MCU, mikropengawal, juga dikenali sebagai unit mikrokontroler atau mikropengawal. Dari segi pelaksanaan, MCU ialah produk yang mengurangkan frekuensi dan spesifikasi CPU dengan sewajarnya dan mengintegrasikan memori, USB, PLC, DMA dan antara muka lain ke dalam cip tunggal.

Mengikut bilangan bit, MCU boleh dibahagikan kepada 4-bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit dan 64-bit. Arahan aplikasi utama adalah:

Kartografi | Yifei.com (sama di bawah)

(Mampatan platform dan isu-isu lain, untuk melihat gambar yang lebih jelas, hantar mesej "MCU tempatan" untuk mendapatkannya)

Sebahagian daripada pengenalan aplikasi pada Baidu Encyclopedia agak lama. Berdasarkan maklumat promosi pengeluar, MCU 64-bit akan digunakan dalam bidang seperti antara muka manusia-mesin beresolusi tinggi, penglihatan terbenam, kecerdasan buatan terbenam dan kawalan masa nyata.

Disebabkan oleh kemas kini produk dan perubahan permintaan, MCU 4-bit secara beransur-ansur telah menarik diri daripada pentas sejarah. Walaupun sesetengah pengeluar masih menggunakannya dengan kepercayaan bahawa "kemurahan adalah kelebihan terbesar", ia sudah menyumbang kepada sebahagian kecil. Memandangkan MCU 16-bit berada dalam jurang antara 8-bit dan 32-bit, ruang kediaman mereka semakin kecil.

Berikutan artikel bertemakan kenaikan harga MCU minggu lepas (Kekurangan MCU nampaknya tidak dapat diselesaikan, 40 pengeluar tempatan sudah pun beroperasi)

Selepas itu, saya menerima beberapa komen, dan apabila kita bercakap tentang penggantian MCU domestik, kita sebenarnya lebih banyak bercakap tentang 8-bit yang berkekalan, 32-bit yang popular dan 64-bit bintang masa depan.

Kedua-duanya 32-bit, apa bezanya?

Sumber | Rangkaian

Menurut data institusi analisis pasaran yang komprehensif, sejak tahun 2010, bahagian pasaran MCU 32-bit telah mula menduduki tempat pertama, dan pada tahun 2015 ia mencapai gabungan bahagian pasaran sebanyak 4 + 8 + 16 bit. Dengan peningkatan prestasi dan pengurangan penggunaan kuasa, kedudukan utama pasaran MCU 32-bit telah menjadi semakin jelas, dan ia juga merupakan bidang tumpuan bagi pengeluar MCU domestik.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, MCU domestik telah mencapai kemajuan yang ketara, malah produk 32-bit telah dilancarkan dalam pasaran pra-pemasangan automotif, yang mempunyai ambang yang tinggi, kitaran yang panjang dan keselamatan yang kukuh.

Pada akhir tahun 2018, Jiefa Technology melancarkan AC781X, yang merupakan cip MCU 32-bit gred automotif pertama yang dibangunkan secara bebas di dalam negara untuk mencapai pengeluaran besar-besaran. Pada separuh pertama tahun 2020, Jiefa Technology sekali lagi melancarkan siri AC7801X MCU gred automotif, dengan fungsi yang lebih dibahagikan, dan fungsi produk yang dioptimumkan serta kawalan kos. Pada masa ini, cip MCU gred automotif Jiefa Technology telah digabungkan ke dalam sistem rantaian bekalan mereka oleh banyak pengeluar alat ganti elektronik automotif.

Turut mencipta kejayaan dalam MCU gred automotif ialah Xinwang Micro. Pada 26 November 2020, MCU 32-bit gred kereta mikro Xinwang, KF32A15X, memenangi "Anugerah Kecemerlangan Litar Bersepadu Pandangan Hadapan ke-5" Anugerah Lingxuan. Juri terdiri daripada 22 peneraju pembelian daripada syarikat automobil arus perdana China, termasuk Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, General Motors, Toyota, Honda, Nissan, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall dan Chery. Pada masa ini, MCU siri KF32A15X telah diperkenalkan buat kali pertama kepada pengeluar automobil domestik.

