MCU (mikrokontrolcü), mikrodenetleyici veya mikrokontrol ünitesi olarak da bilinir. Uygulama açısından MCU, CPU'nun frekansını ve özelliklerini uygun şekilde azaltan ve bellek, USB, PLC, DMA ve diğer arayüzleri tek bir çipte birleştiren bir üründür.

Bit sayısına göre mikrodenetleyiciler (MCU) 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bit ve 64 bit olarak sınıflandırılabilir. Başlıca uygulama alanları şunlardır:

Haritacılık | Yifei.com (aşağıda da aynı şekilde)

(Platform sıkıştırması ve diğer sorunlar nedeniyle daha net görüntüler için "local MCU" mesajını göndererek bilgi edinebilirsiniz.)

Baidu Ansiklopedisi'ndeki bazı uygulama tanıtımları nispeten eski. Üreticinin tanıtım bilgilerine bakılırsa, 64 bit MCU'lar yüksek çözünürlüklü insan-makine arayüzleri, gömülü görüntüleme, gömülü yapay zeka ve gerçek zamanlı kontrol gibi alanlarda kullanılacak.

Ürün güncellemeleri ve talep değişiklikleri nedeniyle, 4 bitlik mikrodenetleyiciler yavaş yavaş tarih sahnesinden çekiliyor. Bazı üreticiler "ucuzluk en büyük avantajdır" inancıyla hala kullanıyor olsa da, bunların oranı artık çok düşük. 16 bitlik mikrodenetleyiciler 8 bit ve 32 bit arasında bir boşlukta yer aldığından, kullanım alanları giderek daralıyor.

Geçtiğimiz hafta MCU fiyat artışıyla ilgili yazımızın ardından (Mikrodenetleyici (MCU) kıtlığı çözümsüz görünüyor, 40 yerel üretici zaten yerini almış durumda.)

Sonrasında bazı yorumlar aldım ve yerli mikrodenetleyicilerin yerini alacak yeni teknolojilerden bahsederken aslında daha çok kalıcı 8 bit, popüler 32 bit ve geleceğin yıldızı 64 bit teknolojilerinden bahsediyoruz.

İkisi de 32 bit, aralarındaki fark nedir?

Kaynak | Ağ

Kapsamlı pazar analizi kuruluşlarının verilerine göre, 2010 yılından itibaren 32 bit mikrodenetleyicilerin pazar payı birinci sırayı almaya başlamış ve 2015 yılında 4 + 8 + 16 bit mikrodenetleyicilerin toplam pazar payına ulaşmıştır. Performansın artması ve güç tüketiminin azalmasıyla birlikte, 32 bit mikrodenetleyicilerin pazardaki lider konumu giderek daha belirgin hale gelmiş ve yerli mikrodenetleyici üreticileri için de odak noktası olmuştur.

Son yıllarda yerli mikrodenetleyiciler önemli ilerleme kaydetti ve hatta yüksek eşiklere, uzun döngülere ve güçlü güvenliğe sahip otomotiv ön kurulum pazarında 32 bit ürünler piyasaya sürüldü.

2018 yılının sonunda Jiefa Technology, seri üretime geçen ilk yerli bağımsız olarak geliştirilmiş otomotiv sınıfı 32 bit MCU çipi olan AC781X'i piyasaya sürdü. 2020 yılının ilk yarısında ise Jiefa Technology, daha fazla alt fonksiyona sahip, ürün fonksiyonlarını ve maliyet kontrolünü optimize eden AC7801X serisi otomotiv sınıfı MCU'ları bir kez daha piyasaya sürdü. Şu anda Jiefa Technology'nin otomotiv sınıfı MCU çipleri, birçok otomotiv elektronik parça üreticisi tarafından tedarik zinciri sistemlerine entegre edilmiştir.

Otomotiv sınıfı mikrodenetleyicilerde de çığır açan bir diğer şirket ise Xinwang Micro. 26 Kasım 2020'de Xinwang'ın mikro otomobil sınıfı 32 bit mikrodenetleyicisi KF32A15X, "5. Lingxuan Ödülü İleriye Dönük Entegre Devre Mükemmellik Ödülü"nü kazandı. Jüri, Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, General Motors, Toyota, Honda, Nissan, FAW, SAIC, Changan, Geely, Great Wall ve Chery dahil olmak üzere Çin'in önde gelen otomobil şirketlerinden 22 satın alma liderinden oluşuyordu. Şu anda KF32A15X serisi mikrodenetleyici, yerli otomobil üreticilerine ilk kez sunuluyor.

