01 MCU च्या वाढीचा इतिहास
MCU, मायक्रोकंट्रोलर, त्याचे एक सुप्रसिद्ध नाव आहे: सिंगल-चिप मायक्रो कॉम्प्युटर.
CPU RAM ROM IO काउंटर सिरीयल पोर्टच्या अंतर्गत आवृत्तीसह मूलभूत संगणक प्रणालीचा एक संच चिपवर हलवणे हे खरोखरच गोड ठिकाण आहे, जरी कार्यप्रदर्शन संगणकासारखे नक्कीच विस्तृत नाही, परंतु ते कमी पॉवर प्रोग्राम करण्यायोग्य आहे आणि लवचिक, त्यामुळे ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स, वैद्यकीय उद्योग संप्रेषण कारमध्ये अनुप्रयोगांची विस्तृत श्रेणी आहे.
त्याचा जन्म 1971 मध्ये झाला होता, इंटेलने जगातील पहिला मायक्रोप्रोसेसर डिझाइन केला - 4004 4-बिट चिप, ही चिप 2,000 पेक्षा जास्त ट्रान्झिस्टर समाकलित करते आणि इंटेलने 4001, 4002, 4003 चिप्स, RAM, ROM आणि रजिस्टर्स देखील डिझाइन केले.
जेव्हा ही चार उत्पादने बाजारात आली, तेव्हा इंटेलने जाहिरातीत लिहिले "एकात्मिक सर्किट्सच्या नवीन युगाची घोषणा करा: मायक्रो कॉम्प्युटर एका चिपवर कंडेन्स्ड."त्यावेळी, मिनीकॉम्प्युटर आणि मेनफ्रेम हे प्रामुख्याने 8-बिट आणि 16-बिट प्रोसेसर होते, म्हणून इंटेलने 1972 मध्ये 8-बिट मायक्रोप्रोसेसर 8008 लाँच केले ज्यामुळे एकल-चिप मायक्रोकॉम्प्युटर्सचे युग सुरू झाले.
1976 मध्ये, इंटेलने जगातील पहिला प्रोग्राम करण्यायोग्य मायक्रोकॉम्प्युटर कंट्रोलर 8748 लाँच केला, जो 8-बिट CPU, 8-बिट समांतर I/O, 8-बिट काउंटर, RAM, ROM, इत्यादींना एकत्रित करतो, जे सामान्य औद्योगिक नियंत्रणाच्या गरजा पूर्ण करू शकतात आणि इंस्ट्रुमेंटेशन, 8748 द्वारे दर्शविले जाते, औद्योगिक क्षेत्रात सिंगल-चिप मायक्रोकॉम्प्यूटरचे अन्वेषण उघडते.
1980 च्या दशकात, 8-बिट सिंगल-चिप मायक्रोकॉम्प्युटर अधिक परिपक्व होऊ लागले, रॅम आणि रॉम क्षमता वाढली, साधारणपणे सीरियल इंटरफेस, मल्टी-लेव्हल इंटरप्ट प्रोसेसिंग सिस्टम, एकाधिक 16-बिट काउंटर इ. 1983 मध्ये, इंटेलने MCS लाँच केले. 120,000 एकात्मिक ट्रान्झिस्टरसह 16-बिट उच्च-कार्यक्षमता मायक्रोकंट्रोलरची -96 मालिका.
1990 पासून, सिंगल-चिप मायक्रो कॉम्प्युटरने शंभर विचारांच्या टप्प्यात प्रवेश केला आहे, कार्यप्रदर्शन, वेग, विश्वासार्हता, पूर्ण बहरात, बस किंवा डेटा रजिस्टरच्या बिट्सच्या संख्येनुसार, सुरुवातीच्या 4 बिट्सपासून. 8-बिट, 16-बिट, 32-बिट आणि 64-बिट सिंगल-चिप मायक्रोकॉम्प्युटरसह हळूहळू विकसित झाले.
सध्या, MCU चे निर्देश संच मुख्यत्वे CISC आणि RISC मध्ये विभागले गेले आहेत आणि कोर आर्किटेक्चर हे प्रामुख्याने ARM Cortex, Intel 8051 आणि RISC-V आहे.