Jadi, adakah terdapat jurang yang ketara antara MCU gred automotif domestik yang baru sahaja bermula dan MCU daripada pengeluar antarabangsa? Mari kita lihat gambar-gambarnya dan bincangkan:

Dapat dilihat bahawa pengeluar domestik tidaklah teruk dalam menggunakan Arm Cortex?-M0+, dan frekuensi utama serta konfigurasi Flash adalah mencukupi. Bagi Xinwang Micro, teras KF32 yang dibangunkan sendiri juga berfungsi dengan baik dan mempunyai sumber antara muka IO dan periferi yang kaya. Jadi di manakah jurang dalam hal ini? Berdasarkan laman web rasmi NXP, jurang terbesar ialah kepercayaan, kepercayaan terhadap kestabilan dan kebolehpercayaan produk jangka panjang. NXP mengatakan bekalan jangka panjang adalah sekurang-kurangnya 15 tahun. Kebanyakan pengeluar MCU domestik belum mencapai usia 15 tahun. Xinwang Micro ditubuhkan pada tahun 2012, dan Jiefa Technology ditubuhkan pada tahun 2013.

Pada masa yang sama, kita sebenarnya telah menyedari bahawa pengeluar domestik sememangnya masih di peringkat awal dari segi MCU gred automotif. Penggunaan teras Arm Cortex-M4 masih dalam peringkat penyelidikan dan pembangunan, dan tiada bekalan produk yang tersedia daripada laman web rasmi setiap syarikat.

Dalam situasi antarabangsa semasa, MCU gred automotif merupakan masalah sukar yang mesti kita atasi. Sudah tentu, terdapat juga peluang yang baik. Menurut data daripada agensi statistik, elektronik automotif menyumbang 33% daripada aplikasi hiliran MCU global (dikira dari segi jualan) pada tahun 2019. MCU juga menyumbang kira-kira 30% daripada semua peranti semikonduktor yang dilengkapi dalam kereta. Secara purata, lebih daripada 70 cip MCU digunakan dalam setiap kenderaan. Pada masa hadapan, dengan peningkatan kecerdasan dan rangkaian, jumlah ini akan menjadi lebih banyak lagi. Hari ini, memandangkan automobil domestik semakin bertambah baik, pengeluar MCU domestik mempunyai tempoh masa untuk memanfaatkan momentum dan memulakan operasi.

Mengikut tujuan MCU, ia secara amnya boleh dibahagikan kepada gred komersial, gred perindustrian, gred automotif dan gred tentera. Selain memainkan peranan penting dalam bidang automotif, MCU 32-bit juga sangat diperlukan dalam tiga bidang lain. Menurut data daripada IC Insights, penghantaran produk MCU global mencapai 36.065 bilion unit pada tahun 2020, dan harga seunit MCU juga meningkat daripada US$0.72 pada tahun 2015 kepada US$0.78 pada tahun 2020. Antaranya, kawalan automasi yang diperlukan oleh Industri 4.0 telah memainkan peranan penting dalam memacu pasaran. Kawalan perindustrian/perubatan menyumbang 25% daripada pasaran MCU pada tahun 2019 berdasarkan statistik jualan.

Kami juga memilih beberapa MCU domestik dan produk daripada pengeluar antarabangsa untuk perbandingan. Kali ini, mari kita lihat pengenalan syarikat itu sendiri:

MCU tujuan umum 32-bit GigaDevice Innovations berdasarkan teras Arm? Cortex?-M4

MCU 32-bit Teras KungFu Universal Gred Perindustrian Mikro Xinwang

Bahagian mikro pintar ialah MCU tujuan umum 32-bit berdasarkan teras Arm? Cortex?-M3

MCU 32-bit Universal Mikrocip

Pengenalan separa produk telah pun menjelaskan masalah tersebut. Pengeluar MCU domestik masih menjadi pengikut. Terdapat pelbagai pilihan produk untuk penggunaan teras daripada Arm Cortex. Liputan Arm Cortex-M23 atau Arm Cortex-M33 hanya dilihat dalam berita GigaDevice dan Nuvoton Technology.