Peki, yeni piyasaya sürülen yerli otomotiv sınıfı mikrodenetleyiciler ile uluslararası üreticilerin ürünleri arasında önemli bir fark var mı? Resimlere bakalım ve konuşalım:

Yerli üreticilerin Arm Cortex®-M0+ kullanımında fena olmadıkları ve ana frekans ile Flash yapılandırmasının yeterli olduğu görülüyor. Xinwang Micro'nun kendi geliştirdiği KF32 çekirdeği de iyi performans gösteriyor ve zengin G/Ç ve çevre birimi arayüz kaynaklarına sahip. Peki bu konuda nerede bir eksiklik var? NXP'nin resmi web sitesine bakılırsa, en büyük eksiklik güven, ürünün uzun vadeli istikrarı ve güvenilirliğine olan güven. NXP, uzun vadeli tedarikin en az 15 yıl olduğunu söylüyor. Yerli MCU üreticilerinin çoğu 15 yılı bile doldurmadı. Xinwang Micro 2012'de, Jiefa Technology ise 2013'te kuruldu.

Aynı zamanda, yerli üreticilerin otomotiv sınıfı mikrodenetleyiciler konusunda gerçekten de henüz başlangıç ​​aşamasında olduklarını fark ettik. Arm Cortex®-M4 çekirdeklerinin kullanımı hala araştırma ve geliştirme aşamasında ve her şirketin resmi web sitelerinde herhangi bir ürün tedariği mevcut değil.

Mevcut uluslararası durum göz önüne alındığında, otomotiv sınıfı mikrodenetleyici (MCU) aşılması gereken zorlu bir sorundur. Elbette, iyi fırsatlar da mevcuttur. İstatistik kurumlarından alınan verilere göre, otomotiv elektroniği 2019 yılında küresel MCU alt sektör uygulamalarının (satış bazında hesaplandığında) %33'ünü oluşturmuştur. MCU'lar ayrıca bir otomobilde bulunan tüm yarı iletken cihazların yaklaşık %30'unu oluşturmaktadır. Ortalama olarak, her araçta 70'ten fazla MCU çipi kullanılmaktadır. Gelecekte, zeka ve ağ oluşturma teknolojilerinin gelişmesiyle bu sayı daha da artacaktır. Bugün, yerli otomobillerin kademeli olarak gelişmesiyle birlikte, yerli MCU üreticileri bu ivmeden yararlanarak yükselişe geçmek için bir fırsat penceresine sahiptir.

Mikrodenetleyicilerin (MCU) kullanım amacına göre genel olarak ticari sınıf, endüstriyel sınıf, otomotiv sınıfı ve askeri sınıf olarak sınıflandırılabileceği belirtilmektedir. Otomotiv alanında önemli bir rol oynamasının yanı sıra, 32 bit MCU'lar diğer üç alanda da vazgeçilmezdir. IC Insights verilerine göre, 2020 yılında küresel MCU ürün sevkiyatları 36.065 milyar adede ulaşmış ve MCU'ların birim fiyatı da 2015'teki 0.72 ABD dolarından 2020'de 0.78 ABD dolarına yükselmiştir. Bunlar arasında, Endüstri 4.0'ın gerektirdiği otomasyon kontrolü büyük bir itici güç olmuştur. Satış istatistiklerine göre, 2019 yılında MCU pazarının %25'ini endüstriyel kontrol/tıbbi uygulamalar oluşturmuştur.

Karşılaştırma amacıyla yerli üreticilerin yanı sıra uluslararası üreticilerin çeşitli ürünlerini de seçtik. Bu sefer, şirketin kendi tanıtımına bir göz atalım:

GigaDevice Innovations, Arm® Cortex®-M4 çekirdeğine dayalı 32 bit genel amaçlı MCU.

Xinwang Mikro Endüstriyel Sınıf Evrensel KungFu Çekirdekli 32-bit MCU

Akıllı mikro parça, Arm® Cortex®-M3 çekirdeğine dayalı 32 bit genel amaçlı bir MCU'dur.

Microchip Evrensel 32-bit MCU

Kısmi ürün tanıtımları zaten sorunu ortaya koydu. Yerli MCU üreticileri hala takipçi konumunda. Arm Cortex çekirdeklerinin kullanımı için zaten zengin ürün seçenekleri mevcut. Arm Cortex-M23 veya Arm Cortex-M33'ün haberlerine sadece GigaDevice ve Nuvoton Technology'nin haberlerinde rastlanıyor.

