2023, otomobîla dîn MCU

01 Dîroka mezinbûna MCU

MCU, mîkrokontroller, navekî wê yê naskirî heye: mîkrokomputerê yek-çîp.

Bi rastî cîhek şîrîn e ku meriv komek pergala bingehîn a komputerê berbi çîpekê veguhezîne, di nav de guhertoya navxweyî ya CPU RAM ROM IO porta serial a counter, her çend performansa bê guman ne wekî komputerek berfireh e, lê ew bi hêza kêm bernamekirî ye û maqûl e, ji ber vê yekê di ragihandina elektronîkî ya xerîdar, pîşesaziya bijîjkî de Otomobîl xwedan cûrbecûr serlêdanan in.

Ew di sala 1971-an de ji dayik bû, Intel yekem mîkroprosesorê cîhanê sêwirand - bi jimareya 4004 çîpa 4-bit, ev çîp zêdetirî 2000 transîstor yek dike, û Intel jî 4001, 4002, 4003 çîp, RAM, ROM û qeydan dîzayn kiriye.

Dema ku ev çar hilber derketin sûkê, Intel di reklamê de nivîsand "Serdemek nû ya çerxên yekbûyî ragihînin: mîkrokomputerên ku li ser yek çîpê têne berhev kirin."Di wê demê de, mînîkomputer û sereke bi piranî pêvajoyên 8-bit û 16-bit bûn, ji ber vê yekê Intel zû di sala 1972-an de mîkroprosesorê 8-bit 8008 da destpêkirin da ku zû bazarê bi dest bixe, û serdema mîkrokomputerên yek-çîp vekir.

Di sala 1976-an de, Intel yekem kontrolkerê mîkrokomputerê bernamekirî yê cîhanê 8748, ku CPU-ya 8-bit, I/O-ya paralel 8-bit, jimarvana 8-bit, RAM, ROM, hwd pêk tîne, ku dikare hewcedariyên kontrolkirina pîşesaziyê ya giştî bicîh bîne û hwd. amûr, ku ji hêla 8748 ve hatî temsîl kirin, vekirina lêgerîna mîkrokomputerên yek-çîp di qada pîşesaziyê de vedike.

Di salên 1980-an de, mîkrokomputerên yek-çîp ên 8-bit dest pê kir ku gihîştî bûn, kapasîteya RAM û ROM-ê zêde bû, bi gelemperî bi navgînên serial, pergalên pêvajoyên qutbûnê yên pir-astî, pirjimarkerên 16-bit, hwd. Di 1983-an de, Intel MCS dest pê kir. -96 rêzikên mîkrokontrolkerên 16-bit ên bi performansa bilind, bi 120,000 transîstorên yekbûyî.

Ji salên 1990-an vir ve, mîkrokomputera yek-çîp ketiye qonaxa sed dibistanên ramanê, di performans, leza, pêbawerî, entegrasyonê de bi tevahî kulîlk, li gorî hejmara bitsên otobusê an tomarên daneyê, ji 4 bitên destpêkê. hêdî hêdî, bi mîkrokomputerên yek-çîp ên 8-bit, 16-bit, 32-bit û 64-bit pêşkeftî.

Heya nuha, koma rêwerzên MCU bi gelemperî li CISC û RISC ve têne dabeş kirin, û mîmariya bingehîn bi piranî ARM Cortex, Intel 8051 û RISC-V e.

Li gorî Kurteya Bazara Mîkrokontrolkerê Giştî ya Chinaînê (MCU) ya 2020-an, hilberên MCU-yê 32-bit heya% 55-ê sûkê digirin, li dûv jî hilberên 8-bit, ku 43%, hilberên 4-bit ku 2%, 16 hesab dikin. -berhemên bit ku ji sedî 1 pêk tê, tê dîtin ku hilberên sereke yên li sûkê MCU-yên 32-bit û 8-bit in, û cîhê sûkê yên hilberên MCU-ya 16-bit bi tundî hatî kişandin.

