2023, पागल कार एमसीयू

01 एमसीयू का विकास इतिहास

एमसीयू, माइक्रोकंट्रोलर, इसका एक प्रसिद्ध नाम है: सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर।

यह वास्तव में एक अच्छी जगह है बुनियादी कंप्यूटर सिस्टम के एक सेट को एक चिप में स्थानांतरित करना है, जिसमें सीपीयू रैम रोम आईओ काउंटर सीरियल पोर्ट का आंतरिक संस्करण भी शामिल है, हालांकि प्रदर्शन निश्चित रूप से कंप्यूटर जितना व्यापक नहीं है, लेकिन यह कम शक्ति प्रोग्राम करने योग्य है और लचीला, इसलिए उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा उद्योग संचार में कारों के अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।

इसका जन्म 1971 में हुआ था, इंटेल ने दुनिया का पहला माइक्रोप्रोसेसर - नंबर 4004 4-बिट चिप डिजाइन किया था, यह चिप 2,000 से अधिक ट्रांजिस्टर को एकीकृत करता है, और इंटेल ने 4001, 4002, 4003 चिप्स, रैम, रोम और रजिस्टर भी डिजाइन किए थे।

जब ये चार उत्पाद बाज़ार में आए, तो इंटेल ने विज्ञापन में लिखा, "एकीकृत सर्किट के एक नए युग की घोषणा करें: माइक्रो कंप्यूटर एक चिप पर संघनित।"उस समय, मिनी कंप्यूटर और मेनफ्रेम मुख्य रूप से 8-बिट और 16-बिट प्रोसेसर थे, इसलिए इंटेल ने बाजार में तेजी से जीत हासिल करने के लिए 1972 में 8-बिट माइक्रोप्रोसेसर 8008 लॉन्च किया, जिससे सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर का युग शुरू हुआ।

1976 में, इंटेल ने दुनिया का पहला प्रोग्रामयोग्य माइक्रो कंप्यूटर नियंत्रक 8748 लॉन्च किया, जो 8-बिट सीपीयू, 8-बिट समानांतर I/O, 8-बिट काउंटर, रैम, रोम इत्यादि को एकीकृत करता है, जो सामान्य औद्योगिक नियंत्रण की जरूरतों को पूरा कर सकता है और 8748 द्वारा प्रस्तुत इंस्ट्रुमेंटेशन ने औद्योगिक क्षेत्र में सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर की खोज की शुरुआत की।

1980 के दशक में, 8-बिट सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर अधिक परिपक्व होने लगे, रैम और ROM क्षमता में वृद्धि हुई, आम तौर पर सीरियल इंटरफेस, मल्टी-लेवल इंटरप्ट प्रोसेसिंग सिस्टम, मल्टीपल 16-बिट काउंटर आदि के साथ। 1983 में, इंटेल ने MCS लॉन्च किया -120,000 एकीकृत ट्रांजिस्टर के साथ 16-बिट उच्च-प्रदर्शन माइक्रोकंट्रोलर की 96 श्रृंखला।

1990 के दशक के बाद से, एकल-चिप माइक्रो कंप्यूटर प्रारंभिक 4 बिट्स से, बस या डेटा रजिस्टरों की बिट्स की संख्या के अनुसार, प्रदर्शन, गति, विश्वसनीयता, पूर्ण खिलने में एकीकरण में विचार के सौ स्कूलों के चरण में प्रवेश कर चुका है। 8-बिट, 16-बिट, 32-बिट और 64-बिट सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर के साथ धीरे-धीरे विकसित हुआ।

वर्तमान में, MCUs का निर्देश सेट मुख्य रूप से CISC और RISC में विभाजित है, और मुख्य वास्तुकला मुख्य रूप से ARM Cortex, Intel 8051 और RISC-V है।

