中低端MCU国产替代机会多 搭配传感器有潜力

 中国电子报、电子信息产业网  作者:饶小平
发布时间:2014-07-25
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图1 2009-2016年全球MCU市场销售额规模及增长

图2 2009-2016年中国MCU市场销售额规模及增长

图3 2013年中国MCU应用市场结构

图4 2013年中国MCU市场品牌结构

 

  MCU即微控制单元,是指将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合控制,广泛应用于消费电子、工业控制、汽车电子和通信等领域。2013年在半导体市场出现复苏的背景下,全球MCU市场也开始了小幅度的增长。2013年全球MCU市场销售收入148.6亿美元,规模同比增长3.1%。预计未来3年将保持3.5%以上的增速,到2016年市场规模超过167亿美元。

  2013年中国GDP增长7.7%,在经济增速换挡期内继续保持平稳发展的态势。在宏观经济发展良好和电子产品产量和消费增长的带动下,全年MCU市场销售额达到260.1亿元,同比增长7.4%,预计未来3年将维持7.6%以上的增长率,到2016年市场销售额规模超过320亿元。

  MCU市场增速加快

  2013年中国MCU市场特点明显。首先是市场增速加快,国内企业开始崭露头角。2013年中国经济继续平稳发展,国内MCU市场在工业领域、汽车电子、消费电子等领域的带动下,增速有所加快。中国MCU市场规模巨大,增长速度国际领先,与此同时,部分国际大厂相继退出4位和8位MCU领域。借此机会,以兆易创新为代表的国内企业迅速切入MCU市场,并在2013年进入32位MCU市场,开始在竞争激烈的MCU市场崭露头角。

  其次,产品持续升级,32位MCU市场快速发展。产品创新升级是获得市场竞争优势的生命线。近年来,MCU产品的持续升级与新产品的不断创新开拓,成为MCU产品发展的主要特点。2013年,MCU产品持续升级,各厂家相继发布高性能产品。8月底,Silicon labs公司推出高性能8位单片机MCU,集成更大温度范围内最高精度的温度传感器;TI展示了面向实时控制应用的32位MCU;9月中旬,ST公司推出32位ARM Cortex-M4 MCU,把ST的ARM Cortex-M4产品组合扩大到70余款产品,也使整个STM32家族扩展到350款产品;9月下旬,飞思卡尔量产Kinetis L系列,是最早的基于ARM Cortex M0+的MCU产品。在各企业密集推出32位MCU及市场应用的带动下,2013年,中国32位MCU市场快速发展,增速超过10%。

  此外,在应用结构方面,在2013年的中国MCU市场中,汽车电子和工业控制成为相对其他应用领域增长较快的MCU市场。工业控制MCU实现销售额同比增长26.1%,汽车电子MCU销售额同比增长为15.1%。

  在品牌结构方面,2013年全球经济缓慢复苏,半导体市场再现增长,各品牌MCU厂商在全球范围内市场销售都有增长。特别由于中国MCU市场的整体增长,MCU厂商获得了较大幅度的增长。2013年,瑞萨以44.2亿元的销售额高居中国MCU市场的首位,中国市场份额扩大至17.0%。Microchip整合半导体解决方案商SMSC之后,进一步增强了在MCU领域的竞争力,市场份额有所上升。

  MCU市场未来呈现五大趋势

  预计未来几年,国内MCU市场将呈现以下趋势:

  4位、8位MCU替代需求成为国内企业重要的发展机遇。目前国内8位以下MCU销量份额达到90%,仍然占有相当大的比例,存在巨大的市场基数。虽然高端MCU产品应用快速增加,但是由于中国经济整体发展的不平衡性,未来相当长时期内中低端MCU市场仍然会大量存在。在国际大厂纷纷退出4位、8位MCU业务的背景下,国内存在大量的替代市场需求,给我国本土产业链上下游企业带来难得的发展机遇。

  低成本、低功耗、高精度、高稳定性MCU占据更大市场份额。MCU下游应用领域虽然较为分散,但也较为集中于传统领域,未来在新兴领域具有较大增长。目前,MCU主要有两方面发展趋势:一方面是在传统领域对现有MCU系列产品进行更新、升级,其更新升级的主要内容有提高产品响应速度、提高产品测量精度、增加外围接口、增加内存空间及使用新型介质内存、降低功耗、降低成本等。另一方面,新兴应用领域如低能耗电机控制、便携式医疗设备、高精度工业仪器控制、特殊工作环境电子控制、精细动力控制等,对产品可靠性、鲁棒性、稳定性等都有较高的要求。此外,物联网、节能环保、新能源动力电池、轨道交通等新兴战略性产业也需要大量低成本、低功耗、高精度、高稳定性MCU。

  MCU企业向提供整体解决方案商发展。近几年来,由于市场竞争趋于激烈,为了提升产品竞争力并且快速切入市场,同时为用户提供全方位的技术服务,MCU下游整机厂商主要把研发资源集中在产品如何符合消费者需求上面,减少后端研发资源的投入。面对下游整机厂商这类需求,MCU企业不仅要为客户提供高性价比的产品,还要提供定制化的整体解决方案,使得客户根据用户要求快速推出新品满足市场需求。未来,不符合下游客户的整体需求、达不到下游客户产品开发进度要求、跟不上最终用户需求变化的MCU企业将逐渐被市场边缘化。

