【观芯云】元器件类别分析(二)MCU分析
11/24 2024
【观芯云】元器件类别分析(二)MCU分析

11/14 2024

1. 重要特点

在独立分销市场中,MCU主要以国际品牌、32位芯片为主,主要领域是工业,产品系列是基础型、主流/通用型、超低功耗。


1.1 MCU被国际品牌垄断

在独立分销市场中,TOP5的品牌分别是ST意法半导体(瑞士)、GigaDevice兆易创新(中国)、Microchip微芯(美国)、NXP恩智浦(荷兰)、TI德州仪器(美国)。
其中意法半导体ST是毋庸置疑的王者,市场份额过半。国产品牌主打提供性能更优越的Pin-to-Pin替换物料,尤其是替换ST的STM32系列。

在全球分销市场中,TOP5的品牌分别是Renesas瑞萨(日本)、NXP恩智浦(荷兰)、Infineon英飞凌(德国)、ST意法半导体(瑞士)、Microchip微芯(美国),2020年合计市占率约为75.6%。21年进一步提升至82.1%。
造成独立分销市场和整体分销市场的TOP品牌差异的主要原因是汽车领域是MCU最大的一块,往往由原厂和代理商进行服务,流入现货贸易市场的需求一般都是短暂性紧缺的物料,份额较小。而相比其他品牌而言,Renesas和Infineon更聚焦于汽车领域。


1.2 32位为主,8位为辅

32位有替代8位的趋势,但是8位依旧会有一席之地。
按位数来看,MCU主要是32位和8位,市场份额分别为80%和20%,其他位数可忽略。


工程师在选择器件时,主要考虑两方面:
第一方面,器件特性。如是否满足功能需求(器件参数)、抗干扰性能(稳定性)、是否易于开发、与其他外设的搭配
另外一方面,市场因素。如资料是否丰富(datasheet、应用指南、用户论坛等)、是否有技术支持、配套是否完善(烧录器、仿真软件)、性价比
结合以上两方面,随着技术的发展,32位会一点点吞噬8位的市场份额,例如随着技术发展,32位的价格会不断逼近于8位的价格。但是8位MCU历史悠久,在器件特性和市场因素都有自己不可代替的点,依旧会有一席之地,例如8位的芯片结构比32位简单,设计成本、生产成本应该是低于32位,在实现简单的功能时会倾向选择性价比更高的8位


1.3 聚焦于工业领域

根据IC Insights最新数据,就全球整体而言,MCU主要聚焦于3大领域:汽车领域(33%),工业领域(25%),计算机与网络(23%)。
在独立分销市场中,MCU主要聚焦于工业领域,因为不管什么品牌,重点物料的温度范围为-40℃至80℃,属于工业级。
聚焦于基础型、主流/通用型、超低功耗型的MCU芯片。


2. 重点品牌


2.1 ST意法半导体

ST的MCU有32位和8位,前者份额远高于后者,约为9:1,重点物料均为工业级。
从国内一些现货/撮合/信息平台来看,重点MCU料号均以6或6TR结尾,6代表温度范围-40℃至80℃,属于工业级(TR代表卷带)。


32位以STM32F103和STM32F407两大系列为主,分别代表主流MCU和高性能MCU。
其中STM32F103C8T6和STM32F407VET6是对应系列的王者料号。


8位以STM8S003系列为主,代表主流MCU。
其中STM8S003F3P6TR、STM8S003F3P6是对应系列的王者料号。


2.2 GigaDevice兆易创新

① ST的32位MCU料号哪款重点,GD对应的料号重点。
因为GD的MCU特点之一是能够Pin-to-Pin兼容ST料号,并且其性能各方面是得到市场认可的。所以ST哪款物料缺芯了,GD对应的料号热度蹭蹭往上走。GD料号命名规则和ST一样,例如GD32F103C8T6能够兼容STM32F103C8T6。

② 相比ST的32位MCU,GD的主流MCU比高性能MCU更重点。
假设ST的主流MCU和高性能MCU的销售比例为6:4,那GD为8:2。虽然说能够Pin-to-Pin兼容,但是性能还是有差别的,所以在国产替换时,客户对高性能MCU比较慎重。

③ 32位主流MCU以GD32F103、GD32F303为主,高性能MCU以GD32F407系列为主。

每个系列里,ST重点的,GD就重点。F303系列向下Pin-to-Pin兼容F103系列,同时提供更强的性能。
④ GD没有8位MCU,主打GD32E23系列。

定位是入门级MCU,代替8/16位MCU。GD32E230系列是重点系列,其中GD32E230C8T6是系列里的王者料号。


2.3 Microchip微芯/Atmel爱特梅尔

① Microchip重点料号聚焦于8位MCU,将8位MCU性能做到极致。
② 内核架构为自研,不易替代。
③ 主要重点是两大8位MCU系列:ATMEGA系列(品牌Atmel爱特梅尔,被美国微芯收购)和PIC系列,前者重点程度远高于后者。PIC系列主要聚焦于PIC16系列和PIC18系列。


