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全球疯抢国产MCU芯片能敞开黄金赛道吗?

 发布时间:2022-01-12 09:48:49 来源:www.fun88.com

  国内半导体系统正在不断构建完善,尽管悉数补齐需求时刻,但在一些细分范畴,国产芯片在全球版半导体供需严重的情况下,或许现已有时机翻开一条归于自己的黄金赛道!

  2020年~2021年的全球半导体“缺芯”问题是一个抽象的概念,究竟从CPU、GPU到NPU、XPU,半导体芯片范畴品种繁复,不同芯片供应状况不同,商场体现也就天然不同。而在很多半导体芯片中,MCU肯定是让供需联系最为严重的存在。

  依据组织最新查询发现,芯片从下单到交货的“前置时刻”在上一年12月进一步拉长至25.8周,意味着客户等候芯片交货的时刻将近半年,也凸显数个月来冲击许多工业生长的半导体缺少问题挥之不去。

  Susquehanna金融集团的研究陈述显现,上一年12月业者收购半导体从下单到获得交货的时刻已拉长至约25.8周,比11月添加6天,也创下2017年开端追寻数据以来最长纪录。

  除交给周期一延再延外,可谓“张狂”的提价潮也是MCU成为商场重视焦点的原因。自2020年10月开端,常态下约10元/颗的STM32F103RET6便一路高涨,直到2021年7月一度呈现最高400元/颗的报价,涨幅将近40倍。

  而关于这样一类当下正被全球疯抢的芯片,国产MCU企业却具有恰当的优势,不过在介绍有望敞开黄金赛道的国产MCU芯片曾经,无妨先看看看何为MCU芯片。

  MCU(Micro Controller Unit)微操控单元,又称单片微型计算机,指的是把 CPU的频率与标准做恰当减缩,并包含 RAM、ROM、时钟、守时/计数器等外设,乃至将LCD 驱动电路都整合在单一芯片上,构成芯片级的计算机。MCU 可以用软件操控来代替杂乱的电子线路操控系统,完成智能化以及轻量化操控。

  英特尔1971 年推出全球首款MCU 产品,上世纪90 年代后MCU 步入开展快车道。在集成电路创造恰当一段时刻后,MCU 才逐步走入人们的视野 月,英特尔推出全球首款集成2000 个晶体管的4 位MCU,代号为Intel 4004,标志着MCU 敞开初级开展阶段。然后 MCU 阅历了低功能阶段、高功能阶段、16 位 MCU 阶段,在 90年代MCU 敞开全面化旅程,并且呈现很多通用型以及专用型MCU 产品。

  MCU 的芯片架构阅历4 代变迁,前期Intel 主导的架构称作MCU 的榜首代架构;瑞萨电子、微芯等公司自研内核的开展史代表了各家自界说架构的第二代MCU 开展;近10年,跟着需求侧对功能要求和处理才能的进步,32 位MCU 逐步成为商场干流,大部分厂家MCU 的内核逐步被第三代ARM 架构的内核代替;2014 年,依据现代需求规划的第四代RISC-V 架构推出,具有模块化、极简和可拓宽的特色,现在首要在可穿戴设备中运用广泛,但现在暂不具有和ARM 相似的完善生态系统。

  ARM 为现在干流架构,已构成完好的生态系统。ARM 架构完成了标准化,为规划渠道供给了代码兼容性和软件兼容性,促进首要厂商纷繁迁移到 32 位 MCU 产品开发,老练的架构敏捷代替各家自界说架构,成为现在干流架构,全球前十大 MCU 厂商 32 位产品均有导入ARM 架构。一起ARM 架构规划上更侧重节能、能效方面,在进入21 世纪之后,跟着手机的快速开展而开展强大,据软银数据,ARM 处理器逐步占有全球手机商场,市占率高达90%以上。

  现在,MCU依据不同目标分为消费级MCU、工业级MCU和轿车级MCU。不同MCU的良品率要求各异。其间,消费级MCU重视功耗和本钱,工业级MCU重视平衡功能、功耗、本钱和牢靠性,轿车级MCU则重视安全和牢靠。

  从消费到工业再到轿车的范畴,对MCU本身的要求益发严厉,产线也越来越高端,这是轿车MCU最难造的重要原因,当然,从某种意义上讲,这也是轿车MCU芯片缺货的重要原因。

  MCU 首要运用于轿车电子、工控/医疗、计算机和消费电子四大范畴。依据IC Insights数据显现,2019 年全球MCU 首要运用于四大范畴,其间轿车电子占比高达33%,是MCU 的榜首大运用商场,一起,工控、计算机和消费电子占比分别为25%、23%、11%。

