MCU, ou microcontrolador, também conhecido como unidade de microcontrole ou microcontrolador, é um produto que reduz significativamente a frequência e as especificações de uma CPU, integrando memória, USB, PLC, DMA e outras interfaces em um único chip.

De acordo com o número de bits, os microcontroladores (MCUs) podem ser divididos em 4 bits, 8 bits, 16 bits, 32 bits e 64 bits. As principais aplicações são:

Cartografia | Yifei.com (o mesmo abaixo)

(Platform compression and other issues, to view clearer pictures, send the message "local MCU" to obtain)

Algumas das introduções de aplicações na Enciclopédia Baidu são relativamente antigas. A julgar pelas informações promocionais do fabricante, os MCUs de 64 bits serão usados ​​em áreas como interfaces homem-máquina de alta resolução, visão embarcada, inteligência artificial embarcada e controle em tempo real.

Devido às atualizações de produtos e às mudanças na demanda, os microcontroladores de 4 bits foram gradualmente desaparecendo do cenário histórico. Embora alguns fabricantes ainda os utilizem, acreditando que "o baixo custo é a maior vantagem", eles já representam uma pequena parcela do mercado. Como os microcontroladores de 16 bits ocupam a posição intermediária entre os de 8 e 32 bits, seu espaço de mercado está se tornando cada vez menor.

Na sequência do artigo da semana passada sobre o aumento de preços do MCU (A escassez de microcontroladores parece ser insolúvel, com 40 fabricantes locais já atuando no mercado.)

Depois, recebi alguns comentários, e quando falamos sobre a substituição de microcontroladores domésticos, na verdade estamos falando mais sobre os consagrados 8 bits, os populares 32 bits e a futura estrela de 64 bits.

Ambos são de 32 bits, qual a diferença?

Fonte | Rede

De acordo com dados de instituições de análise de mercado abrangentes, desde 2010, a participação de mercado dos microcontroladores de 32 bits começou a ocupar o primeiro lugar e, em 2015, atingiu a participação de mercado combinada de microcontroladores de 4 + 8 + 16 bits. Com a melhoria do desempenho e a redução do consumo de energia, a posição de liderança do mercado de microcontroladores de 32 bits tornou-se cada vez mais evidente, sendo também uma área de foco para os fabricantes nacionais de microcontroladores.

Nos últimos anos, os microcontroladores (MCUs) nacionais têm apresentado avanços significativos, e até mesmo produtos de 32 bits foram lançados no mercado de pré-instalação automotiva, os quais possuem altos limites de desempenho, ciclos de operação longos e alta segurança.

No final de 2018, a Jiefa Technology lançou o AC781X, o primeiro microcontrolador (MCU) de 32 bits para o setor automotivo desenvolvido de forma independente na China a entrar em produção em massa. No primeiro semestre de 2020, a Jiefa Technology lançou novamente a série AC7801X de microcontroladores para o setor automotivo, com funções mais detalhadas, otimizadas e com controle de custos. Atualmente, os microcontroladores para o setor automotivo da Jiefa Technology já foram incorporados aos sistemas de cadeia de suprimentos de diversos fabricantes de componentes eletrônicos automotivos.

Also making breakthroughs in automotive-grade MCUs is Xinwang Micro. On November 26, 2020, Xinwang's micro-car grade 32-bit MCU KF32A15X won the "5th Lingxuan Award Forward-looking Integrated Circuit Excellence Award". The jury was composed of 22 purchasing leaders from mainstream Chinese automobile companies, including Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, General Motors, Toyota, Honda, Nissan, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall, and Chery. At present, the KF32A15X series MCU has been initially introduced to domestic automobile manufacturers.

Então, existe uma diferença significativa entre os microcontroladores automotivos nacionais que acabaram de chegar ao mercado e os de fabricantes internacionais? Vamos analisar as imagens e discutir:

É possível observar que os fabricantes nacionais não deixam a desejar no uso do Arm Cortex-M0+, e a frequência principal e a configuração de memória flash são adequadas. No caso da Xinwang Micro, seu núcleo KF32, desenvolvido internamente, também apresenta bom desempenho e possui ampla gama de recursos de E/S e interfaces periféricas. Então, onde está a lacuna nesse aspecto? A julgar pelo site oficial da NXP, a maior lacuna reside na confiança, principalmente na estabilidade e confiabilidade do produto a longo prazo. A NXP afirma que seu fornecimento a longo prazo é de pelo menos 15 anos. A maioria dos fabricantes nacionais de microcontroladores ainda não atingiu essa marca. A Xinwang Micro foi fundada em 2012 e a Jiefa Technology em 2013.