2.4 NXP恩智浦

NXP重点料号聚焦于LPC17系列,此系列为32位MCU,内核为Arm Cortex-M3,相当于ST的STM32F1系列,属于通用主流MCU。


2.5 TI德州仪器

① 聚焦于16位和32位MCU,16位MCU重点系列是MSP430系列,32位MCU重点系列是TMS320系列,两大系列的内核架构均为自研,不易替代。
③ TMS320系列比MSP430系列重点的料号更多一些,毕竟32位才是市场主流。
④ MSP430系列特点是超低功耗、可处理数字和模拟信号,其中MSP430F139IPMR是此系列的王者料号。
⑤ TMS320系列特点是实时。TI的微控制器划分为基于Arm的微控制器、C2000实时微控制器和MSP430微控制器,划分差异在于内核架构不同,TMS320系列属于C2000实时微控制器。C2000微控制器专为实时控制而设计,可提供不同应用场景的低延迟实时控制。


3. 其他品牌

SILICON LABS芯科(美国):重点物料聚焦于51单片机,8位MCU。
HOLTEK盛群/合泰(中国台湾):重点物料聚焦于51单片机,8位MCU。
NUVOTON新唐(中国台湾):重点物料聚焦于51单片机,8位MCU。NUVOTON新唐为WINBOND华邦全资子公司,2008年从华邦分割出来,继承华邦的逻辑IC业务。
STC宏晶(中国):重点物料聚焦于51单片机,属于8位MCU。
Infineon英飞凌(德国):重点物料聚焦于32位Arm Cortex-M内核MCU,尤其是XMC系列。
Renesas瑞萨(日本):瑞萨覆盖8、16、32位MCU,种类丰富。重点物料聚焦于RL78系列和RA系列。RL78系列是8/16位MCU,特点是超低功耗,RA系列是Arm内核的32位MCU。
XHSC小华(中国):重点物料聚焦于HC32系列,尤其是HC32F和HC32L系列,分别代表通用和超低功耗。HC32系列为Arm内核的32位MCU。
SOC赛元(中国):主打8位51单片机和32位MCU
Nations国民技术(中国):重点物料聚焦于N32G4、N32L4、N32L0。N32G4指32位Arm Cortex-M4内核、主流通用型MCU,N32L4指32位Arm Cortex-M4内核 主流低功耗类型MCU,N32L0指Arm Cortex-M0内核主流通用型MCU。
Geehy珠海极海(中国):和兆易创新一样,主打32位MCU!Geehy料号命名规则和ST一样,例如APM32F103C8T6能够兼容STM32F103C8T6。聚焦APM32F030和APM32F103系列。
HK航顺(中国):和兆易创新一样,主打32位MCU!航顺料号命名规则和ST一样,例如HK32F103C8T6能够兼容STM32F103C8T6。聚焦HK32F030和HK32F103系列。
ADI亚德诺(美国):重点物料聚焦于32位Arm Cortex-M内核MCU,如ADUCM系列、ADUC系列。


4. 知识科普

4.1 名称定义

【MCU】全称为Micro Controller Unit,即单片微型计算机,又称微控制器、单片机。把CPU[2]、存储、通讯等功能整合在单一芯片上。
【CPU】全称为Central Processing Unit,即中央处理器,相当于大脑的作用,运算控制单元
【MPU】全称为Micro Processor Unit,增强版的CPU,也是广义上的CPU
【GPU】全称为Graphics Processing Unit,图像处理器,主要做图像相关运算工作
【DSP】全称为Digital Signal Processing,数字信号处理器。采集模拟信号并进行各种运算处理
【FPGA】全称为Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑器件,属于专用集成电路中的一种半定制电路,是可编程的逻辑列阵,能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。
【SoC】全称为System on Chip,即系统级芯片,可存放并运行系统级代码,如linux、Android、OS等系统,常见于消费电子产品,如手机、IPAD。


4.2 属性分类

MCU分类最主要分类:用途、位数、指令集内核。


4.2.1 用途

从应用领域来看,可分为通用型MCU和专用型MCU。通用型MCU主要领域是工业、消费,专用型MCU主要领域是汽车、航天、军工。


4.2.2 位数

从MCU位数来看,可分为8位、16位、32位。位数是指MCU一次处理的数据量,位数越高,处理能力越强。


4.2.3 指令集

指令集是指CPU各种运算和控制指令的集合。


指令集分为CISC(复杂指令集Complex Instruction Set Computing)和RISC(精简指令集Reduced Instruction Set Computer)。


CISC以 Intel X86为代表,常用于笔记本、台式机。
MCU主要的ARM、PowerPC、MIPS、RISC-V等架构均属于RISC指令集。


【ARM架构】ARM生态建设比较完善,促使主要MCU厂商均采用ARM架构。MCU主要运用ARM Cortex家族系列,包括A系列、R系列、M系列(重点,要考)。
【PowerPC】由 Apple、 IBM、Motorola 组成的 AIM 联盟所发展出的微处理器架构。
【MIPS】最早实现商业化的RISC架构之一,应用于Sony和Nintendo的游戏机、Cisco 路由器和 SGI 超级计算机
【RISC-V】基于精简指令集的的开源指令集架构。最大特点是开源。





【观芯云】是电子元器件行业的信息整合平台,一站式查询多家元器件商城的最新库存价格,历史走势与市场热度尽在掌握,致力于打破信息壁垒,提高采购效率。


【联系方式】

1、微信。微信号:guanxintai001 或者扫描下方二维码

2、官网。百度搜索“观芯云” 或者 直接访问官网  https://www.guanxintai.com。