Mari kita lihat secara komprehensif perbandingan beberapa MCU berdasarkan teras Arm? Cortex?-M3:

Di laman web rasmi NXP, LPC1812JBD144 merupakan salah satu MCU berprestasi tertinggi berdasarkan teras Arm® Cortex®-M3. Dapat dilihat bahawa walaupun terdapat jurang dalam frekuensi tertinggi MCU domestik, produk Lingdong Micro adalah sangat hampir.

Hari ini, dengan perkembangan pesat Internet of Things, penggunaan kuasa dan saiz cip juga merupakan kriteria penting untuk memilih MCU, yang berkait rapat dengan proses tersebut. Mari kita bincangkan tentang penggunaan kuasa terlebih dahulu. Bagi aplikasi yang berbeza, keadaan kerja MCU sangat berbeza. Penggunaan semasa, pengekalan keadaan, masa bangun dan sumber bangun adalah semua faktor yang mempengaruhi penggunaan kuasa. Ketersediaan peranti periferi juga mempengaruhi penggunaan kuasa. Oleh itu, dalam hal ini, orang yang baik hati mempunyai pendapat yang berbeza. Tetapi ada satu perkara yang mesti kita hadapi jurang tersebut. Dalam kem produk MCU berkuasa ultra rendah yang disediakan oleh ST, terdapat banyak teras yang digunakan. Arm? Cortex?-M0, Arm? Cortex?-M0+, Arm? Cortex?-M3, Arm? Cortex?-M0 dan Arm? Cortex?-M0+, ini tidak syak lagi merupakan jurang.

Mari kita lihat saiz cip. Ini sebenarnya berkaitan dengan permulaan MCU domestik. Kita akan mendapati bahawa saiz cip adalah sangat hampir dengan produk pengeluar antarabangsa. Sudah tentu, ini adalah strategi pembangunan.

Mari kita lihat beberapa lagi berdasarkan teras Arm? Cortex?-M4:

Dari segi frekuensi utama sahaja, produk Huada Semiconductor sememangnya telah bersaing untuk MCU domestik.

Dalam bidang bukan peringkat automotif, bidang komputer menyumbang 23% (2019) daripada hasil pemasaran, dan bidang elektronik pengguna menyumbang 11% (2019), yang sebenarnya serupa dengan kawalan industri/perubatan. Dalam bidang MCU tujuan umum, akan sentiasa ada beberapa MCU domestik yang boleh bersaing dengan MCU daripada pengeluar antarabangsa pada teras seperti Armo Cortex-M0/M0/M3/M4/M23/M33, dan telah mencapai keputusan tertentu dalam beberapa bidang.

tetapi.

Pada masa ini, terdapat berpuluh-puluh pengeluar MCU di China, dan produk mereka sangat homogen pada terasnya. Walaupun setiap syarikat memberi tumpuan kepada hala tuju pembangunan teknologi yang berbeza, perbezaan yang ketara mudah diabaikan semasa membeli dan memilih nombor bahan. Sebaliknya, apabila melihat produk pengeluar antarabangsa, kelengkapan adalah penting, termasuk teras, produk dan medan. Contohnya, semuanya adalah produk berdasarkan teras Arm® Cortex®-M4, tetapi siri NXP LPC54000 didatangkan dengan pemproses bersama Cortex®-M0+ pilihan, yang pastinya memperkayakan senario aplikasi produk.

Seperti yang dinyatakan berulang kali di atas, dari segi susun atur MCU berprestasi tinggi, MCU domestik masih belum bermula, dan pasaran sepenuhnya berada di tangan pengeluar antarabangsa.

Selepas melihat produk tersebut, langkah seterusnya ialah perisian dan ekologi.

