מיקרו-בקר, הידוע גם כיחידת מיקרו-בקרה או מיקרו-בקר. מבחינת יישום, מיקרו-בקר הוא מוצר המפחית בצורה הולמת את התדירות והמפרטים של המעבד ומשלב זיכרון, USB, PLC, DMA וממשקים אחרים לתוך שבב יחיד.

לפי מספר הביטים, ניתן לחלק את המיקרו-בקר ל-4 סיביות, 8 סיביות, 16 סיביות, 32 סיביות ו-64 סיביות. כיווני היישום העיקריים הם:

קרטוגרפיה | Yifei.com (אותו דבר למטה)

(דחיסת פלטפורמה ובעיות אחרות, כדי לצפות בתמונות ברורות יותר, שלח את ההודעה "מיקרובר מקומי" כדי להשיג)

חלק מהאפליקציות המוצגות באנציקלופדיה של באידו הן ישנות יחסית. אם לשפוט לפי מידע הקידום של היצרן, מיקרו-בקרים של 64 סיביות ישמשו בתחומים כמו ממשקי אדם-מכונה ברזולוציה גבוהה, ראייה משובצת, בינה מלאכותית משובצת ובקרה בזמן אמת.

עקב עדכוני מוצרים ושינויים בביקוש, מיקרו-בקרים של 4 סיביות נסוגו בהדרגה מבמת ההיסטוריה. למרות שחלק מהיצרנים עדיין משתמשים בהם מתוך אמונה ש"הזול הוא היתרון הגדול ביותר", הם כבר מהווים חלק קטן מהם. מכיוון שמיקרו-בקרים של 16 סיביות נמצאים בפער שבין 8 סיביות ל-32 סיביות, מרחב המחיה שלהם הולך וקטן.

בעקבות המאמר בנושא עליית מחירי MCU בשבוע שעבר (נראה כי מחסור ב-MCU אינו ניתן לפתרון, 40 יצרנים מקומיים כבר קיימים.)

לאחר מכן, קיבלתי כמה הערות, וכשאנחנו מדברים על החלפת מיקרו-בקרים ביתיים, אנחנו מדברים יותר על 8-bit העמיד, 32-bit הפופולרי, ו-64-bit הכוכב העתידי.

שניהם 32 ביט, מה ההבדל?

מקור | רשת

על פי נתוני מכוני ניתוח שוק מקיפים, מאז 2010, נתח השוק של מיקרו-בקרים של 32 סיביות החל לתפוס את המקום הראשון, ובשנת 2015 הוא הגיע לנתח שוק משולב של 4 + 8 + 16 סיביות. עם שיפור הביצועים והפחתת צריכת החשמל, מעמדם המוביל של שוק המיקרו-בקרים של 32 סיביות הפך לברור יותר ויותר, והוא גם תחום מיקוד עבור יצרני מיקרו-בקרים מקומיים.

בשנים האחרונות, מיקרו-בקרים מקומיים עשו התקדמות משמעותית, ואפילו מוצרים של 32 סיביות הושקו בשוק טרום-התקנה לרכב, בעל ספים גבוהים, מחזורי הפעלה ארוכים ובטיחות חזקה.

בסוף שנת 2018, חברת Jiefa Technology השיקה את ה-AC781X, שהוא שבב המיקרו-בקר 32-סיביות הראשון ברמת רכב שפותח באופן עצמאי באופן מקומי שהגיע לייצור המוני. במחצית הראשונה של 2020, חברת Jiefa Technology השיקה שוב את סדרת AC7801X של מיקרו-בקרים ברמת רכב, עם יותר חלוקות משנה של פונקציות, פונקציות מוצר אופטימליות ובקרת עלויות. נכון לעכשיו, שבבי המיקרו-בקר ברמת רכב של Jiefa Technology שולבו במערכות שרשרת האספקה ​​שלהן על ידי יצרני חלקי אלקטרוניקה רבים לרכב.

