Questo può essere chiaramente visto anche dalle spedizioni MCU.Secondo le statistiche di IC Insights, le spedizioni globali di prodotti MCU sono aumentate da 22,1 miliardi nel 2015 a 36,1 miliardi nel 2020 e potrebbero persino raggiungere 39,5 miliardi nel 2021. Anche la dimensione del mercato è cresciuta rapidamente negli ultimi due anni di carenze e aumenti dei prezzi: la dimensione del mercato nel 2020 è di 19,7 miliardi di dollari USA e aumenterà dell'11% a 21,5 miliardi di dollari USA nel 2021. crescere quest'anno.

Dopo oltre 30 anni di sviluppo nel mercato MCU nazionale, anche il mercato e la tecnologia del prodotto sono stati notevolmente sviluppati. In termini di dimensioni del mercato, secondo le statistiche IHS, il mercato MCU domestico è cresciuto da 18 miliardi di yuan nel 2015 a 26,9 miliardi di yuan nel 2020. Il mercato delle applicazioni comprende l'elettronica automobilistica (33%), il controllo industriale e l'assistenza medica (25%) , computer (23%), elettronica di consumo (11%), ecc.

La storia dello sviluppo di MCU

La storia dell'apparizione di MCU non è lunga, ma il suo sviluppo è molto rapido. Nel 1971, Hoff della Intel Corporation degli Stati Uniti ha sviluppato il primo chip per microprocessore a 4 bit al mondo 4004, segnando l'avvento della prima generazione di microprocessori. All'epoca, il 4004 era dotato di RAM, ROM e registri a scorrimento, conteneva 2300 transistor, aveva dimensioni di 3 mm x 4 mm ed era originariamente venduto per $ 200. Poi, nel 1972, Intel ha lanciato il microprocessore a 8 bit Intel8008 e l'8080 con una frequenza principale di 2 MHz e un processo di 6 micron, e il numero di transistor è aumentato di 6.000.

Oltre alla serie di MCU MCS-48 di Intel, nel 1976 Zilog ha sviluppato anche il microprocessore Z80, ampiamente utilizzato nei microcomputer e nelle apparecchiature di controllo automatico industriale. A quel tempo, Intel, Motorola e Zilog erano i tre principali attori nel campo dei microprocessori.

Nel 1980, sulla base dell'MCU della serie MCS-48, Intel ha lanciato l'MCU a 8 bit della serie MCS-51 (il più tipico MCU 8051 ad alte prestazioni), che ha suscitato molto scalpore nel campo del controllo industriale e ha rapidamente stabilito la sua posizione incrollabile. Gli MCU della serie MCS-51 sono notevolmente migliorati in termini di capacità della RAM su chip, funzioni dell'interfaccia I/O ed espansione del sistema.

Subito dopo, Intel ha completamente aperto la tecnologia dell'801 MCU, che ha attirato molti produttori di semiconduttori nel mondo a unirsi all'esercito di sviluppo e trasformazione dell'8051 MCU. Tra questi, Philips ha dato un grande contributo, che si è concentrato sullo sviluppo della funzione di controllo e delle unità periferiche del microcontrollore; Atmel ha impiantato FlashROM all'interno dell'MCU, che rende l'applicazione dell'MCU più flessibile; l'MCU della serie ADUC8xx lanciato da ADI, nel MCU ad Ha giocato un ruolo molto importante nello sviluppo del SoC.

Nel 1983, Intel ha lanciato una serie MCS-96 di microcontroller a 16 bit ad alte prestazioni, con tecnologia più avanzata e transistor più integrati, fino a oltre 120.000. Oltre a Intel, TI, Atmel, Microchip, Renesas, ecc. hanno lanciato anche prodotti MCU a 16 bit.

Prima del 2000, le società di MCU utilizzavano fondamentalmente core sviluppati autonomamente. Successivamente, quando i requisiti di elaborazione diventavano sempre più complessi, iniziarono ad apparire i produttori di core e la divisione del lavoro fu ulteriormente perfezionata. I produttori di MCU iniziarono a utilizzare core in outsourcing e ad impiegare la loro energia principale in circuiti periferici, ecc. sviluppo di altre parti.

Attualmente, tra i core MCU di terze parti, la serie ArmCortexM è dominante.Questa serie è sviluppata da Arm e assume la forma di autorizzazione IP.La serie Cortex-M ha le caratteristiche di progettazione di una pipeline corta e un consumo energetico estremamente basso. Nel 2004, Arm ha introdotto il suo primo processore della serie Cortex-M, l'M3, e ST è stato il primo ad adottarlo e ha lanciato rapidamente una serie di MCU a 32 bit basati su questo core.

