Un microcontrôleur (MCU), également appelé unité de microcontrôleur, est un composant qui réduit la fréquence et les spécifications d'un processeur et intègre la mémoire, l'USB, l'automate programmable, le DMA et d'autres interfaces sur une seule puce.

Selon le nombre de bits, les microcontrôleurs (MCU) se divisent en 4 bits, 8 bits, 16 bits, 32 bits et 64 bits. Leurs principaux domaines d'application sont :

Cartographie | Yifei.com (même texte ci-dessous)

(En raison de la compression de la plateforme et d'autres problèmes, pour obtenir des images plus nettes, envoyez le message « local MCU » pour les obtenir)

Certaines descriptions d'applications sur l'encyclopédie Baidu sont relativement anciennes. D'après les informations promotionnelles du fabricant, les microcontrôleurs 64 bits seront utilisés dans des domaines tels que les interfaces homme-machine haute résolution, la vision embarquée, l'intelligence artificielle embarquée et le contrôle en temps réel.

En raison des mises à jour de produits et de l'évolution de la demande, les microcontrôleurs 4 bits ont progressivement disparu du paysage technologique. Bien que certains fabricants continuent de les utiliser, convaincus que leur principal atout réside dans leur faible coût, leur part de marché est désormais minime. Quant aux microcontrôleurs 16 bits, situés entre les modèles 8 bits et 32 ​​bits, leur place sur le marché se réduit comme peau de chagrin.

Suite à l'article de la semaine dernière sur l'augmentation du prix des MCU (La pénurie de microcontrôleurs semble insoluble, 40 fabricants locaux sont déjà en place.)

Par la suite, j'ai reçu quelques commentaires, et lorsque nous parlons du remplacement des microcontrôleurs nationaux, nous parlons en réalité davantage des 8 bits, toujours d'actualité, des populaires 32 bits et des futurs 64 bits, qui promettent d'être exceptionnels.

Ils sont tous les deux en 32 bits, quelle est la différence ?

Source | Réseau

D'après les données des instituts d'analyse de marché, depuis 2010, les microcontrôleurs 32 bits occupent la première place du marché et, en 2015, leur part de marché cumulée atteignait celle des microcontrôleurs 4, 8 et 16 bits. Grâce à l'amélioration des performances et à la réduction de la consommation d'énergie, la position dominante des microcontrôleurs 32 bits sur le marché s'est affirmée et constitue un axe de développement prioritaire pour les fabricants chinois.

Ces dernières années, les microcontrôleurs nationaux ont réalisé des progrès significatifs, et même des produits 32 bits ont été lancés sur le marché de la pré-installation automobile, qui présente des seuils élevés, des cycles longs et une sécurité renforcée.

Fin 2018, Jiefa Technology a lancé l'AC781X, premier microcontrôleur 32 bits de qualité automobile développé et produit en série en Chine. Au premier semestre 2020, Jiefa Technology a de nouveau lancé la série AC7801X de microcontrôleurs de qualité automobile, offrant des fonctions plus spécialisées, des performances optimisées et une maîtrise des coûts. Aujourd'hui, les microcontrôleurs de qualité automobile de Jiefa Technology sont intégrés à la chaîne d'approvisionnement de nombreux fabricants de composants électroniques automobiles.

Xinwang Micro réalise également des avancées majeures dans le domaine des microcontrôleurs automobiles. Le 26 novembre 2020, son microcontrôleur 32 bits KF32A15X, destiné aux micro-véhicules, a remporté le « 5e prix Lingxuan d'excellence en circuits intégrés innovants ». Le jury était composé de 22 responsables des achats des principaux constructeurs automobiles chinois, dont Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, General Motors, Toyota, Honda, Nissan, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall et Chery. Le microcontrôleur de la série KF32A15X a été initialement proposé aux constructeurs automobiles chinois.

Existe-t-il donc un écart significatif entre les microcontrôleurs automobiles nationaux, récemment lancés, et ceux des constructeurs internationaux ? Analysons les images et discutons-en.

Il apparaît que les fabricants chinois maîtrisent bien l'utilisation de l'Arm Cortex-M0+, avec une fréquence principale et une configuration Flash adéquates. Le cœur KF32 développé en interne par Xinwang Micro offre également de bonnes performances et une connectivité étendue, notamment au niveau des périphériques. Où réside donc la différence ? D'après le site web officiel de NXP, la principale difficulté réside dans la confiance, et plus précisément dans la stabilité et la fiabilité à long terme du produit. NXP garantit un approvisionnement à long terme d'au moins 15 ans. La plupart des fabricants chinois de microcontrôleurs n'ont pas encore atteint ce stade d'existence. Xinwang Micro a été fondée en 2012 et Jiefa Technology en 2013.

