Esto también se puede ver claramente en los envíos de MCU. Según las estadísticas de IC Insights, los envíos globales de productos de MCU aumentaron de 22,1 mil millones en 2015 a 36,1 mil millones en 2020, e incluso pueden llegar a 39,5 mil millones en 2021. partículas. El tamaño del mercado también ha crecido rápidamente en los últimos dos años de escasez y aumento de precios. El tamaño del mercado en 2020 es de 19,700 millones de dólares estadounidenses y aumentará en un 11% a 21,500 millones de dólares estadounidenses en 2021. Se espera que continúe crecer este año.

Después de más de 30 años de desarrollo en el mercado nacional de MCU, tanto el mercado como la tecnología del producto también se han desarrollado en gran medida. En cuanto al tamaño del mercado, según las estadísticas de IHS, el mercado nacional de MCU creció de 18 000 millones de yuanes en 2015 a 26 900 millones de yuanes en 2020. El mercado de aplicaciones incluye la electrónica automotriz (33 %), el control industrial y la atención médica (25 %). , ordenadores (23 %), electrónica de consumo (11 %), etc.

La historia de desarrollo de MCU

La historia de la aparición de MCU no es larga, pero su desarrollo es muy rápido. En 1971, Hoff de Intel Corporation de los Estados Unidos desarrolló el primer microprocesador 4004 de 4 bits del mundo, lo que marcó el advenimiento de la primera generación de microprocesadores. En ese momento, el 4004 estaba equipado con RAM, ROM y registros de desplazamiento, contenía 2300 transistores, tenía unas dimensiones de 3 mm x 4 mm y se vendió originalmente por $ 200. Luego, en 1972, Intel lanzó el microprocesador Intel8008 de 8 bits y el 8080 con una frecuencia principal de 2 MHz y un proceso de 6 micras, y el número de transistores aumentó en 6.000.

Además de la serie de MCU MCS-48 de Intel, Zilog también desarrolló el microprocesador Z80 en 1976, que se usa ampliamente en microcomputadoras y equipos de control automático industrial. En ese momento, Intel, Motorola y Zilog eran los tres principales actores en el campo de los microprocesadores.

En 1980, sobre la base de la MCU de la serie MCS-48, Intel lanzó la MCU de 8 bits de la serie MCS-51 (la MCU 8051 de alto rendimiento más típica), que causó un gran revuelo en el campo del control industrial y rápidamente estableció su posición inquebrantable. Los MCU de la serie MCS-51 han mejorado mucho en términos de capacidad de RAM en el chip, funciones de interfaz de E/S y expansión del sistema.

Poco después, Intel abrió por completo la tecnología de 801 MCU, lo que atrajo a muchos fabricantes de semiconductores del mundo para unirse al ejército de desarrollo y transformación de 8051 MCU. Entre ellos, Philips ha hecho grandes contribuciones, que se ha centrado en el desarrollo de la función de control y las unidades periféricas del microcontrolador; Atmel ha implantado FlashROM dentro de la MCU, lo que hace que la aplicación de la MCU sea más flexible; la serie MCU ADUC8xx lanzada por ADI, en el MCU ha jugado un papel muy importante en el desarrollo de SoC.

En 1983, Intel lanzó una serie de microcontroladores MCS-96 de 16 bits de alto rendimiento, con tecnología más avanzada y transistores más integrados, hasta más de 120.000. Además de Intel, TI, Atmel, Microchip, Renesas, etc., también han lanzado productos MCU de 16 bits.

Antes del año 2000, las empresas de MCU básicamente utilizaban núcleos de desarrollo propio. Más tarde, a medida que los requisitos informáticos se volvieron cada vez más complejos, comenzaron a aparecer fabricantes de núcleos y la división del trabajo se perfeccionó aún más. Los fabricantes de MCU comenzaron a utilizar núcleos de subcontratación y pusieron su energía principal en circuitos periféricos, etc. desarrollo de otras partes.

En la actualidad, entre los núcleos MCU de terceros, la serie ArmCortexM es dominante. Esta serie es desarrollada por Arm y toma la forma de autorización IP. La serie Cortex-M tiene las características de diseño de tubería corta y consumo de energía ultra bajo. En 2004, Arm presentó su primer procesador de la serie Cortex-M, el M3, y ST fue el primero en adoptarlo y lanzó rápidamente una serie de MCU de 32 bits basados ​​en este núcleo.