Naturalmente, oltre ai core MCU della serie Cortex-M, ci sono state anche molte aziende specializzate nella fornitura di IP nel RISC-V emerso negli ultimi anni e molte aziende MCU nazionali hanno lanciato prodotti correlati. Successivamente, diamo un'occhiata all'IP core MCU mainstream sul mercato.

IP principale dell'MCU tradizionale

Al momento, sia nazionali che esteri, i core MCU della serie Cortex-M di Arm sono mainstream. Finora, Arm ha lanciato un totale di 10 core IP MCU Cortex-M, in grado di soddisfare le esigenze di fascia bassa, media e alta. Tra questi, le quattro serie M0, M0+, M1, M23 sono IP core MCU di fascia bassa; M3 e M4 sono IP core MCU di fascia media; M7, M23, M35P, M55 sono prodotti IP core MCU di fascia medio-alta .
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Tra i produttori stranieri, Renesas si concentra principalmente sui core auto-sviluppati, che rappresentano quasi l'80% dei numeri di prodotto dei core auto-sviluppati; ad eccezione di oltre la metà dei prodotti MCU core auto-sviluppati di Microchip, la maggior parte degli altri produttori utilizza principalmente Cortex-M core MCU della serie e hanno un layout in prodotti di fascia bassa, media e alta.

Il 90% dei produttori nazionali di MCU ha adottato i core della serie Arm's Cortex-M. Diversamente dai produttori stranieri, i produttori nazionali di MCU sono fondamentalmente concentrati in diverse serie di prodotti. Tra questi, gli innovativi prodotti MCU a 32 bit di Zhaoyi utilizzano principalmente cinque core MCU: M23, M3, M4, M33 e RISC-V; Huada Semiconductor utilizza principalmente due core MCU, M0+ e M4; National Technology utilizza principalmente M0 e RISC-V. M4 ha due core MCU. Inoltre, i suoi prodotti MCU core M7 sono ancora in fase di sviluppo; Zhongying Electronics si concentra principalmente su MCU a 8 bit e i suoi MCU a 32 bit utilizzano core M3; I prodotti MCU a 32 bit di Chipsea utilizzano M0 Core; BYD I prodotti MCU a 32 bit di Semiconductor utilizzano M0 e M0+; Smart Microelectronics utilizza principalmente core M0, M0+, M3 e Arm China STAR-MC1.

Negli ultimi anni, RISC-V è stato molto popolare in Cina.Anche se non ci sono molte aziende che hanno lanciato prodotti MCU RISC-V core, il potenziale futuro è ancora buono. Ora nel mercato RISC-V, SiFive, Andes Technology, Pingtou Ge e Xinlai Technology hanno tutti prodotti IP corrispondenti.

Oltre a questi prodotti IP core MCU di terze parti, sono ancora in fase di sviluppo prodotti core sviluppati autonomamente da molti produttori, come i core delle serie RXv1, RXv2 e RXv3 di Renesas; PIC16, PIC32, AVR DB, AVR DA di Microchip, ecc. Nucleo MCU. Ci sono anche aziende MCU con core auto-sviluppati in Cina, come i core KungFu8 e KungFu32 di Xinwang Microelectronics.

Sebbene il mercato principale sia già MCU a 32 bit, esiste ancora un certo mercato per MCU a 8 bit e molte aziende di MCU stanno ancora lanciando nuovi prodotti MCU a 8 bit. Attualmente, nel mercato MCU a 8 bit, Microchip domina con una quota di mercato superiore al 30%, seguita da NXP con circa il 15%; inoltre Renesas e ST occupano anche circa il 10% della quota di mercato.

La maggior parte di questi produttori di MCU a 8 bit utilizza core sviluppati internamente. Ad esempio, Microchip utilizza principalmente core AVR e PIC; NXP utilizza principalmente core RS08 e M68HC; Renesas utilizza principalmente RL78, H8 e 78K0; ST utilizza kernel STM8.

Oltre ai core sviluppati autonomamente, i produttori di MCU a 8 bit utilizzeranno anche 8051 core open source per sviluppare prodotti. In precedenza abbiamo menzionato che il core 8051 è un'architettura sviluppata da Intel nel 1980. Dopo aver perso la protezione del brevetto nel 1998, è diventato un IP open source, che ha mostrato ancora una volta una forte vitalità secondaria.Sono state apportate alcune modifiche e vari prodotti differenziati sono stato introdotto. Ma tali prodotti sono fondamentalmente indicati collettivamente come MCU 8051 core. Attualmente, i produttori nazionali che utilizzano il core 8051 includono Zhongying Electronics, Hongjing Technology, BYD Semiconductor, Chipsea Technology e Fuman Microelectronics.