2020 चाइना जनरल माइक्रोकंट्रोलर (एमसीयू) मार्केट ब्रीफ के अनुसार, 32-बिट एमसीयू उत्पाद बाजार में 55% तक हिस्सेदारी रखते हैं, इसके बाद 8-बिट उत्पाद, 43%, 4-बिट उत्पाद 2%, 16 के लिए जिम्मेदार हैं। -बिट उत्पाद 1% के लिए जिम्मेदार हैं, यह देखा जा सकता है कि बाजार में मुख्यधारा के उत्पाद 32-बिट और 8-बिट एमसीयू हैं, और 16-बिट एमसीयू उत्पादों के बाजार स्थान को गंभीर रूप से निचोड़ा गया है।

सीआईएससी इंस्ट्रक्शन सेट उत्पादों का बाजार में 24% हिस्सा है, आरआईएससी इंस्ट्रक्शन सेट उत्पादों का बाजार के मुख्यधारा उत्पादों में 76% हिस्सा है;Intel 8051 कोर उत्पादों की बाजार में 22% हिस्सेदारी है, इसके बाद ARM Cortex-M0 उत्पादों की हिस्सेदारी 20% है, ARM Cortex-M3 उत्पादों की हिस्सेदारी 14% है, ARM Cortex-M4 उत्पादों की हिस्सेदारी 12% है, ARM Cortex-M0+ उत्पादों की हिस्सेदारी है। 5% के लिए जिम्मेदार, ARM Cortex-M23 उत्पादों के लिए 1% के लिए जिम्मेदार, RISC-V कोर उत्पादों के लिए 1% के लिए जिम्मेदार है, और अन्य के लिए 24% के लिए जिम्मेदार है।ARM Cortex-M0+ उत्पादों की हिस्सेदारी 5%, ARM Cortex-M23 उत्पादों की हिस्सेदारी 1%, RISC-V कोर उत्पादों की हिस्सेदारी 1% और अन्य की हिस्सेदारी 24% है।कुल मिलाकर, एआरएम कॉर्टेक्स श्रृंखला कोर का बाजार की मुख्यधारा में 52% हिस्सा है।

एमसीयू बाजार पिछले 20 वर्षों में महत्वपूर्ण कीमतों में गिरावट का सामना कर रहा है, लेकिन पिछले पांच वर्षों में इसकी औसत बिक्री मूल्य (एएसपी) में गिरावट धीमी रही है।ऑटोमोटिव उद्योग में मंदी, वैश्विक आर्थिक कमजोरी और महामारी संकट का अनुभव करने के बाद, एमसीयू बाजार 2020 में ठीक होना शुरू हुआ। आईसी इनसाइट्स के अनुसार, 2020 में एमसीयू शिपमेंट में 8% की वृद्धि हुई, और 2021 में कुल एमसीयू शिपमेंट में 8% की वृद्धि हुई। 12%, 30.9 बिलियन की रिकॉर्ड ऊंचाई, जबकि एएसपी में भी 10% की वृद्धि हुई, जो 25 वर्षों में सबसे अधिक वृद्धि है।

आईसी इनसाइट्स को उम्मीद है कि अगले पांच वर्षों में एमसीयू शिपमेंट 35.8 बिलियन यूनिट तक पहुंच जाएगा, जिसमें कुल बिक्री 27.2 बिलियन डॉलर होगी।इनमें से, 32-बिट एमसीयू की बिक्री 9.4% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर के साथ 20 बिलियन डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है, 16-बिट एमसीयू की बिक्री 4.7 बिलियन डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है, और 4-बिट एमसीयू में वृद्धि दिखाने की उम्मीद नहीं है।

02 कार एमसीयू को ओवरटेक करने का क्रेज

ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स एमसीयू का सबसे बड़ा अनुप्रयोग परिदृश्य है।आईसी इनसाइट्स को उम्मीद है कि 2022 में दुनिया भर में एमसीयू की बिक्री 10% बढ़कर रिकॉर्ड 21.5 बिलियन डॉलर हो जाएगी, ऑटोमोटिव एमसीयू अधिकांश अन्य बाजारों की तुलना में अधिक बढ़ रही है।

एमसीयू की 40% से अधिक बिक्री ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स से होती है, और अगले पांच वर्षों में ऑटोमोटिव एमसीयू की बिक्री 7.7% की सीएजीआर से बढ़ने की उम्मीद है, जो सामान्य प्रयोजन एमसीयू (7.3%) को पीछे छोड़ देगी।

