MCU市场的下一个十年会是怎样的?

在日前于深圳举办的电子展上,上市公司国民技术一口气发布了接近四十款mcu;另一边厢,初创mcu公司航顺打出了孵化100+专用领域mcu原厂的口号;一年前,专注于打印机芯片的纳思达也高调宣布进军mcu市场。
再算上中颖、兆易创新、华大和灵动微等一系列已经打响名头的本土mcu厂商、众多在不同细分市场盘踞的大小“作坊”。据业内资深人士告诉半导体行业观察记者,国内做mcu的厂商已经接近百家。而这一切都得益于arm cortex-m系列内核的普及。
这家ip授权厂商依赖于这系列32位内核和独特的授权模式,在过去的十多年里几乎一统了mcu江湖,也推动了国内mcu厂商的繁荣。但回看十年前,mcu市场是一个百花齐放的江湖。
从百花齐放到一家独大
自英特尔在1981年推出8051单片机,mcu这种形态的产品就开始在市场上萌芽发展并逐渐成为主流。经历了二十多年的发展,市场上涌现出了一批mcu的赢家, 当时的他们都是用不同的内核征战江湖。
据市场分析机构isuppli提供的数据显示,当时国内市场的前十大mcu供应商。当时的龙头瑞萨,他们有rx内核,排名第二的飞思卡尔则是powerpc的最强支持者、microchip的 pic和atmel的avr也享誉全球、nxp则在8051方面表示出色。就连后来因为arm cortex-m系列内核在mcu市场迅速发展的st也有其st7内核。
但这在arm cortex-m系列处理器发布之后,这个市场开始发生变化。
行业专家告诉半导体行业观察记者,在二十一世纪初期,八位甚至四位mcu就已经能基本满足市场需求,但后来随着各种多媒体应用的增加,开发者不但需要处理能力更强的mcu,还需要mcu具备音视频能力,还要带有usb、can和ethernet等多样化的通信接口,这时候发展32bit mcu就成为了当时mcu厂商的迫切需求,为此他们都转向了这个方向。
在当时,厂商们有两个选择,一是选择自研,另一个是选择授权arm 的a7和a9。但从与行业前辈的交流中得知,在当年的那个时代,自研一个32bit mcu谈何容易,飞利浦自研32bit 内核的失败就是一个很好的佐证。为此在32bit 潮流发展早期,a7就成为了不少厂商的选择。但行业专家告诉记者,a7严格上来说是一个cpu,它需要os才能运行,这样就带来了的内存管理、中断和i/o比较慢的问题,不能够满足这些设备的实时性需求。
相信arm也是看到了这个问题,为此他们在2005年前后推出了新的产品线cortex-m系列,开启了辉煌的mcu征程。而后来在arm mcu领域叱咤天下的st就是cortex-m的第一个吃螃蟹者,他们首先推出了一个基于m3打造的mcu,之后nxp就切入了m0,之后越来越多的mcu厂商也转向了arm。
据半导体行业观察了解,cortex-m之所以能够在mcu市场日益壮大,这一方面与arm独特的授权模式有关。不夸张地说一句,不但是mcu,中国乃至全球的芯片产业都是在arm的这个经营模式下成长起来的;另一方面,笔者从行业专家处得知,到了32bit内核时代,对软件的需求大大提高,光有硬件不行,所以统一内核和生态具有重要的意义。
受这两个因素的影响,加上arm、厂商和市场多方的努力,arm cortex-m一统了mcu江湖,一些曾经名噪一时的mcu内核(如avr)已经鲜有听到他们的消息。但有些mcu厂商的自有内核也在某些市场发挥余热。
以nxp为例,在收购了飞思卡尔之后,这家荷兰厂商拥有了丰富的内核产品线。除了arm产品之外,他们dsc芯片在电机和数字电源应用上得到不少客户的认同,专供5v家电及低功耗市场的s08也获得了客户的认可,powerpc也在汽车和网络服务器芯片市场发挥余热。
在这个发展过程中,mcu供应商在过去十年中发生了翻天覆地的变化。
巨头盘踞下的中国声音
