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汽车电子及物联网大量导入MCU架构,需求爆发MCU供不应求

来源: 日期:2021-10-26

全球 MCU 出货量受消费电子及工控影响保持稳定增长。据IC Insights市场研究报告统计,2016 年 MCU 出货量增长 2%,达到 224 亿颗,MCU销售额来到近166亿美元。预计到2020 年, MCU 受物联网、汽车电子等行业应用带动,销售规模可达 209 亿美元,MCU 市场规模年均增长率为 5.5%。

微控制单元 MCU(Microcontroller Unit),又称单片机,是把中央处理器(CentralProcess Unit; CPU)的频率与规格做适当缩减,并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、 A/D 转换、 UART、 PLC、 DMA 等周边接口都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制。

MCU单片微型计算机是为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器,至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等,都可见到MCU的身影。

由于汽车电子及物联网大量导入MCU架构,需求爆发,加上包括ST、TI、瑞萨等IDM厂产能不足,导致交期拉长据悉,不少MCU厂商产品交期都从4个月延长至6个月,日本MCU厂商更是拉长至9个月。到了2018年,MCU缺货涨价的情况仍将延续,很重要的一个原因是原材料的上涨,全球各大晶圆厂向客户调涨明年报价势在必行,预估涨价幅度上看30%。目前已经有晶圆厂宣布涨价,可能会对MCU造成涨价缺货。

各厂商交期汇总:

● NXP:32位MCU交期为12-14周;

● 赛普拉斯:Cypress的32 位 MCU产品交期10-12周,部分8位MCU产品交货周期从8-10周延长至16周,对多款产品价格和交期进行调整;

● 微芯:Microchip延长交期至12-16周;

● 瑞萨电子:Renesas受地震频发影响,Renesas的产能偏于保守导致该公司8位和32位MCU交期延长至25周;

● ST:8位和32位MCU交期为14-16周产品线稳定交货。车用MCU和旧产品线延长3周。

8位、16位、32位MCU应用领域

根据总线或数据暂存器的宽度,单片机又分为1位、4位、8位、16位、32位甚至64位单片机。

8位MCU工作频率在16-50MHz之间,强调简单效能、低成本应用,8位单片机依然是MCU市场的主力之一,而不少MCU业者也持续为8位 MCU开发频率调节的节能设计,以因应绿色时代的产品开发需求。

16位MCU,则以16位运算、16/24位寻址能力及频率在24-100MHz为主流规格,部分16位 MCU额外提供32位加/减/乘/除的特殊指令。由于32bit MCU出现并持续降价及8位 MCU简单耐用又便宜的低价优势下,夹在中间的16bit MCU市场不断被挤压,成为出货比例中最低的产品。

32位MCU得益于ARM内核良好的生态以及极佳的可拓展性,逐渐成为全球消费电子和工业电子产品的核心。2015年,全球32位MCU出货量超过4/8位MCU与16位MCU出货量的总和,随着32位MCU的价格逐渐逼近4/8位MCU,未来几年应该会保持30%左右的高速增长。32位MCU工作频率大多在100-350MHz之间,执行效能更佳,应用类型也相当多元。

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国内外MCU厂商最全汇总

一、国外MCU厂商

全球 MCU 市场一直以来都是由欧美、日本和台湾厂商主导,形成三足鼎立之势。其中,国外厂商占据 32 位高端 MCU 领域,尤其是汽车电子、工业控制领域优势巨大。欧美、日本以高端产品为主,包括汽车电子、工业控制、计算机与网络等领域;台湾企业则在消费电子、计算机与网络领域有较强实力。中国大陆的供应商则侧重于低端消费电子产品。

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图:2015&2016年全球MCU出货量排名(数据来源:IC Insights)

1、恩智浦(NXP)

NXP(恩智浦)公司传统的MCU是基于80C51内核的MCU,嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能,这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。在2015年,恩智浦75%的MCU营收是来自用在智能卡的8位和16位MCU。

收购飞思卡尔之后,NXP从2015年全球第六大MCU供应商来到了榜首的位置,市场份额也高达19%,营收额达到29亿美元。在收购了飞思卡尔之后,NXP的MCU转向32位MCU的的嵌入式控制应用,汽车电子领域更是其重点领域。NXP和飞思卡尔都开发了大量32位的ARM Cortex-M MCU。

2、瑞萨电子(Renesas)

2016年瑞萨被新收购了飞思卡尔的NXP拉下神坛,MCU出货量屈居第二,市场份额16%,不过在车机市场仍然是第一的市场份额。他们有获得ARM的授权,不过不是用来做MCU的,是用来做处理器的,MCU都是用瑞萨自己的架构。


图:用于中国的MCU产品

3、Microchip

Microchip的主要产品是16C系列8位单片机,CPU采用RISC结构,仅33条指令,运行速度快,且以低价位著称,一般单片机价格都在一美元以下。Microchip单片机没有掩膜产品,全都是OTP器件(近年已推出FLASH型单片机)。 Microchip强调节约成本的最优化设计,使用量大、档次低、价格敏感的产品。MICROCHIP公司的PIC单片机产品,其突出的特点是体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片。

