MCU市场

作者:张心怡
来源:中国电子报

“中国是全球第一大汽车产销国,也拥有全球最大车用MCU市场。目前平均一辆车上会用到100颗左右的MCU,这样估算下来,我国车用MCU市场总量约为20亿颗,市场规模高达数百亿元。汽车新四化的兴起,对于MCU的需求会进一步增长。” 赛腾微电子董事长黄继颇在接受《中国电子报》专访时表示。

汽车是MCU占比最大且最具潜力的应用市场。IC Insight数据显示,2019年车用MCU销售额占MCU销售额的39%。当前,汽车行业步入智能化、电动化、共享化、网联化的“新四化”时代,车用MCU的用量和规格要求将进一步提升。汽车持续向“四个轮子的数据中心”转变,从而对MCU提出了哪些新的要求?我国相关企业该如何抓住市场机遇,形成差异化竞争优势?

MCU对汽车电子至关重要

常见的车用芯片主要分为控制类芯片、功率半导体和传感器。其中,MCU是运动控制的核心芯片,在汽车电子的应用范围非常广泛。黄继颇表示,无论是从车身动力总成到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶,还是从发动机控制单元,到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元,每一个功能实现的背后都离不开复杂芯片组的支撑,MCU在每个应用场景都扮演着非常重要的角色。同时,新能源车的主驱与辅助电机控制系统也是车规MCU的重要应用领域。

相比传统家电、智能家居、游戏机等消费电子类MCU,车用MCU对于可靠性有着严格的要求,主要体现在工作温度范围、通信能力、安全机制等维度。

英飞凌大中华区智能驾驶市场经理余辰杰向《中国电子报》表示,汽车MCU主要看中六个指标,包括高可靠性、完善的安全机制、硬件加密机制、丰富的通讯接口、低功耗以及宽温度工作范围。

黄继颇也指出,车规MCU的工作温度必须满足-40摄氏度至85摄氏度,甚至可能达到150摄氏度,还要能经受住冷热冲击、电磁兼容、抗干扰等压力。这对汽车芯片供应商形成了一定的技术门槛。

“基于对安全事故的零容忍以及对零部件长期稳定工作的要求,汽车领域对半导体产品的抗干扰能力、可靠性和稳定性要求极高。”黄继颇说。

自动驾驶推高MCU需求

随着ADAS、自动驾驶等智能化驾驶技术的发展,整车及汽车零部件厂商对MCU的需求更加旺盛。IC Insights预测,车用MCU销售额将在2020年上升1%,接近65亿美元,随后在2021—2023年器件涨幅逐步加大,最终预测年度将达到81亿美元。

余辰杰指出,在ADAS以及自动驾驶领域中,MCU扮演的角色主要是Safety Host(安全宿主)。主要配合负责感知的高算力MPU或SoC,根据当前车辆的运动状况和感知目标进行控制变量的计算,如输出给底盘域的角度、扭矩信号或告警逻辑的判断。在主频方面,ADAS MCU并不追求超高的主频,一般在400Mhz~450Mhz之间。架构上则会融入一些异构的加速单元,比如网络和AI的加速器。接口上,主要是针对和SoC或MPU的通信增加PCIe的接口以及更加多的以太网通道。在工艺制程方面,将逐步向28nm和16nm过度。

黄继颇表示,在汽车向智能化系统演变的全过程中,由于对安全性、环境保护规定愈来愈高,因而对MCU有了更高的要求。尤其是汽车电子控制的架构越来越多地采用域控制器加众多ECU的执行架构,域控制器需要更高的算力,更强大的网络接口以及更低功耗,这些都对芯片公司的研发能力和芯片制程工艺提出更高的要求。

同时,智能化驾驶技术对于汽车电子的软件平台的构建提出要求,例如特斯拉S系列车型的软件成本占到整车成本的40%以上。余辰杰表示,MCU的生态系统十分庞大,特别是基础软件方面,包括外设的驱动、操作系统,以及信息安全和功能安全机制相关的部分。每一部分都需要专业的生态系统合作伙伴的支持。例如,英飞凌与国际一线的基础软件供应商Vector、Etas 等都有深入的合作。另外,在ADAS方面, TTtech 公司有专门针对英飞凌AURIX MCU开发的中间件,Baselab公司也有提供专门针对AURIX进行优化的传感器融合算法。随着“软件定义汽车”概念走高,车载软件将进一步与MCU等硬件整合,并成为整车厂商差异化服务的重要内容。