Berhemên koma rêwerzên CISC% 24 ê sûkê, hilberên koma rêwerzên RISC% 76 ji hilberên sereke yên sûkê têne hesibandin;Hilberên bingehîn ên Intel 8051% 22 ji bazarê, li dûv jî hilberên ARM Cortex-M0, ku ji sedî 20 pêk tê, hilberên ARM Cortex-M3 ji sedî 14, hilberên ARM Cortex-M4 ji sedî 12, hilberên ARM Cortex-M0+ têne hesibandin. 5% tê hesibandin, hilberên ARM Cortex-M23% 1, hilberên bingehîn ên RISC-V% 1, û yên din jî% 24 têne hesibandin.Berhemên ARM Cortex-M0+ ji sedî 5, hilberên ARM Cortex-M23 ji sedî 1, hilberên bingehîn ên RISC-V ji sedî 1, û yên din jî ji sedî 24 hesab kirin.Bi tevahî, core rêzikên ARM Cortex ji% 52-ê ya sereke ya bazarê digire.

Bazara MCU di van 20 salên borî de bi kêmbûna bihayê girîng re rû bi rû maye, lê kêmbûna wê ya navînî ya bihayê firotanê (ASP) di van pênc salên borî de hêdî dibe.Piştî ku di pîşesaziya otomotîvê de daketinê, qelsiya aborî ya cîhanî, û krîza serhildanê, bazara MCU di sala 2020-an de dest bi başbûnê kir. Li gorî IC Insights, barkirina MCU di sala 2020-an de ji sedî 8 zêde bû, û barkirina tevahî MCU di sala 2021-an de zêde bû. 12%, rekorek bilind a 30,9 mîlyar, dema ku ASP jî 10% zêde bû, di 25 salan de herî zêde zêde bû.

IC Insights hêvî dike ku şandina MCU di pênc salên pêş de bigihîje 35.8 mîlyar yekîneyên, bi tevahî firotana 27.2 mîlyar dolar.Ji vana, firotana MCU ya 32-bit tê çaverê kirin ku bigihîje 20 mîlyar dolar bi rêjeya mezinbûna salane ya tevlihev 9.4%, tê payîn ku MCU-yên 16-bit bigihîjin 4.7 mîlyar $, û MCU-yên 4-bit nayê hêvî kirin ku mezinbûnê nîşan bidin.

02 Otomobîla MCU derbasbûna dîn

Elektronîkên otomatê senaryoya serîlêdana herî mezin a MCU ye.IC Insights li bendê ye ku firotana MCU li çaraliyê cîhanê di sala 2022-an de 10% mezin bibe û bigihîje rekorek 21.5 mîlyar $, digel ku MCU-yên otomatê ji piraniya bazarên dawî yên din bêtir mezin dibin.

Zêdetirî 40% firotana MCU ji elektronîkî ya otomotîvê tê, û firotana MCU ya otomotîkê tê çaverê kirin ku di nav pênc salên pêş de bi CAGR 7.7% mezin bibe, ji MCU-yên gelemperî (7.3%) derkeve.

Heya nuha, MCU-yên otomatê bi gelemperî 8-bit, 16-bit û 32-bit in, û bit-ên cihêreng ên MCU karên cihêreng dilîzin.

Bi taybetî:

MCU-ya 8-bit bi gelemperî ji bo fonksiyonên kontrolê yên bingehîn, wekî kontrolkirina kursî, klîma, fanos, pencere, û modulên kontrola derî tê bikar anîn.

MCU 16-bit bi piranî ji bo laşê jêrîn, wekî motor, frena elektronîkî, pergala sekinandinê û pergalên hêz û veguheztinê yên din tê bikar anîn.

MCU-ya 32-bit bi îstîxbarata otomobilê re têkildar e û bi giranî ji bo senaryoyên serîlêdana aqilmend û ewledar ên bilind ên wekî şahiya kokpîtê, ADAS, û kontrola laş tê bikar anîn.

