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2018,MCU缺貨漲價(jià)延續(xù)

 

諸多原因顯示,MCU在2018年將繼續(xù)缺貨。

1、汽車電子及物聯(lián)網(wǎng)大量導(dǎo)入MCU架構(gòu),需求爆發(fā)

2、ST、TI、瑞薩等IDM廠產(chǎn)能不足,導(dǎo)致交期拉長(zhǎng)。據(jù)悉,不少M(fèi)CU廠商產(chǎn)品交期都從4個(gè)月延長(zhǎng)至6個(gè)月,日本MCU廠商更是拉長(zhǎng)至9個(gè)月。

3、原材料的上漲。目前已經(jīng)有晶圓廠宣布漲價(jià),可能會(huì)對(duì)MCU造成漲價(jià)缺貨。

 

什么是MCU?

 

MCU,中文簡(jiǎn)稱單片機(jī)。即將CPU、存儲(chǔ)器(RAM和ROM)、多種I/O接口等集成在一片芯片上,形成的芯片級(jí)計(jì)算機(jī)。 

 

CPU:包括運(yùn)算器、控制器和寄存器組。是MCU內(nèi)部的核心部件,由運(yùn)算部件和控制部件兩大部分組成。

 

前者能完成數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送操作,后者是按一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作,是分析和執(zhí)行指令的部件。

 

 

 

存儲(chǔ)器:包括ROM和RAM。ROM程序存儲(chǔ)器,MCU的工作是按事先編制好的程序一條條循序執(zhí)行的,ROM程序存儲(chǔ)器即用來(lái)存放已編的程序(系統(tǒng)程序由制造廠家編制和寫入)。

 

存儲(chǔ)數(shù)據(jù)掉電后不消失。ROM又分為片內(nèi)存儲(chǔ)器和片外(擴(kuò)展)存儲(chǔ)器兩種。

 

RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,在程序運(yùn)行過(guò)程中可以隨時(shí)寫入數(shù)據(jù),又可以隨時(shí)讀出數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)在掉電后不能保持。RAM也分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外(擴(kuò)展)存儲(chǔ)器兩種。

 

 

I/O接口:與外部輸入、輸出(電路)設(shè)備相連接。PO/P1/P2/P3等數(shù)字I/O接口,內(nèi)部電路含端口鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器等電路。

 

4位、8位、16位、32位、64位MCU的用途

 

4位 計(jì)算器、車用儀表、車用防盜裝置、呼叫器、無(wú)線電話、CD播放器、LCD驅(qū)動(dòng)控制器、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓計(jì).溫濕度計(jì).遙控器等
8位 電表、馬達(dá)控制器、電動(dòng)玩具機(jī)、呼叫器、傳真機(jī)、電話錄音機(jī)、鍵盤及USB
16位 移動(dòng)電話、數(shù)宇相機(jī)及攝錄放影機(jī)
32位 智能家居.物聯(lián)網(wǎng)、電機(jī)及變頻控制、安防監(jiān)控、指紋辨識(shí)、觸控按鍵、Modem.GPS.STB.工作站ISDN電話、激光打印機(jī)與彩色傳真機(jī)等
64位 高階工作站、多媒體互動(dòng)系統(tǒng)、高級(jí)電視游樂(lè)器、高級(jí)終端機(jī)等

 

物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)

 

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)興起,是MCU發(fā)展的一大驅(qū)動(dòng)力。比如醫(yī)療電子用品、個(gè)人健康監(jiān)測(cè)產(chǎn)品等都需要低功耗、長(zhǎng)時(shí)間使用、無(wú)線通信的產(chǎn)品,然而這些都必須倚賴MCU來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

MCU作為物聯(lián)網(wǎng)的核心零組件,無(wú)論在市場(chǎng)規(guī)模,還是技術(shù)要求上都得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

 

 

 

32bit MCU成主流

早期MCU架構(gòu)多是8位為主(例如Intel 8051系列、Atmel AT8/TS8系列、Labs EFM8系列等),且整合開發(fā)環(huán)境(IDE)也是以8位為主。

 

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代任務(wù)的復(fù)雜化,對(duì)計(jì)算能力越來(lái)越高促使MCU開始邁向16或32位來(lái)設(shè)計(jì),與此同時(shí)相關(guān)的軟件開發(fā)環(huán)境也提升到32位,甚至做到可以向下兼容,讓開發(fā)環(huán)境不受限于硬件,以提供更具彈性的開發(fā)空間。

 