2020 चायना जनरल मायक्रोकंट्रोलर (MCU) मार्केट ब्रीफनुसार, 32-बिट MCU उत्पादने मार्केटमध्ये 55% पर्यंत आहेत, त्यानंतर 8-बिट उत्पादने, 43%, 4-बिट उत्पादने 2%, 16% आहेत -बिट उत्पादने 1% आहेत, हे दिसून येते की बाजारातील मुख्य प्रवाहातील उत्पादने 32-बिट आणि 8-बिट MCU आहेत आणि 16-बिट MCU उत्पादनांची बाजारपेठ गंभीरपणे पिळली गेली आहे.
CISC सूचना संच उत्पादनांचा बाजारातील 24% वाटा आहे, RISC सूचना संच उत्पादनांचा वाटा बाजारातील मुख्य प्रवाहातील उत्पादनांमध्ये 76% आहे;इंटेल 8051 कोर उत्पादनांचा बाजारातील 22% वाटा, त्यानंतर ARM कॉर्टेक्स-M0 उत्पादने 20%, ARM कॉर्टेक्स-M3 उत्पादने 14%, ARM कॉर्टेक्स-M4 उत्पादने 12%, ARM कॉर्टेक्स-M0+ उत्पादने आहेत. 5%, ARM Cortex-M23 उत्पादने 1%, RISC-V कोर उत्पादने 1%, आणि इतर 24% आहेत.ARM Cortex-M0+ उत्पादने 5%, ARM Cortex-M23 उत्पादने 1%, RISC-V कोर उत्पादने 1% आणि इतर 24% आहेत.एकूणच, एआरएम कॉर्टेक्स सीरीज कोरचा बाजारातील मुख्य प्रवाहात 52% वाटा आहे.
MCU मार्केटला गेल्या 20 वर्षांमध्ये किमतीत लक्षणीय घट होत आहे, परंतु गेल्या पाच वर्षांत त्याची सरासरी विक्री किंमत (ASP) घसरण मंदावली आहे.ऑटोमोटिव्ह उद्योगातील मंदी, जागतिक आर्थिक कमकुवतपणा आणि साथीचे संकट अनुभवल्यानंतर, MCU मार्केट 2020 मध्ये सावरण्यास सुरुवात झाली. IC इनसाइट्सच्या मते, 2020 मध्ये MCU शिपमेंटमध्ये 8% वाढ झाली आणि 2021 मध्ये एकूण MCU शिपमेंटमध्ये वाढ झाली. 12%, 30.9 अब्जचा विक्रमी उच्चांक, तर ASPs देखील 10% वाढले, 25 वर्षातील सर्वोच्च वाढ.
IC इनसाइट्सची अपेक्षा आहे की MCU शिपमेंट पुढील पाच वर्षांत 35.8 अब्ज युनिट्सपर्यंत पोहोचेल, एकूण विक्री $27.2 अब्ज होईल.यापैकी 32-बिट MCU विक्री 9.4% च्या कंपाऊंड वार्षिक वाढीसह $20 बिलियन पर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे, 16-बिट MCU $4.7 अब्ज पर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे आणि 4-बिट MCU ची वाढ अपेक्षित नाही.
02 कार MCU वेडा ओव्हरटेकिंग
ऑटोमोटिव्ह इलेक्ट्रॉनिक्स हे MCU चे सर्वात मोठे ऍप्लिकेशन परिदृश्य आहे.IC इनसाइट्सला 2022 मध्ये जगभरातील MCU विक्री 10% वाढून $21.5 अब्ज विक्रमी होईल अशी अपेक्षा आहे, ऑटोमोटिव्ह MCUs इतर अंतिम बाजारपेठांपेक्षा अधिक वाढतील.
40% पेक्षा जास्त MCU विक्री ऑटोमोटिव्ह इलेक्ट्रॉनिक्समधून येते आणि ऑटोमोटिव्ह MCU विक्री पुढील पाच वर्षांमध्ये 7.7% च्या CAGR ने वाढण्याची अपेक्षा आहे, जे सामान्य-उद्देश MCU (7.3%) च्या पुढे जाईल.
