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MCU市场发展格局及未来趋势
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发布时间:2022-06-29 05:27:53 来源:雷火官网 作者:雷火平台

  市场报告,数据显示2021年MCU市场销售额为189.1亿美元,预计今年的销售额为206.2亿美元。2021年MCU的出货量比2020年增长5.4%,达到了282亿颗,预计今年会达到292亿颗。这个数据相对于此前IC Insights的数据更加保守一点。

  一般来说,MCU会划分为4/8/16位与32位两个类别,根据Yole的数据,2021年4/8/16位MCU市场的占比继续被32位MCU蚕食,32位MCU的市场占比为57%,预计到2026年,32位MCU市场的占比将会扩大到66%。

  MCU市场竞争格局,正在通过大量的兼并和收购而发生着变化,根据Yole的数据,全球主要供应商仍以国外厂家为主,行业集中度相对较高,前5大MCU厂商在2020年占了整个MCU市场的80%以上,而且他们几乎都是IDM模式。当然,这几年,他们也有一些产品线是找代工厂帮他们生产的。

  目前排名靠前的MCU供应商有瑞萨、恩智浦、英飞凌、ST、MicrochipTI三星Silicon Labs、,以及华大半导体等几家。

  相较于8位和16位MCU产品,32位MCU产品的集中度更高,前6大厂商均有布局,市场占有率接近90%。其中瑞萨和恩智浦在32位市场占有率均接近20%。ST在2007年推出ArmCortex-M内核MCU后,通过外购Arm内核快速铺开产品,并凭借良好的生态,市占率持续提升。不过,因为瑞萨和恩智浦主攻的市场是汽车电子,因此,ST成为了国内MCU厂商在32位市场的主要竞争对手,也是最重要的模仿对象。

  在前6大MCU厂商中,瑞萨主要以自研MCU内核为主,其他厂商的MCU产品主要基于Arm Cortex M内核。根据各公司官网和中泰证券的统计,总共有4500款Arm Cortex-M系列的产品,占所有统计的32位MCU料号数量的64%。

  其中,国外MCU供应商基本是Arm Cortex-M系列的高中低端内核产品都有涉及,低端、中端、高端的料号数量分别占38%、52%和10%。

  也有少数厂商会选择购买Arm Cortex-A系列内核,通常用于手机和电脑CPU等,用于高端产品,比如瑞萨共推出了118款多核产品,其中主核多采用A系列,辅核多采用M系列。

  另外,TI推出了43款基于Arm Cortex R系列产品,定位中高端的汽车ADAS系统和工控领域。

  在自研内核方面,前6大MCU供应商中,仅瑞萨以自研内核为主,占了78%,外购内核为辅。其他几家的自研产品基本在100~300款之间。

  从内核数量上,除Microchip侧重8 位产品、TI侧重模拟产品外,其他厂商仅32 位产品料号数量就有上千种,并且每个系列通常都有几十种型号,用来提供不同存储容量、不同频率、不同下游应用的针对性产品。

  在国内MCU厂商中,采购Arm内核的企业占比超过了90%,有少部分厂商推出了RISC-V内核的产品。国内MCU厂商一般前期都会主攻消费市场,在消费市场基本是ST的天下,而且ST的32位MCU产品全部都是基于Arm内核的,因此,很多国内MCU厂商推出了很多与ST产品pin2pin兼容的型号,降低替换的难度。

  此外,少数厂商推出了基于RISC-V内核的MCU产品,比如兆易创新、乐鑫科技、沁恒微电子等。乐鑫科技目前的产品中,更多的是基于美国厂商Tensilica(2013年被Cadence收购)的Xtensa系列内核。

  从技术上来看,国外大厂一般会低中高端全面覆盖,但国内MCU厂商在高端领域的布局较少,主要集中在中低端。目前仅有兆易创新在2020年10月正式推出了基于Arm Cortex M33内核的高性能产品,国民技术的M7内核产品还在研发当中。

  从料号数量上来看,国内MCU厂商与国外MCU厂商仍存在较大差距,恐在10倍以上。比如兆易创新目前仅有370多种料号,华大半导体为100多种,国民技术为80多种。其他乐鑫科技、灵动微、芯海科技、航顺、凌鸥创芯、BYD半导、中颖电子等MCU厂商的料号都在100以下。

  就目前来看,MCU的主频普遍在30~200MHz;架构以单总线、双AHB总线,以及总线矩阵为主,同时非对称双核也在MCU领域得到很大的发展。对于MCU用户比奥关注的Flash大小、内置ADC位数、地址器、比较器计时器、串口个数等外设也在不断完善中。各MCU企业在这些方面都各有侧重,就看客户怎么选择了。

  在工艺方面,由于工艺的进步,带来了成本的降低,让单位面积能够实现更多功能,而且还能让功耗进一步降低。因此,MCU的工业也在不断进步,从最初的0.5μm、0.4μm工艺,进步到了限制主流的90nm、55nm工艺,甚至有的厂商用上了28nm工艺。

  在封装方面,由于消费类电子产品中,封装越来越小,BGA/CSP的应用也增多了。不过工业类电子产品仍然倾向于容易焊接、成本较低的QFP、QFN、TSSOP等封装,即便如此,DIP等大体积封装应用也还是明显减少了。

  在MCU软件开发环境方面,Keil,IAR依旧是商用主流;同时,各个MCU厂家纷纷推出基于Eclipse架构的免费IDE+gcc编译器;辅助开发的软件工具逐渐发挥作用,如代码生成工具,管脚配置工具等。

  随着32位MCU使用越来越多,工程师的开发方式也在发生着很大的变化,以前,8位MCU时代,一位工程师掌握所有软件,精通整个系统,用汇编或C语言直接操作底层硬件,代码量小,结构简单。

  但在32位MCU时代,工程师严重依赖供应商或第三方的软件开发库,工程师一般不再直接操作寄存器,而是通过软件API调用实现;他们也较少关心底层操作,更专注于上层的应用开发;软件结构化,可移植性,可继承性增强;内存使用大幅增加,程序效率相对降低,通过硬件性能的提高得到补偿;软件工作在整个系统中的比重大幅增加。

  可以明显地看到,MCU设计技术和工艺在持续进步中,更大的Flash和RAM,给了工程师更多的发挥空间,嵌入式系统开发不再局促;MCU的性能更高、外设更加丰富,功耗更低,安全也更强了。而且,生态系统以其强大的力量对MCU开发产生潜移默化的影响;

  不过,通用MCU产品区分度越来越小,如果要想市场对MCU产品的接受度更高,就需要MCU厂商的产品经理对细分市场有更准确的定位。

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