो।
अर्को तर्फ, मूल रूपमा तातो उपभोक्ता इलेक्ट्रोनिक्स चिसो हुन थाल्यो, कमजोर माग, साथै घरेलु प्रतिस्थापनको गति, सामान्य-उद्देश्य बनाउँदै, उपभोक्ता MCU मूल्यहरू फिर्ता तल, केही ST चिप मोडेलहरू जस्तै F0/F1/F3। श्रृंखला मूल्यहरू सामान्य मूल्यको नजिक आयो, र बजारमा अफवाहहरू पनि कि केहि MCU को मूल्य एजेन्सी मूल्य मार्फत घटेको छ।
यद्यपि, रेनेसास, NXP, Infineon, र ST जस्ता अटोमोटिभ MCU हरू अझै पनि सापेक्षिक अभावको अवस्थामा छन्।उदाहरणका लागि, ST को उच्च प्रदर्शन 32-bit MCU STM32H743VIT6 को मूल्य गत वर्षको अन्त्यमा 600 युआनमा पुग्यो, जबकि यसको मूल्य दुई वर्ष पहिले मात्र 48 युआन थियो।वृद्धि 10 पटक भन्दा बढी छ;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC बजार मूल्य गत वर्ष अक्टोबरमा करिब $१२०० मा, डिसेम्बरमा $३८०० सम्मको प्रस्ताव, र तेस्रो-पक्ष वेबसाइटहरूमा पनि $५००० भन्दा बढीको प्रस्ताव।
03 बजार ठूलो छ, र घरेलु उत्पादन सानो छ
MCU प्रतिस्पर्धी परिदृश्य सम्पूर्ण अर्धचालक प्रतिस्पर्धी वातावरण जस्तै विदेशी दिग्गजहरूको प्रभुत्व छ।2021 मा, शीर्ष पाँच MCU विक्रेताहरू NXP, Microchip, Renesas, ST, र Infineon थिए।यी पाँच MCU विक्रेताहरूले 2016 मा 72.2% को तुलनामा कुल विश्वव्यापी बिक्रीको 82.1% का लागि जिम्मेवार छन्, मध्यवर्ती वर्षहरूमा बढ्दो हेडलाइन कम्पनीहरूको आकारको साथ।
उपभोक्ता र औद्योगिक MCU को तुलनामा, अटोमोटिभ MCU प्रमाणीकरण थ्रेसहोल्ड उच्च छ र प्रमाणीकरण अवधि लामो छ, प्रमाणीकरण प्रणालीमा ISO26262 मानक प्रमाणीकरण, AEC-Q001 ~ 004 र IATF16949 मानक प्रमाणीकरण, AEC-Q100/Q104, ISO2 certification मा ISO26262 मानक समावेश छ। अटोमोटिभ कार्यात्मक सुरक्षालाई ASIL-A देखि D को चार तहमा विभाजन गरिएको छ। उदाहरणका लागि, चेसिस र अन्य परिदृश्यहरूमा उच्चतम सुरक्षा आवश्यकताहरू छन् र ASIL-D स्तर प्रमाणीकरण आवश्यक छ, थोरै चिप निर्माताहरूले सर्तहरू पूरा गर्न सक्छन्।
रणनीति विश्लेषण डाटाका अनुसार, विश्वव्यापी र घरेलु अटोमोटिभ MCU बजार मुख्यतया NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip ले 85% को बजार हिस्सा ओगटेको छ।यद्यपि 32-बिट MCU हरू अझै पनि विदेशी दिग्गजहरू द्वारा एकाधिकार छन्, केही घरेलु कम्पनीहरूले बन्द गरेका छन्।
04 निष्कर्ष
बौद्धिक विद्युतीय सवारी साधनहरूको द्रुत विकास, त्यसैले Nvidia, Qualcomm, Intel जस्ता धेरै उपभोक्ता चिप निर्माताहरू सामेल भएका छन्, बुद्धिमानी ककपिटमा छन्, स्वायत्त ड्राइभिङ चिप सफलताहरू, पुरानो मोटर वाहन चिप निर्माताहरूको अस्तित्व स्पेस कम्प्रेस गर्दै।अटोमोटिभ MCU को विकासले प्राविधिक फाइदाहरू कायम राख्दै लागत घटाउनको लागि स्व-विकास र कार्यसम्पादन सुधारमा ध्यान केन्द्रित गरेको छ।
अटोमोटिभ E / E आर्किटेक्चरको साथ डोमेन नियन्त्रणमा वितरित देखि, र अन्ततः केन्द्रीय एकीकरण तिर, त्यहाँ अधिक र अधिक बहु-कार्यात्मक र सरल कम-अन्त चिप प्रतिस्थापन हुनेछ, उच्च प्रदर्शन, उच्च कम्प्युटिङ शक्ति र अन्य उच्च-अन्त हुनेछ। चिप्स भविष्यको अटोमोटिभ चिप प्रतिस्पर्धाको केन्द्रबिन्दु बन्नेछ, किनकि भविष्यको ECU संख्या घटाएर MCU को मुख्य नियन्त्रण भूमिका अपेक्षाकृत सानो छ, जस्तै टेस्ला चेसिस नियन्त्रण ECU, एकलले 3-4 MCU समावेश गर्दछ, तर केही साधारण कार्यहरू। आधारभूत MCU एकीकृत गरिनेछ।समग्रमा, अटोमोटिभ MCU हरूको बजार र आगामी वर्षहरूमा घरेलु प्रतिस्थापनको लागि ठाउँ निस्सन्देह विशाल छ।
पोस्ट समय: फेब्रुअरी-01-2023