Pada peringkat perisian, selepas melayari laman web Huada Semiconductor dan NXP secara ringkas, anda akan mendapati bahawa dari segi alat pembangunan, alat yang sepadan yang disebut oleh NXP juga boleh didapati di laman web Huada Semiconductor. Jika anda benar-benar ingin menyatakan apa yang kurang, maka itu mungkin kerana Huada Semiconductor tidak memberikan pengenalan yang mudah kepada papan pembangunan di laman web dan papan pembangunan tidak sekaya NXP.

Ekologi dibahagikan kepada dua peringkat. Pertama, sama ada pautan dari reka bentuk kepada ujian pengeluaran telah lengkap. Walaupun proses pembuatan mungkin ketinggalan, MCU domestik disambungkan melalui pautan ini. Jenis ekologi yang lain adalah luaran. Bilangan rakan kongsi, kekayaan sumber rangkaian, reputasi industri dan sokongan trafik jelas merupakan kekurangan MCU domestik.

Oleh itu, secara ringkasnya, perkara-perkara yang perlu dikumpulkan dan diperbaiki oleh MCU domestik pada masa ini terutamanya merangkumi aspek-aspek berikut. Yang pertama ialah pengumpulan reputasi jangka panjang bagi kestabilan produk; yang kedua ialah penyelidikan berterusan mengenai produk berprestasi tinggi; yang ketiga ialah penambahbaikan berterusan pembinaan ekologi. Memandangkan hukum pembangunan semikonduktor, terdapat perkara keempat pengoptimuman untuk MCU domestik, iaitu integrasi, pengumpulan sumber, melengkapi kekurangan, dan menggunakan sumber terhad di tempat yang lebih diperlukan.

8-bit adalah peluang perniagaan yang baik, RISC-V adalah titik terobosan

Perkembangan berterusan Internet of Things telah memperkayakan senario aplikasi MCU, bukan sahaja untuk MCU 32-bit arus perdana semasa, tetapi juga untuk MCU 8-bit. Terutamanya dalam bidang elektronik pengguna, MCU 8-bit masih mengawal wilayah mereka sendiri.

Menurut maklumat yang dikeluarkan oleh CISA, MCU 8-bit dan cip MCU 32-bit masing-masing menyumbang 40% dan 45% daripada pasaran China pada tahun 2019. Mungkin idea Microchip boleh membawa semua orang ke arah inovasi MCU 8-bit. Ia percaya bahawa ruang inovasi MCU 8-bit sangat besar. Generasi baharu MCU 8-bit semakin berkembang ke arah simulasi pintar dan peranti persisian inovatif. Satu lagi pasaran yang patut diberi perhatian ialah pencahayaan.

Dengan perkembangan sains dan teknologi serta kemajuan teknologi pengeluaran, dapat dijangkakan bahawa bahagian pasaran MCU 32-bit akan berkembang dan memerah bahagian pasaran produk MCU yang lain. Walau bagaimanapun, dengan kelebihan kos rendah dan penggunaan kuasa yang rendah, MCU 8-bit akan menjadi lembu tunai yang stabil untuk jangka masa yang lama.

Dari segi MCU 8-bit domestik, China Micro Semiconductor telah bertahan selama lebih daripada 10 tahun. Seperti yang dapat dilihat daripada rajah di bawah, China Micro Semiconductor kini mempunyai banyak produk MCU 8-bit.

Nuvoton Technology juga telah terlibat secara mendalam dalam bidang mikropengawal 8051 selama bertahun-tahun, dan produknya boleh digunakan untuk pelbagai aplikasi produk perindustrian atau pengguna. Terdapat juga banyak pengeluar seperti Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics dan Neusoft Carrier Microelectronics, yang semuanya membekalkan produk MCU 8-bit, menyediakan pelbagai pilihan untuk penggantian domestik.

tetapi.

MCU 8-bit domestik dan MCU 32-bit telah dikritik kerana homogeniti yang serius. Dalam pasaran terminal yang semakin kaya pada masa kini, persaingan yang berbeza atau kejayaan lima jari lebih bermanfaat untuk pembangunan keseluruhan industri dan dapat memanfaatkan nilai pasaran yang stabil ini dengan lebih baik.

