Микроконтроллер (MCU) также известен как микроконтроллерное устройство или микроконтроллер. С точки зрения реализации, MCU — это устройство, которое соответствующим образом снижает частоту и технические характеристики центрального процессора (CPU) и объединяет память, USB, PLC, DMA и другие интерфейсы в одном чипе.

В зависимости от разрядности микроконтроллеры делятся на 4-битные, 8-битные, 16-битные, 32-битные и 64-битные. Основные направления применения:

Картография | Yifei.com (та же информация, что и ниже)

(Проблемы сжатия платформы и другие неполадки; для просмотра более четких изображений отправьте сообщение "local MCU" для получения информации.)

Некоторые описания приложений в энциклопедии Baidu относительно устарели. Судя по рекламной информации производителей, 64-битные микроконтроллеры будут использоваться в таких областях, как высокоточные человеко-машинные интерфейсы, встроенное машинное зрение, встроенный искусственный интеллект и управление в реальном времени.

В связи с обновлениями продукции и изменением спроса 4-битные микроконтроллеры постепенно ушли в прошлое. Хотя некоторые производители все еще используют их, полагая, что «самое большое преимущество — это дешевизна», они уже занимают небольшую долю рынка. Поскольку 16-битные микроконтроллеры находятся в промежутке между 8-битными и 32-битными, их ниша становится все меньше.

В продолжение статьи прошлой недели, посвященной повышению цен на микроконтроллеры (Дефицит микроконтроллеров, похоже, неразрешим, 40 местных производителей уже работают на местах.)

Впоследствии я получил несколько комментариев, и когда мы говорим о замене отечественных микроконтроллеров, мы на самом деле говорим скорее о неизменно популярных 8-битных, 32-битных и будущих звездах — 64-битных.

Оба устройства 32-битные, в чём разница?

Источник | Сеть

Согласно данным комплексных аналитических институтов рынка, с 2010 года рыночная доля 32-битных микроконтроллеров начала занимать первое место, а в 2015 году она достигла суммарной рыночной доли 4 + 8 + 16 бит. Благодаря улучшению характеристик и снижению энергопотребления, лидирующие позиции 32-битных микроконтроллеров на рынке становятся все более очевидными, и это также является приоритетным направлением для отечественных производителей микроконтроллеров.

В последние годы отечественные микроконтроллеры добились значительного прогресса, и даже 32-битные продукты были выпущены на рынок автомобильной предустановочной техники, который отличается высокими требованиями к производительности, длительным циклом эксплуатации и высокой степенью безопасности.

В конце 2018 года компания Jiefa Technology выпустила AC781X — первый отечественный 32-разрядный микроконтроллер автомобильного класса, запущенный в серийное производство. В первой половине 2020 года Jiefa Technology вновь выпустила серию микроконтроллеров автомобильного класса AC7801X, отличающуюся более широким функционалом, оптимизированными функциями и контролем затрат. В настоящее время микроконтроллеры автомобильного класса от Jiefa Technology используются многими производителями автомобильной электроники в рамках их цепочек поставок.

Компания Xinwang Micro также совершает прорывы в области микроконтроллеров автомобильного класса. 26 ноября 2020 года 32-разрядный микроконтроллер KF32A15X от Xinwang, предназначенный для использования в автомобилях, получил награду «5-я премия Lingxuan за выдающиеся достижения в области интегральных схем». В состав жюри вошли 22 руководителя закупочных подразделений ведущих китайских автомобильных компаний, включая Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, General Motors, Toyota, Honda, Nissan, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall и Chery. В настоящее время микроконтроллеры серии KF32A15X впервые представлены отечественным автопроизводителям.

Итак, существует ли существенный разрыв между появившимися на рынке отечественными микроконтроллерами автомобильного класса и микроконтроллерами от международных производителей? Давайте посмотрим на изображения и обсудим:

Видно, что отечественные производители неплохо справляются с использованием Arm Cortex-M0+, и их основная частота и конфигурация Flash-памяти вполне адекватны. У Xinwang Micro собственное ядро ​​KF32 также демонстрирует хорошие показатели и обладает богатыми ресурсами ввода-вывода и периферийных интерфейсов. Так в чём же проблема? Судя по официальному сайту NXP, главная проблема — это доверие, доверие к долгосрочной стабильности и надёжности продукта. NXP заявляет о поставках как минимум на 15 лет. Большинство отечественных производителей микроконтроллеров не достигли 15-летнего срока. Компания Xinwang Micro была основана в 2012 году, а Jiefa Technology — в 2013 году.