वर्तमान में, ऑटोमोटिव एमसीयू मुख्य रूप से 8-बिट, 16-बिट और 32-बिट हैं, और एमसीयू के विभिन्न बिट अलग-अलग कार्य करते हैं।

विशेष रूप से:

8-बिट एमसीयू का उपयोग मुख्य रूप से अपेक्षाकृत बुनियादी नियंत्रण कार्यों के लिए किया जाता है, जैसे सीटों, एयर कंडीशनर, पंखे, खिड़कियां और दरवाजा नियंत्रण मॉड्यूल का नियंत्रण।

16-बिट MCU का उपयोग मुख्य रूप से निचले हिस्से, जैसे इंजन, इलेक्ट्रॉनिक ब्रेक, सस्पेंशन सिस्टम और अन्य पावर और ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए किया जाता है।

32-बिट एमसीयू ऑटोमोटिव इंटेलिजेंस में फिट बैठता है और मुख्य रूप से कॉकपिट मनोरंजन, एडीएएस और बॉडी कंट्रोल जैसे उच्च-स्तरीय बुद्धिमान और सुरक्षित एप्लिकेशन परिदृश्यों के लिए उपयोग किया जाता है।

इस स्तर पर, 8-बिट एमसीयू प्रदर्शन और मेमोरी क्षमता में बढ़ रहे हैं, और अपनी लागत प्रभावशीलता के साथ, वे अनुप्रयोगों में कुछ 16-बिट एमसीयू को प्रतिस्थापित कर सकते हैं और 4-बिट एमसीयू के साथ पिछड़े संगत भी हैं।32-बिट एमसीयू संपूर्ण ऑटोमोटिव ई/ई आर्किटेक्चर में तेजी से महत्वपूर्ण मास्टर कंट्रोल भूमिका निभाएगा, जो चार बिखरी हुई लो-एंड और मिड-रेंज ईसीयू इकाइयों को प्रबंधित कर सकता है, और उपयोग की संख्या में वृद्धि जारी रहेगी।

उपरोक्त स्थिति 16-बिट एमसीयू को अपेक्षाकृत अजीब स्थिति में बनाती है, उच्च नहीं बल्कि निम्न, लेकिन कुछ एप्लिकेशन परिदृश्यों में, यह अभी भी उपयोगी है, जैसे पावरट्रेन सिस्टम के कुछ प्रमुख अनुप्रयोग।

ऑटोमोटिव इंटेलिजेंस ने 32-बिट एमसीयू की मांग को काफी हद तक बढ़ा दिया है, 2021 में ऑटोमोटिव एमसीयू की तीन-चौथाई से अधिक बिक्री 32-बिट एमसीयू से होगी, जिसके लगभग 5.83 बिलियन डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है;16-बिट MCU लगभग $1.34 बिलियन का राजस्व उत्पन्न करेगा;मैकक्लीन रिपोर्ट के अनुसार, और 8-बिट एमसीयू राजस्व में लगभग $441 मिलियन उत्पन्न करेंगे।

एप्लिकेशन स्तर पर, इन्फोटेनमेंट ऑटोमोटिव एमसीयू बिक्री में साल-दर-साल सबसे अधिक वृद्धि वाला एप्लिकेशन परिदृश्य है, जिसमें 2020 की तुलना में 2021 में 59% की वृद्धि और शेष परिदृश्यों के लिए 20% राजस्व वृद्धि है।

अब कार के सभी इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण ईसीयू (इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई) का उपयोग करते हैं, और एमसीयू कोर नियंत्रण चिप ईसीयू है, प्रत्येक ईसीयू में कम से कम एक एमसीयू होता है, इसलिए बुद्धिमान विद्युतीकरण के परिवर्तन और उन्नयन के वर्तमान चरण ने मांग को प्रेरित किया एमसीयू में एकल वाहन का उपयोग बढ़ेगा।