Secara ringkasnya, dalam bidang MCU tradisional, MCU domestik telah mencapai keputusan tertentu dan boleh mencapai penggantian produk dalam beberapa bidang, tetapi jurangnya masih wujud, dan ia masih akan memainkan peranan sebagai pengikut dalam aspek ini untuk masa yang lama akan datang. Tetapi apabila melibatkan pembinaan MCU berdasarkan teras RISC-V, pengeluar domestik mempunyai suara yang lebih besar.

Walaupun set arahan RISC-V bukanlah set arahan sumber terbuka yang pertama, ia sesuai untuk peranti pengkomputeran kontemporari, jadi ia penting. Ni Guangnan, seorang ahli akademik Akademi Kejuruteraan China, pernah mengulas tentang RISC-V, "RISC-V adalah berdasarkan lesen BSD standard yang longgar. Ia boleh digunakan secara bebas untuk mereka bentuk CPU, membangun dan menambah set arahan lanjutannya sendiri, dan memilih sama ada untuk mengeluarkan secara terbuka, menjual atau menggantikan perjanjian lesen lain secara komersial, atau menggunakannya sepenuhnya sebagai sumber tertutup."

Pada masa ini, pengeluar domestik menerajui pembinaan MCU berdasarkan teras RISC-V. Pada 22 Ogos 2019, GigaDevice secara rasmi melancarkan produk MCU tujuan umum 32-bit siri GD32V pertama di dunia berdasarkan teras RISC-V, dan menyediakan sokongan rantaian alat lengkap daripada cip kepada pustaka kod program, kit pembangunan dan penyelesaian reka bentuk, dan terus membina ekosistem pembangunan RISC-V.

Baru-baru ini, Hangshun juga mengumumkan bahawa ia akan menghasilkan secara besar-besaran MCU AIoT heterogen berbilang teras ARM+RISC-V pertama di China tidak lama lagi, di mana teras besar Arm Cortex-M3 bertanggungjawab untuk pengkomputeran utama; teras kecil Xinlai N203 RISC-V bertanggungjawab untuk komunikasi dan kawalan mudah. ​​Ini juga merupakan inovasi dalam bentuk produk.

China mempunyai ekosistem pembangun RISC-V yang lebih aktif dan meluas, yang dapat membantu menyelesaikan kelemahan MCU domestik dan cip domestik lain dalam IP teras dan seni bina set arahan, untuk mengatasi kelajuan China di landasan baharu ini.

tulis di penghujungnya

Sediakan pentas yang baik dan nyanyikan persembahan yang baik

Menurut statistik IHS, kadar pertumbuhan kompaun tahunan purata (CAGR) pasaran MCU China dalam tempoh lima tahun yang lalu adalah 7.2%, iaitu empat kali ganda kadar pertumbuhan pasaran MCU global dalam tempoh yang sama. Dalam konteks wabak dan pertikaian perdagangan Sino-AS, penggantian domestik bukan lagi slogan, ia adalah fakta yang berlaku sepanjang masa. Bagi pengguna, MCU boleh dipilih atas permintaan, dan terdapat peluang jika prestasinya sesuai.

Tidak dinafikan, MCU domestik mempunyai landasan pertumbuhan yang baik, tetapi dalam tempoh tetingkap ini, pembangunan MCU domestik perlu berfikir dengan jelas dan berfikir jangka panjang. Pada masa-masa tertentu, semua orang boleh menjana wang dengan cepat, tetapi apabila tempoh tetingkap yang begitu baik telah berlalu, mustahil MCU domestik akan berselerak di seluruh dunia. Geseran dan involusi dalaman bukanlah bentuk industri yang baik.

Sebuah drama yang baik memerlukan pentas yang baik, dan lebih-lebih lagi, orang yang boleh menyanyikan drama tersebut dengan baik.

- TAMAT -

Penafian: Artikel ini diterbitkan semula daripada "eefocus". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk cetakan semula dan perkongsian serta menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan penulis untuk cetakan semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.