Ao mesmo tempo, notamos que os fabricantes nacionais ainda estão em seus estágios iniciais no que diz respeito a microcontroladores (MCUs) para o setor automotivo. O uso de núcleos Arm Cortex-M4 ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento, e não há disponibilidade de produtos nos sites oficiais de cada empresa.

No contexto internacional atual, o desenvolvimento de microcontroladores (MCUs) para o setor automotivo representa um desafio complexo que precisamos superar. É claro que também existem boas oportunidades. Segundo dados de agências de estatística, a eletrônica automotiva representou 33% das aplicações globais de MCUs (calculadas em termos de vendas) em 2019. Os MCUs também correspondem a cerca de 30% de todos os dispositivos semicondutores presentes em um carro. Em média, mais de 70 chips de MCU são utilizados em cada veículo. No futuro, com a evolução da inteligência artificial e da conectividade, esse número será ainda maior. Hoje, com a melhoria gradual dos automóveis nacionais, os fabricantes nacionais de MCUs têm uma oportunidade crucial para aproveitar o momento e decolar.

According to the purpose of MCU, it can generally be divided into commercial grade, industrial grade, automotive grade and military grade. In addition to playing an important role in the automotive field, 32-bit MCUs are also indispensable in the other three fields. According to data from IC Insights, global MCU product shipments reached 36.065 billion units in 2020, and the unit price of MCUs also increased from US$0.72 in 2015 to US$0.78 in 2020. Among them, the automation control required by Industry 4.0 has played a big driving role. Industrial control/medical accounted for 25% of the MCU market in 2019 based on sales statistics.

We also select several domestic MCUs and products from international manufacturers for comparison. This time, let’s take a look at the company’s own introduction:

Microcontrolador de uso geral de 32 bits da GigaDevice Innovations baseado no núcleo Arm™ Cortex™-M4.

Microcontrolador Xinwang Micro Industrial Grade Universal KungFu Core de 32 bits

O Smart Micro Part é um microcontrolador (MCU) de 32 bits de uso geral baseado no núcleo Arm™ Cortex™-M3.

Microcontrolador universal de 32 bits da Microchip

Apresentações parciais de produtos já explicaram o problema. Os fabricantes nacionais de MCUs ainda estão na fila de espera. Já existem diversas opções de produtos que utilizam núcleos Arm Cortex. A cobertura do Arm Cortex-M23 ou Arm Cortex-M33 se limita às notícias da GigaDevice e da Nuvoton Technology.

Vamos analisar detalhadamente a comparação de vários microcontroladores baseados no núcleo Arm™ Cortex™-M3:

No site oficial da NXP, o LPC1812JBD144 é um dos microcontroladores de maior desempenho baseados no núcleo Arm® Cortex®-M3. Percebe-se que, embora haja uma diferença na frequência máxima entre os microcontroladores nacionais, os produtos da Lingdong Micro estão muito próximos.

Hoje, com o rápido desenvolvimento da Internet das Coisas (IoT), o consumo de energia e o tamanho do chip também são critérios importantes na seleção de microcontroladores (MCUs), estando intimamente relacionados ao processo de fabricação. Vamos começar falando sobre o consumo de energia. Para diferentes aplicações, as condições de operação dos MCUs variam bastante. Consumo de corrente, retenção de estado, tempo de ativação e fonte de ativação são fatores que afetam o consumo de energia. A disponibilidade de dispositivos periféricos também influencia o consumo. Portanto, nesse aspecto, existem diferentes opiniões. Mas há um ponto em comum que devemos considerar. Na linha de microcontroladores de ultrabaixo consumo oferecida pela ST, há uma grande variedade de núcleos utilizados: Arm® Cortex®-M0, Arm® Cortex®-M0+, Arm® Cortex®-M3, Arm® Cortex®-M0 e Arm® Cortex®-M0+. Essa variedade é inegável.