चाइना मार्केटिंग इंस्टीट्यूट की ऑटोमोटिव मार्केटिंग विशेषज्ञ समिति के अनुसंधान विभाग के आंकड़ों के अनुसार, साधारण पारंपरिक ईंधन कारों द्वारा ले जाने वाले ईसीयू की औसत संख्या 70 है;सीटों, केंद्रीय नियंत्रण और मनोरंजन, शरीर की स्थिरता और सुरक्षा के लिए उच्च प्रदर्शन आवश्यकताओं के कारण लक्जरी पारंपरिक ईंधन कारों द्वारा ले जाने वाले ईसीयू की संख्या 150 तक पहुंच सकती है;और स्वायत्त ड्राइविंग और सहायक ड्राइविंग के लिए नए सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर आवश्यकताओं के कारण स्मार्ट कारों द्वारा ले जाने वाले ईसीयू की औसत संख्या 300 तक पहुंच सकती है, जो एकल कारों द्वारा उपयोग की जाने वाली एमसीयू की मात्रा से मेल खाती है जो 300 से अधिक तक पहुंच जाएगी।

वाहन निर्माताओं की ओर से एमसीयू की मजबूत मांग विशेष रूप से 2021 में स्पष्ट है, जब महामारी के कारण कोर की कमी है।उस वर्ष, कई कार कंपनियों को कोर की कमी के कारण कुछ उत्पादन लाइनें बंद करनी पड़ीं, लेकिन ऑटोमोटिव एमसीयू की बिक्री 23% बढ़कर 7.6 बिलियन डॉलर हो गई, जो एक रिकॉर्ड ऊंचाई है।

अधिकांश ऑटोमोटिव चिप्स का उत्पादन 8-इंच वेफर्स का उपयोग करके किया जाता है, कुछ निर्माता जैसे TI से 12-इंच लाइन ट्रांसफर, IDM भी क्षमता आउटसोर्सिंग फाउंड्री का हिस्सा होंगे, जिस पर MCU का प्रभुत्व है, लगभग 70% क्षमता TSMC की है। .हालाँकि, ऑटोमोटिव व्यवसाय स्वयं टीएसएमसी का एक छोटा सा हिस्सा है, और टीएसएमसी उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के उन्नत प्रक्रिया प्रौद्योगिकी क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित करता है, इसलिए ऑटोमोटिव एमसीयू बाजार विशेष रूप से दुर्लभ है।

पूरे सेमीकंडक्टर उद्योग के नेतृत्व में ऑटोमोटिव चिप्स की कमी ने भी विस्तार की लहर की शुरुआत की, प्रमुख फाउंड्री और आईडीएम संयंत्रों ने सक्रिय रूप से उत्पादन का विस्तार किया, लेकिन फोकस अलग है।

टीएसएमसी कुमामोटो संयंत्र के 2024 के अंत तक परिचालन में आने की उम्मीद है, 22/28एनएम प्रक्रिया के अलावा, यह 12 और 16एनएम प्रक्रियाएं भी प्रदान करेगा, और नानजिंग संयंत्र मासिक उत्पादन क्षमता के साथ उत्पादन को 28एनएम तक विस्तारित करेगा। 40,000 टुकड़े;

SMIC ने 2021 में कम से कम 45,000 8-इंच वेफर्स और कम से कम 10,000 12-इंच वेफर्स द्वारा उत्पादन का विस्तार करने की योजना बनाई है, और 28nm और उससे ऊपर के नोड्स पर ध्यान केंद्रित करते हुए, लिंगांग में 120,000 वेफर्स की मासिक क्षमता के साथ 12-इंच उत्पादन लाइन का निर्माण किया है।

हुआहोंग को उम्मीद है कि 2022 में 12-इंच उत्पादन क्षमता का विस्तार 94,500 टुकड़ों तक हो जाएगा;