सध्या, ऑटोमोटिव्ह MCUs हे प्रामुख्याने 8-बिट, 16-बिट आणि 32-बिट आहेत आणि MCU चे वेगवेगळे बिट्स वेगवेगळे काम करतात.
विशेषत:
8-बिट MCU मुख्यतः तुलनेने मूलभूत नियंत्रण कार्यांसाठी वापरले जाते, जसे की सीट, एअर कंडिशनर, पंखे, खिडक्या आणि दरवाजा नियंत्रण मॉड्यूल्सचे नियंत्रण.
16-बिट MCU मुख्यतः लोअर बॉडीसाठी वापरले जाते, जसे की इंजिन, इलेक्ट्रॉनिक ब्रेक, सस्पेंशन सिस्टम आणि इतर पॉवर आणि ट्रान्समिशन सिस्टम.
32-बिट MCU ऑटोमोटिव्ह इंटेलिजेंसमध्ये बसते आणि मुख्यतः कॉकपिट मनोरंजन, ADAS आणि शरीर नियंत्रण यांसारख्या उच्च-अंत बुद्धिमान आणि सुरक्षित अनुप्रयोग परिस्थितींसाठी वापरले जाते.
या टप्प्यावर, 8-बिट MCUs कार्यप्रदर्शन आणि मेमरी क्षमतेमध्ये वाढत आहेत, आणि त्यांच्या स्वतःच्या किमतीच्या परिणामकारकतेसह, ते अनुप्रयोगांमध्ये काही 16-बिट MCU बदलू शकतात आणि ते 4-बिट MCUs सोबत बॅकवर्ड सुसंगत देखील आहेत.32-बिट MCU संपूर्ण ऑटोमोटिव्ह E/E आर्किटेक्चरमध्ये वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाची मास्टर कंट्रोल भूमिका बजावेल, जे चार विखुरलेल्या लो-एंड आणि मिड-रेंज ECU युनिट्सचे व्यवस्थापन करू शकते आणि वापरांची संख्या वाढतच जाईल.
वरील परिस्थिती 16-बिट MCU ला तुलनेने अस्ताव्यस्त स्थितीत बनवते, उच्च नाही परंतु कमी, परंतु काही अनुप्रयोग परिस्थितींमध्ये, ते अद्याप उपयुक्त आहे, जसे की पॉवरट्रेन सिस्टमचे काही प्रमुख अनुप्रयोग.
ऑटोमोटिव्ह इंटेलिजन्सने 32-बिट MCU ची मागणी लक्षणीयरीत्या वाढवली आहे, 2021 मध्ये तीन चतुर्थांश ऑटोमोटिव्ह MCU विक्री 32-बिट MCU मधून आली आहे, सुमारे $5.83 अब्ज पर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा आहे;16-बिट MCUs सुमारे $1.34 अब्ज कमाई करतील;आणि 8-बिट MCUs सुमारे $441 दशलक्ष कमाई करतील, McClean अहवालानुसार.
ॲप्लिकेशन स्तरावर, इन्फोटेनमेंट ही ॲप्लिकेशनची परिस्थिती आहे ज्यामध्ये ऑटोमोटिव्ह MCU विक्रीमध्ये वर्ष-दर-वर्ष सर्वाधिक वाढ झाली आहे, 2020 च्या तुलनेत 2021 मध्ये 59% वाढ आणि उर्वरित परिस्थितींसाठी 20% महसूल वाढ.
आता कारचे सर्व इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण ईसीयू (इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल युनिट) वापरण्यासाठी आहे आणि एमसीयू ही कोर कंट्रोल चिप ईसीयू आहे, प्रत्येक ईसीयूमध्ये किमान एक एमसीयू आहे, म्हणून बुद्धिमान विद्युतीकरणाच्या परिवर्तनाच्या आणि अपग्रेडिंगच्या सध्याच्या टप्प्यामुळे मागणी वाढली. MCU एकल वाहनाचा वापर वाढेल.