低功耗成核心競(jìng)爭(zhēng)力

當(dāng)前市面上各種移動(dòng)電子產(chǎn)品最令人詬病的一點(diǎn)莫過(guò)于需要頻繁充電,各家智能手機(jī)/手環(huán)廠商都在努力的降低功耗,提升續(xù)航能力。

 

功耗的限制使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)許多功能被犧牲。而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)世界里數(shù)量更為龐大的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn),功耗和續(xù)航時(shí)間更是直接關(guān)系到產(chǎn)品的可行性。

 

比如在散布在橋梁或者隧道中用于檢測(cè)位移形變的傳感器節(jié)點(diǎn),數(shù)量龐大且只能依靠電池供電,要求電池續(xù)航時(shí)間通常達(dá)十年以上,這對(duì)MCU的功耗提出了非??量痰囊?。

 

而如何在低功耗的前提下又能實(shí)現(xiàn)較高的運(yùn)算能力,成為擺在MCU廠商面前的一道難題。目前幾乎所有的主流廠商都瞄準(zhǔn)了這一市場(chǎng)需求,紛紛推出各自的超低功耗MCU。

 

 

高整合度 MCU+成趨勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)最理想的要求是智能化,即能夠通過(guò)傳感器感知外界信息,通過(guò)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算,通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。

 

因此,集成傳感器+MCU+無(wú)線模塊的方案始終是各MCU廠商的追求。更有甚者,對(duì)于一些相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)整合的傳感器類型,如觸摸屏控制器、加速度計(jì)、陀螺儀等,某些技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大的廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與MCU整合的單芯片SOC/SIP。

 

當(dāng)然由于傳感器和無(wú)線通訊技術(shù)的多樣性,以及工藝技術(shù)上的差異,一味的SIP或SOC整合可能并不一定是明智之舉(如氣體傳感器、溫濕度傳感器整合方案就較為困難),但廠商提供MCU+的整體解決方案已經(jīng)成為毫無(wú)疑問(wèn)的必然趨勢(shì)。

 

市場(chǎng)現(xiàn)狀

 

2015年開始,為爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額,布局強(qiáng)勁增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,MCU主要廠商之間發(fā)生了數(shù)起大規(guī)模并購(gòu)。

 

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights的統(tǒng)計(jì),從收購(gòu)?fù)瓿珊喜⒑蟮匿N售數(shù)據(jù)看, NXP、Microchip和Cypress2016年MCU產(chǎn)品線銷售額同比大幅增長(zhǎng),排名也相應(yīng)上升。

 

未進(jìn)行大規(guī)模收購(gòu)的MCU廠商則表現(xiàn)平平,只有個(gè)位數(shù)的增長(zhǎng),比如ST和TI,有的出現(xiàn)了大幅下降,比如Samsung。

圖:2016全球MCU 市場(chǎng)格局

 

從上圖我們還看到,8大MCU廠商全球市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)到了88%,這也就是說(shuō)除了幾大MCU 外,小的MCU公司市場(chǎng)份額非常小。

 

IC Insights 研究報(bào)告說(shuō),MCU市場(chǎng)將于2020年達(dá)到高峰,銷售額達(dá)到209億美元,銷售267億顆芯片。

 

針對(duì)這樣的市場(chǎng)形勢(shì),ST給自己定下目標(biāo)是2020年銷售額將到達(dá)40億美元,從目前市場(chǎng)10%份額增長(zhǎng)到20%分額。

 

圖:2013-2020全球MCU市場(chǎng)預(yù)估

 

 

 

八大MCU廠商

 

 

1、NXP

 

 

NXP(恩智浦)公司傳統(tǒng)的MCU是基于80C51內(nèi)核的MCU,嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求。在2015年,恩智浦75%的MCU營(yíng)收是來(lái)自用在智能卡的8位和16位MCU。

 

收購(gòu)飛思卡爾之后,NXP從2015年全球第六大MCU供應(yīng)商來(lái)到了榜首的位置,市場(chǎng)份額也高達(dá)19%,營(yíng)收額達(dá)到29億美元。在收購(gòu)了飛思卡爾之后,NXP的MCU轉(zhuǎn)向32位MCU的的嵌入式控制應(yīng)用,汽車電子領(lǐng)域更是其重點(diǎn)領(lǐng)域。NXP和飛思卡爾都開發(fā)了大量32位的ARM Cortex-M MCU。

 

2、Renesas

 

世界首屈一指的MCU供應(yīng)商,名副其實(shí)的MCU之王。

 