रेनेसा ने आउटसोर्सिंग का विस्तार करने के इरादे से टीएसएमसी के कुमामोटो संयंत्र में अपनी हिस्सेदारी की घोषणा की, और इसका लक्ष्य 2023 तक ऑटोमोटिव एमसीयू आपूर्ति को 50% तक बढ़ाना है, उच्च-अंत एमसीयू क्षमता में 50% और निम्न-अंत एमसीयू क्षमता में लगभग 70% की वृद्धि होने की उम्मीद है। 2021 के अंत की तुलना में।

STMicroelectronics विस्तार के लिए 2022 में $1.4 बिलियन का निवेश करेगा, और 2025 तक अपने यूरोपीय संयंत्रों की क्षमता को दोगुना करने की योजना बना रहा है, मुख्य रूप से 12-इंच क्षमता बढ़ाने के लिए, और 8-इंच क्षमता के लिए, STMicroelectronics उन उत्पादों के लिए चुनिंदा रूप से अपग्रेड करेगा जिन्हें 12- की आवश्यकता नहीं है। इंच प्रौद्योगिकी.

टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स चार नए संयंत्र जोड़ेगा, पहला संयंत्र 2025 में परिचालन में आने की उम्मीद है, और तीसरा और चौथा संयंत्र 2026 और 2030 के बीच बनाया जाएगा;

ओएन सेमीकंडक्टर ने मुख्य रूप से 12-इंच वेफर क्षमता विस्तार के लिए अपने पूंजी निवेश को 12% तक बढ़ा दिया।

आईसी इनसाइट्स के पास एक दिलचस्प डेटा है कि सभी 32-बिट एमसीयू का एएसपी 2015 और 2020 के बीच साल-दर-साल -4.4% की सीएजीआर से घट रहा है, लेकिन 2021 में लगभग 13% बढ़कर लगभग $0.72 हो गया है। हाजिर बाजार में परिलक्षित होता है , ऑटोमोटिव MCU की कीमत में उतार-चढ़ाव अधिक स्पष्ट है: NXP 32-बिट MCU FS32K144HAT0MLH $22 की स्थायी कीमत के साथ $550 तक बढ़ गया, जो कि 20 गुना से अधिक की रेंज है, जो उस समय सबसे दुर्लभ ऑटोमोटिव चिप्स में से एक था।

Infineon 32-बिट ऑटोमोटिव MCU SAK-TC277TP-64F200N DC की कीमत लगभग 100 गुना की वृद्धि के साथ 4,500 युआन तक बढ़ गई थी, SAK-TC275T-64F200N DC की समान श्रृंखला भी 2,000 युआन से अधिक हो गई थी।

दूसरी ओर, मूल रूप से गर्म उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स ठंडा होने लगा, कमजोर मांग, साथ ही घरेलू प्रतिस्थापन में तेजी आई, जिससे सामान्य प्रयोजन, उपभोक्ता एमसीयू की कीमतें वापस नीचे आ गईं, कुछ एसटी चिप मॉडल जैसे एफ0/एफ1/एफ3 श्रृंखला की कीमतें सामान्य कीमत के करीब आ गईं, और यहां तक ​​कि बाजार में अफवाहें भी उड़ीं कि कुछ एमसीयू की कीमत एजेंसी कीमत से गिर गई है।

हालाँकि, रेनेसा, एनएक्सपी, इन्फिनियन और एसटी जैसे ऑटोमोटिव एमसीयू अभी भी सापेक्ष कमी की स्थिति में हैं।उदाहरण के लिए, ST के उच्च-प्रदर्शन 32-बिट MCU STM32H743VIT6 की कीमत पिछले साल के अंत में 600 युआन तक चढ़ गई, जबकि दो साल पहले इसकी कीमत केवल 48 युआन थी।वृद्धि 10 गुना से अधिक है;Infineon ऑटोमोटिव MCU SAK-TC237LP-32F200N AC की बाजार कीमत पिछले साल अक्टूबर में लगभग $1200 थी, दिसंबर में ऑफर $3800 तक था, और यहां तक ​​कि तीसरे पक्ष की वेबसाइटों पर भी $5000 से अधिक की पेशकश की गई थी।