Arm® Cortex®-M3 çekirdeğine dayalı çeşitli mikrodenetleyicilerin karşılaştırmasına kapsamlı bir şekilde bakalım:

NXP'nin resmi web sitesinde, LPC1812JBD144, Arm® Cortex®-M3 çekirdeğine dayalı en yüksek performanslı mikrodenetleyicilerden biridir. Yerli mikrodenetleyiciler arasında en yüksek frekansta bir fark olmasına rağmen, Lingdong Micro'nun ürünlerinin buna çok yakın olduğu görülebilir.

Günümüzde, Nesnelerin İnterneti'nin hızlı gelişimiyle birlikte, güç tüketimi ve çip boyutu da mikrodenetleyicilerin (MCU) seçiminde önemli kriterler haline gelmiştir ve bu kriterler süreçle yakından ilişkilidir. Öncelikle güç tüketiminden bahsedelim. Farklı uygulamalar için MCU'ların çalışma koşulları büyük ölçüde değişmektedir. Akım tüketimi, durum tutma, uyandırma süresi ve uyandırma kaynağı, güç tüketimini etkileyen faktörlerdir. Çevre birimlerinin kullanılabilirliği de güç tüketimini etkiler. Bu nedenle, bu konuda farklı görüşler mevcuttur. Ancak ele almamız gereken bir nokta var. ST tarafından sunulan ultra düşük güç tüketimli MCU ürünleri arasında birçok çekirdek kullanılmaktadır: Arm® Cortex®-M0, Arm® Cortex®-M0+, Arm® Cortex®-M3, Arm® Cortex®-M0 ve Arm® Cortex®-M0+. Bu, şüphesiz bir boşluktur.

Çip boyutuna bakalım. Bu aslında yerli mikrodenetleyicilerin başlangıcıyla ilgili. Çip boyutunun uluslararası üreticilerin ürünlerine çok yakın olduğunu göreceğiz. Elbette bu bir geliştirme stratejisi.

Şimdi de Arm® Cortex®-M4 çekirdeğine dayalı birkaç örneğe daha bakalım:

Sadece ana frekans açısından bakıldığında bile, Huada Semiconductor'ın ürünleri yerli mikrodenetleyicilerle rekabet edebiliyor.

Otomotiv dışı alanlarda, bilgisayar sektörü pazarlama gelirlerinin %23'ünü (2019) oluştururken, tüketici elektroniği sektörü %11'ini (2019) oluşturmuştur; bu oranlar aslında endüstriyel kontrol/tıbbi sektörlerle benzerlik göstermektedir. Genel amaçlı mikrodenetleyiciler alanında ise, Arm® Cortex®-M0/M0/M3/M4/M23/M33 gibi çekirdekler üzerinde uluslararası üreticilerin mikrodenetleyicileriyle rekabet edebilen ve bazı alanlarda belirli sonuçlar elde etmiş birkaç yerli mikrodenetleyici her zaman olacaktır.

fakat.

Şu anda Çin'de onlarca MCU üreticisi bulunuyor ve ürünleri temelde oldukça homojen. Her şirket farklı teknoloji geliştirme yönlerine odaklanmış olsa da, malzeme seçimi ve satın alma aşamasında ince farklılıklar kolayca gözden kaçabiliyor. Öte yandan, uluslararası üreticilerin ürünlerine bakıldığında, çekirdek, ürünler ve alanlar dahil olmak üzere kapsamlılık esastır. Örneğin, hepsi Arm® Cortex®-M4 çekirdeğine dayalı ürünlerdir, ancak NXP LPC54000 serisi isteğe bağlı bir Cortex®-M0+ yardımcı işlemci ile birlikte gelir ve bu da ürünün uygulama senaryolarını şüphesiz zenginleştirir.

Yukarıda defalarca belirtildiği gibi, yüksek performanslı mikrodenetleyicilerin (MCU) geliştirilmesi söz konusu olduğunda, yerli MCU üreticileri henüz bu alanda ilerleme kaydetmemiş olup, pazar tamamen uluslararası üreticilerin elindedir.

Ürünü inceledikten sonraki adım yazılım ve ekoloji.

