Mikrokontroler (MCU), znany również jako jednostka mikrokontrolera lub mikrokontroler. Z punktu widzenia implementacji, MCU to produkt, który odpowiednio redukuje częstotliwość i parametry procesora, a jednocześnie integruje pamięć, USB, PLC, DMA i inne interfejsy w jednym układzie scalonym.

According to the number of bits, MCU can be divided into 4-bit, 8-bit, 16-bit, 32-bit and 64-bit. The main application directions are:

Kartografia | Yifei.com (to samo poniżej)

(Kompresja platformy i inne problemy. Aby uzyskać wyraźniejsze obrazy, wyślij wiadomość „lokalny MCU”)

Niektóre wprowadzenia aplikacji w encyklopedii Baidu są stosunkowo stare. Sądząc po informacjach promocyjnych producenta, 64-bitowe mikrokontrolery będą wykorzystywane w takich dziedzinach jak interfejsy człowiek-maszyna o wysokiej rozdzielczości, systemy wizyjne, wbudowana sztuczna inteligencja oraz sterowanie w czasie rzeczywistym.

Ze względu na aktualizacje produktów i zmiany popytu, 4-bitowe mikrokontrolery stopniowo znikają z rynku. Chociaż niektórzy producenci nadal używają ich, wierząc, że „tańszy jest największą zaletą”, stanowią one już niewielki odsetek. Ponieważ 16-bitowe mikrokontrolery zajmują lukę między 8-bitami a 32-bitami, ich przestrzeń życiowa staje się coraz mniejsza.

W nawiązaniu do artykułu z zeszłego tygodnia na temat wzrostu cen MCU (Niedobór MCU wydaje się nie do rozwiązania, 40 lokalnych producentów już działa)

Później otrzymałem kilka komentarzy i kiedy mówimy o wymianie krajowych mikrokontrolerów (MCU), tak naprawdę mówimy raczej o ponadczasowym systemie 8-bitowym, popularnym systemie 32-bitowym i przyszłej gwieździe — systemie 64-bitowym.

Oba są 32-bitowe, jaka jest różnica?

Źródło | Sieć

Według danych instytucji zajmujących się kompleksową analizą rynku, od 2010 roku 32-bitowe mikrokontrolery zaczęły zajmować pierwsze miejsce w rynku, a w 2015 roku osiągnęły łączny udział w rynku 4 + 8 + 16 bitów. Wraz z poprawą wydajności i zmniejszeniem zużycia energii, wiodąca pozycja 32-bitowych mikrokontrolerów na rynku stała się coraz bardziej oczywista i stała się obszarem zainteresowania krajowych producentów mikrokontrolerów.

W ostatnich latach krajowe mikrokontrolery poczyniły znaczne postępy, a na rynku instalacji samochodowych wprowadzono nawet produkty 32-bitowe, które charakteryzują się wysokimi progami, długimi cyklami i wysokim poziomem bezpieczeństwa.

Pod koniec 2018 roku firma Jiefa Technology wprowadziła na rynek układ AC781X, który jest pierwszym, niezależnie opracowanym w kraju 32-bitowym mikrokontrolerem klasy motoryzacyjnej, który trafił do masowej produkcji. W pierwszej połowie 2020 roku firma Jiefa Technology ponownie wprowadziła na rynek serię mikrokontrolerów AC7801X klasy motoryzacyjnej, charakteryzującą się większym podziałem funkcji oraz zoptymalizowanymi funkcjami produktu i kontrolą kosztów. Obecnie układy MCU klasy motoryzacyjnej firmy Jiefa Technology zostały włączone do systemów łańcucha dostaw wielu producentów części elektronicznych dla motoryzacji.

Również firma Xinwang Micro dokonuje przełomu w dziedzinie mikrokontrolerów klasy motoryzacyjnej. 26 listopada 2020 roku 32-bitowy mikrokontroler KF32A15X firmy Xinwang, przeznaczony do mikrosamochodów, zdobył nagrodę „5. edycja nagrody Lingxuan Award Forward-looking Integrated Circuit Excellence Award”. Jury składało się z 22 liderów zakupów z czołowych chińskich firm motoryzacyjnych, w tym Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, General Motors, Toyota, Honda, Nissan, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall i Chery. Obecnie mikrokontrolery serii KF32A15X zostały wprowadzone na rynek krajowych producentów samochodów.