Parallèlement, nous avons constaté que les fabricants nationaux sont encore à leurs balbutiements en matière de microcontrôleurs pour l'automobile. L'utilisation des cœurs Arm Cortex-M4 est encore au stade de la recherche et du développement, et aucun produit n'est disponible sur les sites web officiels des entreprises concernées.

Dans le contexte international actuel, la production de microcontrôleurs (MCU) pour l'automobile représente un défi de taille qu'il nous faut relever. Cependant, des opportunités intéressantes existent également. Selon les données des organismes statistiques, l'électronique automobile représentait 33 % des applications mondiales en aval des MCU (en termes de ventes) en 2019. Les MCU représentent également environ 30 % de tous les semi-conducteurs équipant un véhicule. En moyenne, chaque véhicule utilise plus de 70 puces MCU. À l'avenir, avec le développement de l'intelligence et de la connectivité, ce nombre augmentera encore. Aujourd'hui, alors que le secteur automobile national progresse, les fabricants chinois de MCU disposent d'une opportunité unique pour tirer parti de cette dynamique et prendre leur essor.

Selon leur finalité, les microcontrôleurs (MCU) se classent généralement en quatre catégories : commercial, industriel, automobile et militaire. Outre leur rôle essentiel dans le secteur automobile, les MCU 32 bits sont également indispensables dans les trois autres domaines. D'après les données d'IC ​​Insights, les livraisons mondiales de MCU ont atteint 36.065 milliards d'unités en 2020, et leur prix unitaire a progressé, passant de 0.72 USD en 2015 à 0.78 USD en 2020. Le contrôle automatisé requis par l'Industrie 4.0 a joué un rôle moteur dans cette croissance. Le secteur du contrôle industriel et médical représentait 25 % du marché des MCU en 2019, selon les statistiques de vente.

Nous avons également sélectionné plusieurs microcontrôleurs nationaux et des produits de fabricants internationaux à des fins de comparaison. Cette fois-ci, examinons la présentation de l'entreprise :

Microcontrôleur 32 bits à usage général de GigaDevice Innovations basé sur un cœur Arm™ Cortex™-M4

Microcontrôleur universel KungFu Core 32 bits Xinwang Micro de qualité industrielle

Le microcontrôleur intelligent est un microcontrôleur 32 bits à usage général basé sur un cœur Arm Cortex-M3.

Microcontrôleur universel 32 bits Microchip

Les lancements partiels de produits ont déjà mis en lumière le problème. Les fabricants nationaux de microcontrôleurs restent à la traîne. L'offre de produits utilisant des cœurs Arm Cortex est déjà conséquente. Les puces Arm Cortex-M23 et Arm Cortex-M33 ne sont mentionnées que dans les actualités de GigaDevice et Nuvoton Technology.

Examinons en détail la comparaison de plusieurs microcontrôleurs basés sur le cœur Arm Cortex-M3 :

Sur le site officiel de NXP, le LPC1812JBD144 est présenté comme l'un des microcontrôleurs les plus performants basés sur le cœur Arm® Cortex®-M3. On constate que, malgré un écart de fréquence maximale entre les microcontrôleurs chinois, les produits de Lingdong Micro s'en approchent de très près.

Aujourd'hui, avec le développement rapide de l'Internet des objets, la consommation d'énergie et la taille de la puce sont des critères importants pour le choix des microcontrôleurs, car elles sont étroitement liées au processus de fabrication. Abordons d'abord la consommation d'énergie. Les conditions de fonctionnement des microcontrôleurs varient considérablement selon les applications. La consommation de courant, la conservation de l'état, le temps de réveil et la source de réveil sont autant de facteurs qui influent sur la consommation d'énergie. La disponibilité des périphériques a également un impact. Par conséquent, les avis divergent sur ce point. Cependant, un point important demeure : parmi les microcontrôleurs ultra basse consommation proposés par ST, on trouve de nombreux cœurs utilisés. Arm® Cortex®-M0, Arm® Cortex®-M0+, Arm® Cortex®-M3, Arm® Cortex®-M0 et Arm® Cortex®-M0+, ce qui constitue indéniablement un manque.

Examinons la taille de la puce. Celle-ci est liée au lancement des microcontrôleurs nationaux. On constate que sa taille est très proche de celle des produits des fabricants internationaux. Il s'agit bien sûr d'une stratégie de développement.