Yazılım düzeyinde, Huada Semiconductor ve NXP'nin web sitelerine kısaca göz attıktan sonra, geliştirme araçları açısından NXP'nin bahsettiği ilgili araçların Huada Semiconductor web sitesinde de bulunabileceğini göreceksiniz. Eksik olan bir şey söylemek gerekirse, bunun nedeni muhtemelen Huada Semiconductor'ın web sitesinde geliştirme kartına ilişkin açık bir tanıtım yapmaması ve geliştirme kartının NXP kadar zengin olmamasıdır.

Ekoloji iki seviyeye ayrılıyor. Birincisi, tasarım aşamasından üretim testine kadar olan bağlantının tamamlanıp tamamlanmadığıdır. Üretim süreci geride kalsa bile, yerli mikrodenetleyiciler bu bağlantı üzerinden birbirine bağlıdır. Diğer ekoloji türü ise dışsaldır. Ortak sayısı, ağ kaynaklarının zenginliği, sektördeki itibar ve trafik desteği, yerli mikrodenetleyicilerin açıkça eksiklikleridir.

Özetle, yerli mikrodenetleyicilerin şu anda biriktirmesi ve geliştirmesi gereken noktalar başlıca şu hususları içermektedir: Birincisi, ürün istikrarının uzun vadeli itibarının oluşturulması; ikincisi, yüksek performanslı ürünler üzerinde sürekli araştırma yapılması; üçüncüsü ise ekolojik yapının sürekli iyileştirilmesi. Yarı iletken geliştirme yasasını göz önünde bulundurarak, yerli mikrodenetleyiciler için dördüncü bir optimizasyon noktası daha vardır: entegrasyon, kaynakların birleştirilmesi, eksikliklerin giderilmesi ve sınırlı kaynakların daha çok ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılması.

8 bit iyi bir iş fırsatı, RISC-V ise bir atılım noktası.

Nesnelerin İnterneti'nin sürekli gelişimi, mikrodenetleyicilerin uygulama senaryolarını yalnızca günümüzdeki ana akım 32 bit mikrodenetleyiciler için değil, 8 bit mikrodenetleyiciler için de zenginleştirmiştir. Özellikle tüketici elektroniği alanında, 8 bit mikrodenetleyiciler hala kendi alanlarını kontrol etmektedir.

CISA tarafından yayınlanan bilgilere göre, 2019 yılında Çin pazarında 8-bit MCU ve 32-bit MCU çipleri sırasıyla %40 ve %45'lik bir paya sahipti. Belki de Microchip'in fikri, herkese 8-bit MCU inovasyonunun yönünü gösterebilir. 8-bit MCU'nun inovasyon alanının çok büyük olduğuna inanılıyor. Yeni nesil 8-bit MCU'lar daha çok akıllı simülasyon ve yenilikçi çevre birimleri yönünde gelişiyor. Dikkat çekmeye değer bir diğer pazar ise aydınlatma.

Bilim ve teknolojinin gelişmesi ve üretim teknolojisindeki ilerlemeyle birlikte, 32 bit mikrodenetleyicilerin pazar payının genişleyeceği ve diğer mikrodenetleyici ürünlerinin pazar payını daraltacağı öngörülebilir. Bununla birlikte, düşük maliyet ve düşük güç tüketimi avantajlarıyla 8 bit mikrodenetleyiciler uzun süre istikrarlı bir gelir kaynağı olmaya devam edecektir.

Yerli 8-bit mikrodenetleyiciler söz konusu olduğunda, China Micro Semiconductor 10 yılı aşkın süredir varlığını sürdürüyor. Aşağıdaki şekilden de görülebileceği gibi, China Micro Semiconductor şu anda çok sayıda 8-bit mikrodenetleyici ürüne sahip.

Nuvoton Technology, uzun yıllardır 8051 mikrodenetleyiciler alanında da derinlemesine faaliyet göstermekte olup ürünleri çeşitli endüstriyel veya tüketici ürün uygulamalarında kullanılabilmektedir. Ayrıca Chipsea Technology, Shengsi Microelectronics, Xinwang Microelectronics ve Neusoft Carrier Microelectronics gibi birçok üretici de 8-bit MCU ürünleri tedarik ederek yerli alternatifler için zengin bir seçenek yelpazesi sunmaktadır.

fakat.

Yerli 8-bit ve 32-bit mikrodenetleyiciler, ciddi bir homojenlik nedeniyle eleştiriliyor. Günümüzün giderek zenginleşen terminal pazarında, farklılaşmış rekabet veya hızlı başarı, tüm sektörün gelişimi için daha faydalı olup, bu istikrarlı pazarın değerini daha iyi değerlendirebilir.