Czy zatem istnieje znacząca różnica między mikrokontrolerami klasy motoryzacyjnej, które właśnie weszły na rynek, a mikrokontrolerami od producentów międzynarodowych? Spójrzmy na zdjęcia i porozmawiajmy:

Widać, że krajowi producenci całkiem nieźle radzą sobie z wykorzystaniem procesorów Arm Cortex-M0+, a główna częstotliwość i konfiguracja pamięci Flash są wystarczające. W przypadku Xinwang Micro, samodzielnie opracowany rdzeń KF32 również działa dobrze i oferuje bogate zasoby interfejsów wejścia/wyjścia oraz interfejsów peryferyjnych. Gdzie więc leży luka? Sądząc po oficjalnej stronie internetowej NXP, największą luką jest zaufanie, zaufanie do długoterminowej stabilności i niezawodności produktu. NXP twierdzi, że długoterminowy okres dostaw wynosi co najmniej 15 lat. Większość krajowych producentów mikrokontrolerów nie osiągnęła jeszcze 15 lat. Firma Xinwang Micro powstała w 2012 roku, a Jiefa Technology w 2013 roku.

Jednocześnie zauważyliśmy, że krajowi producenci są wciąż w powijakach, jeśli chodzi o mikrokontrolery klasy motoryzacyjnej. Wykorzystanie rdzeni Arm Cortex-M4 jest wciąż w fazie badań i rozwoju, a oficjalne strony internetowe poszczególnych firm nie udostępniają żadnych informacji o produktach.

W obecnej sytuacji międzynarodowej mikrokontrolery klasy motoryzacyjnej stanowią trudny problem, który musimy rozwiązać. Oczywiście istnieją również dobre możliwości. Według danych agencji statystycznych, elektronika samochodowa stanowiła 33% globalnych zastosowań mikrokontrolerów (licząc sprzedaż) w 2019 roku. Mikrokontrolery stanowią również około 30% wszystkich układów półprzewodnikowych montowanych w samochodach. Średnio w każdym pojeździe znajduje się ponad 70 mikrokontrolerów. W przyszłości, wraz z rozwojem inteligencji i sieci, liczba ta będzie jeszcze większa. Obecnie, wraz ze stopniową poprawą jakości samochodów, krajowi producenci mikrokontrolerów mają czas, aby wykorzystać ten trend i wystartować.

Ze względu na przeznaczenie, mikrokontrolery można podzielić na klasy komercyjne, przemysłowe, motoryzacyjne i wojskowe. Oprócz odgrywania ważnej roli w branży motoryzacyjnej, 32-bitowe mikrokontrolery są również niezbędne w pozostałych trzech obszarach. Według danych IC Insights, globalna sprzedaż mikrokontrolerów osiągnęła 36.065 miliarda sztuk w 2020 roku, a cena jednostkowa mikrokontrolerów wzrosła z 0.72 USD w 2015 roku do 0.78 USD w 2020 roku. Wśród nich, automatyzacja sterowania wymagana przez Przemysł 4.0 odegrała dużą rolę. Według statystyk sprzedaży, sterowanie przemysłowe/medyczne stanowiło 25% rynku mikrokontrolerów w 2019 roku.

Wybraliśmy również kilka krajowych mikrokontrolerów i produktów międzynarodowych producentów do porównania. Tym razem przyjrzyjmy się prezentacji samej firmy:

32-bitowy mikrokontroler ogólnego przeznaczenia GigaDevice Innovations oparty na rdzeniu Arm? Cortex?-M4

Mikrokontroler Xinwang Micro Industrial Grade Universal KungFu Core 32-bit

Inteligentny mikroelement to 32-bitowy mikrokontroler ogólnego przeznaczenia oparty na rdzeniu Arm? Cortex?-M3

Uniwersalny 32-bitowy mikrokontroler Microchip

Częściowe wprowadzenie produktów wyjaśniło już problem. Krajowi producenci mikrokontrolerów nadal podążają za tym trendem. Istnieje już szeroki wybór produktów wykorzystujących rdzenie z Arm Cortex. Informacje o Arm Cortex-M23 lub Arm Cortex-M33 pojawiają się jedynie w wiadomościach GigaDevice i Nuvoton Technology.