चायना मार्केटिंग इन्स्टिट्यूटच्या ऑटोमोटिव्ह मार्केटिंग एक्सपर्ट कमिटीच्या रिसर्च डिपार्टमेंटच्या आकडेवारीनुसार, सामान्य पारंपारिक इंधन कारद्वारे वाहून नेलेल्या ईसीयूची सरासरी संख्या 70 आहे;लक्झरी पारंपारिक इंधन कारद्वारे वाहून नेल्या जाणाऱ्या ईसीयूची संख्या 150 पर्यंत पोहोचू शकते कारण जागा, केंद्रीय नियंत्रण आणि मनोरंजन, शरीराची स्थिरता आणि सुरक्षितता यासाठी उच्च कार्यक्षमता आवश्यकता;आणि ऑटोनॉमस ड्रायव्हिंग आणि असिस्टेड ड्रायव्हिंगसाठी नवीन सॉफ्टवेअर आणि हार्डवेअर आवश्यकतांमुळे स्मार्ट कारद्वारे वाहून नेल्या जाणाऱ्या ECU ची सरासरी संख्या 300 पर्यंत पोहोचू शकते, जे एकल कारद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या MCU च्या प्रमाणाशी संबंधित आहे ते देखील 300 पेक्षा जास्त पोहोचेल.
2021 मध्ये जेव्हा महामारीमुळे कोरची कमतरता असते तेव्हा ऑटोमेकर्सकडून MCU ची जोरदार मागणी दिसून येते.त्या वर्षी, अनेक कार कंपन्यांना कोरच्या कमतरतेमुळे काही उत्पादन ओळी थोडक्यात बंद कराव्या लागल्या, परंतु ऑटोमोटिव्ह MCU ची विक्री 23% वाढून $7.6 अब्ज झाली, जो विक्रमी उच्चांक आहे.
बहुतेक ऑटोमोटिव्ह चिप्स 8-इंच वेफर्स वापरून तयार केल्या जातात, काही उत्पादक जसे की TI ते 12-इंच लाइन ट्रान्सफर, IDM देखील क्षमतेच्या आउटसोर्सिंग फाउंड्रीचा भाग असेल, ज्यामध्ये MCU चा प्रभुत्व आहे, TSMC द्वारे क्षमतेच्या सुमारे 70% .तथापि, ऑटोमोटिव्ह व्यवसायात स्वतःच TSMC चा एक छोटासा हिस्सा आहे आणि TSMC ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्सच्या प्रगत प्रक्रिया तंत्रज्ञान क्षेत्रावर लक्ष केंद्रित करते, त्यामुळे ऑटोमोटिव्ह MCU मार्केट विशेषतः दुर्मिळ आहे.
संपूर्ण सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या नेतृत्वाखालील ऑटोमोटिव्ह चिप्सच्या कमतरतेमुळे देखील विस्ताराची लाट आली, प्रमुख फाउंड्रीज आणि IDM प्लांट्सने सक्रियपणे उत्पादन वाढवले, परंतु लक्ष वेगळे आहे.
TSMC कुमामोटो प्लांट 2024 च्या अखेरीस कार्यान्वित होण्याची अपेक्षा आहे, 22/28nm प्रक्रियेव्यतिरिक्त, ते पुढे 12 आणि 16nm प्रक्रिया प्रदान करेल आणि नानजिंग प्लांट 28nm पर्यंत उत्पादन वाढवेल, ज्याची मासिक उत्पादन क्षमता असेल. 40,000 तुकडे;
SMIC 2021 मध्ये किमान 45,000 8-इंच वेफर्स आणि किमान 10,000 12-इंच वेफर्सने उत्पादन वाढवण्याची आणि लिंगांगमध्ये 120,000 वेफर्सच्या मासिक क्षमतेसह 12-इंच उत्पादन लाइन तयार करण्याची योजना आखत आहे, ज्यामध्ये 28m आणि वरील क्रमांकावर लक्ष केंद्रित केले जाईल.
Huahong 2022 मध्ये 12-इंच उत्पादन क्षमता 94,500 तुकड्यांपर्यंत वाढवण्याची अपेक्षा करते;
रेनेसासने TSMC च्या कुमामोटो प्लांटमध्ये आउटसोर्सिंगचा विस्तार करण्याच्या उद्देशाने आपली भागीदारी जाहीर केली आणि 2023 पर्यंत ऑटोमोटिव्ह MCU पुरवठा 50% ने वाढवण्याचे उद्दिष्ट ठेवले आहे, उच्च-एंड MCU क्षमता 50% आणि निम्न-एंड MCU क्षमता सुमारे 70% वाढण्याची अपेक्षा आहे. 2021 च्या अखेरच्या तुलनेत.