  传感器搭配MCU成为一种新趋势。随着智能设备、物联网等产业的快速发展,传感器应用越来越多。传感器的大量布置使得收集的信息量变得很庞大,导致后期不易处理或处理成本较高,因此客户要求传感器收集的信息能够即时地智能化处理,而传感器搭配成本较低的MCU成为满足要求的最佳市场化方案。此外,传感器搭配MCU具有极强的信息处理能力和移植性,使得客户能够更快、更便捷地完成系统整合并开发终端产品。然而,传感器搭配MCU方式需要复杂的数模混合工艺,成本势必也会较高。不过,高度整合的传感器与MCU不仅可以方便客户开发产品,并且可减少印刷电路板的占用空间,从而能够降低一部分成本,预期将非常具有市场潜力。

  丰富的生态系统资源促进MCU内核高度趋同。随着产品更新换代和新兴应用快速发展,未来32位MCU是市场主流。然而,系统厂商出于自身的研发效率和管理的需要考量,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 M系列内核成为32位MCU的主要方向,其优势和市占率会越来越大且大者恒大。在这一趋势带动下,未来通用MCU产品百花齐放的竞争格局将不复存在,取而代之的是高度同质化产品。从未来的市场发展来看,同质化竞争带来的残酷价格战和产业整合不可避免,并将持续加剧。

  2014年MCU

  优秀产品和解决方案

  2014工控MCU优秀产品和解决方案

  飞思卡尔Kinetis V1x系列MKV10Z32VLF7:实现电机精密控制

  微电机出现了无刷化、微型化的发展趋势,因为有刷的噪声和换向器维护等问题,电机无刷是必然趋势,体积微型化但同时要求可以提供和大体积电机同样的转矩,这就要求对电机的精密控制,理论上甚至需要知道任意时刻电机的详细状态。飞思卡尔的Kinetis V1x系列适合电机市场发展需求。

  它基于超低功耗ARM Cortex-M0+内核,运行在75MHz,是业界目前运行速度最高的Cortex-M0+产品。KV1x提供了硬件除法和平方根加速器,使系统性能得以提高35%。KV1x针对马达控制提供了丰富的外设,包括多达10个PWM通道、两个独立的ADC(其采样率在12bit的时候可以达到1.2MHz)、两个独立的高速比较器以及12bit的DAC。KV1x还提供32KB flash、8KSRAM、DMA以及丰富的外设接口,从而满足无刷直流电机以及永磁同步电机的设计需求。结合Kinetis V系列MCU,Freescale还提供了丰富的设计工具及参考设计,特别是即将推出Kinetis马达控制开发套件,从而简化马达控制的开发难度,帮助工程师迅速高效地完成马达控制的设计工作。

  2014智能计量MCU优秀产品和解决方案

  飞思卡尔Kinetis M:高集成度的选择

  Kinetis M系列MCU基于低功耗ARM Cortex-M0+内核,特别适用于诸如单芯片单相、双相和三相电表和流量计以及其他高精度测量应用,智能能源系统的各种前端测控系统如测控开关、计量插座、空调调温器、窗帘控制器等。目前已广泛应用于燃气表和水表、相位测量单元、斜度测量、工业流量测量和控制、精密距离测量系统等工业领域以及网络测试测量领域。

  Kinetis M系列MCU包括一个由多个24位Σ-ΔADC组成的强大的模拟前端、多个可编程增益放大器,还包括低温度漂移的参考电压以及1个相移补偿器。丰富的安全特性包括存储器保护单元、外部篡改检测引脚、带篡改检测的iRTC和随机数生成器,在MCU内部以及MCU与电网间提供供应商/用户数据保护功能。1个低功率段式LCD控制器,支持多达288段和8块背板。

  2014医疗电子MCU优秀产品和解决方案

  微芯PIC24F“GB2”系列:实现低功耗无线连接

  这是微芯新推出的超低功耗系列产品,结合微芯的嵌入式Wi-Fi和蓝牙解决方案,实现低功耗无线联接,让设计人员将得以实现更快的吞吐率、更低的BOM成本,提升数据的安全性并延长电池使用寿命。

  现在物联网正迅猛发展,保护嵌入式数据和延长电池寿命不再是一种选择,而成为了一种必需。Microchip PIC24F“GB2”系列器件正是迎合了这一需求。新产品系列配有1个集成的硬件加密引擎、1个随机数生成器(RNG)以及一次性可编程(OTP)密钥存储以保护嵌入式应用中的数据。PIC24F“GB2”系列器件提供高达128KB的闪存和8KB的RAM,采用28或44引脚小巧封装,适用于电池供电或便携式应用,如“物联网”(IoT)传感器节点、门禁系统和门锁等。此外,随机数生成器可生成随机密钥对数据进行加密、解密和认证,从而提供更高级别的安全性。而一次性可编程(OTP)密钥存储则可防止加密密钥被读取或改写,以提供额外的保护。这些安全特性在无需牺牲功耗的前提下提升了嵌入式数据的完整性。


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