2003年4月1日,日立與三菱電機(jī)之間進(jìn)行業(yè)務(wù)重組,成立了瑞薩科技。2010年瑞薩科技又與NEC整合,成立了新的瑞薩電子。

 

新生的瑞薩電子以強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力,設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)、多種制造技術(shù)為基礎(chǔ),積極推動(dòng)和加強(qiáng)MCU、系統(tǒng)LSI、模擬及功率半導(dǎo)體器件三大產(chǎn)品領(lǐng)域的發(fā)展。

 

 

3、Microchip (收購(gòu)Atmel)

全球領(lǐng)先的單片機(jī)和模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商。2006到2009年占據(jù)第一。2016年1月19日,Microchip從Dialog那里搶婚成功,宣布成功收購(gòu)Atmel,總值達(dá)35.6億美元。

 

成功收購(gòu)Atmel的Microchip在短短不到兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就又爬升至MCU市場(chǎng)第三的位置。

 

4、Samsung

三星2016年MCU市場(chǎng)份額12%,位居第四。三星有KS51和KS57系列4位MCU,KS86和KS88系列8位MCU,KS17系列16位MCU和KS32系列32位MCU。三星MCU為OTP型ISP在片編程功能。在4位機(jī)上采用NEC的技術(shù),8位機(jī)上引進(jìn)Zilog公司Z8的技術(shù),在32位機(jī)上購(gòu)買了ARM7內(nèi)核,還有DEC的技術(shù)、東芝的技術(shù)等。其單片機(jī)裸片的價(jià)格相當(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)力。

 

5、ST

1988年6月成立,是由意大利的SGS微電子公司和法國(guó)Thomson半導(dǎo)體公司合并而成。1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics將公司名稱改為意法半導(dǎo)體有限公司。意法半導(dǎo)體是全球微電子應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)及提供半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者,STM32系列ARM Cortex-M*單片機(jī),更是占據(jù)了行業(yè)半壁江山。

 

 

6、Infineon

 

為數(shù)不多的能全面涵蓋汽車領(lǐng)域最重要應(yīng)用的汽車半導(dǎo)體制造商之一。

 

1999年4月成立于德國(guó)慕尼黑,前身是西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門,于1999年獨(dú)立,2000年上市。擁有廣博的產(chǎn)品組合,包括微控制器、智能傳感器、射頻收發(fā)IC、雷達(dá)以及分立式和集成式功率半導(dǎo)體。MCU在汽車電子,工控、醫(yī)療領(lǐng)域非常知名。

 

7、TI

 

一家全球性半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與制造公司, 業(yè)務(wù)覆蓋超過(guò) 35 個(gè)國(guó)家,服務(wù)全球各地超過(guò) 10 萬(wàn)家客戶,擁有 85 年的創(chuàng)新歷史,超過(guò) 10 萬(wàn)種模擬集成電路、嵌入式處理器以及軟件和工具,業(yè)界最大的銷售和支持團(tuán)隊(duì)。

 

TI的MSP320曾經(jīng)是風(fēng)靡一時(shí)的數(shù)字集成電路,后來(lái)隨著公司的轉(zhuǎn)型,MCU開始下滑。如今,隨著新產(chǎn)品的推出,TI的MCU又有卷土重來(lái)的勢(shì)頭。

 

8、Cypress+Spansion

 

Cypress1982年成立,公司生產(chǎn)高性能IC產(chǎn)品,用于數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程通訊、PC和軍用系統(tǒng),在紐約股票交易所上市。2015年3月12日,賽普拉斯半導(dǎo)體公司和飛索半導(dǎo)體(Spansion)公司宣布,兩家公司價(jià)值50億美元的全股票免稅合并交易已告完成。此項(xiàng)合并誕生了營(yíng)業(yè)額20億美元的全球MCU及嵌入式系統(tǒng)專用存儲(chǔ)器市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者,汽車用MCU及存儲(chǔ)器排名第三。

 

 

以上列出的是2016年海外MCU廠商排名,不過(guò)目前大陸已經(jīng)有非常多優(yōu)秀的MCU廠商,如靈動(dòng)微、航順芯片、貝特萊等等。

 

 

 大陸MCU廠商正在崛起,也不斷開始有廠商能提供中高級(jí)32位MCU,而隨著汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)大量導(dǎo)入MCU,需求可能呈爆發(fā)式增長(zhǎng),相信國(guó)產(chǎn)MCU品牌將進(jìn)入發(fā)展黃金期。

 

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