STMicroelectronics 2022 मध्ये विस्तारासाठी $1.4 अब्ज गुंतवेल आणि 2025 पर्यंत त्याच्या युरोपियन प्लांटची क्षमता दुप्पट करण्याची योजना आखत आहे, मुख्यतः 12-इंच क्षमता वाढवण्यासाठी आणि 8-इंच क्षमतेसाठी, STMicroelectronics निवडकपणे अशा उत्पादनांसाठी अपग्रेड करेल ज्यांना 12-ची आवश्यकता नाही. इंच तंत्रज्ञान.
टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स चार नवीन प्लांट जोडणार आहेत, पहिला प्लांट 2025 मध्ये कार्यान्वित होण्याची अपेक्षा आहे, आणि तिसरा आणि चौथा प्लांट 2026 आणि 2030 दरम्यान बांधला जाईल;
ON सेमीकंडक्टरने त्याची भांडवली गुंतवणूक 12% पर्यंत वाढवली, मुख्यतः 12-इंच वेफर क्षमता विस्तारासाठी.
IC अंतर्दृष्टीमध्ये एक मनोरंजक डेटा आहे की सर्व 32-बिट MCUs चा ASP 2015 आणि 2020 दरम्यान वार्षिक -4.4% च्या CAGR वर घसरत आहे, परंतु 2021 मध्ये सुमारे 13% वाढून सुमारे $0.72 वर आला आहे. स्पॉट मार्केटमध्ये प्रतिबिंबित , ऑटोमोटिव्ह MCU च्या किंमतीतील चढ-उतार अधिक स्पष्ट आहे: NXP 32-bit MCU FS32K144HAT0MLH $22 च्या स्थायी किमतीसह $550 पर्यंत वाढले, 20 पेक्षा जास्त वेळा, जी त्या वेळी सर्वात दुर्मिळ ऑटोमोटिव्ह चिप्सपैकी एक होती.
Infineon 32-बिट ऑटोमोटिव्ह MCU SAK-TC277TP-64F200N DC 4,500 युआनपर्यंत वाढले होते, जवळपास 100 पटीने वाढले, SAK-TC275T-64F200N DC ची समान मालिका देखील 2,000 युआनपेक्षा जास्त झाली.
दुसऱ्या बाजूला, मूळतः गरम ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स थंड होऊ लागले, कमकुवत मागणी, तसेच देशांतर्गत प्रतिस्थापनाची गती, सामान्य हेतू, ग्राहक MCU किमती कमी झाल्या, काही ST चिप मॉडेल जसे की F0/F1/F3 मालिका किमती सामान्य किमतीच्या जवळ आल्या आणि काही MCU च्या किमती एजन्सीच्या किंमतीमुळे घसरल्याच्या बाजारातील अफवा देखील पसरल्या.
तथापि, ऑटोमोटिव्ह MCU जसे की Renesas, NXP, Infineon आणि ST अजूनही तुलनेने कमी स्थितीत आहेत.उदाहरणार्थ, ST च्या उच्च-कार्यक्षमता 32-बिट MCU STM32H743VIT6 ची किंमत गेल्या वर्षाच्या अखेरीस 600 युआनवर गेली, तर दोन वर्षांपूर्वी त्याची किंमत फक्त 48 युआन होती.वाढ 10 पट जास्त आहे;Infineon Automotive MCU SAK-TC237LP-32F200N AC बाजार किंमत गेल्या वर्षी ऑक्टोबरमध्ये सुमारे $1200, डिसेंबर ऑफर $3800 पर्यंत, आणि अगदी तृतीय-पक्ष वेबसाइटवर $5000 पेक्षा जास्त ऑफर.