Di vê qonaxê de, MCU-yên 8-bit di performans û kapasîteya bîranînê de mezin dibin, û bi lêçûna xwe ya lêçûn re, ew dikarin di serlêdanan de hin MCU-yên 16-bit biguhezînin û di heman demê de bi MCU-yên 4-bit re jî paşverû ne.MCU-ya 32-bit dê di tevahiya mîmariya E/E ya otomotîvê de, ku dikare çar yekîneyên ECU-ya nizm û navîn-hilweşîna belavbûyî rêve bibe, dê rolek kontrolê ya sereke ya her ku diçe girîng bilîze, û dê hêjmara karanîna zêde zêde bibe.

Rewşa jorîn MCU-ya 16-bit dike ku di rewşek bikêrhatî de ye, ne bilind lê nizm, lê di hin senaryoyên serîlêdanê de, ew hîn jî bikêr e, wek mînak hin serîlêdanên sereke yên pergalên hêzê.

Agahdariya otomotîvê bi girîngî daxwaziya MCU-yên 32-bit zêde kiriye, ku ji sê çaran zêdetir firotana MCU-ya otomatê ji MCU-yên 32-bit di sala 2021-an de tê, tê çaverê kirin ku bigihîje nêzîkê 5,83 mîlyar $;MCU-yên 16-bit dê bi qasî 1,34 mîlyar dolar dahatê çêbikin;û MCU-yên 8-bit dê li gorî rapora McClean bi qasî 441 mîlyon dolar dahatê çêbikin.

Di asta serîlêdanê de, infotainment senaryoya serîlêdanê ye ku bi sal bi sal zêdebûna herî zêde di firotana MCU ya otomatê de ye, digel 59% mezinbûna di sala 2021-an de li gorî 2020-an, û 20% mezinbûna dahatê ji bo senaryoyên mayî.

Naha hemî kontrola elektronîkî ya gerîdeyê ji bo karanîna ECU (yekîneya kontrolkirina elektronîkî), û MCU çîpa kontrolê ya bingehîn ECU ye, her ECU bi kêmî ve yek MCU heye, ji ber vê yekê qonaxa heyî ya veguheztin û nûvekirina elektrîkê aqilmend daxwaziya ji bo Bikaranîna wesayîta yekane ya MCU zêde dibe.

Li gorî daneyên Beşa Lêkolînê ya Komîteya Pisporê Kirrûbirra Otomotîvê ya Enstîtuya Kirrûbirra Chinaînê, hejmara navînî ya ECU-yên ku ji hêla otomobîlên sotemeniyê yên kevneşopî ve têne hilgirtin 70 e;hejmara ECU-yên ku ji hêla otomobîlên sotemeniya kevneşopî ya luks ve têne hilgirtin dikare bigihîje 150 ji ber hewcedariyên performansa bilind ên ji bo kursiyan, kontrola navendî û şahiyê, aramiya laş û ewlehiyê;û hejmara navînî ya ECU-yên ku ji hêla otomobîlên biaqil ve têne hilgirtin dikare bigihîje 300-an ji ber hewcedariyên nermalava nû û hardware ji bo ajotina xweser û ajotina arîkar, ku li gorî mêjera MCU-ya ku ji hêla otomobîlên yekane ve têne bikar anîn jî dê bigihîje zêdetirî 300-an.

Daxwaza bihêz a MCU ji otobusan re bi taybetî di sala 2021-an de diyar dibe, dema ku ji ber serhildanê kêmasiyek bingehîn heye.Wê salê, gelek pargîdaniyên gerîdeyê neçar bûn ku ji ber tunebûna navokê hin xetên hilberînê bi kurtî biqedînin, lê firotana MCU-yên otomatê ji% 23 zêde bû û gihîşt 7,6 mîlyar dolar, ku rekorek bilind e.

Piraniya çîpên otomotîvê bi karanîna waferên 8-inch têne hilberandin, hin çêkerên wekî TI-ya veguheztina xeta 12-inch, IDM jî dê bibe beşek ji kapasîteya derveyî kapasîteyê, ku ji hêla MCU ve serdest e, bi qasî 70% ji kapasîteyê ji hêla TSMC ve ye. .Lêbelê, karsaziya otomotîvê bixwe beşek piçûk a TSMC hesab dike, û TSMC balê dikişîne ser qada teknolojiya pêvajoya pêşkeftî ya elektronîkî ya xerîdar, ji ber vê yekê bazara MCU ya otomotîvê bi taybetî kêm e.