该公司有自己架构的单片机,叫PIC,分别有PIC8 PIC16 PIC32 等系列 ,PIC单片机也有采用MIPS 公司的Aptiv内核 ;还有一个系列的产品是传统8051/80C51产的MCU。由于Microchip和全球第二大半导体设计IP公司MIPS 合作,用MIPS 的内核做MCU而跟ARM对抗,所以他们没有基于ARM架构的MCU。

Microchip 2016年MCU出货量位居第三位,营收相比2015年增长了50%到20亿美元。这主要得益于2016年第二季度收购了Atmel。在2015年,Atmel在全球MCU供应商中排行第九,营收为8.08亿美元。而在收购Atmel之前,Microchip是少有的几个没有ARM授权的MCU公司。在收购Atmel六个月之后,Microchip扩充了其基于MIPS的32bit PIC32 MCU,同时扩充了Atmel的基于ARM 的SAM系列。Microchip表示,将为不同的客户提供适合的MCU。

4、三星(Samsung)

三星2016年MCU市场份额12%,位居第四。三星有KS51和KS57系列4位MCU,KS86和KS88系列8位MCU,KS17系列16位MCU和KS32系列32位MCU。三星MCU为OTP型ISP在片编程功能。在4位机上采用NEC的技术,8位机上引进Zilog公司Z8的技术,在32位机上购买了ARM7内核,还有DEC的技术、东芝的技术等。其单片机裸片的价格相当有竞争力。

5、意法半导体(ST)

意法半导体MCU拥有一个强大的产品阵容,从稳健的低功耗8位MCU STM8系列,到基于各种ARM® Cortex®-M0和M0+、 Cortex®-M3、Cortex®-M4、Cortex®-M7内核的32位闪存MCU STM32家族。为嵌入式产品开发人员提供了丰富的MCU选择资源。同时,意法半导体还在不断扩大、拓展产品线,其中包括各种超低功耗单片机系列。

意法半导体的STM32系列拥有极其庞大的出货量,2007年,ST发布全球首款STM32产品;到2012年,全球出货量达到了1亿片;到了2013年,全球出货量更蹿升至10亿片;2013~2016这三年又增加了10亿。十年来STM32拥有L1、F2、F4、F0等共计10大产品系列,700余款产品,强大的从超低功耗到高性能产品阵容满足了多重市场需求。

6、英飞凌(Infineon)

其前身是西门子集团的半导体部门。英飞凌8位MCU能实现高性能的电机驱动控制,在严酷环境下(高温、EMI、振动)具有极高的可靠性。英飞凌8位MCU主要有XC800系列、XC886系列、XC888系列、XC82x、XC83x系列等。英飞凌的MCU用在汽车、工业类上面居多,消费类的很少。

7、德州仪器(TI)

德州仪器 (TI) 是全球领先的模拟及数字半导体 IC 设计制造公司。除了提供模拟技术、数字信号处理 (DSP) 以外,TI 在单片机领域也涉入较深,推出一系列的32位单片机,其中Piccolo系列微处理器最具代表性,具体型号如C2000和F28x系列。TI的MCU产品线很广,针对不同领域推出了很多系列的产品。

8、赛普拉斯(Cypress)

Cypress的MCU主要就是PSOC系列,是集成了高性能模拟、可编程逻辑、内存及微控制器的嵌入式片上系统,最大特点是功耗低、可编程、非常灵活。其中PSoC4 将模拟和数字架构以及CapSense电容式触摸技术同ARM的低功耗Cortex-M系列完美相结合。

Cypress最新的MCU为PSoC 6,采用ARM® Cortex®-M4 and Cortex®-M0+的双核架构,来平衡性能和功耗需求。更为重要的是,PSoC 6采用了赛普拉斯40nm SONOS处理技术,让PSoC 6微型控制器架构能够在ARM Cortex-M4和 Cortex-M0+内核上分别以22 µA/MHz和15 µA/MHz工作电流实现业内领先的功耗。

2016年,Cypress的MCU业务也营收了15%到6.22亿美元,位居第八。Cypress的增长主要来源于2015年的收购,当时他们斥资50亿美元收购了飞索半导体。后者最初是从AMD独立的Nor Flash供应商。在2013年,飞索半导斥资1.1亿美元收购了富士通半导体的MCU和模拟业务。当时的目的是为了将其产品线扩充到非易失性存储产品之外。在2013年,飞索也获得了ARM的32bit MCU核心授权。Cypess的营收增长除了来自飞索半导体的MCU业务外,自身的PSoC产品线增长也是一大贡献,这系列产品将MCU、混合信号用户定义串口和数字功能联合在一起,为终端用户应用提供更完整的解决方案。