גם Xinwang Micro פורצת דרך בתחום המיקרו-בקרים (MCUs) לרכב. ב-26 בנובמבר 2020, מיקרו-בקר 32-bit ברמת מיקרו-רכב של Xinwang, KF32A15X, זכה בפרס "ה-5 למצוינות במעגל משולב צופה פני עתיד" של Lingxuan Award. חבר השופטים הורכב מ-22 מובילי רכש מחברות רכב סיניות מרכזיות, כולל מרצדס-בנץ, BMW, אאודי, פולקסווגן, ג'נרל מוטורס, טויוטה, הונדה, ניסאן, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall ו-Cheri. נכון לעכשיו, מיקרו-בקר סדרת KF32A15X הוצגה לראשונה ליצרני רכב מקומיים.

אז האם יש פער משמעותי בין מיקרו-בקרים מקומיים ברמת רכב שזה עתה החלו לייצר לבין אלו של יצרנים בינלאומיים? בואו נסתכל על התמונות ונדבר:

It can be seen that domestic manufacturers are not bad at using Arm Cortex?-M0+, and the main frequency and Flash configuration are adequate. For Xinwang Micro, its self-developed KF32 core also performs well and has rich IO and peripheral interface resources. So where is the gap in this regard? Judging from NXP's official website, the biggest gap is trust, trust in the long-term stability and reliability of the product. NXP says long-term supply is at least 15 years. Most domestic MCU manufacturers have not reached 15 years old. Xinwang Micro was established in 2012, and Jiefa Technology was established in 2013.

במקביל, שמנו לב שיצרנים מקומיים עדיין בחיתוליהם מבחינת מיקרו-בקרים לרכב. השימוש בליבות Arm Cortex?-M4 עדיין נמצא בשלבי המחקר והפיתוח, ואין אספקת מוצרים זמינה מאתרי האינטרנט הרשמיים של כל חברה.

במצב הבינלאומי הנוכחי, מיקרו-בקרים (MCU) ברמת רכב הם בעיה קשה שעלינו להתגבר עליה. כמובן, ישנן גם הזדמנויות טובות. על פי נתונים של סוכנויות סטטיסטיות, האלקטרוניקה לרכב היוותה 33% מיישומי המיקרו-בקרים במורד הזרם העולמיים (מחושבים במונחי מכירות) בשנת 2019. מיקרו-בקרים מהווים גם כ-30% מכלל התקני המוליכים למחצה המצוידים במכונית. בממוצע, נעשה שימוש ביותר מ-70 שבבי מיקרו-בקרים בכל רכב. בעתיד, עם שדרוג הבינה והרשתות, מספר זה יגדל עוד יותר. כיום, ככל שמכוניות ביתיות משתפרות בהדרגה, ליצרני מיקרו-בקרים ביתיים יש תקופת חלון לנצל את המומנטום ולהמריא.

לפי ייעוד המיקרו-בקר, ניתן לחלק אותו באופן כללי לדרגה מסחרית, דרגה תעשייתית, דרגה לרכב ודרגה צבאית. בנוסף לתפקיד חשוב בתחום הרכב, מיקרו-בקרים של 32 סיביות הם הכרחיים גם בשלושת התחומים האחרים. על פי נתונים של IC Insights, משלוחי מוצרי מיקרו-בקר עולמיים הגיעו ל-36.065 מיליארד יחידות בשנת 2020, ומחיר היחידה של מיקרו-בקרים עלה גם הוא מ-0.72 דולר בשנת 2015 ל-0.78 דולר בשנת 2020. ביניהם, בקרת האוטומציה הנדרשת על ידי Industry 4.0 מילאה תפקיד מניע גדול. בקרה תעשייתית/רפואית היוותה 25% משוק המיקרו-בקרים בשנת 2019, על פי נתוני מכירות.

כמו כן, בחרנו מספר מיקרו-בקרים מקומיים ומוצרים מיצרנים בינלאומיים להשוואה. הפעם, בואו נסתכל על ההקדמה של החברה עצמה:

מיקרו-בקר רב-תכליתי 32-bit של GigaDevice Innovations המבוסס על ליבת Arm™ Cortex™-M4

מיקרו-בקר 32 סיביות ליבת קונג פו אוניברסלית בדרגה תעשייתית של שינוואנג

חלק מיקרו חכם הוא מיקרו-בקר רב-תכליתי של 32 סיביות המבוסס על ליבת Arm™ Cortex™-M3.