Przyjrzyjmy się bliżej porównaniu kilku mikrokontrolerów opartych na rdzeniu Arm? Cortex?-M3:

Na oficjalnej stronie NXP, LPC1812JBD144 to jeden z najwydajniejszych mikrokontrolerów opartych na rdzeniu Arm® Cortex®-M3. Widać, że chociaż istnieje luka w najwyższej częstotliwości pracy mikrokontrolerów krajowych, produkty Lingdong Micro są bardzo zbliżone.

Obecnie, wraz z szybkim rozwojem Internetu Rzeczy, pobór mocy i rozmiar chipa są również ważnymi kryteriami wyboru mikrokontrolerów, które są ściśle związane z procesem. Porozmawiajmy najpierw o poborze mocy. W różnych zastosowaniach warunki pracy mikrokontrolerów są bardzo zróżnicowane. Pobór prądu, retencja stanu, czas wybudzania i źródło wybudzania to czynniki wpływające na pobór mocy. Dostępność urządzeń peryferyjnych również wpływa na pobór mocy. Dlatego w tej kwestii życzliwi ludzie mają różne opinie. Jest jednak jedna rzecz, z którą musimy się zmierzyć. W produktach MCU o ultraniskim poborze mocy oferowanych przez ST, używanych jest wiele rdzeni. Arm? Cortex?-M0, Arm? Cortex?-M0+, Arm? Cortex?-M3, Arm? Cortex?-M0 i Arm? Cortex?-M0+, jest to niewątpliwie luka.

Przyjrzyjmy się rozmiarowi chipa. Ma to związek z początkiem krajowych mikrokontrolerów. Przekonamy się, że rozmiar chipa jest bardzo zbliżony do produktów międzynarodowych producentów. Oczywiście, to strategia rozwoju.

Przyjrzyjmy się kilku kolejnym opartym na rdzeniu Arm? Cortex?-M4:

Już pod względem częstotliwości głównej produkty Huada Semiconductor faktycznie konkurują z krajowymi mikrokontrolerami.

W branżach niezwiązanych z motoryzacją, sektor komputerowy odpowiadał za 23% (2019 r.) przychodów z marketingu, a sektor elektroniki użytkowej za 11% (2019 r.), co w rzeczywistości odpowiada sektorowi sterowania przemysłowego/medycyny. W sektorze mikrokontrolerów ogólnego przeznaczenia zawsze znajdzie się kilka krajowych mikrokontrolerów, które mogą konkurować z mikrokontrolerami międzynarodowych producentów, opartymi na rdzeniach takich jak Arm? Cortex?-M0/M0/M3/M4/M23/M33, i które osiągnęły pewne rezultaty w niektórych obszarach.

cel.

Obecnie w Chinach działa kilkudziesięciu producentów mikrokontrolerów (MCU), a ich produkty charakteryzują się wysoką jednorodnością. Chociaż każda firma koncentruje się na innych kierunkach rozwoju technologii, subtelne różnice łatwo przeoczyć podczas zakupu i doboru materiałów. Z drugiej strony, analizując produkty międzynarodowych producentów, kluczowa jest kompleksowość, obejmująca rdzeń, produkty i obszary zastosowań. Na przykład, wszystkie one bazują na rdzeniu Arm® Cortex®-M4, ale seria NXP LPC54000 jest wyposażona w opcjonalny koprocesor Cortex®-M0+, co niewątpliwie wzbogaca scenariusze zastosowań produktu.

Jak już wielokrotnie wspomniano powyżej, jeśli chodzi o układ mikrokontrolerów o wysokiej wydajności, krajowe mikrokontrolery jeszcze się nie pojawiły, a rynek znajduje się całkowicie w rękach międzynarodowych producentów.

Po przyjrzeniu się produktowi, kolejnym krokiem jest oprogramowanie i ekologia.