Por supuesto, además de los núcleos MCU de la serie Cortex-M, también ha habido muchas empresas especializadas en proporcionar IP en el RISC-V que ha surgido en los últimos años, y muchas empresas nacionales de MCU han lanzado productos relacionados. A continuación, echemos un vistazo a la principal IP principal de MCU en el mercado.

IP central de MCU convencional

En la actualidad, tanto nacionales como extranjeros, los núcleos MCU de la serie Cortex-M de Arm son la corriente principal. Hasta ahora, Arm ha lanzado un total de 10 MCU core IP de la serie Cortex-M, que pueden satisfacer las necesidades de gama baja, media y alta. Entre ellos, M0, M0+, M1, M23 cuatro series son MCU core IP de gama baja; M3 y M4 son MCU core IP de gama media; M7, M23, M35P, M55 son productos MCU core IP de gama media a alta .
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Entre los fabricantes extranjeros, Renesas se enfoca principalmente en núcleos de desarrollo propio, lo que representa casi el 80 % del número de productos de núcleos de desarrollo propio; a excepción de más de la mitad de los productos MCU de núcleo de desarrollo propio de Microchip, la mayoría de los demás fabricantes utilizan principalmente Cortex-M Serie de núcleos MCU, y tienen un diseño en productos de gama baja, media y alta.

El 90% de los fabricantes nacionales de MCU han adoptado los núcleos de la serie Cortex-M de Arm. A diferencia de los fabricantes extranjeros, los fabricantes nacionales de MCU se concentran básicamente en varias series de productos. Entre ellos, los innovadores productos MCU de 32 bits de Zhaoyi utilizan principalmente cinco núcleos MCU: M23, M3, M4, M33 y RISC-V; Huada Semiconductor utiliza principalmente dos núcleos MCU, M0+ y M4; National Technology utiliza principalmente M0 y RISC-V. M4 tiene dos núcleos MCU. Además, sus productos MCU de núcleo M7 aún están en desarrollo; Zhongying Electronics se enfoca principalmente en MCU de 8 bits, y sus MCU de 32 bits usan núcleos M3; los productos MCU de 32 bits de Chipsea usan M0 Core; BYD Los productos MCU de 32 bits de Semiconductor utilizan M0 y M0+; Smart Microelectronics utiliza principalmente núcleos M0, M0+, M3 y Arm China STAR-MC1.

En los últimos años, RISC-V ha sido muy popular en China. Aunque no hay muchas empresas que hayan lanzado productos MCU básicos RISC-V, el potencial futuro sigue siendo bueno. Ahora en el mercado RISC-V, SiFive, Andes Technology, Pingtou Ge y Xinlai Technology tienen productos IP correspondientes.

Además de estos productos IP centrales de MCU de terceros, todavía se están desarrollando productos centrales de desarrollo propio de muchos fabricantes, como los núcleos de las series RXv1, RXv2 y RXv3 de Renesas; PIC16, PIC32, AVR DB, AVR DA de Microchip, etc. Núcleo de MCU. También hay empresas de MCU con núcleos de desarrollo propio en China, como los núcleos KungFu8 y KungFu32 de Xinwang Microelectronics.

Aunque la corriente principal del mercado ya es MCU de 32 bits, todavía hay un cierto mercado para MCU de 8 bits, y muchas empresas de MCU todavía están lanzando nuevos productos MCU de 8 bits. En la actualidad, en el mercado de MCU de 8 bits, Microchip domina con una cuota de mercado de más del 30 %, seguido de NXP con alrededor del 15 %; además, Renesas y ST también ocupan alrededor del 10 % de la cuota de mercado.

La mayoría de estos fabricantes de MCU de 8 bits usan núcleos de desarrollo propio. Por ejemplo, Microchip usa principalmente núcleos AVR y PIC; NXP usa principalmente núcleos RS08 y M68HC; Renesas usa principalmente RL78, H8 y 78K0; ST usa kernel STM8.

Además de los núcleos de desarrollo propio, los fabricantes de MCU de 8 bits también utilizarán núcleos de código abierto 8051 para desarrollar productos. Anteriormente mencionamos que el núcleo 8051 es una arquitectura desarrollada por Intel en 1980. Después de perder la protección de la patente en 1998, se convirtió en una IP de código abierto, que una vez más mostró una fuerte vitalidad secundaria. Se han realizado ciertos cambios y se han realizado varios productos diferenciados. sido introducido Pero estos productos se denominan básicamente colectivamente MCU de núcleo 8051. En la actualidad, los fabricantes nacionales que utilizan el núcleo 8051 incluyen Zhongying Electronics, Hongjing Technology, BYD Semiconductor, Chipsea Technology y Fuman Microelectronics.