本土厂商如何构建差异化竞争能力

当前,车用MCU市场依然以欧美厂商为主体。一方面,以恩智浦、英飞凌为代表的老牌汽车半导体供应商有着先发优势,已经完成了技术积累并形成稳定的供应关系。另一方面,赛腾微等国内MCU企业已初步进入汽车领域。截止2020年5月,赛腾微车规MCU已累计出货数百万颗。但是国内MCU主要用于汽车各类大灯、尾灯控制系统、外围的舒适性控制,包括车窗玻璃升降、无线充电等等。

“在汽车MCU领域,国内MCU品牌落后的原因,除了技术门槛过高之外,市场准入门槛也相对较高。国内MCU想往域控制器系统或者发动机、底盘控制等领域去发展,还有很长的路要走。”黄继颇表示。下一步,赛腾微将针对新能源汽车领域,重点开发电控MCU,完成辅助电机电控系统SOC芯片和主驱电控SOC芯片的开发和产业化。

面对欧美厂商在车用MCU,尤其是中高端车用MCU的领先优势,本土MCU厂商该如何推动车用MCU发展,形成差异化竞争能力?

余辰杰表示,本土MCU公司起步较晚,目前面向的市场主要在家电等可靠性要求相对不高的领域,同时也涌现出一批初创的汽车MCU企业。但集成电路的重要属性是规模化后边际成本急剧下降。先有市场,还是先有具备性能和成本双重竞争力的产品,成了“先有鸡还是先有蛋”的问题。

“目前中国MCU市场机遇的核心还是在新兴的细分领域市场,如消费电子端的可穿戴设备、汽车端的智能座舱、TBOX等。通过差异化、高匹配度的产品,在这类市场中占领一席之地。”余辰杰说。

黄继颇表示,要进一步推动车用MCU发展,首要任务是要瞄准汽车上的增量应用并提供全套方案。

“比如车载无线充、氛围灯控制、流水尾灯控制等,这些之前只能在高端车上才有的配置,目前有10万左右的家用轿车都可以增加这些功能,这些增量市场就是本土厂商的大好机会,也是本土厂商与国际厂商同台竞技的舞台。”黄继颇说。

明仕彩票app同时,国产MCU公司必须做到稳扎稳打,不要急于求成,市场机会固然很多,但是产品质量是开拓市场的第一要素,也是最重要的因素之一。

“精心打磨自己的产品,充分验证,才能在这个寻求高质量和高要求的市场生存,并抢占一席之地。”黄继颇表示。

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目前,无论是全球还是中国MCU市场均主要被国外企业所占领,行业的市场集中度非常高。此外,国内厂商在中低端MCU产品市场中竞争力相对较强,但高端产品发展不足。未来随着物联网、汽车电子等领域对32位高端MCU产品需求的增长,将强化国内厂商在高端MCU产品市场的竞争。

行业集中度高,以国外品牌为主

MCU行业是一个市场集中度高,且以国外品牌为主的行业。从全球范围来看,MCU市场主要被瑞萨电子(日本)、恩智浦(荷兰)、得捷电子(美国)、英飞凌(德国)、微芯科技(美国)、三星电子(韩国)、意法半导体(意法)、赛普拉斯(美国)八大厂商所占据,头部集中效应显著。事实上,从2015年开始,为争夺市场份额,布局强劲增长的物联网应用,MCU主要厂商之间发生了数起大规模并购。例如,NXP在2015年以118亿美元收购飞思卡尔,完成了在汽车电子领域的布局;Cypress在2015年以40亿美元收购spansion;Microchip在2016年完成对Atmel的收购等,使MCU行业市场集中度进一步提高。2017年,全球MCU行业CR5高达82.7%,其中,瑞萨电子市场占有率位居第一。

从中国市场来看,国外品牌也占据主导地位。2017年,中国MCU市场CR5为52.8%,其中瑞萨电子在中国MCU市场的占有率为17.20%,稳居首位;其次,飞思卡尔的市场份额也在10%以上,占比较大。中国MCU厂商与国际一流企业差距较大,市场份额排名前十的企业中仅新唐科技(中国台湾)一家公司,市场占有率仅为3.6%,国内厂商竞争力明显不足。

国内企业MCU产品偏中低端,高端市场竞争是大势所趋

此外,由于成本优势、服务能力等助推国内厂商逐步完成了中低端MCU领域的国产化。具体来看,MCU用于控制的运算量较小,且在每个具体的应用场景存在需求的静态性,故国外前期占技术垄断地位的公司针对具体应用场景的产品其功能和性能也具有一定静止性,这就给国内公司提供了在技术领域实现慢慢赶超的机会;同时,国内企业在市场服务上更具优势且能接受低于国外公司的价格,就有机会最终慢慢突破国外企业的垄断。例如,在小家电MCU市场,近80%的市场份额被中国的4家企业所占有,其中盛群半导体、义隆电子和松瀚科技均是中国台湾的企业,但在中国大陆设有分/子公司或其他分支机构;此外,在微波炉的控制芯片领域,中颖电子也已经做到了全球市场份额第一的位置。