В то же время мы заметили, что отечественные производители действительно все еще находятся на начальной стадии развития в области автомобильных микроконтроллеров. Использование ядер Arm Cortex-M4 все еще находится на стадии исследований и разработок, и на официальных сайтах каждой компании нет информации о поставках продукции.

В нынешней международной ситуации разработка микроконтроллеров для автомобильной промышленности представляет собой сложную задачу, которую необходимо решить. Конечно, есть и хорошие возможности. По данным статистических агентств, в 2019 году на автомобильную электронику приходилось 33% мирового рынка микроконтроллеров (в пересчете на объем продаж). Микроконтроллеры также составляют около 30% всех полупроводниковых устройств, устанавливаемых в автомобилях. В среднем в каждом автомобиле используется более 70 микроконтроллеров. В будущем, с развитием интеллектуальных технологий и сетевых решений, это число будет еще больше. Сегодня, по мере постепенного улучшения отечественных автомобилей, у отечественных производителей микроконтроллеров есть благоприятный период, чтобы воспользоваться этим импульсом и совершить прорыв.

В зависимости от назначения микроконтроллеры (MCU) обычно делятся на коммерческий, промышленный, автомобильный и военный классы. Помимо важной роли в автомобильной промышленности, 32-битные MCU незаменимы и в остальных трех областях. По данным IC Insights, в 2020 году объем мировых поставок MCU достиг 36.065 миллиардов единиц, а цена за единицу MCU выросла с 0.72 доллара США в 2015 году до 0.78 доллара США в 2020 году. Среди них важную роль играет автоматизированное управление, необходимое для Индустрии 4.0. По статистике продаж, в 2019 году на промышленное управление/медицину приходилось 25% рынка MCU.

Для сравнения мы также выбрали несколько отечественных микроконтроллеров и продуктов от международных производителей. На этот раз давайте посмотрим на информацию о самой компании:

32-разрядный универсальный микроконтроллер GigaDevice Innovations на базе ядра Arm Cortex-M4

Универсальный 32-разрядный микроконтроллер Xinwang Micro Industrial Grade KungFu Core

Smart Micro Part — это 32-разрядный микроконтроллер общего назначения на базе ядра Arm Cortex-M3.

Универсальный 32-разрядный микроконтроллер Microchip

Частичные презентации продуктов уже объяснили проблему. Отечественные производители микроконтроллеров по-прежнему остаются в тени. Уже существует широкий выбор продуктов для использования ядер Arm Cortex. Информация об Arm Cortex-M23 или Arm Cortex-M33 встречается только в новостях GigaDevice и Nuvoton Technology.

Давайте подробно сравним несколько микроконтроллеров на базе ядра Arm Cortex-M3:

На официальном сайте NXP микроконтроллер LPC1812JBD144 указан как один из самых высокопроизводительных микроконтроллеров на базе ядра Arm® Cortex®-M3. Видно, что, несмотря на разницу в максимальной тактовой частоте среди отечественных микроконтроллеров, продукция Lingdong Micro очень близка к этому показателю.

Сегодня, с быстрым развитием Интернета вещей, энергопотребление и размер чипа также являются важными критериями выбора микроконтроллеров, которые тесно связаны с технологическим процессом. Давайте сначала поговорим об энергопотреблении. Для разных приложений условия работы микроконтроллеров сильно различаются. Потребление тока, сохранение состояния, время пробуждения и источник пробуждения — все это факторы, влияющие на энергопотребление. Наличие периферийных устройств также влияет на энергопотребление. Поэтому в этом отношении у людей разные мнения. Но есть один момент, который мы должны учитывать. В сегменте сверхнизкопотребляющих микроконтроллеров, предлагаемых компанией ST, используется множество ядер. Arm Cortex-M0, Arm Cortex-M0+, Arm Cortex-M3, Arm Cortex-M0 и Arm Cortex-M0+ — это, несомненно, существенный разрыв.

Давайте посмотрим на размер чипа. Это, по сути, связано с началом производства отечественных микроконтроллеров. Мы увидим, что размер чипа очень близок к размерам продукции международных производителей. Конечно, это стратегия развития.