Na poziomie oprogramowania, po krótkim przejrzeniu stron internetowych Huada Semiconductor i NXP, zauważysz, że narzędzia programistyczne, o których wspomina NXP, można znaleźć również na stronie Huada Semiconductor. Jeśli naprawdę chcesz wskazać, czego brakuje, to prawdopodobnie dlatego, że Huada Semiconductor nie oferuje na swojej stronie internetowej prostego wprowadzenia do płytki programistycznej, a sama płytka nie jest tak bogata jak NXP.

Ekologia dzieli się na dwa poziomy. Pierwszy to ukończenie procesu od projektu do testów produkcyjnych. Chociaż proces produkcyjny może się opóźniać, krajowe mikrokontrolery są połączone tym łącznikiem. Drugi rodzaj ekologii jest zewnętrzny. Liczba partnerów, bogactwo zasobów sieciowych, reputacja w branży i obsługa ruchu to oczywiste wady krajowych mikrokontrolerów.

Podsumowując, kwestie, które krajowe mikrokontrolery muszą obecnie rozwijać i udoskonalać, obejmują głównie następujące aspekty. Pierwszym z nich jest długoterminowa akumulacja reputacji w zakresie stabilności produktu; drugim – ciągłe badania nad produktami o wysokiej wydajności; trzecim – ciągłe doskonalenie ekologicznej konstrukcji. Biorąc pod uwagę prawo rozwoju półprzewodników, istnieje czwarty punkt optymalizacji dla krajowych mikrokontrolerów, którym jest integracja, łączenie zasobów, uzupełnianie braków i wykorzystywanie ograniczonych zasobów tam, gdzie są one najbardziej potrzebne.

8-bit to dobra okazja biznesowa, RISC-V to punkt przełomowy

Ciągły rozwój Internetu Rzeczy wzbogacił scenariusze zastosowań mikrokontrolerów (MCU), nie tylko w przypadku obecnie popularnych 32-bitowych mikrokontrolerów (MCU), ale także 8-bitowych. Szczególnie w dziedzinie elektroniki użytkowej 8-bitowe mikrokontrolery (MCU) wciąż mają swoje terytorium.

Według informacji opublikowanych przez CISA, 8-bitowe i 32-bitowe mikrokontrolery odpowiadały odpowiednio za 40% i 45% chińskiego rynku w 2019 roku. Być może pomysł Microchip może przybliżyć wszystkim kierunek innowacji w mikrokontrolerach 8-bitowych. Firma uważa, że ​​przestrzeń innowacji w mikrokontrolerach 8-bitowych jest ogromna. Nowa generacja 8-bitowych mikrokontrolerów rozwija się w kierunku inteligentnej symulacji i innowacyjnych urządzeń peryferyjnych. Kolejnym rynkiem wartym uwagi jest oświetlenie.

Wraz z rozwojem nauki i technologii oraz zaawansowaniem technologii produkcji, można przewidzieć, że udział rynkowy 32-bitowych mikrokontrolerów (MCU) będzie się zwiększał, zmniejszając udział rynkowy innych produktów MCU. Jednak dzięki zaletom niskich kosztów i niskiego zużycia energii, 8-bitowe mikrokontrolery (MCU) będą stabilnym źródłem dochodu przez długi czas.

Jeśli chodzi o krajowe 8-bitowe mikrokontrolery, China Micro Semiconductor utrzymuje się na rynku od ponad 10 lat. Jak widać na poniższym rysunku, China Micro Semiconductor dysponuje obecnie bogatą ofertą 8-bitowych mikrokontrolerów.

Firma Nuvoton Technology od wielu lat aktywnie działa w dziedzinie mikrokontrolerów 8051, a jej produkty znajdują zastosowanie w różnych zastosowaniach przemysłowych i konsumenckich. Wśród producentów, takich jak Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics i Neusoft Carrier Microelectronics, znajdują się również 8-bitowe mikrokontrolery, oferujące szeroki wybór zamienników dla rynku krajowego.

cel.

Krajowe mikrokontrolery 8-bitowe i 32-bitowe były krytykowane za znaczną jednorodność. Na dzisiejszym, coraz bogatszym rynku terminali, zróżnicowana konkurencja lub sukces pięciu palców są korzystniejsze dla rozwoju całej branży i mogą lepiej wykorzystać wartość tego stabilnego rynku.