Examinons quelques autres modèles basés sur un cœur Arm Cortex-M4 :

En termes de fréquence principale uniquement, les produits de Huada Semiconductor ont effectivement été compétitifs sur le marché national des microcontrôleurs.

Dans les secteurs non liés à l'automobile, l'informatique représentait 23 % (2019) du chiffre d'affaires marketing et l'électronique grand public 11 % (2019), des chiffres comparables à ceux du contrôle industriel et du médical. Concernant les microcontrôleurs à usage général, certains microcontrôleurs nationaux, basés sur des cœurs tels que Arm® Cortex®-M0/M0/M3/M4/M23/M33, sont capables de rivaliser avec ceux des fabricants internationaux et ont obtenu des résultats significatifs dans certains domaines.

mais.

Actuellement, la Chine compte des dizaines de fabricants de microcontrôleurs (MCU), dont les produits présentent une grande homogénéité au niveau des cœurs. Bien que chaque entreprise privilégie des axes de développement technologique différents, de subtiles différences passent souvent inaperçues lors de l'achat et du choix des composants. En revanche, l'analyse des produits des fabricants internationaux exige une vision globale, prenant en compte le cœur, les produits et les domaines d'application. Par exemple, si tous les produits sont basés sur le cœur Arm® Cortex®-M4, la série NXP LPC54000 propose un coprocesseur Cortex®-M0+ en option, ce qui élargit considérablement ses possibilités d'application.

Comme mentionné à plusieurs reprises ci-dessus, en ce qui concerne la conception des microcontrôleurs hautes performances, les microcontrôleurs nationaux n'ont pas encore commencé à se développer et le marché est entièrement entre les mains des fabricants internationaux.

Après avoir examiné le produit, la prochaine étape concerne le logiciel et l'écosystème.

Au niveau logiciel, après une brève consultation des sites web de Huada Semiconductor et NXP, vous constaterez que les outils de développement mentionnés par NXP sont également disponibles sur le site de Huada Semiconductor. Le principal défaut réside probablement dans l'absence d'une présentation claire de la carte de développement proposée par Huada Semiconductor sur son site web, et dans le fait que cette carte est moins complète que celle de NXP.

L'écosystème se divise en deux niveaux. Le premier concerne l'intégralité du lien entre la conception et les tests de production. Malgré un éventuel retard dans le processus de fabrication, les microcontrôleurs nationaux sont connectés à ce lien. Le second niveau est externe. Le nombre de partenaires, la richesse des ressources réseau, la réputation du secteur et le soutien en matière de trafic constituent des lacunes évidentes pour les microcontrôleurs nationaux.

En résumé, les points que les fabricants de microcontrôleurs (MCU) chinois doivent actuellement consolider et améliorer concernent principalement les aspects suivants : premièrement, la consolidation de leur réputation et la stabilité de leurs produits sur le long terme ; deuxièmement, la poursuite des recherches sur les produits hautes performances ; troisièmement, le développement continu de leur écosystème. Compte tenu des tendances actuelles du secteur des semi-conducteurs, un quatrième axe d’optimisation s’impose : l’intégration, la mutualisation des ressources, la correction des lacunes et l’utilisation optimale des ressources limitées.

Le 8 bits représente une belle opportunité commerciale, RISC-V une avancée majeure.

Le développement continu de l'Internet des objets a enrichi les cas d'utilisation des microcontrôleurs, non seulement pour les microcontrôleurs 32 bits actuellement dominants, mais aussi pour les microcontrôleurs 8 bits. Dans le domaine de l'électronique grand public notamment, les microcontrôleurs 8 bits conservent une place prépondérante.

D'après les informations publiées par la CISA, les microcontrôleurs 8 bits et 32 ​​bits représentaient respectivement 40 % et 45 % du marché chinois en 2019. L'idée de Microchip pourrait bien ouvrir la voie à l'innovation dans le domaine des microcontrôleurs 8 bits. L'entreprise estime que le potentiel d'innovation de ce type de microcontrôleurs est immense. La nouvelle génération de microcontrôleurs 8 bits se développe davantage dans le domaine de la simulation intelligente et des périphériques innovants. Le marché de l'éclairage mérite également une attention particulière.

Avec le développement des sciences et des technologies et les progrès des techniques de production, il est prévisible que la part de marché des microcontrôleurs 32 bits augmentera au détriment de celle des autres microcontrôleurs. Cependant, grâce à leur faible coût et leur faible consommation d'énergie, les microcontrôleurs 8 bits resteront une source de revenus stable et lucrative pendant longtemps.