Давайте рассмотрим еще несколько вариантов на базе ядра Arm? Cortex?-M4:

Если говорить только о частоте дискретизации, продукция Huada Semiconductor действительно успешно конкурирует на внутреннем рынке микроконтроллеров.

В неавтомобильных отраслях на компьютерную сферу приходилось 23% (2019 г.) маркетинговых доходов, а на сферу потребительской электроники — 11% (2019 г.), что фактически схоже с промышленным управлением/медициной. В области микроконтроллеров общего назначения всегда будут существовать несколько отечественных микроконтроллеров, способных конкурировать с микроконтроллерами международных производителей на таких ядрах, как Arm, Cortex, M0/M0/M3/M4/M23/M33, и уже достигших определенных результатов в некоторых областях.

но.

В настоящее время в Китае существуют десятки производителей микроконтроллеров, и их продукция отличается высокой степенью однородности в своей основе. Хотя каждая компания фокусируется на разных направлениях развития технологий, тонкие различия легко упустить из виду при закупке и выборе компонентов. С другой стороны, при рассмотрении продукции международных производителей крайне важна всесторонняя оценка, включающая ядро, продукты и области применения. Например, все они основаны на ядре Arm® Cortex®-M4, но серия NXP LPC54000 поставляется с опциональным сопроцессором Cortex®-M0+, что, несомненно, расширяет возможности применения продукта.

Как уже неоднократно отмечалось выше, в плане разработки высокопроизводительных микроконтроллеров, отечественные микроконтроллеры еще не появились, и рынок полностью находится в руках международных производителей.

После изучения продукта следующим шагом является разработка программного обеспечения и изучение экосистемы.

На программном уровне, после беглого ознакомления с веб-сайтами Huada Semiconductor и NXP, вы обнаружите, что в плане инструментов разработки соответствующие инструменты, упомянутые NXP, также можно найти на веб-сайте Huada Semiconductor. Если вы действительно хотите сказать, чего не хватает, то, вероятно, это потому, что Huada Semiconductor не предоставляет прямого описания плат разработки на своем веб-сайте, и ассортимент плат разработки не так богат, как у NXP.

Экология делится на два уровня. Первый — это полнота связи между проектированием и производственными испытаниями. Хотя производственный процесс может отставать, отечественные микроконтроллеры связаны с этим звеном. Другой тип экосистемы — внешняя. Количество партнеров, богатство сетевых ресурсов, репутация в отрасли и поддержка трафика — это очевидные недостатки отечественных микроконтроллеров.

Таким образом, вкратце, основные направления, в которых отечественным микроконтроллерам в настоящее время необходимо накапливать и совершенствоваться, включают следующие аспекты. Во-первых, это долгосрочное накопление репутации стабильной продукции; во-вторых, это непрерывные исследования высокопроизводительных продуктов; в-третьих, это постоянное совершенствование экологической структуры. Учитывая закономерности развития полупроводниковой отрасли, существует четвертый пункт оптимизации для отечественных микроконтроллеров, который заключается в интеграции, объединении ресурсов, восполнении недостатков и использовании ограниченных ресурсов там, где они наиболее необходимы.

8-битная архитектура — это хорошая возможность для бизнеса, а RISC-V — это прорыв.

Непрерывное развитие Интернета вещей обогатило сценарии применения микроконтроллеров, причем не только для современных 32-битных микроконтроллеров, но и для 8-битных. Особенно в сфере потребительской электроники 8-битные микроконтроллеры по-прежнему занимают свою нишу.

Согласно информации, опубликованной CISA, в 2019 году на 8-битные и 32-битные микроконтроллеры приходилось 40% и 45% китайского рынка соответственно. Возможно, идея Microchip сможет указать всем направление инноваций в области 8-битных микроконтроллеров. Компания считает, что инновационное пространство для 8-битных микроконтроллеров очень велико. Новое поколение 8-битных микроконтроллеров развивается в основном в направлении интеллектуального моделирования и инновационных периферийных устройств. Еще один рынок, заслуживающий внимания, — это освещение.

С развитием науки и техники и совершенствованием производственных технологий можно прогнозировать, что рыночная доля 32-битных микроконтроллеров будет расти, вытесняя рыночную долю других микроконтроллеров. Однако, благодаря преимуществам низкой стоимости и низкого энергопотребления, 8-битные микроконтроллеры надолго останутся стабильным источником дохода.