Kêmasiya çîpên otomotêlê ku ji hêla tevahiya pîşesaziya nîvconductor ve tê rêve kirin jî pêleke berfirehbûnê, fêkiyên mezin û nebatên IDM-ê da ku bi rengek çalak hilberînê berfireh bikin, lê balkişandin cûda ye.

Tê payîn ku nebata TSMC Kumamoto di dawiya sala 2024-an de were xebitandin, ji bilî pêvajoya 22/28 nm, ew ê pêvajoyên 12 û 16 nm jî peyda bike, û nebata Nanjing dê hilberînê bigihîje 28 nm, bi kapasîteya hilberîna mehane ya 40.000 perçe;

SMIC plan dike ku hilberînê bi kêmî ve 45,000 waferên 8-inch û bi kêmî ve 10,000 waferên 12-inch di sala 2021-an de berfireh bike, û xetek hilberîna 12-inch bi kapasîteya mehane ya 120,000 waferên li Lingang-ê ava bike, li ser 28nm û jorîn hûr dibe.

Huahong hêvî dike ku di sala 2022-an de berfirehkirina kapasîteya hilberîna 12-inch bi 94,500 perçeyan zûtir bike;

Renesas pişka xwe di nebata Kumamoto ya TSMC de bi mebesta berfirehkirina çavkaniyên derve ragihand, û armanc dike ku heya sala 2023-an peydakirina MCU-ya otomotîkê% 50 zêde bike, digel ku kapasîteya MCU-ya bilind-end ku tê çaverê kirin ku bi% 50 û kapasîteya MCU-ya nizm bi qasî 70% zêde bibe. li gorî dawiya sala 2021.

STMicroelectronics dê di sala 2022-an de 1,4 mîlyar dolar veberhênanê bike ji bo berfirehbûnê, û plan dike ku kapasîteya santralên xwe yên Ewropî heya 2025-an ducar bike, nemaze ku kapasîteya 12-inch zêde bike, û ji bo kapasîteya 8-inch, STMicroelectronics dê bi bijartî ji bo hilberên ku hewcedariya wan bi 12- înç tune ye nûve bike. teknolojiya inch.

Texas Instruments dê çar santralên nû lê zêde bike, santrala yekem tê payîn ku di sala 2025-an de were xebitandin, û santralên sêyemîn û çarem dê di navbera 2026 û 2030 de bêne çêkirin;

ON Semiconductor veberhênana sermayeya xwe ji% 12 zêde kir, nemaze ji bo berfirehkirina kapasîteya waferê 12-inch.

Nêrînên IC-ê daneyên balkêş hene ku ASP-ya hemî MCU-yên 32-bit di navbera 2015 û 2020-an de bi CAGR-4,4% sal bi sal kêm dibe, lê di sala 2021-an de bi qasî 13% zêde dibe û bi qasî 0,72 $ di sala 2021-an de tê xuyang kirin. , guheztina bihayê ya MCU ya otomotîvê bêtir eşkere ye: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH bi bihayê rawestî ya 22 $ derket 550 $, rêzeyek ji 20 carî zêdetir, ku di wê demê de yek ji çîpên otomotîvê yên herî kêm bû.

Infineon 32-bit otomotîv MCU SAK-TC277TP-64F200N DC gihîştibû 4,500 yuan, ku hema hema 100 carî zêde bû, heman rêza SAK-TC275T-64F200N DC jî ji 2,000 yuan zêdetir bû.

Ji aliyekî din ve, elektronîkên xerîdar ên bi eslê xwe germ dest bi sarbûnê kirin, daxwaziya qels, û her weha bilezkirina guheztina navmalî, bi armanca gelemperî, bihayên MCU yên xerîdar paşde vedigerin, hin modelên çîpê ST yên wekî F0/F1/F3 Buhayên rêzê nêzîkê bihayê normal bûn, û tewra gotegotên bazarê jî hene ku bihayê hin MCU bi bihayê ajansê daketiye.