9、东芝(Toshiba)

东芝MCU的特点从4位机到64位,门类齐全。4位机在家电领域仍有较大的市场。8位机主要有870系列、90系列等,该类单片机允许使用慢模式,采用32K时钟时功耗低至10uA数量级。CPU内部多组寄存器的使用,使得中断响应与处理更加快捷。东芝的32位MCU采用MIPS3000ARISC的 CPU结构,面向VCD、数字相机、图像处理等市场。

10、芯科(SILICON LABS )

SILICON LABS 成立于1996年,位于美国德州奥斯汀市,是一家专业研发设计类比电路及混合信号IC的公司,为成长快速的通信产业设计等提供广大应用。在8051系列MCU领域居于领先军团行列。

这家公司2013收购了一家叫 Energy Micro 的节能型MCU公司,所以产品有两个型号。

二、台湾MCU厂商

1、新唐科技

新唐科技专注于开发模拟/混合讯号,微控制器及计算机云端相关应用IC产品,相关产品在工业电子、消费电子及计算机市场皆具领先地位;此外,新唐科技拥有一座可提供客制化模拟、电源管理及微控制器产品制程之晶圆厂,除负责生产自有IC产品外,另提供部份产能作为晶圆代工服务。新唐MCU打入VR供应链。新唐M4 MCU 抢大陆机械手臂、VR应用市场。

2、盛群半导体股份有限公司

盛群半导体为国内专业微控制器IC设计领导厂商,营业范围主要包括微控制器IC及其周边组件之设计、研发与销售。MCU除一般应用领域外,更涵盖语音、通讯、计算机外设、家电、医疗、车用及安全监控等各专业领域,此外并提供各种电源管理及非易失性内存等微控制器外围组件,期能以提供客户更具功能性之完整解决方案为产品发展目标。

3、义隆电子股份有限公司

公司主要是研发和行销集成电路(IC)产品为主,产品线包含:消费性芯片、通讯类芯片、微控制器、个人计算机外设芯片、数字显示器芯片及智能型人机接口技术之应用芯片。主要专长于电容式触控技术、影像感应和图像辨识技术。

4、松翰科技股份有限公司

松翰科技成立于1996年7月,随即1997年初推出她的第一颗语音控制器产品,从那时开始,松翰科技逐步成为各方广泛认知的语音、音乐控制器的领导者,为多方面应用的教育性电子玩具注入新的生命。今天,松翰也已在许多应用领域,提供更多领先创新的产品线,包括8位OTP微控器ICs、USB控制器ICs、影相控制ICs。

5、凌阳科技股份有限公司

凌阳科技专注发展家庭娱乐平台芯片方案与核心IP研发。凌阳集团由专注家庭娱乐平台的母公司凌阳科技领军,将涵括从低阶到高阶,从个人到家庭,从消费性到通讯的全方位IC产品解决方案。

6、十速科技

十速科技拥有4/8位精简指令型微控制器 (RISC MCU)、 Embedded NVM、 Mixed Mode IC、 Logic IC、 ASIC 及 SOC 等完整之产品线,这些产品广泛应用于通讯、OA、 IA 、 Internet、 Networks 及计算机外设及消费性产品上。

7、笙泉科技

专注提供8051 MCU单片机。公司目前在麻将机、点钞机占有很大市场,这主要是因为MA8系列单片机的GPIO接口ADC数量较多,适合于这一类市场。MG816单片机有57个GPIO ADC,适合用于点钞机,MA807有41个GPIO ADC,是针对麻将机市场做开发。MG87系列的单片机集成了晶振,适合于较便宜的消费类产品如电磁炉、咖啡机、豆浆机。MG84系列单片机带有USB功能,用于鼠标和键盘等计算机周边。

8、九齐科技股份有限公司

主要研发高质量及高附加价值的消费性集成电路包括语音控制IC、微控制器语音产品(MCU)等;并提供完整的软件设计支持平台和应用解决方案。2016年11月 推出全新NX1系列 - 32-位CPU 高质量语音/MIDI处理器。

9、佑华微电子股份有限公司

本公司设计之产品包括语音控制I C、微控制语音产品(MCU)及录音集成电路产品等;主要应用于以消费性应用领域产业为主,如音效产品、个人电子产品、家电产品、 发声玩具礼品及互动性消费产品。

10、应广科技股份有限公司

公司专注于CPU与DSP平行处理架构,已開發出多核心平行處理系列IC FPPA™(Field Programmable Processor Array)。

 

深圳市逐高电子有限公司

我们是一家单片机代理、方案设计、芯片烧录、配单等一条龙电子元器件服务商。公司拥有强大的资源优势和完整的产品线, 是台湾义隆单片机、台湾九齐单片机一级代理。还优势供应台湾应广、赛元微、安徽敏矽微等品牌的全系列产品。主要应用于小家电、消费类电子产品,LED照明控制等领域。

 

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