Vamos analisar o tamanho do chip. Isso está relacionado ao início da produção de microcontroladores (MCUs) nacionais. Veremos que o tamanho do chip é muito próximo ao dos produtos de fabricantes internacionais. Claro, isso faz parte de uma estratégia de desenvolvimento.

Vejamos mais alguns baseados no núcleo Arm Cortex-M4:

Considerando apenas a frequência principal, os produtos da Huada Semiconductor realmente competem com os microcontroladores nacionais.

In non-automotive-level fields, the computer field accounted for 23% (2019) of marketing revenue, and the consumer electronics field accounted for 11% (2019), which are actually similar to industrial control/medical. In the field of general-purpose MCUs, there will always be a few domestic MCUs that can compete with MCUs from international manufacturers on cores such as Arm? Cortex?-M0/M0/M3/M4/M23/M33, and have achieved certain results in some fields.

mas.

Atualmente, existem dezenas de fabricantes de microcontroladores (MCUs) na China, e seus produtos são altamente homogêneos em sua essência. Embora cada empresa se concentre em diferentes direções de desenvolvimento tecnológico, diferenças sutis são facilmente negligenciadas durante a compra e seleção de componentes. Por outro lado, ao analisar os produtos de fabricantes internacionais, a abrangência é essencial, incluindo núcleo, produtos e áreas de aplicação. Por exemplo, todos os produtos são baseados no núcleo Arm® Cortex®-M4, mas a série NXP LPC54000 vem com um coprocessador Cortex®-M0+ opcional, o que sem dúvida enriquece os cenários de aplicação do produto.

As mentioned repeatedly above, in terms of the layout of high-performance MCUs, domestic MCUs have not yet begun, and the market is entirely in the hands of international manufacturers.

Após analisar o produto, o próximo passo é o software e a ecologia.

Em termos de software, após uma breve visita aos sites da Huada Semiconductor e da NXP, você perceberá que as ferramentas de desenvolvimento mencionadas pela NXP também estão disponíveis no site da Huada Semiconductor. Se fosse para apontar alguma deficiência, provavelmente seria a falta de uma introdução clara à placa de desenvolvimento no site da Huada Semiconductor, além da menor variedade de recursos oferecidos por ela em comparação com a NXP.

O ecossistema se divide em dois níveis. Um deles diz respeito à completude da ligação entre o projeto e os testes de produção. Embora o processo de fabricação possa estar atrasado, os microcontroladores nacionais estão conectados nessa etapa. O outro tipo de ecossistema é externo. O número de parceiros, a riqueza dos recursos de rede, a reputação no setor e o suporte de tráfego são, obviamente, as deficiências dos microcontroladores nacionais.

Portanto, em resumo, os pontos que os microcontroladores nacionais precisam consolidar e aprimorar atualmente incluem principalmente os seguintes aspectos: primeiro, a consolidação da reputação de estabilidade do produto a longo prazo; segundo, a pesquisa contínua em produtos de alto desempenho; terceiro, a melhoria contínua da construção do ecossistema. Considerando a dinâmica do desenvolvimento de semicondutores, há um quarto ponto de otimização para os microcontroladores nacionais, que é a integração, o compartilhamento de recursos, a complementação de deficiências e o uso mais eficiente dos recursos limitados onde são realmente necessários.

A arquitetura de 8 bits representa uma boa oportunidade de negócios, e o RISC-V é um ponto de virada.

O desenvolvimento contínuo da Internet das Coisas (IoT) enriqueceu os cenários de aplicação dos microcontroladores (MCUs), não apenas para os atuais MCUs de 32 bits, mas também para os de 8 bits. Especialmente no campo da eletrônica de consumo, os MCUs de 8 bits ainda dominam o mercado.

Segundo informações divulgadas pela CISA, os microcontroladores de 8 bits e de 32 bits representaram 40% e 45% do mercado chinês, respectivamente, em 2019. Talvez a ideia da Microchip possa direcionar a inovação para os microcontroladores de 8 bits. Acredita-se que o espaço para inovação nessa tecnologia seja enorme. A nova geração de microcontroladores de 8 bits está se desenvolvendo cada vez mais na direção de simulação inteligente e periféricos inovadores. Outro mercado que merece atenção é o de iluminação.

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia e o avanço da tecnologia de produção, é previsível que a participação de mercado dos microcontroladores de 32 bits se expanda e reduza a participação de mercado de outros produtos de microcontroladores. No entanto, com as vantagens de baixo custo e baixo consumo de energia, os microcontroladores de 8 bits continuarão sendo uma fonte de renda estável por um longo período.