Özetle, geleneksel mikrodenetleyici alanında, yerli mikrodenetleyiciler belirli sonuçlar elde etmiş ve bazı alanlarda ürün ikamesi sağlayabilmiş olsa da, aradaki fark hala mevcut ve bu konuda uzun süre takipçi rolü oynamaya devam edecekler. Ancak RISC-V çekirdeklerine dayalı mikrodenetleyiciler söz konusu olduğunda, yerli üreticilerin daha büyük bir söz hakkı var.

RISC-V komut seti ilk açık kaynaklı komut seti olmasa da, günümüz bilgisayar cihazları için uygun olması nedeniyle önemlidir. Çin Mühendislik Akademisi üyesi Ni Guangnan, RISC-V hakkında bir keresinde şöyle demişti: "RISC-V, gevşek standart BSD lisansına dayanmaktadır. İşlemcileri tasarlamak, kendi genişletilmiş komut setlerini geliştirmek ve eklemek için özgürce kullanılabilir ve kamuya açık olarak yayınlamayı, ticari olarak satmayı veya diğer lisans anlaşmalarının yerini almayı veya tamamen kapalı kaynak olarak kullanmayı seçebilirsiniz."

Şu anda, yerli üreticiler RISC-V çekirdeklerine dayalı mikrodenetleyiciler (MCU) geliştirme konusunda öncülük ediyor. 22 Ağustos 2019'da GigaDevice, RISC-V çekirdeğine dayalı dünyanın ilk GD32V serisi 32 bit genel amaçlı MCU ürünlerini resmi olarak piyasaya sürdü ve çiplerden program kodu kütüphanelerine, geliştirme kitlerine ve tasarım çözümlerine kadar eksiksiz bir araç zinciri desteği sağlayarak RISC-V geliştirme ekosistemini kurmaya devam etti.

Son zamanlarda Hangshun, Çin'in ilk ARM+RISC-V çok çekirdekli heterojen AIoT mikrodenetleyicisinin seri üretimine yakında başlayacağını duyurdu. Bu mikrodenetleyicide, ana hesaplamadan sorumlu büyük çekirdek ARM Cortex-M3; basit iletişim ve kontrolden sorumlu küçük çekirdek ise Xinlai N203 RISC-V olacak. Bu da ürün biçiminde bir yenilik.

Çin, daha aktif ve kapsamlı bir RISC-V geliştirici ekosistemine sahip. Bu ekosistem, yerli mikrodenetleyicilerin ve diğer yerli çiplerin temel IP ve komut seti mimarisindeki zayıflıklarını gidermeye yardımcı olarak, Çin'in bu yeni alanda hızını artırmasına olanak sağlayabilir.

sonunda yaz

İyi bir sahne kurun ve iyi bir gösteri sergileyin.

IHS istatistiklerine göre, Çin'in mikrodenetleyici (MCU) pazarının son beş yıldaki ortalama yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) %7.2 olmuştur; bu oran, aynı dönemdeki küresel MCU pazarının büyüme oranının dört katıdır. Salgın ve Çin-ABD ticaret anlaşmazlığı bağlamında, yerli ikame artık bir slogan değil, sürekli gerçekleşen bir gerçektir. Kullanıcılar için MCU'lar talep üzerine seçilebilir ve performans uygunsa fırsatlar mevcuttur.

Şüphesiz ki, yerli mikroişlemci sektörü iyi bir büyüme zeminine sahip, ancak bu fırsat döneminde yerli mikroişlemcilerin gelişimi net ve uzun vadeli düşünülerek planlanmalıdır. Özel zamanlarda herkes hızlı para kazanabilir, ancak böylesine mükemmel bir fırsat dönemi geçtikten sonra, yerli mikroişlemcilerin dünyanın her yerine dağılması mümkün değildir. İçsel sürtüşme ve içe kapanma iyi bir sektör modeli değildir.

İyi bir oyun iyi bir sahne gerektirir, hatta daha da önemlisi, oyunu iyi bir şekilde seslendirebilecek insanlara ihtiyaç duyar.

- SON -

Yasal Uyarı: Bu makale "eefocus"tan alınmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro'nun ve sektörün görüşlerini yansıtmaz. Yalnızca yeniden basım ve paylaşım amaçlıdır ve fikri mülkiyet haklarının korunmasını destekler. Yeniden basım için lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir ihlal durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.