Lêbelê, MCU-yên otomotîvê yên wekî Renesas, NXP, Infineon, û ST hîn jî di rewşek kêmasiyek têkildar de ne.Mînakî, bihayê ST-ya 32-bit MCU STM32H743VIT6-a performansa bilind di dawiya sala borî de derket 600 yuan, dema ku bihayê wê du sal berê tenê 48 yuan bû.Zêdebûn ji 10 qatan zêdetir e;Buhayê bazarê Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC di Cotmeha sala borî de bi qasî 1200 $, Pêşniyara Kanûnê heya 3800 $, û tewra li ser malperên sêyemîn jî zêdetirî 5000 $ pêşkêşî dike.

03 Bazara mezin e, û hilberîna navxweyî piçûk e

Pergala pêşbaziyê ya MCU bi qasî ku tevahiya hawîrdora pêşbaziya nîvconductor ji hêla dêwên derveyî ve serdest e.Di sala 2021-an de, pênc firoşkarên MCU yên herî mezin NXP, Microchip, Renesas, ST, û Infineon bûn.Van pênc firoşkarên MCU% 82.1 ji tevahî firotana gerdûnî pêk tê, li gorî 72.2% di 2016-an de, digel ku mezinahiya pargîdaniyên sereke di salên navberê de mezin dibin.

Li gorî MCU-ya xerîdar û pîşesazî, sînorê pejirandina MCU-ya otomotîkê bilind e û heyama pejirandinê dirêj e, pergala pejirandinê pejirandina standard ISO26262, pejirandina standard AEC-Q001~004 û IATF16949, AEC-Q100/Q106 ya ku li ser sertîfîkaya ISO26-ê standard e. ewlekariya fonksiyonel a otomotîvê li çar astên ASIL-A heta D tê dabeş kirin. Mînakî, şas û senaryoyên din hewceyên ewlehiyê yên herî bilind in û pejirandina asta ASIL-D hewce dike, çend çêkerên çîpê dikarin şertan bicîh bînin.

Li gorî daneyên Analîza Stratejiyê, bazara MCU ya gerdûnî û navxweyî ya gerdûnî bi giranî ji hêla NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip ve, bi pişkek bazarê 85% tê dagir kirin.Her çend MCU-yên 32-bit hîn jî ji hêla dêwên derveyî ve têne monopola kirin, hin pargîdaniyên navmalî ji holê rabûn.

04 Encam

Pêşkeftina bilez a wesayîtên elektrîkî yên aqilmend, ji ber vê yekê hejmarek çêkerên çîpên xerîdar tevlî bûne, wek Nvidia, Qualcomm, Intel di kozika aqilmend de bûn, serkeftinên çîpê ajotina xweser, cîhê saxbûnê yên hilberînerên çîpên otomotîvê yên kevn tevlihev kirin.Pêşkeftina MCU-yên otomotîvê ji balkişandina li ser xwe-pêşkeftin û çêtirkirina performansê berbi pêşbaziya tev-dor ve ji bo kêmkirina lêçûnê di heman demê de ku avantajên teknolojîk diparêze.

Digel mîmariya E/E ya otomotîvê ku ji kontrolkirina domanê hatî belavkirin, û di dawiyê de ber bi yekbûna navendî ve, dê çîpek nizm a pir-fonksîyonel û sade bêtir û bêtir were guheztin, performansa bilind, hêza hesabkirinê ya bilind û yên din ên asta bilind. çîp dê bibin navenda pêşbaziya çîpên otomotîvê ya pêşerojê, ji ber ku rola sereke ya kontrolê ya MCU-ê ji hêla kêmkirina hejmara ECU-ya pêşerojê ve pir piçûk e, wek mînak ECU-ya kontrolkirina şasiya Tesla, yek yek 3-4 MCU-ê dihewîne, lê hin fonksiyonek hêsan MCU-ya bingehîn dê were yek kirin.Bi tevayî, bazara MCU-yên otomotîvê û cîhê guheztina navxweyî di salên pêş de bê guman pirfireh e.