Em termos de microcontroladores (MCUs) de 8 bits fabricados no mercado interno, a China Micro Semiconductor (CMSS) mantém-se no mercado há mais de 10 anos. Como pode ser observado na figura abaixo, a CMSS possui atualmente uma ampla gama de produtos de MCUs de 8 bits.

A Nuvoton Technology também atua há muitos anos no campo dos microcontroladores 8051, e seus produtos podem ser aplicados em diversas aplicações industriais e de produtos de consumo. Existem também muitos fabricantes, como Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics e Neusoft Carrier Microelectronics, que fornecem microcontroladores de 8 bits, oferecendo uma ampla gama de opções para substituição no mercado nacional.

mas.

Os microcontroladores (MCUs) domésticos de 8 e 32 bits têm sido criticados por sua excessiva homogeneidade. No mercado de terminais cada vez mais diversificado de hoje, a competição diferenciada ou o sucesso em diferentes segmentos é mais benéfico para o desenvolvimento de toda a indústria e permite aproveitar melhor o valor desse mercado estável.

Em resumo, no campo tradicional de microcontroladores (MCUs), os MCUs nacionais alcançaram certos resultados e podem substituir produtos em algumas áreas, mas ainda há uma lacuna a ser preenchida, e eles continuarão a desempenhar um papel secundário nesse aspecto por um longo tempo. Porém, quando se trata de construir MCUs baseados em núcleos RISC-V, os fabricantes nacionais têm uma influência maior.

Although the RISC-V instruction set is not the first open source instruction set, it is suitable for contemporary computing devices, so it is significant. Ni Guangnan, an academician of the Chinese Academy of Engineering, once commented on RISC-V, "RISC-V is based on the loose standard BSD license. It can be freely used to design CPUs, develop and add its own extended instruction sets, and choose whether to publicly release, commercially sell or replace other license agreements, or use it completely closed source."

Currently, domestic manufacturers are leading the way in building MCUs based on RISC-V cores. On August 22, 2019, GigaDevice officially launched the world's first GD32V series 32-bit general-purpose MCU products based on the RISC-V core, and provided complete tool chain support from chips to program code libraries, development kits, and design solutions, and continued to build a RISC-V development ecosystem.

Recentemente, a Hangshun também anunciou que em breve iniciará a produção em massa do primeiro MCU AIoT heterogêneo multi-core ARM+RISC-V da China, no qual o núcleo grande Arm Cortex-M3 é responsável pelo processamento principal, enquanto o núcleo pequeno Xinlai N203 RISC-V é responsável pela comunicação e controle simplificados. Isso também representa uma inovação em termos de formato do produto.

A China possui um ecossistema de desenvolvedores RISC-V mais ativo e abrangente, o que pode ajudar a solucionar as deficiências dos MCUs nacionais e de outros chips nacionais em termos de propriedade intelectual (IP) central e arquitetura de conjunto de instruções, permitindo superar o ritmo da China nessa nova trajetória.

escreva no final

Monte um bom palco e faça um bom show.

Segundo as estatísticas da IHS, a taxa média anual de crescimento composto (CAGR) do mercado de microcontroladores (MCUs) da China nos últimos cinco anos foi de 7.2%, quatro vezes maior que a taxa de crescimento do mercado global de MCUs no mesmo período. No contexto da pandemia e da disputa comercial sino-americana, a substituição por produtos nacionais deixou de ser apenas um slogan e se tornou uma realidade constante. Para os usuários, os MCUs podem ser selecionados de acordo com a demanda, e há oportunidades quando o desempenho é adequado.

Sem dúvida, o mercado nacional de microcontroladores (MCUs) possui um terreno fértil para crescimento, mas neste período de grande crescimento, o desenvolvimento desses microcontroladores exige planejamento cuidadoso e visão de longo prazo. Em tempos excepcionais, é fácil obter lucro rápido, mas após o fim dessa excelente janela de oportunidade, é impossível que os microcontroladores nacionais se disseminem globalmente. Atritos internos e estagnação não são um cenário favorável para o setor.

Uma boa peça teatral exige um bom palco e, ainda mais, pessoas que saibam cantar bem os papéis.

- FIM -

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