Microchip Universal 32-bit MCU

הצגות חלקיות של מוצרים כבר הסבירו את הבעיה. יצרני מיקרו-בקרים מקומיים עדיין עוקבים. כבר עכשיו יש מבחר עשיר של מוצרים לשימוש בליבות של Arm Cortex. הסיקור של Arm Cortex-M23 או Arm Cortex-M33 נראה רק בחדשות של GigaDevice ו-Nuvoton Technology.

בואו נבחן מקיף את ההשוואה בין מספר מיקרו-בקרים המבוססים על ליבת Arm™ Cortex™-M3:

באתר הרשמי של NXP, LPC1812JBD144 הוא אחד ממיקרו-בקרים בעלי הביצועים הגבוהים ביותר המבוססים על ליבת Arm® Cortex®-M3. ניתן לראות שלמרות שיש פער בתדירות הגבוהה ביותר של מיקרו-בקרים ביתיים, מוצרי Lingdong Micro קרובים מאוד.

כיום, עם ההתפתחות המהירה של האינטרנט של הדברים, צריכת החשמל וגודל השבב הם גם קריטריונים חשובים לבחירת מיקרו-בקרים, הקשורים קשר הדוק לתהליך. בואו נדבר תחילה על צריכת החשמל. עבור יישומים שונים, תנאי העבודה של מיקרו-בקרים משתנים מאוד. צריכת זרם, שמירת מצב, זמן השכמה ומקור השכמה הם כולם גורמים המשפיעים על צריכת החשמל. זמינותם של התקנים היקפיים משפיעה גם היא על צריכת החשמל. לכן, בהקשר זה, לאנשים נדיבים יש דעות שונות. אבל יש דבר אחד שעלינו להתמודד איתו. במחנה מוצרי המיקרו-בקרים בעלי צריכת חשמל נמוכה במיוחד שמספקת ST, ישנן ליבות רבות בשימוש. Arm? Cortex?-M0, Arm? Cortex?-M0+, Arm? Cortex?-M3, Arm? Cortex?-M0 ו- Arm? Cortex?-M0+, זהו ללא ספק פער.

בואו נסתכל על גודל השבב. זה קשור למעשה לתחילת ייצורם של מיקרו-בקרים מקומיים. נגלה שגודל השבב קרוב מאוד למוצרים של יצרנים בינלאומיים. כמובן, זוהי אסטרטגיית פיתוח.

בואו נסתכל על עוד כמה המבוססים על ליבת Arm? Cortex?-M4:

In terms of main frequency alone, Huada Semiconductor's products have indeed competed for domestic MCUs.

בתחומים שאינם ברמת הרכב, תחום המחשבים היווה 23% (2019) מהכנסות השיווק, ותחום האלקטרוניקה הצרכנית היווה 11% (2019), נתח דומה למעשה לבקרה תעשייתית/רפואה. בתחום המיקרו-בקרים לשימוש כללי, תמיד יהיו כמה מיקרו-בקרים מקומיים שיכולים להתחרות במיקרו-בקרים של יצרנים בינלאומיים בליבות כמו Arm™ Cortex™-M0/M0/M3/M4/M23/M33, והשיגו תוצאות מסוימות בתחומים מסוימים.

מטרה.

נכון לעכשיו, ישנם עשרות יצרני מיקרו-בקרים בסין, והמוצרים שלהם הומוגניים מאוד בליבתם. למרות שכל חברה מתמקדת בכיווני פיתוח טכנולוגיים שונים, הבדלים עדינים מתעלמים בקלות בעת רכישה ובחירת מספרי חומרים. מצד שני, כאשר בוחנים את המוצרים של יצרנים בינלאומיים, חיוניות כוללת, כולל ליבה, מוצרים ותחומים. לדוגמה, כולם מוצרים המבוססים על ליבת Arm® Cortex®-M4, אך סדרת NXP LPC54000 מגיעה עם מעבד משותף Cortex®-M0+ אופציונלי, אשר ללא ספק מעשיר את תרחישי היישומים של המוצר.

כפי שצוין שוב ושוב לעיל, מבחינת פריסת מיקרו-בקרים בעלי ביצועים גבוהים, מיקרו-בקרים מקומיים טרם החלו לייצר, והשוק נמצא כולו בידי יצרנים בינלאומיים.

After looking at the product, the next step is software and ecology.

