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一文看懂mcu市场的趋势

2019年11月02日 文章来源:网络整理 热度:166℃ 作者:刘英

随着销售价格暴跌,微控制器公司正在寻找实现规模经济的新方法。

人们正在将微控制器用于各种各样的新型和远远更加复杂的计算任务,让它们从单独的芯片向着更加高度集成的器件发展,从而成为微处理器的有力竞争者。

微控制器单元(MCU/单片机)可以用于许多任务,从辅助驾驶和自动驾驶到智能卡。它们往往是各种互连设备的中心处理元件;而这些互连设备又正在逐渐形成物联网。实际上,如果没有 MCU,物联网能不能成功就不好说了。

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图 1:MCU 需求正在健康地增长,但总体市场收入的增速却慢得多。来自 Semico Research

但这种普及性是有代价的。尽管 MCU 的市场机会在扩大,但平均售价却在大幅下挫。现在收回开发成本所需的出货量要比以前大得多,如果不做出一些重大改变,某些公司可能将难以继续在 MCU 领域实现盈利。

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图 2:报告中 MCU 行业最大的增长来自于整合。来自 IC Insights

微控制器主要分为三种:8 位、16 位和 32 位。现在仍还有一些 4 位微控制器在使用,但很多 4 位微控制器客户要么已经迁移到了 8 位,要么就计划未来进行迁移。16 位 MCU 将会是下一个主流,这也更加昂贵。但 32 位 MCU 的售价降得如此之快,以至于大多数正考虑升级到 16 位的客户现在也在向更先进的芯片迁移了。

IC Insights 高级市场研究分析师 Rob Lineback 说:“今年,32 位的 ASP(平均销售价格)下降了 15%。我们看到 32 位的售价每年下降 7%(CAGR/年复合增长率)。16 位市场的 CAGR 是 -2%,8/4 位市场的也是 -2%。未来将可能出现 32 位微控制器的售价比 16 位微控制器还低的情况。这是纯粹的竞争和定价压力。物联网是其中一部分推动力。”

Semico Research 制造领域总经理 Joanne Itow 也看到了类似的趋势:“除了 DRAM 和 NAND,所有逻辑芯片市场的 ASP 现在情况都不好。微控制器市场的唯一一个大赢家是 ARM,因为它们掌控着内核、低功耗的 IP 和安全性。公司也可以自己开发所有这些东西,但使用 ARM 已有的要容易些。”

一样的问题,不同的策略

目前有两个相互矛盾的趋势在发展——ASP 在下降而复杂度在上升。这给 MCU 制造商带来了远远更大的压力,它们需要让自己的工艺和方法更有效率。

一种方法是利用这些器件中已有的东西,但目前很多公司都忽略了这种方法。“看看 TrustZone,其中很多功能都没用上。”西门子旗下 Mentor 的嵌入式软件部门的高级产品线经理 Andrew Caples 说,“你可以增加可靠性和创建内存分区,这样你可以只读或读写,但却并没有充分利用它。电源管理是另一个功能,在某些案例中这可能是产品表现好坏的决定性因素,因为这会影响电池寿命。这些 MCU 中有些具有超过 16 个低功耗状态,但从一个功耗状态迁移到下一个功耗状态是很复杂的。要利用这些功能,还需要在软件上投入远远更多思考。”

复杂度的增长已经在让 MCU 制造商向下一个工艺节点迁移了,这样就可以在同样尺寸的空间中集成更多内存、连接性和处理能力。这是摩尔定律在另一个不同市场的应用,而对 32 位 MCU 而言,当前的前沿节点是 40nm。公司们也正在研发 32/28nm 的版本。

避开这个问题的一种方法是使用嵌入式 FPGA 为微控制器本身提升灵活度,这样这些器件就能满足各种不同市场的编程需求,而无需再为每种应用都开发一种新的 MCU。

第三种方法是做更加有效的验证,减少 MCU 设计流程的后端所需的时间量。

Cadence 的仿真、基于 FPGA 的原型设计和硬件/软件使能部门的产品管理和营销高级组长 Frank Schirrmeister 说:“这就是 Portable Stimulus 让人感兴趣的原因。它让我们可以更轻松地理解。这些 MCU 中有的正变得更像系统,所以有些微控制器大公司正在销售这些带有定制化软件开发的设计。这可以用于对其进行评估。”

一个设备,多种用途

所有这些方法都有助于将 MCU 变成一种可直接使用的器件,从而可以为垂直细分市场或特定应用快速定制化。但整个流程还需要进一步的简化。

ARM 的市场开发高级总监 Bill Neifert 说:“在 EDA 中,你对工具中的一些奇怪之处的容忍度更高。看看微控制器市场,却很不同,因为开发软件的人希望下载调试器和编译器并使其工作。他们的最终产品不是芯片。而是系统,他们需要能有效地解决他们的问题的东西。你提供的是一种尺寸缩减的带有大量功能和选项的器件,所以你需要满足每个人的需求,从最高级的用户到开发一次性产品的业余爱好者。同样的产品需要适用于他们所有人。”

关键是要在上市时间和成本与优化之间找到平衡。根据应用的不同,这种平衡也可能差异显著。

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