  轿车是全球MCU 榜首大运用商场,均匀每辆轿车MCU 需求量高达上百颗。轿车电子MCU 运用场景广泛,因为如今轿车逐步从燃油车向新能源轿车过渡,MCU 在轿车电子范畴的参加越来越多,新能源车在整车热办理系统、照明系统、电机驱动操控系统、充电逆变系统、电池办理系统和车身操控及车载系统内都需求用到 MCU,车用 MCU 首要运用8 位和32 位产品。

  除轿车外,物联网也是MCU芯片重要的商场。5G 年代的联网设备数将会明显添加,依据 GSMA 智库发布的《全球移动经济开展陈述 2019》,2018 年全球联网设备为 91 亿台,到2025 年,全球联网设备为252 亿台,CAGR 为16%。MCU 是物联网终端的中心零部件,其价值占到物联网终端模组的35%-45%。跟着物联网运用的进一步落地,在终端模组方面需求巨大,必将驱动MCU 职业快速开展。

  获益物联网快速浸透,我国MCU 商场有望迎来快速增长。国内消费电子商场不论在规划仍是在质量上都在不断兴起,以美的、格力为代表的家电企业,以华为、OPPO、VIVO、小米为代表的手机厂商已进入全球商场前列,此外,我国的轿车工业也在快速开展,上汽、吉祥、比亚迪等车企实力也在不断强大。

  全球 MCU 商场规划约 150-200 亿美元,传统半导体厂商占有 MCU 商场大头。据 IC Insights 数据,2020 年全球MCU 商场规划约150 亿美元,2021-2024 年全球MCU 商场规划CAGR 估计约为6.08%,估计2024 年商场规划可达185 亿美元。据英飞凌官网数据,2020 年全球 MCU 厂商商场比例占比前三位分别是瑞萨电子、恩智浦和英飞凌,欧美及日韩系厂商在全球MCU 商场比例占有肯定优势。

  但我国MCU商场下流需求以消费电子为主,而大部分比例被海外巨子占有。依据CSIA数据,2019年瑞萨电子MCU商场出售比例为17.10%,排名榜首,恩智浦则以14.50%的商场比例位列第二,意法半导体则上升较快,以8.5%的商场比例位列第三。很多商场比例长时刻被国外厂商占有且首要触及轿车等高端范畴,国内大部分厂商则会集在中低端范畴,包含小家电及消费电子等。

  而半导体工业作为战略性工业,是信息技能工业的中心,联系到经济社会的开展和国家安全保证,一向遭到国家的重视和要点扶持。尤其是中美交易冲突今后,半导体的开展更是遭到了全社会的重视,并且企业融资变得相对更简单,这样有利于草创企业的生长,也利于产品升级与技能创新。一起,终端厂商也乐意给国内厂商更多时机,让国内厂商逐步从中低端介入,再到中高端。

  与此一起,运用终端制造在国内,MCU 运用“界说权”在我国。不论从消费类的玩具、手机周边、家居家电,到工业类的电机操控、轿车电子、无线通讯,乃至物联网、人工智能,在我国都有很多的开发团队和配套的支撑系统,以及广泛的消费集体和运用场景。

  这使得MCU 产品及计划的“界说权”逐步移到我国来。国内企业更能供给靠近本土化的产品和服务,一起具有本钱优势。此外,国内MCU工业链也逐步老练,国内的晶圆代工厂、封测厂现已老练,IP 库的丰厚和技能的沉积,为进步MCU产品的功能体现和牢靠性打下了厚实的根底 。

  MCU 芯片的开展需求IP 授权,而ARM、Synopsys、Cadence 等海外公司占有绝大多数比例,存在特别的情况下IP 断供的危险。而跟着RISC-V生态的兴起,国产MCU企业有了“弯道超车”的时机。

  RISC-V 的开源特性、可修正特定,使得国内企业较为便当且能以较低的价格运用。国内部分企业现已深化布局,现在现已推出多款依据RISC-V 指令集的MCU产品。

  2019 年 8 月,平头哥发布了一站式芯片规划渠道无剑,无剑可以供给安稳牢靠的规划渠道和验证渠道,在测验、流片等环节协助用户节省很多本钱和时刻,将芯片规划本钱和规划周期紧缩50%以上。

  2019 年10 月,平头哥在乌镇互联网大会上宣告开源 MCU 芯片规划渠道,这是国内首家开源芯片规划渠道的公司。这个开源渠道搭载玄铁902 处理器,供给UART、SPI、I2C、Timer、PWM 等多种IP 以及驱动,为企业供给芯片规划的全栈技能才能。

  敞开渠道有利于完成处理器、算法、操作系统等软硬件中心技能的深度交融,打破传统通用芯片年代IP 授权商用形式本钱高、运用难、周期长的限制,能为企业供给芯片规划的全栈技能才能,这有望大大加快国内企业MCU 规划和研制才能。

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