ברמת התוכנה, לאחר גלישה קצרה באתרי האינטרנט של Huada Semiconductor ו-NXP, תגלו שמבחינת כלי פיתוח, את אלה המקבילים שהוזכרו על ידי NXP ניתן למצוא גם באתר האינטרנט של Huada Semiconductor. אם אתם באמת רוצים לומר מה חסר, אז זה כנראה בגלל ש-Huada Semiconductor לא נותנת מבוא ישיר ללוח הפיתוח באתר האינטרנט ולוח הפיתוח אינו עשיר כמו NXP.

האקולוגיה מחולקת לשתי רמות. האחת היא האם הקשר בין תכנון לבדיקות ייצור הושלם. למרות שתהליך הייצור עשוי לפגר, מיקרו-בקרים מקומיים מחוברים בקשר זה. הסוג השני של אקולוגיה הוא חיצוני. מספר השותפים, עושר משאבי הרשת, המוניטין בתעשייה ותמיכה בתעבורה הם ללא ספק החסרונות של מיקרו-בקרים מקומיים.

לכן, לסיכום, הנקודות ש-MCUs ביתיים צריכים כיום לצבור ולשפר כוללות בעיקר את ההיבטים הבאים. הראשון הוא צבירת מוניטין לטווח ארוך של יציבות המוצר; השני הוא המשך המחקר על מוצרים בעלי ביצועים גבוהים; השלישי הוא שיפור מתמיד של בנייה אקולוגית. בהתחשב בחוק פיתוח מוליכים למחצה, ישנה נקודה רביעית של אופטימיזציה עבור MCUs ביתיים, שהיא אינטגרציה, איחוד משאבים, השלמת חסרונות ושימוש במשאבים מוגבלים היכן שהם נחוצים יותר.

8-bit היא הזדמנות עסקית טובה, RISC-V היא נקודת פריצת דרך

הפיתוח המתמשך של האינטרנט של הדברים העשיר את תרחישי היישומים של מיקרו-בקרים (MCUs), לא רק עבור מיקרו-בקרים 32-bit המיינסטרים הנוכחיים, אלא גם עבור מיקרו-בקרים 8-bit. במיוחד בתחום האלקטרוניקה הצרכנית, מיקרו-בקרים 8-bit עדיין שולטים בטריטוריה שלהם.

על פי מידע שפרסם CISA, שבבי מיקרו-בקרים של 8 סיביות ו-32 סיביות היוו 40% ו-45% מהשוק הסיני בהתאמה בשנת 2019. ייתכן שהרעיון של מיקרוצ'יפ יוכל להוביל את כולם לכיוון החדשנות של מיקרו-בקרים של 8 סיביות. החברה מאמינה שמרחב החדשנות של מיקרו-בקרים של 8 סיביות הוא עצום מאוד. הדור החדש של מיקרו-בקרים של 8 סיביות מתפתח יותר ויותר לכיוון של סימולציה חכמה וציוד היקפי חדשני. שוק נוסף הראוי לתשומת לב הוא תאורה.

With the development of science and technology and the advancement of production technology, it is foreseeable that the market share of 32-bit MCUs will expand and squeeze the market share of other MCU products. However, with the advantages of low cost and low power consumption, 8-bit MCUs will be a stable cash cow for a long time.

מבחינת מיקרו-בקרים מקומיים של 8 סיביות, חברת China Micro Semiconductor קיימת כבר יותר מ-10 שנים. כפי שניתן לראות באיור למטה, לחברת China Micro Semiconductor יש כיום שפע של מוצרי מיקרו-בקרים של 8 סיביות.

חברת Nuvoton Technology מעורבת עמוקות גם בתחום המיקרו-בקרים 8051 במשך שנים רבות, ומוצריה ניתנים ליישום במגוון יישומים תעשייתיים או מוצרי צריכה. ישנם גם יצרנים רבים כגון Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics ו-Neusoft Carrier Microelectronics, אשר כולם מספקים מוצרי מיקרו-בקר 8-bit, ומספקים שפע של אפשרויות להחלפה ביתית.

מטרה.

מיקרו-בקרים מקומיים של 8 סיביות ו-32 סיביות ספגו ביקורת על הומוגניות משמעותית. בשוק המסופים העשיר יותר ויותר של ימינו, תחרות מובחנת או הצלחה בחמש אצבעות מועילה יותר לפיתוח התעשייה כולה ויכולה למנף טוב יותר את הערך של שוק יציב זה.