明仕彩票app但从国内(大陆)主要竞争企业的MCU产品以及应用领域来看,国内MCU厂商正在积极布局32位中高端市场。总体来看,目前,国内厂商在消费电子、智能仪表等MCU的中低端应用领域发展迅速,但在很多市场空间比较大的领域,比如工业控制、汽车电子、物联网都被国外的MCU厂商垄断,国内公司通过努力可争取的空间还很巨大。以兆易创新为代表的国内MCU厂商积极布局32位中高端芯片市场,目前已经形成了近20个系列、300多款芯片的产品矩阵,以ARM Cortex-M4系列为代表的新产品跻身高端市场。

事实上,产品更新换代和新兴应用快速发展将推动32位MCU成为市场主流。基于ARM内核的32位MCU,由于其良好的生态以及极佳的可拓展性,逐渐成为全球消费电子和工业电子产品的核心。早在2015年,全球32位MCU出货量超过4位、8位与16位MCU出货量总和,占到总体MCU市场的54%。未来随着32位MCU价格逐渐逼近4、8位MCU,预计32位MCU将继续保持高速增长,在2020年市场占有率将超过60%。

此外,32位MCU工作频率大多在100-350MHz之间,执行效能更佳,应用类型也相当多元。系统厂商出于自身研发效率和管理的需要,将自动选择性价比高和容易获取设计资源的内核。因此,既满足厂商上述要求又具有丰富生态系统资源的ARM系列内核的32位MCU将成为主要方向,其优势和市场占有率会越来越大。值得一提的是,汽车电子和物联网是当前32位MCU的主要应用领域,而MCU在汽车电子领域的份额已达33%,随着汽车电子和物联网的进一步发展,32位MCU的市场需求必将持续增加。

以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国MCU行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

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根据市场研究公司IHS表示,针对连网汽车、可穿戴电子设备、建筑物自动化以及其他有关物联网(IoT)应用的全球微控制器(MCU)市场预计将以11%的复合年成长率(CAGR)成长,从2014年的17亿美元增加到2019年时达到28亿美元的市场规模。

同时,在2019年以前,整体MCU市场预计将以4%的CAGR微幅成长。

“有些人仍认为只是市场炒作的新兴IoT发展趋势,其实已经开始袭卷整个MCU市场了,”IHS Technology资深分析师Tom Hackenberg表示:“事实上,如果少了IoT应用成长的影响,MCU市场将会在未来10年停滞不前。”

明仕彩票app根据最新的微控制器市场追踪报告显示,IoT包括现有的网际网路协议(IP)可定址设备以及连网的电子产品。IoT和“万物联网” (Internet of everything;IoE)的定义不同,因为在IoE中,甚至是未连网的电子产品与未连接的物件都可能出现在网路上。

IHS将IoT市场划分为三个不同的类型:控制器,如PC与智能手机;基础架构,如路由器与伺服器;以及节点,包括闭路电视(CCTB)摄影机、交通号志与电器等。“每一种类型都为硬件、软件与服务供廧商带来了独特的机会,”Hackenberg说。

物联网的发展趋势与MCU市场的关系密不可分

“物联网的发展趋势与MCU市场的关系密不可分,无论是连接用的小型节点、收集与记录资料的感测器中枢,主要都以MCU平台为基础,”Hackenberg表 示。“最慎重的MCU供应商正密切关注数十亿台连网设备的IoT最新发展;然而,由于IoT是一种概念性的趋势,而不是一种设备、应用或甚至是新功能,因 此,业界目前的挑战在于如何量化这些新机会。”

由于物联网的连接性需要半导体特性的新思考方向,许多半导体公司开始开发IoT平台解决方案,而其他公司则重新组织IoT部门,以因应真正的机会。

这在MCU市场尤其如此。目前聚焦于IoT策略的半导体供应商包括爱特梅尔(Atmel)、博通(Broadcom)、思科(Cisco Systems)、飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)、英飞凌(Infineon Technologies)、英特尔(Intel)、美光科技(Microchip Technologies)、恩智浦(NXP )、高通(Qualcomm)、瑞萨电子(Renesas Electronics)与德州仪器(Texas Instruments;TI)。

“物联网是一个笼统的名语,它着眼于许多不同应用中广泛的硬件、软件与服务等机会,”Hackenberg说,“因此,供应商必须专注于其目标市场,并集中精力于所投入的市场特定价值。”

来源:电子发烧友网

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