Что касается отечественных 8-битных микроконтроллеров, то компания China Micro Semiconductor занимает на этом рынке более 10 лет. Как видно из приведенного ниже рисунка, в настоящее время China Micro Semiconductor предлагает широкий ассортимент 8-битных микроконтроллеров.

Компания Nuvoton Technology также много лет активно работает в области микроконтроллеров 8051, и ее продукция может применяться в различных промышленных и потребительских товарах. Многие производители, такие как Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics и Neusoft Carrier Microelectronics, также поставляют 8-битные микроконтроллеры, предоставляя широкий выбор для замены на внутреннем рынке.

но.

Отечественные 8-битные и 32-битные микроконтроллеры подвергаются критике за чрезмерную однородность. На современном, все более насыщенном рынке терминальных устройств, дифференцированная конкуренция или «пятипальцевый успех» более выгодны для развития всей отрасли и позволяют лучше использовать потенциал этого стабильного рынка.

В целом, в традиционной области микроконтроллеров отечественные производители достигли определенных результатов и могут заменить продукцию в некоторых областях, но разрыв все еще существует, и они еще долго будут играть роль последователей в этом аспекте. Однако, когда дело доходит до создания микроконтроллеров на базе ядер RISC-V, отечественные производители имеют большее влияние.

Хотя набор инструкций RISC-V не является первым набором инструкций с открытым исходным кодом, он подходит для современных вычислительных устройств, поэтому он имеет большое значение. Ни Гуаннань, академик Китайской инженерной академии, однажды прокомментировал RISC-V: «RISC-V основан на свободной стандартной лицензии BSD. Его можно свободно использовать для проектирования процессоров, разработки и добавления собственных расширенных наборов инструкций, а также выбирать, публиковать ли его, продавать на коммерческой основе или заменять другие лицензионные соглашения, или использовать его полностью с закрытым исходным кодом».

В настоящее время отечественные производители лидируют в создании микроконтроллеров на базе ядер RISC-V. 22 августа 2019 года компания GigaDevice официально представила первую в мире серию 32-разрядных универсальных микроконтроллеров GD32V на базе ядра RISC-V, предоставив полную поддержку в виде набора инструментов — от микросхем до библиотек программного кода, комплектов разработки и проектных решений, — и продолжила развитие экосистемы разработки на базе RISC-V.

Недавно компания Hangshun также объявила о скором начале массового производства первого в Китае многоядерного гетерогенного микроконтроллера AIoT на базе архитектуры ARM+RISC-V, в котором за основные вычисления отвечает большое ядро ​​Arm Cortex-M3, а за простые коммуникации и управление — малое ядро ​​Xinlai N203 RISC-V. Это также инновация в форме продукта.

В Китае существует более активная и обширная экосистема разработчиков RISC-V, которая может помочь решить проблемы, присущие отечественным микроконтроллерам и другим отечественным чипам в области базовой интеллектуальной собственности и архитектуры набора инструкций, что позволит стране опередить Китай на этом новом направлении.

напиши в конце

Подготовьте хорошую сцену и дайте хороший концерт.

Согласно статистике IHS, среднегодовой темп роста (CAGR) китайского рынка микроконтроллеров за последние пять лет составил 7.2%, что в четыре раза превышает темпы роста мирового рынка микроконтроллеров за тот же период. В контексте эпидемии и торгового спора между Китаем и США, замещение отечественных компонентов — это уже не лозунг, а факт, который происходит постоянно. Для пользователей выбор микроконтроллеров возможен по запросу, и при наличии соответствующих характеристик открываются новые возможности.

Несомненно, у отечественных микроконтроллеров есть хорошие перспективы роста, но в нынешний период развития отечественных микроконтроллеров необходимо мыслить четко и в долгосрочной перспективе. В особые времена каждый может быстро заработать, но когда такой благоприятный период проходит, распространение отечественных микроконтроллеров по всему миру становится невозможным. Внутренние трения и деградация — неблагоприятная форма ведения бизнеса.

Для хорошей пьесы нужна хорошая сцена, а ещё важнее — люди, которые умеют хорошо петь.

- КОНЕЦ -

Отказ от ответственности: Данная статья воспроизведена с сайта "eefocus". Эта статья отражает только личное мнение автора и не представляет точку зрения компании Sacco Micro и отрасли в целом. Она предназначена только для перепечатки и распространения и способствует защите прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.