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MCU行业深度剖析

MCU行业深度剖析
BY tvt体育官网-app下载入口 / 2022-04-28

MCU:MicrocontrollerUnit,即微节制单位,又称单片微型计较机或者者单片机 ,是把中心处置惩罚器(CPU)的频率与规格做适量缩减,并将内存、计数器 、USB、A/D转换、UART 、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上 ,形成芯片级的计较机,为差别的运用场所做差别组合节制。

处置惩罚功效近似于小型CPU,可以或许用软件节制来代替繁杂的电子路线节制体系 ,实现智能化和轻量化节制 。MCU在旌旗灯号链中起焦点处置惩罚作用,而旌旗灯号链是毗连真实世界以及数字世界的桥梁,是电子产物智能化、聪明化的根蒂根基。

MCU产物分类先容

MCU产物种类繁多 ,重要分类依据为运用范畴 、位数、指令集以及存储器布局。

根据位数:可分为4位、8位 、16位、32位、64位 。

位数越高,运算能力越强。2020年中国通用型MCU市场范围中,32位占比54% ,8位占比43% ,4位占比2%,16位占比1%。32位以及8位盘踞市场主流,且将来32位产物占比估计仍将不停提高 。

根据运用范畴 :可分为通用型以及专用型。

专用型MCU 其硬件以及指令是根据某种特定用途设计的 ,例如用于体温计的单片机 、用于洗衣机的单片机等。

通用型MCU 将可开发的资源(ROM 、RAM、I/O、EPROM)等全数提供应用户,功效相对于更周全 。在通用型的单片机中,8位单片机成本低 ,价格廉,便于开发,其机能能满意年夜部门需要。

只有在航天 、汽车、呆板人等高技能范畴 ,需要高速处置惩罚年夜量数据时,才需要选用16/32位。而在一般工业范畴,8位通用型单片机 ,仍旧是今朝运用最广的单片机 。

根据指令集:可分为CISC(繁杂指令集架构)以及RISC(精简指令集架构)两类 。

据统计,2020年中国通用型MCU市场范围中,CISC占比24% ,RISC占比76%。

根据存储器布局:可分为哈佛(Harvard)布局以及冯诺依曼(Von Neumann)布局。

此刻的单片机绝年夜大都都是基于冯诺伊曼布局的 ,这类布局清晰地界说了嵌入式体系所必须的四个基本部门 :

(1)中心处置惩罚器焦点,(2)步伐存储器(只读存储器或者者闪存)、数据存储器(随机存储器),(3)按时/计时器 ,(4)与外围装备举行通讯的输入/输出端口,所有这些都被集成在单个集成电路芯片上 。

MCU行业过程不长,成长迅猛

MCU呈现的汗青其实不长 ,但成长十分迅猛。它的孕育发生与成长以及微处置惩罚器的孕育发生与成长大要同步,自1971年美国Intel公司起首推出4位微处置惩罚器以来,它的成长到今朝为止大抵可分为五个阶段。

MCU行业财产链阐发

财产链上游

MCU财产链上游可分为原质料供给商以及代工场商 。

原质料重要为圆晶和来自于ARM等的内核授权;代工场商重要包孕台积电 、格罗方德、联电、中芯国际 、华虹半导体等。代工场商行业集中度较高 ,成寡头竞争格式。2020年初部的台积电、格罗方德、联电 、中芯国际等厂商市占率跨越90%,此中台积电市占率高达58.6% 。

上游议价能力较强。因为原质料的不成替换性与代工场商的高度集中性,上游厂商榷价能力较强。

财产链中游

全世界MCU供给商以外洋厂商为主 ,行业集中度相对于较高 。全世界MCU厂商重要为瑞萨电子(日本)、恩智浦(荷兰)、英飞凌(德国) 、微芯科技(美国) 、意法半导体等,TOP7头部企业市占率跨越80%。海内MCU芯片厂商在中低端市场具有较强竞争力,市占率稳步上升。外洋厂商IDM模式为主 ,海内厂商Fabless模式为主 。

财产链下流

MCU运用范畴全世界汽车电子占比最高 ,中国集中在消费范畴:2020年汽车电子是全世界MCU第一年夜运用范畴,占比为33%,其次是工业节制、医疗、计较机收集 、消费电子等范畴 。

2020年中国MCU市场发卖额第一的运用范畴为消费电子 ,其次是计较机收集,而汽车电子及工业节制范畴的MCU占比则显著低于全世界程度,中国MCU运用仍重要集中在消费、家电等品类。

厂商需二次开发 ,终极实现产物商用化:下流厂商需要按照自身产物特色举行硬件以及软件设计。

硬件设计包孕选择满意体系要求的MCU芯片以及其它电子元器件,并举行电路设计等 。

软件设计包孕代码编译、仿真体系步伐调试等。

在软硬件设计完成后,按照电路道理图出产PCB板 ,将MCU芯片及其它电子器件焊接在电路板上,举行体系联调,直到末了功效无误。

MCU行业贸易模式—IDM模式VS Fabless模式

MCU厂商谋划模式MCU厂商依据是否自建晶圆出产线或者者封装测试出产线分为IDM模式以及Fabless模式 。

IDM模式

即垂直整合元件制造模式 ,是指企业从MCU的设计 、制造、封装测试到发卖都一手包揽,营业规模涵盖MCU行业的全数营业环节。

该模式对于企业的技能能力、资金实力 、治理构造程度和市场影响力等方面都有极高的要求。

Fabless模式

即无晶圆厂的MCU企业谋划模式 。与IDM模式比拟,Fabless模式专注于MCU的设计研发以及发卖 ,晶圆制造、封装测试等环节别离委托给专业的晶圆制造企业以及封装测试企业代工完成。

该模式对于资金要乞降范围门坎相对于较低 ,是以全世界绝年夜部门MCU企业均接纳Fabless模式。

今朝外洋年夜厂如意法半导体、瑞萨电子 、德州仪器、英飞凌接纳IDM模式,集芯片设计、芯片制造 、芯片封装以及测试等多个财产链环节于一身 。

外洋个体厂商如恩智浦和年夜部门年夜陆厂商接纳Fabless模式,只卖力芯片的电路设计与发卖。

中国年夜陆厂商士兰微 、华泰半导体和中国台湾企业盛群、松翰、新唐等接纳IDM模式。

汽车电子 :全世界MCU第一年夜市场

MCU在汽车电子中的运用汽车的电子节制单位ECU由MCU 、存储器、输入/输出接口、模数转换器和驱动等集成电路构成 。

在汽车电子芯片范畴 ,MCU运用规模较广,从车身动力总成,到车身节制 、信息文娱、辅助驾驶 ,从策动机节制单位,到雨刷、车窗 、电动座椅、空调等节制单位,每个功效的实现暗地里都需要繁杂的芯片组支撑 ,MCU在此中饰演着最主要的脚色 。

在一辆汽车所设备的所有半导体器件中,MCU占比约30%,平均每一辆车包罗70颗以上的MCU芯片 ,需要实现车内各种运用场景,同时对于安全性要有充足包管。

车规级MCU壁垒较高

MCU自己具备较年夜的技能壁垒、出产工艺壁垒以及成本节制的壁垒,新进入者具备较年夜的难度。汽车架构的集成对于MCU运算能力提出了更高计较要求 ,32位车用MCU获得了更广泛的运用 ,成为市场最年夜的MCU类型,2020年其占比超62% 。与消费级以及工业级MCU比拟,车规级MCU壁垒较高 ,重要表现在事情的情况温度 、良品率要乞降事情寿命要求等方面。

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