03 बाजार मोठा आहे, आणि देशांतर्गत उत्पादन लहान आहे
MCU स्पर्धात्मक लँडस्केपमध्ये संपूर्ण सेमीकंडक्टर स्पर्धात्मक वातावरणाइतकेच विदेशी दिग्गजांचे वर्चस्व आहे.2021 मध्ये, शीर्ष पाच MCU विक्रेते NXP, Microchip, Renesas, ST आणि Infineon होते.या पाच MCU विक्रेत्यांचा वाटा एकूण जागतिक विक्रीत 82.1% होता, 2016 मधील 72.2% च्या तुलनेत, मध्यवर्ती वर्षांमध्ये हेडलाइन कंपन्यांच्या आकारात वाढ झाली.
ग्राहक आणि औद्योगिक MCU च्या तुलनेत, ऑटोमोटिव्ह MCU प्रमाणन थ्रेशोल्ड उच्च आहे आणि प्रमाणन कालावधी मोठा आहे, प्रमाणन प्रणालीमध्ये ISO26262 मानक प्रमाणन, AEC-Q001~004 आणि IATF16949 मानक प्रमाणन, AEC-Q100/Q106 प्रमाणिकरण, ISO2 certification वरील AEC-Q100/Q104 यांचा समावेश आहे. ऑटोमोटिव्ह फंक्शनल सेफ्टी ASIL-A ते D च्या चार स्तरांमध्ये विभागली गेली आहे. उदाहरणार्थ, चेसिस आणि इतर परिस्थितींमध्ये सर्वोच्च सुरक्षा आवश्यकता असते आणि त्यांना ASIL-D स्तर प्रमाणपत्र आवश्यक असते, काही चिप उत्पादक अटी पूर्ण करू शकतात.
स्ट्रॅटेजी ॲनालिसिस डेटानुसार, जागतिक आणि देशांतर्गत ऑटोमोटिव्ह MCU मार्केट प्रामुख्याने NXP, Renesas, Infineon, Texas Instruments, Microchip द्वारे व्यापलेले आहे, ज्याचा बाजार हिस्सा 85% आहे.जरी 32-बिट MCUs अजूनही परदेशी दिग्गजांची मक्तेदारी आहेत, काही देशांतर्गत कंपन्यांनी बंद केले आहे.
04 निष्कर्ष
बुद्धिमान इलेक्ट्रिक वाहनांचा वेगवान विकास, त्यामुळे Nvidia, Qualcomm, Intel सारख्या अनेक ग्राहक चिप निर्मात्यांनी सामील झाले आहेत, जुन्या ऑटोमोटिव्ह चिप उत्पादकांच्या जगण्याची जागा संकुचित करून, स्वायत्त ड्रायव्हिंग चिप ब्रेकथ्रू, बुद्धिमान कॉकपिटमध्ये आहेत.ऑटोमोटिव्ह MCU चा विकास स्वयं-विकास आणि कार्यप्रदर्शन सुधारण्यावर लक्ष केंद्रित करण्यापासून तांत्रिक फायदे राखून खर्च कमी करण्यासाठी सर्वांगीण स्पर्धेपर्यंत गेला आहे.
ऑटोमोटिव्ह E/E आर्किटेक्चरसह वितरीत पासून डोमेन नियंत्रणापर्यंत, आणि अखेरीस मध्यवर्ती एकीकरणाच्या दिशेने, अधिकाधिक बहु-कार्यक्षम आणि साध्या लो-एंड चिप बदलल्या जातील, उच्च-कार्यक्षमता, उच्च संगणकीय शक्ती आणि इतर उच्च-कार्यक्षमता. चिप्स हे भविष्यातील ऑटोमोटिव्ह चिप स्पर्धेचे केंद्रबिंदू बनतील, कारण भविष्यातील ईसीयू संख्या कमी करून एमसीयूची मुख्य नियंत्रण भूमिका तुलनेने लहान आहे, जसे की टेस्ला चेसिस कंट्रोल ईसीयू, सिंगलमध्ये 3-4 एमसीयू असतात, परंतु काही साधे कार्य मूलभूत MCU एकत्रित केले जाईल.एकंदरीत, ऑटोमोटिव्ह MCU चे बाजार आणि येत्या काही वर्षात देशांतर्गत पर्यायासाठी जागा निःसंशयपणे विशाल आहे.
पोस्ट वेळ: फेब्रुवारी-०१-२०२३