לסיכום, בתחום המיקרו-בקרים המסורתי, מיקרו-בקרים מקומיים השיגו תוצאות מסוימות ויכולים להשיג תחליפי מוצרים בתחומים מסוימים, אך הפער עדיין קיים, והם ימשיכו למלא תפקיד עוקב בהיבט זה עוד זמן רב. אבל כשמדובר בבניית מיקרו-בקרים המבוססים על ליבות RISC-V, ליצרנים המקומיים יש השפעה גדולה יותר.

למרות שקבוצת ההוראות RISC-V אינה קבוצת ההוראות הראשונה בקוד פתוח, היא מתאימה למכשירי מחשוב עכשוויים, ולכן היא משמעותית. ני גואנגנן, אקדמאי באקדמיה הסינית להנדסה, העיר פעם על RISC-V: "RISC-V מבוסס על רישיון BSD סטנדרטי רופף. ניתן להשתמש בו בחופשיות לתכנון מעבדים, לפתח ולהוסיף קבוצות הוראות מורחבות משלו, ולבחור האם לשחרר אותו בפומבי, למכור באופן מסחרי או להחליף הסכמי רישיון אחרים, או להשתמש בו בקוד סגור לחלוטין."

נכון לעכשיו, יצרנים מקומיים מובילים את הדרך בבניית מיקרו-בקרים (MCUs) המבוססים על ליבות RISC-V. ב-22 באוגוסט 2019, GigaDevice השיקה רשמית את מוצרי המיקרו-בקרים הראשונים בעולם מסדרת GD32V בנפח 32 סיביות למטרות כלליות המבוססים על ליבת RISC-V, וסיפקו תמיכה מלאה בשרשרת הכלים, החל משבבים ועד ספריות קוד תוכנה, ערכות פיתוח ופתרונות עיצוב, והמשיכו לבנות מערכת אקולוגית לפיתוח RISC-V.

לאחרונה, חברת Hangshun הודיעה גם כי בקרוב תייצר המוני את המיקרו-בקר AIoT ההטרוגני מרובה הליבות ARM+RISC-V הראשון מסין, שבו הליבה הגדולה Arm Cortex-M3 אחראית על המחשוב העיקרי; הליבה הקטנה Xinlai N203 RISC-V אחראית על תקשורת ובקרה פשוטות. זוהי גם חידוש בצורת מוצר.

לסין יש מערכת אקולוגית פעילה ונרחבת יותר של מפתחי RISC-V, שיכולה לסייע בפתרון החולשות של מיקרו-בקרים מקומיים ושבבים מקומיים אחרים בארכיטקטורת IP וערכת הוראות מרכזית, על מנת לעקוף את המהירות של סין במסלול חדש זה.

לכתוב בסוף

להקים במה טובה ולשיר מופע טוב

על פי נתוני IHS, קצב הצמיחה השנתי הממוצע (CAGR) של שוק המיקרו-בקר הסיני בחמש השנים האחרונות היה 7.2%, פי ארבעה מקצב הצמיחה של שוק המיקרו-בקר העולמי באותה תקופה. בהקשר של המגיפה וסכסוך הסחר בין סין לארה"ב, החלפה מקומית כבר אינה סיסמה, זוהי עובדה שקורה כל הזמן. עבור משתמשים, ניתן לבחור מיקרו-בקר לפי דרישה, וישנן הזדמנויות אם הביצועים מתאימים.

אין ספק של-MCU מקומי יש קרקע צמיחה טובה, אך בתקופת חלון זו, פיתוח MCU מקומי צריך לחשוב בצורה ברורה ולטווח ארוך. בזמנים מיוחדים, כל אחד יכול להרוויח כסף מהיר, אך כאשר חלון כה מצוין חלף, בלתי אפשרי ש-MCU מקומיים יתפזרו בכל רחבי העולם. חיכוך פנימי ואינטרבולציה אינם צורה טובה של תעשייה.

מחזה טוב דורש במה טובה, ויותר מכך, אנשים שיכולים לשיר את המחזה היטב.

- סוף -

הצהרת אחריות: מאמר זה נכתב מתוך "eefocus". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד להדפסה חוזרת ושיתוף בלבד ותומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה חוזרת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.