En matière de microcontrôleurs 8 bits de fabrication chinoise, China Micro Semiconductor est un acteur majeur depuis plus de 10 ans. Comme le montre la figure ci-dessous, China Micro Semiconductor propose actuellement une large gamme de microcontrôleurs 8 bits.

Nuvoton Technology est également un acteur majeur du secteur des microcontrôleurs 8051 depuis de nombreuses années, et ses produits trouvent des applications dans divers secteurs industriels et grand public. De nombreux autres fabricants, tels que Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics et Neusoft Carrier Microelectronics, proposent des microcontrôleurs 8 bits, offrant ainsi un large choix de solutions de remplacement sur le marché intérieur.

mais.

Les microcontrôleurs 8 bits et 32 ​​bits domestiques ont été critiqués pour leur forte homogénéité. Sur le marché actuel des terminaux, de plus en plus concurrentiel, une différenciation des produits ou une stratégie de réussite à cinq volets est plus bénéfique au développement de l'ensemble du secteur et permet de mieux tirer parti de la valeur de ce marché stable.

En résumé, dans le domaine des microcontrôleurs traditionnels, les fabricants chinois ont obtenu certains résultats et peuvent substituer des produits dans certains secteurs, mais un écart persiste et ils resteront longtemps à la traîne. En revanche, lorsqu'il s'agit de concevoir des microcontrôleurs basés sur des cœurs RISC-V, les fabricants chinois ont davantage leur mot à dire.

Bien que le jeu d'instructions RISC-V ne soit pas le premier jeu d'instructions open source, son adéquation aux dispositifs informatiques actuels lui confère une importance particulière. Ni Guangnan, membre de l'Académie chinoise d'ingénierie, a déclaré à propos de RISC-V : « RISC-V repose sur la licence BSD, un standard souple. Il est donc possible de concevoir librement des processeurs, de développer et d'ajouter ses propres jeux d'instructions étendus, et de choisir de le diffuser publiquement, de le vendre commercialement, de le remplacer par d'autres licences, ou encore de l'utiliser en mode totalement propriétaire. »

Actuellement, les fabricants nationaux sont à la pointe du développement de microcontrôleurs basés sur l'architecture RISC-V. Le 22 août 2019, GigaDevice a officiellement lancé la série GD32V, première gamme mondiale de microcontrôleurs 32 bits à usage général basée sur l'architecture RISC-V, et a fourni une chaîne d'outils complète, des puces aux bibliothèques de code, en passant par les kits de développement et les solutions de conception, contribuant ainsi à la construction d'un écosystème de développement RISC-V.

Hangshun a récemment annoncé la production en série prochaine du premier microcontrôleur hétérogène multicœur ARM+RISC-V dédié à l'IAoT en Chine. Ce microcontrôleur intègre un cœur puissant Arm Cortex-M3 pour les calculs principaux et un cœur léger Xinlai N203 RISC-V pour les communications et le contrôle. Il s'agit là d'une innovation en termes de conception.

La Chine dispose d'un écosystème de développeurs RISC-V plus actif et plus étendu, ce qui peut contribuer à résoudre les faiblesses des microcontrôleurs nationaux et autres puces nationales en matière de propriété intellectuelle de base et d'architecture du jeu d'instructions, afin de devancer la Chine sur cette nouvelle voie.

écrire à la fin

Installez une bonne scène et offrez un bon spectacle.

D'après les statistiques d'IHS, le taux de croissance annuel composé (TCAC) moyen du marché chinois des microcontrôleurs (MCU) a atteint 7.2 % ces cinq dernières années, soit quatre fois plus que le marché mondial sur la même période. Dans le contexte de l'épidémie et du conflit commercial sino-américain, la substitution par des composants locaux n'est plus un simple slogan, mais une réalité quotidienne. Les utilisateurs peuvent ainsi choisir leurs MCU en fonction de leurs besoins et bénéficier d'opportunités intéressantes si leurs performances sont satisfaisantes.

Le marché chinois des microcontrôleurs (MCU) bénéficie indéniablement d'un terreau fertile pour la croissance, mais durant cette période faste, son développement doit impérativement faire preuve de lucidité et adopter une vision à long terme. En temps de crise, il est possible de réaliser des profits rapides, mais une fois cette période exceptionnelle passée, il est impensable que les MCU chinois se dispersent à l'international. Les frictions internes et l'inaction ne constituent pas une stratégie saine pour le secteur.

Une bonne pièce de théâtre nécessite une bonne scène, et plus encore, des personnes capables de bien chanter les paroles.

- FINIR -

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