根据知名市场分析机构ihs markit的最新数据,十年前在列的nec、东芝和三星已经跌出了榜单,当中有些甚至已经退出了mcu这个市场,而曾经倒数的两位st和nxp,则跃升到了前二。他们在国内mcu市场的份额超过了80%,并且也都各自有各自的优势。例如st在消费电子市场的一家独大,而nxp在汽车市场也予取予求。
从以上榜单,我们还看到了国产厂商兆易创新的名字,他们以9.4%的份额占据了中国市场第三大供应商的位置,而兆易创新的崛起也是中国mcu厂商发展的一个典型。而在谈这些国产mcu厂商之前,我们先对st的崛起有个简单的了解。
在前面我们提到,st是arm cortex m的第一个入局者。而在后续发展的过程中,他们推出了广泛的产品线,能满足多个应用的需求;同时他们还优先采取固件库开发方式,让开发更加快速便捷;st还拥有资料全、下载方便、c编程和电路简单的特点,还有类似正点原子等第三方的加入,为其拓展生态。再加上最重要的一点——极高的性价比,这就帮助st在中国大陆乃至全球攀上了高峰。
在st的成功的激励下,大陆涌现了不少的mcu厂商,他们当中的不少都以这家欧洲半导体巨头为学习对象,用更便宜价格和可靠性更高的产品来取代st的位置。事实上这种做法也的确凑效,因为有不少本土mcu厂商就是趁着这个机会成长起来的,他们也各自有着各自的特点。
据业内专家介绍,中颖电子是在电动自行车、锂电池保护等市场取得不错的成绩。凭借极高的性价比优势,他们能够在进入一个市场之后直接把这个市场锁死,除了中颖电子之外 ,其他国产mcu厂商基本都是往通用的市场走,也凭借不同的产品和定位在多个市场开花。
从系统和架构上看,本土mcu供应商中,华大占了低功耗m0+的坑,兆易创新抢了m3/m4的先机。至于其他厂商,他们当中的不少在m0通用型市场上寻找机会,当然也不乏国民技术这些上m4的厂商。
下一个十年的展望
icinsights在最新的报告中指出,在过去两年达到创纪录的销售之后,因为电子系统的整体疲软,汽车销售的放缓以及美中之间的摩擦影响,微控制器(mcu)市场在2019年上半年下滑。报告显示,在今年的前六个月中,与2018年上半年相比,全球微控制器的销售额下降了约13%,出货量也下降了14%。
但他们同时也指出,随着mcu市场在2019年中期出现稳定迹象后,预计微控制器的销售将在未来六个月内摆脱两位数的百分比下滑,使得今年mcu的营收达成165亿美元,而在2018年,全球mcu销售总额创下了历史新高176亿美元。
icinsights预测,明年的mcu市场将会出现温和反弹,增长3.2%到171亿美元,而mcu的出货量将会提升7%。这与近年来自动化和系统中嵌入式控制的普及,更多的传感器以及将应用程序连接到物联网(iot)的迫切需求有关。为此mcu单元的出货量一直以强劲的速度增长。
而从上图我们可以看到,mcu的asp一直在下降,这是32位微控制器类别的激烈竞争所造成的。中国厂商毫无疑问会是当中的一个x因素。
由上可见,mcu市场无疑是一个巨大的市场,在arm的内核的推动下,这也是一个门槛相对低的领域。在加上在美国“实体清单”的刺激下,很多本土系统厂也在寻找国内的供应源,这就让更多的本土mcu从业者认为有机可乘。
但我们也应该看到,本土的mcu厂商目前更多切入的应该都是消费领域,而在工业和汽车mcu市场,他们还有很长的一段路要走。这也就是为何我们听到不少替代st的说法,而鲜有听到替代nxp的口号。因为前者是消费市场的大玩家,而后者则长期深耕汽车市场。
另外,risc-v也会成为mcu市场的另一个关键点。
业内专家进一步指出,因为risc-v的存在,未来的mcu市场也许会发生新的变局。根据他的观点,risc-v将在未来十年与arm平分秋色,那些不需要系统和生态的小型节点市场将会是risc-v的切入点。他同时也表示,risc-v在这两年的起势也表明,随着软件和生态对不同内核的支持趋势,未来的内核差异化反而能提供更多的选择。
“当然,现在risc-v的软件和生态还差些水准”,他强调。


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