03 बाज़ार बड़ा है, और घरेलू उत्पादन छोटा है

एमसीयू प्रतिस्पर्धी परिदृश्य पर पूरे सेमीकंडक्टर प्रतिस्पर्धी माहौल की तरह ही विदेशी दिग्गजों का वर्चस्व है।2021 में, शीर्ष पांच MCU विक्रेता NXP, माइक्रोचिप, रेनेसा, ST और Infineon थे।इन पांच एमसीयू विक्रेताओं की कुल वैश्विक बिक्री में हिस्सेदारी 82.1% थी, जबकि 2016 में यह 72.2% थी, बीच के वर्षों में हेडलाइन कंपनियों का आकार बढ़ रहा है।

उपभोक्ता और औद्योगिक MCU की तुलना में, ऑटोमोटिव MCU प्रमाणन सीमा अधिक है और प्रमाणन अवधि लंबी है, प्रमाणन प्रणाली में ISO26262 मानक प्रमाणन, AEC-Q001~004 और IATF16949 मानक प्रमाणन, AEC-Q100/Q104 मानक प्रमाणन शामिल हैं, जिनमें से ISO26262 पर ऑटोमोटिव कार्यात्मक सुरक्षा को ASIL-A से D के चार स्तरों में विभाजित किया गया है। उदाहरण के लिए, चेसिस और अन्य परिदृश्यों में उच्चतम सुरक्षा आवश्यकताएं होती हैं और ASIL-D स्तर के प्रमाणीकरण की आवश्यकता होती है, कुछ चिप निर्माता शर्तों को पूरा कर सकते हैं।

रणनीति विश्लेषण डेटा के अनुसार, वैश्विक और घरेलू ऑटोमोटिव एमसीयू बाजार पर मुख्य रूप से एनएक्सपी, रेनेसा, इनफिनियन, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स, माइक्रोचिप का कब्जा है, जिनकी बाजार हिस्सेदारी 85% है।हालाँकि 32-बिट MCU पर अभी भी विदेशी दिग्गजों का एकाधिकार है, लेकिन कुछ घरेलू कंपनियाँ आगे बढ़ गई हैं।

04 निष्कर्ष

बुद्धिमान इलेक्ट्रिक वाहनों का तेजी से विकास, इसलिए कई उपभोक्ता चिप निर्माता शामिल हो गए हैं, जैसे कि एनवीडिया, क्वालकॉम, इंटेल बुद्धिमान कॉकपिट में रहे हैं, स्वायत्त ड्राइविंग चिप सफलताएं, पुराने ऑटोमोटिव चिप निर्माताओं के अस्तित्व की जगह को संपीड़ित कर रही हैं।ऑटोमोटिव एमसीयू का विकास तकनीकी लाभ को बनाए रखते हुए लागत में कमी के लिए आत्म-विकास और प्रदर्शन में सुधार पर ध्यान केंद्रित करने से लेकर सर्वांगीण प्रतिस्पर्धा तक चला गया है।

वितरित से लेकर डोमेन नियंत्रण तक और अंततः केंद्रीय एकीकरण की ओर ऑटोमोटिव ई/ई आर्किटेक्चर के साथ, अधिक से अधिक बहु-कार्यात्मक और सरल लो-एंड चिप को प्रतिस्थापित किया जाएगा, उच्च-प्रदर्शन, उच्च कंप्यूटिंग शक्ति और अन्य उच्च-अंत चिप्स भविष्य की ऑटोमोटिव चिप प्रतियोगिता का फोकस बन जाएंगे, क्योंकि भविष्य में ईसीयू संख्या में कमी से एमसीयू की मुख्य नियंत्रण भूमिका अपेक्षाकृत छोटी है, जैसे कि टेस्ला चेसिस नियंत्रण ईसीयू, एक एकल में 3-4 एमसीयू होते हैं, लेकिन कुछ सरल कार्य होते हैं बुनियादी एमसीयू को एकीकृत किया जाएगा।कुल मिलाकर, ऑटोमोटिव एमसीयू का बाजार और आने वाले वर्षों में घरेलू प्रतिस्थापन के लिए जगह निस्संदेह विशाल है।