Podsumowując, w dziedzinie tradycyjnych mikrokontrolerów (MCU), krajowe mikrokontrolery osiągnęły pewne rezultaty i mogą zastąpić niektóre produkty, ale luka wciąż istnieje i przez długi czas będą one odgrywać rolę lidera w tym obszarze. Natomiast jeśli chodzi o budowę mikrokontrolerów opartych na rdzeniach RISC-V, to krajowi producenci mają większy wpływ.

Chociaż zestaw instrukcji RISC-V nie jest pierwszym zestawem instrukcji open source, nadaje się on do współczesnych urządzeń komputerowych, co czyni go znaczącym. Ni Guangnan, pracownik naukowy Chińskiej Akademii Inżynierii, skomentował kiedyś RISC-V: „RISC-V opiera się na luźnej, standardowej licencji BSD. Można go swobodnie używać do projektowania procesorów, opracowywania i dodawania własnych rozszerzonych zestawów instrukcji, a także do wyboru, czy ma być publicznie udostępniany, sprzedawany komercyjnie lub zastępowany innymi umowami licencyjnymi, czy też w pełni zamkniętym kodem źródłowym”.

Obecnie krajowi producenci przodują w budowie mikrokontrolerów opartych na rdzeniach RISC-V. 22 sierpnia 2019 roku firma GigaDevice oficjalnie wprowadziła na rynek pierwsze na świecie 32-bitowe mikrokontrolery ogólnego przeznaczenia z serii GD32V oparte na rdzeniu RISC-V, zapewniając pełne wsparcie w zakresie narzędzi, od układów scalonych, przez biblioteki kodów programistycznych, zestawy deweloperskie, po rozwiązania projektowe, a także kontynuując budowę ekosystemu deweloperskiego RISC-V.

Niedawno Hangshun ogłosił również, że wkrótce rozpocznie masową produkcję pierwszego w Chinach wielordzeniowego heterogenicznego mikrokontrolera AIoT z architekturą ARM+RISC-V, w którym duży rdzeń Arm Cortex-M3 odpowiada za główne obliczenia, a mały rdzeń Xinlai N203 RISC-V za prostą komunikację i sterowanie. To również innowacja w formie produktu.

Chiny mają bardziej aktywny i rozbudowany ekosystem deweloperów RISC-V, co może pomóc w rozwiązaniu słabości krajowych mikrokontrolerów i innych krajowych układów scalonych w zakresie podstawowej architektury IP i zestawu instrukcji, co pozwoli prześcignąć Chiny w szybkości rozwoju na tej nowej ścieżce.

napisz na końcu

Przygotuj dobrą scenę i zaśpiewaj dobry koncert

Według statystyk IHS, średnioroczna stopa wzrostu (CAGR) chińskiego rynku mikrokontrolerów w ciągu ostatnich pięciu lat wyniosła 7.2%, co stanowi czterokrotność wzrostu globalnego rynku mikrokontrolerów w tym samym okresie. W kontekście epidemii i chińsko-amerykańskiego sporu handlowego, substytucja krajowa nie jest już sloganem, lecz faktem, który zdarza się nieustannie. Użytkownicy mogą wybierać mikrokontrolery na żądanie, a jeśli ich wydajność jest odpowiednia, istnieją ku temu możliwości.

Niewątpliwie, krajowe MCU ma dobre warunki do rozwoju, ale w tym okresie rozwoju, rozwój krajowego MCU wymaga jasnego myślenia i długoterminowego myślenia. W szczególnych czasach każdy może szybko zarobić, ale gdy ten doskonały okres minie, krajowe MCU nie będą mogły rozprzestrzenić się po całym świecie. Wewnętrzne tarcia i inwolucja nie są dobrą formą rozwoju przemysłu.

Dobra sztuka wymaga dobrej sceny i, co ważniejsze, ludzi, którzy potrafią dobrze zaśpiewać.

- KOŃCZYĆ SIĘ -

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł został przedrukowany z „eefocus”. Niniejszy artykuł przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Micro ani branży. Jest on przeznaczony wyłącznie do przedruku i udostępniania oraz wspiera ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia.