MCU

Holtek针对LED Gaming Keyboard应用新推出的Flash MCU HT68FB571,其最大特点为不需外加晶体管,以矩阵扫瞄I/O直推方式,达到同时完成128单色LED及键盘扫瞄。在Gaming Keyboard应用上拥有高性价比。

HOLTEK新推出HT68FB571 USB RGB LED Flash MCU

HT68FB571为单层板PCB安排的MCU脚位,能轻松降低跳线的使用量,具备1.5kHz高扫瞄频率,使LED有极佳的显示效果。HT68FB571的资源包含8K×16程序内存、512×8 RAM、64×8 True EEPROM及SPI×1,提供48LQFP及28SSOP二种封装,可满足单色LED Gaming Keyboard应用的需求。

HT68FB571延续HT66FB5x0 & HT68FB5x0系列特色,支持ISP在线韧体更新。

来源:HOLTEK

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10月17日,Holtek新推出BS45F3232近接感应MCU,整合了主动式IR近接感应电路,采用16-pin QFN(3×3)特小封装,极适合应用于卫浴、家居、安防等近接感应相关产品或需求小体积产品/模块。

HOLTEK新推出BS45F3232近接感应MCU

BS45F3232内置主动式IR近接感应电路,可大量减少外部组件(如OPA、DAC、晶体管、电阻及电容),可减少产品体积,并降低BOM cost;可软件控制发射功率及接收感度,并搭配内建EEPROM,轻易实现产品自动调校/标定的功能。可透过软件多段调整感应距离,具备开发及生产简易特色。通讯接口完整(UART/I2C/SPI),方便与不同Device沟通(MCU、无线传输模块等)。

BS45F3232 MCU资源包含2K×14 PROM、64×8 RAM、32×8 True EEPROM、12-Bit ADC并提供8-pin SOP、16-pin NSOP以及16-pin QFN(3×3)三种封装形式。

来源:HOLTEK

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  •  以Arm®TrustZone®硬件为基础,为资源有限的物联网设备构筑更强的安全防线
  •  意法半导体独有超低功耗技术,打造同级领先的面向节能应用的MCU
  •  支持安全启动、硬件完全隔离、硬件加密加速,加强安保,提高灵活性

横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)推出新的STM32L5系列®Cortex®-M33内核微控制器(MCU),为低功耗物联网设备带来先进的网络保护功能。

基于集成Arm TrustZone®硬件安全技术来增强小设备安保功能的Cortex-M33处理器内核,意法半导体的STM32L5系列MCU增加了更多加强版安全功能,包括灵活的软件隔离、安全启动、密钥存储和硬件加密加速器。新系列产品还为用户提供丰富的功能和出色的性能,以及纽扣电池或能量收集器供电带来的长久续航时间。新系列微控制器的关机模式功耗低至33nA,EEMBC ULPBench测试成绩取得402 ULPMark-CP。新产品传承意法半导体的低功耗技术专长,例如,自适应电压调节、实时加速、功率门控和在以前的STM32L系列上使用的经过市场检验的多种低功耗模式。

意法半导体微控制器事业部总经理Ricardo De Sa Earp表示:“凭借TrustZone技术和其它定制化保护功能,STM32L5系列可大幅强化小物联网设备的网络保护功能。再加上我们独有的节能技术、丰富的连接技术以及智能数字和模拟外设,新系列产品将是承载最先进连接应用的首选方案。”

集成各种数字模拟外设,以及CAN FD、USB Type-C™和USB Power Delivery等消费和工业用通信接口,STM32L5 MCU为工业传感器或控制器、家庭自动化设备、智能电表、健身追踪器、智能手表、医用泵或表计等产品提供一个理想的平台。

STM32L5系列微控制器样片现已上市,计划2019年第二季度投产。

在10月16日-18日加利福尼亚州圣何塞Arm TechCon大会上,意法半导体将与安全软件专家Prove&Run联合举行产品演示活动,届时意法半导体将发布STM32L5系列MCU。

ARM公司副总裁兼嵌入式和汽车业务总经理John Ronco表示:“IoT设备的智能水平越来越高,功能越来越多,在项目启动时就要把安全性设计进去。Arm的平台安全架构(PSA)为网络安全策略实施提供一个通用框架,目的是让安全性成为物联网的核心设计要求。STM32L5系列集成Cortex-M33处理器、TrustZone技术和强化的片上安全功能,让开发人员更轻松地在PSA框架上开发可信设备。”

ProvenCore-M安全RTOS提供商Prove&Run公司总裁兼创办人Dominique Bolignano表示:“与ST一起筹备演示活动的过程中,我们清楚地了解到如何利用STM32L5硬件功能来提高物联网设备的防御能力,成功应对最新的网络威胁。“

更多技术信息

STM32L5系列MCU集成的TrustZone IP模块实现了可信计算原理,用于验证联网设备的身份,这种基于硬件的方法最初设计是用于台式机、移动和通信基础设施等设备,阻止企图破坏设备或软件的攻击和入侵,并为敏感代码创建受保护的安全执行环境,保护加密算法和密钥存储的安全。搭载采用TrustZone技术的Cortex-M33内核,STM32L5新系列MCU现在可以让最小的物联网设备所用的资源有限的嵌入式系统同样具有高端的保护功能。

STM32L5系列让用户在TrustZone保护区内更自由地添加或移除每个I / O、外设、闪存或SRAM的存储区,将敏感任务完全隔离,实现最高的安全性。此外,ST还优化了TrustZone,使其支持安全启动、片上SRAM和闪存专用读写保护,以及保护外部代码或数据的加密加速技术,包括AES 128/256位密钥硬件加速、私钥加速(PKA)和AES -128 On-The-Fly Decryption(OTFDEC)。片上安全功能还包括主动篡改检测和支持安全固件安装。

除了灵活可变的省电工作模式和ST的超低功耗技术外,STM32L5系列还新增一个高效开关式降压稳压器,可以在VDD电压足够高时改进低功耗能效,并可以在运行中上下电。

凭借出色的处理器内核性能,对DSP指令和浮点运算的支持,结合ST ART Accelerator™存储器加速技术,STM32L5系列MCU在110 MHz时取得165 DMIPS / 427 CoreMark™的测试成绩。经过市场检验的ST ART Accelerator™是STM32L5 MCU的一项创新的增强功能,现在通过8KB的指令缓存支持内部闪存和外部存储器加速,在软件耗尽外部存储器时可以提高取指效率。

512 KB dual-bank双区闪存支持读写同步操作,辅助设备管理任务;支持纠错码(ECC)和诊断,确保高安全性。还有一个256 KB的SRAM,支持高速外部存储器,包括单、双、四或八线SPI和Hyperbus闪存或SRAM存储器,以及SRAM、PSRAM、NOR、NAND或FRAM存储器接口。

STM32L5系列还引入了新的数字外设,包括即使在系统电压1.8V时也能使USB保持数据传输的内置专用电源的USB Full Speed控制器,以及符合USB Type-C Rev. 1.2和USB Power Delivery Rev. 3.0的UCPD控制器。

智能模拟功能包括最先进的模数转换器(ADC)、两个功率门控数模转换器(DAC)、两个超低功耗比较器和两个有外部或内部跟随路由和可编程增益放大器(PGA)功能的外部运算放大器。

STM32L5系列分为标准温度版和高温版,前者用于消费电子和商用产品设备,高温版适用于具有挑战性的-40°C至125°C的工作环境。

详情访问 www.st.com/stm32l5

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微处理器和单片机从上个世纪70年代在欧美开始兴起,1981年8051单片机问世,到今天已经36年了。目前,单片机已广泛称作微控制器(MCU),也有由微处理器发展的微控制器。

在市场上,8位单片机是MCU市场的主力,而32位MCU已经成为今天全球消费和工业电子产品的核心。

MCU技术发展进程

单片机出现的历史并不长,但发展十分迅猛,它的产生与发展和MCU的产生与发展大体同步,自1971年美国的Intel公司率先推出4位微处理器以来,它的发展到目前为止大致可分为5个阶段。

第一阶段:单片机发展的初级阶段(1971年-1976年)

1971年11月Intel公司率先设计集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器,并配有RAM/ROM以及移位寄存器,构成了第一台MCS-4微处理器,而后,其他公司相继推出8位MCU。

第二阶段:单片机的低性能阶段(1976年-1980年)

1976年Intel公司推出MCS-48系列,采用8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时/计数器、RAM和ROM集成于一块半导体芯片上的单片结构,其功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表的使用。

第三阶段:单片机的高性能阶段(1980年-1983年)

相比于第二阶段,这一阶段的高性能8位单片机普遍带有串行口,有多级中断处理系统,多个16位定时器、计数器,并且RAM、ROM的容量加大,个别还存有A/D转换接口。

第四阶段:16位单片机阶段(1983年-80年代末)

1983年Intel公司推出了高性能16位单片机,采用最新的制作工艺,使芯片集成度高达12万只晶体管/片。

第五阶段:单片机的全方位高水平发展(1990年代)

单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等全方位的向更高水平发展。其应用覆盖测控系统、智能仪表、机电一体化产品、智能接口、智能民用产品中,其多机应用系统可分为功能集散系统、并行多机控制系统及局部网络系统。

MCU市场需求持续扩大

2017年MCU市场十分活跃,市场增长很快,尤其是消费电子市场。据市场研究机构IHS数据,2017年中国MCU出货量达到46亿美元,同比增加17.6%。据意法半导体(ST)在STM32峰会上的报道,ST有61%的收入来自亚太区,通用MCU的收入超4成来自亚太区。从2007年STM32问世到至今,ST MCU在中国年复合增长率为27%。

另外一个方面,2017年下半年,MCU严重缺货,几家MCU大厂纷纷将供货周期调至14—16周,8位MCU的供货周期还要更长。导致严重缺货的原因有多个方面:比如8位MCU缺货是因为MCU企业将这部分产能转移到高利润的产品和应用上,还有中低端MCU生产的原材料短缺,这种缺货情况持续到今年。

中国MCU发展现状

中国为全球最大的消费电子制造中心,为国内MCU企业创造广阔市场。从全球市场来看,汽车电子是MCU最大的应用,而中国MCU最大的应用则是消费电子。主要因为中国是全球最大的消费电子产品和计算机制造中心,因此全球6成的家电产能都在中国。

国内消费电子市场无论在规模还是在质量上都在不断崛起,以美的、格力为代表的家电企业,以及以华为、OPPO、VIVO为代表的手机厂商已进入全球市场前列。这广阔的市场空间和本土消费电子企业的崛起为本土消费电子MCU企业提供了优越的成长环境,加上国家政策支持 IC国产化的背景下,国内MCU企业将迎来高速成长。

中国MCU待突破

国内现有的40余家MCU企业,比如兆易创新、中颖电子、华大半导体、灵动微电子和东软载波(原海尔集成电路)等等,这些企业具备开发和生产当今市场主流MCU的能力。

总体看中国MCU,不论是市场份额还是技术先进性,都无法和国外企业相比。对于中国企业而言,目前占据的主流市场还停留在8位MCU,占比50%左右。16/32位MCU占比分别为20%左右。这意味着,国内MCU应用领域多集中在低端电子产品,中高端电子产品市场还在外企手里。

建立MCU生态,助力中国产业发展

中国MCU企业想跳出8位MCU、低端产品和解决方案的困境,需要积极研发32位MCU,进军中端产品和发展通用性芯片及其解决方案。而建立MCU生态一直是中国MCU的短板。对于获得ARM内核授权的中国MCU企业来说,ARM多年打造的生态环境是一个很好的跳板。但是,如何打造出差异化是一个难点。

1、MCU基础核心技术方面

中国企业最近在超低功耗、无线、高精度模拟和存储技术上下功夫。

2、软件和应用上

中国MCU企业正加强与中国软件企业合作,打造自主可控的嵌入式系统生态环境,将已经具备主流嵌入式OS基本功能的嵌入式/物联网OS,结合阿里和华为云等企业平台优势,使其在物联网领域的应用上有所创新。

MCU作为通用电子产品的基础部件和心脏,重要性不言而喻。政府部门、研究和投资机构重视国产MCU的发展,在积极重点扶持有专业特色的MCU企业,有望经过3—5年发展,整合成有一定规模的企业,与外企一争高下,中国的MCU正在逆袭的道路上走得越来越好。

来源:AET电子技术应用

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新解决方案让设计人员能够在Google Cloud IoT Core的人工智能和机器学习架构中轻松部署物联网设备

传统上,创建可连接到云端的应用需要占用大量的时间和资源供嵌入式应用设计师开发通信协议、安全和硬件兼容性等方面的必要专业技术。开发人员通常利用大型的软件框架和实时操作系统(RTOS)来克服这些困难,但又导致开发时间、工作量、成本和安全漏洞增加等问题。为了扩大与 Google Cloud的合作,美国微芯科技公司(Microchip Technology Inc. )推出了全新的物联网快速开发板,让设计人员能够在几分钟内创建连网设备原型。该解决方案结合了强大的AVR® 单片机(MCU),这是一款CryptoAuthentication™安全组件集成电路和经过全面认证的Wi-Fi® 网络控制器,可以为连接嵌入式应用提供简单、有效的方式。连入网络后,Google Cloud IoT Core可以让收集、处理和分析数据变得轻松快捷,从而大规模报告决策。

AVR-IoT WG开发板(AC164160)让开发人员能够使用免费的在线门户( www.AVR-IoT.com ),只需一次点击就能为新项目和现有项目建立Google Cloud连接。 连入网络后,开发人员即可使用Microchip的快捷开发工具MPLAB® 代码配置器(MCC)和Atmel START在云端进行开发和调试。该开发板结合智能、安全的连网设备,让设计人员能够将物联网设计快速连接到云端,包括:

带有集成外设的强大AVR单片机(MCU):ATmega4808 8位 MCU利用增加的高级感知技术和稳健的执行功能,带来强大的处理功能并简化AVR架构。借助可以降低功耗的最新独立于内核的外设 (CIP),它可以在实时感知和控制应用中提供前所未有的性能 。

•安全组件保护硬件的根信任:ATECC608A CryptoAuthentication™ 器件为每一台可以通过安全认证的设备提供唯一、可靠且安全的身份。ATECC608A 器件预先在Google Cloud IoT Core上进行注册,无需进行触摸调配即可使用。

•通过Wi-Fi 连接Google CloudATWINC1510 是经过全面认证的工业级IEEE 802.11 b/g/n 物联网控制器,可以通过灵活的SPI接口连接到您选定的MCU。该模块让设计人员不需要具备连接协议方面的专业知识。

Microchip的8位MCU业务部副总裁Steve Drehobl说:“设计安全的云连接系统不再是一个复杂的过程,我们面向Google Cloud的产品进一步扩大,可以提供一种简化的开发流程,以便将物联网设计快速推向市场。由于新推出的开发板受MCC和Atmel START支持,因此设计人员可以使用他们熟悉的工具加快开发过程。”

将设备连接到Google Cloud的核心基础设施有很多好处,例如强大的数据和分析技术让设计人员能够做出更好、更智能的产品。作为这一基础设施的一部分,嵌入式设计可以在众多传感器节点之间更好地利用和响应快速变化的条件。

Google Cloud IoT的产品管理主管Antony Passemard说:“Microchip的解决方案让Google Cloud IoT 客户能够建立或快速迁移大规模的应用,而且不会降低安全性。结合Google Cloud Platform的网络基础设施和Google的一系列物联网服务,这款简单的开发板让任何人都能获得强大的分析工具和独特的机器学习功能。”

开发工具

如 上周发布时一样,AVR器件目前受MPLAB X集成开发环境(IDE)支持,设计人员可以选择通过MCC或Atmel START来使用AVR-IoT开发板进行开发。该开发板可以与超过450种 MikroElektronika Click boards™兼容,扩展传感器和执行器选项。购买该工具包的开发人员可以访问在线门户,让正在发布的传感器数据立即显示。

供货

AVR-IoT开发板(AC164160)目前已可以批量订购。如需了解详细信息,请联系Microchip销售代表或者全球授权分销商,也可以访问Microchip网站。如果需要购买文中提及的产品,请访问AVR-IoT在线门户网站,或访问Microchip使用方便的在线销售渠道microchipDIRECT,也可以联系Microchip的授权分销合作伙伴。

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很多MCU开发者对MCU晶体两边要各接一个对地电容的做法表示不理解,因为这个电容有时可以去掉。笔 者参考了很多书籍,却发现书中讲解的很少,提到最多的往往是:对地电容具稳定作用或相当于负载电容等,都没有很深入地去进行理论分析。而另外一方面,很多 爱好者都直接忽略了晶体旁边的这两个电容,他们认为按参考设计做就行了。但事实上,这是MCU的振荡电路,又称“三点式电容振荡电路”,如图1所示。

你必须知道的MCU外接晶体及振荡电路
图1:MCU的三点式电容振荡电路

其中,Y1是晶体,相当于三点式里面的电感;C1和C2是电容,而5404和R1则实现了一个NPN型三极管(大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路)。

接下来将为大家分析一下这个电路:首先,5404必需搭一个电阻,不然它将处于饱和截止区,而不是放大区,因为R1相当于三极管的偏置作用,能让5404处于放大区域并充当一个反相器,从而实现NPN三极管的作用,且NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

其次将用通俗的方法为大家讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理。众所周知,一个正弦振荡电路的振荡条件为:系统放大倍数大于1,这个条件较容易实现;但另 一方面,还需使相位满足360°。而问题就在于这个相位:由于5404是一个反相器,因此已实现了180°移相,那么就只需C1、C2和Y1再次实现 180°移相就可以了。恰好,当C1、C2和Y1形成谐振时,就能实现180移相;最简单的实现方式就是以地作为参考,谐振的时候,由于C1、C2中通过 的电流相同,而地则在C1、C2之间,所以恰好电压相反,从而实现180移相。

再则,当C1增大时,C2端的振幅增强;当C2降低时,振幅也增强。有时即使不焊接C1、C2也能起振,但这种现象不是由不焊接C1、C2的做法造成的,而是由芯片引脚的分布电容引起,因为C1、C2的电容值本来就不需要很大,这一点很重要。

那么,这两个电容对振荡稳定性到底有什么影响呢?由于5404的电压反馈依靠C2,假设C2过大,反馈电压过低,这时振荡并不稳定;假设C2过小,反馈电压 过高,储存能量过少,则容易受外界干扰,还会辐射影响外界。而C1的作用与C2的则恰好相反。在布板的时候,假设为双面板且比较厚,那么分布电容的影响则 不是很大;但假设为高密度多层板时,就需要考虑分布电容,尤其是VCO之类的振荡电路,更应该考虑分布电容。

因此, 那些用于工控的项目,笔者建议最好不要使用晶体振荡,而是直接接一个有源的晶振。很多时候大家会采用32.768K的时钟晶体来做时钟,而不是通过单片机 的晶体分频来做时钟,其中原因想必很多人也不明白,其实上这是和晶体的稳定度有关:频率越高的晶体,Q值一般难以做高,频率稳定度也比较差;而 32.768K晶体在稳定度等各方面的性能表现都不错,还形成了一个工业标准,比较容易做高。另外值得一提的是,32.768K是16 bit数据的一半,预留最高1 bit进位标志,用作定时计数器内部数字计算处理也非常方便。

来源:网络

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PSoC® 4700S MCU及评估套件可支持下一代用户界面及工业设计

全球领先的嵌入式解决方案供应商赛普拉斯半导体公司(纳斯达克代码:CY)日前宣布,正式推出通过MagSense™电感式感应技术来实现非接触式金属感应的PSoC® 4700S系列MCU。该系列产品同时囊括了业界领先的赛普拉斯CapSense®电容式传感技术,从而使消费品领域、工业领域以及汽车产品的开发者能够运用金属或其他材料,来实现新颖、前卫的产品设计。高度集成的PSoC MCU有助于削减BOM成本,并提供了优异的抗噪性能,在极端环境条件下也能保证可靠运行,从而使高性价比的系统设计方案成为可能。了解关于PSoC 4700S系列MCU的更多详情,请访问 www.cypress.com/PSoC4700

赛普拉斯正式推出MagSense™ 电感式感应解决方案
PSoC® 4700S MCU

除此之外,赛普拉斯同时推出全新的CY8CKIT-148 PSoC 4700S电感式感应评估套件。该套件是一个用于该系列MCU设计与调试的低成本硬件平台,包括了MagSense电感式感应按钮、一个接近传感器和FPC连接器以评估各种线圈(例如旋转编码器)的性能。赛普拉斯PSoC Creator™集成设计环境(IDE)可支持基于PSoC 4700S系列的产品设计,用户可通过一个简单的图形界面,对MagSenses电感式感应等可量产硬件模块进行拖放,从而便捷地对其进行设计和配置。

赛普拉斯正式推出MagSense™ 电感式感应解决方案
PSoC® 4700S MCU评估套件

PSoC 4700S系列MCU集成了以下硬件:

  •   32位Arm® Cortex®-M0+内核
  •   最大32KB的闪存及最大4KB的SRAM
  •   36个GPIO
  •   7个可编程模拟模块
  •   7个可编程数字模块
  •   最多可支持16个传感器,用于按键、线性及旋转编码器以及接近感应功能。

供货情况

CY8CKIT-148 PSoC 4700S电感式感应评估套件售价49美元,可在Cypress 网上商店和授权分销商处进行购买。欲了解更多关于该套件、PSoC 4700S系列MCU和MagSense电感式感应技术的信息,请访问
www.cypress.com/CY8CKIT-148

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针对类似严重异常情况的原因我在这里大致总结下,与大家分享。

1、时钟问题。一般表现在时钟配置异常,比方配置超出芯片主频工作范围。【对于STM32系列MCU,如果使用STM32CUBEMX图形化工具做配置,基本可以回避这个问题】

2、电源问题。比方电源质量差,纹波过大,尤其开关电源供电时;或者供电芯片质量差,输出不稳定;或者系统供电能力不足而引起电源波动等。

3、BOOT脚配置问题。对于ARM芯片往往都有些BOOT配置脚。经常遇到有人因为BOOT脚的焊接或接触不良导致各类奇怪问题。这种情况多表现在芯片功能时好时坏,或者部分芯片正常,部分芯片异常。

4、启动文件问题。经常因为选错了启动文件,导致程序无法正常运行,或者说调试时好好的,脱机运行就出鬼。这点在做不同系列芯片间移植时最容易碰到。

5、中断请求位清除问题。由于中断请求位没有及时清除导致中断没完没了的重复进入,感觉系统死机一般。

6、堆或栈的越界溢出。这个也会导致芯片无法正常工作,调试时往往可能会有硬错提示。

7、VCAP脚问题。有些MCU芯片有VCAP脚,该类脚往往需要接上适当的电容,如果无视了它的话,也可能导致整个芯片的功能异常。

上面这几个原因比较容易导致MCU出现功能严重异常,也不太容易简单地通过查看MCU技术手册直接获得答案,分享出来算作一些提醒。

来源:网络

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作者:张健
来源:半导体行业观察

MCU(微控制器)是把中央处理器的频率与规格做适当缩减,并将内存、计数器、 USB、 A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级的计算机,为不同的应用场合做不同组合配置,广泛应用于制造业、通讯、医疗电子、军事装备、消费类产品和航空航天等领域。

昨天,IC Insights发布了对全球MCU市场行情的最新统计和分析。

受惠于嵌入式系统的广泛应用、传感器的增加以及物联网终端应用的热潮,到2022年,预期MCU的营收和出货量将持续大幅增长。

在2016年缩减MCU库存后,系统制造商在2017年加大了微控制器的购买量,出货量激增22%,预计2018年将持续强劲增长。因此,IC Insights上调了MCU出货量的预测,预估在2018年将成长18%,出货数量达到近306亿,MCU营收预期将增长11%,达到186亿美元的历史新高水平。预计2019年将持续增长9%,达到204亿美元。

为什么说MCU营收和销量将创新纪录?
图:MCU销量及营收预测

此外,MCU五年内的销售额复合年增长率将达到7.2%,2022年达到近239亿美元,出货量的复合年增长率则达到11.1%,2022年达到约438亿个。

平均售价方面,MCU在2017年跌至最低点,2018年价格继续以同样速度下跌。然而,与过去十年相比,过去五年的降幅有所缓解。2017~2022年期间的平均价格的复合年增长率预期将是- 3.5%,远低于2012~2017年期间的- 5.8%和1997~2017年的- 6.3%。

2017年,MCU销量从2016年下滑中恢复的一个关键因素是其在智能卡应用领域的强劲表现,目前,大约有40%的MCU出货量用于智能卡。

巨头间的游戏

从2015年开始,各大MCU巨头为了抢占市场份额,布局不断增长的物联网应用,行业内发生多起大规模并购。全球最大的MCU供应商由收购了Freescale的NXP担当,而Microchip、Cypress也通过收购,提高营收,扩大了在MCU市场的份额。

2016年NXP、瑞萨。Microchip占据市场份额前三位,前8大MCU供应商合计占据了全球市场份额的88%。

为什么说MCU营收和销量将创新纪录?
图:2016年MCU厂商排名

2017年全球MCU厂商排名与2016年相比,没有明显变化。

2016年,NXP超过了日本瑞萨,成为全球最大的MCU供应商。营收也因为在2015年耗资116亿美元收购飞思卡尔而提升了116%。在被收购之前,飞思卡尔是全球第二大MCU供应商。并购后的新公司与瑞萨的营收差距只有2.1亿美元,但在之前,这个差距起码有10亿美元。2015年,由于日元走弱,瑞萨的MCU营收锐减了19%,进入2016年,瑞萨MCU的销售额下降,导致营收下降了4%,只有约25亿美金,占领全球MCU的份额为16%。2013年,瑞萨MCU的市场份额高达33%。

收购飞思卡尔之后,NXP从全球第六大MCU供应商跨越到了榜首的位置,市场份额也高达19%,营收达到29亿美元。2015年,NXP有75%的MCU营收来自用在智能卡的8位和16位MCU。在收购了飞思卡尔之后,智能卡MCU只占这个公司营收的25%。飞思卡尔的MCU主要应用在广泛的嵌入式控制应用,汽车电子更是其重点。NXP和飞思卡尔都开发了大量32位ARM Cortex-M MCU。

美国的Microchip则从2015年的第五位跃居到2016年第三位。而营收也增长了50%,至20亿美元。这主要得益于2016年第二季度收购了Atmel。

2015年,Atmel在全球MCU供应商中排行第九,营收为8.08亿美元。而在收购Atmel之前,Microchip是少有的几家没有ARM授权的MCU公司。在过去的十几年里,该公司一直开发基于MIPS架构的32位MCU。在收购Atmel六个月之后,Microchip扩充了其基于MIPS的32bit PIC32 MCU,同时扩充了Atmel的基于ARM 的SAM系列。

与此同时,Cypress的MCU业务也增长了15%,至6.22亿美元,其在全球MCU供应商中也排到了第八的位置。

Cypress的增长主要来源于2015年的收购,当时他们斥资50亿美元收购了飞索半导体。后者最初是从AMD独立的Nor Flash供应商。2013年,飞索半导斥资1.1亿美元收购了富士通半导体的MCU和模拟业务。当时的目的是为了将其产品线扩充到非易失性存储产品之外。

2013年,飞索也获得了ARM的32bit MCU核心授权。Cypess的营收增长除了来自飞索半导体的MCU业务外,自身的PSoC产品线增长也是一大贡献,该系列产品将MCU、混合信号用户定义串口和数字功能联合在一起,为终端用户应用提供更完整的解决方案。

排名下滑最大的是三星。2016年,其MCU营收锐减了14%。这主要是因为在智能卡控制器市场的弱势表现。

综上,根据IC Insights的统计,从收购完成合并后的销售数据看,NXP、Microchip和Cypress 2016年MCU产品线销售额同比大幅增长,排名也相应上升。未进行大规模收购的厂商则表现平平,只有个位数的增长,比如ST和TI,有的出现了大幅下降,如Samsung。

物联网驱动MCU加速发展

市场需求的发展带来了MCU应用的普及,随着产品智能化、万物互联需求的发展,也必将带来MCU销售的增长。市场需求的发展也促进了MCU产品功能不断改进、性能不断提高。

因此,通用MCU产品要做“加法”,通过增加外设满足越来越多的细分市场需求。

IC Insights统计显示,预计2018年用于嵌入式系统、自动控制、传感应用和物联网连接的通用MCU的销售额将增长11%,达到164亿美元。而通用MCU的出货量预计在2018年将增长25%,至189亿个。目前,通用MCU占总体MCU出货量的比例超过60%,预计到2022年,比例将上升到68%。目前,有88%的总营收来自通用MCU,预计2022年将达到90%。

而一些专用MCU要做”减法“,通过减少一些不必要的外设,增加一些特定的功能,满足某些市场应用的需求,比如,集成有无线射频的MCU等。

Grand View Research,Inc.的报告数据显示,到2022年,全球物联网MCU市场预计将达到35.6亿美元。

物联网应用中的通信连接、智能传感器等都是主要的应用形式。物联网需要的多样化市场需求决定了所谓的“碎片化”。“碎片化”的市场需要整合统一的物联网标准,或者是融合各种技术的标准以满足不同的需求,这为MCU的新产品定义和创新提供了机遇。

另外,芯片工艺技术的进步使MCU的功耗大大降低,向着节能降耗方向发展。超低功耗MCU越来越受到重视,尤其是随着对电池供电应用以及无线连接技术的重视,一节电池往往要求工作几年,有的甚至要求工作10年,超低功耗MCU是最基本的要求。

价格变化

IC Insights统计显示,32位MCU的强劲增长重塑了市场,供应商积极推出更具功能性的设计,并且较用于高端产品的8位和16位芯片更有成本竞争力。2018年,预计32位MCU的平均售价仅比总平均售价高出0.09美元,到2022年,预计差异将缩小至0.05美元(32位ASP为0.60美元,而总体ASP为0.55美元)。

而低配的8位MCU价格已然突破了0.15美金,主流的8位MCU价位基本在0.15~0.6美金。市场上主流的ARM Cortex-M0的MCU产品平均价格一般是在1美金以下,在同核多供应商竞争的格局下,基于ARM Cortex-M0的32位MCU平均价格还是会继续下降,而基于ARM Cortex-0 的低配32位MCU已经降到了0.3美金。

2017年,ARM公司DesignStart的项目对ARM Cortex-M0/M3内核免授权费,大大降低了MCU开发者的开发费用,利用现有成熟的IP快速设计产品。这必然带来MCU产品设计者的增加,使得32位MCU的价格竞争愈加激烈。

另一方面,由于物联网及车用电子对MCU的需求猛增,导致大厂产能应付不及时,因此开始将产能集中到新兴应用及高附加值产品上。

例如,自2017年以来,ST的MCU就逐渐缺货,交期也一再延长,缺货的产品包括:8位MCU、Cortex M0/M3/M4等。此外,2018年苹果新款iPhone全面导入3D传感,ST作为供货商,势必将持续排挤掉MCU的产能。

另一MCU大厂NXP已于2017年底发出涨价通知,宣布从2018年第一季度开始对旗下MCU等主要产品上调价格,涨价幅度在5%~10%不等。

除了涨价,各大原厂MCU交期大多也已延长至12周,最长达到9个月,有厂商甚至已暂时封单。受到大厂产能移转及涨价效应刺激,预期MCU将一路缺货到年底。

中国MCU的机遇和挑战

近年来,中国MCU市场保持高速增长态势,2011~2016年的年复合增长率接近10%,但中国大陆和台湾地区MCU企业产值仅占各自市场的10%。

国内MCU企业近年来成长迅速,特别是在32位MCU市场上,兆易创新、致象科技和灵动微电子等企业基于ARM的MCU受到了市场的欢迎。兆易创新的MCU产品实现了对行业领军企业意法半导体同类产品的pin to pin替换,凭借更低的价格和本地化的服务优势,逐步抢占市场,

为什么说MCU营收和销量将创新纪录?
图:2011~2017年中国MCU市场规模(单位:十亿美元,图源:东方证券研究所)

未来5~10年,物联网设备市场将达到百亿级,MCU市场将迎来爆发式增长,市场空间大,下游应用多,这些都是中国MCU企业发展的机遇。

而随着缺货涨价潮,以及物联网的兴起、国内晶圆厂的不断成熟和国家大基金的支持给了国内MCU厂商很多机遇。

在中国,由于本土OEM厂商需求量大,ARM内核授权的便利性,加上当地服务的天然优势,催生了不少MCU的初创企业。但想打破国外巨头垄断局面难度很大。

为什么说MCU营收和销量将创新纪录?
图:部分中国本土MCU企业

通用MCU行业需要长期、大量的投入,以及前瞻性的规划,加上极为接地气的应用推广,需要汇聚行业内包括半导体工艺、芯片设计、应用开发、工具链设计、技术支持、行销推广、供应链整合、认证管理等各方面的专业优秀人才,能否汇聚这么多的人才和资金,且有耐心持续投入5~10年,这可能是本土MCU发展的最大挑战。

对此,来自灵动微电子MCU事业部的总经理娄方超认为,MCU未来的机会在中国,主要有三点原因:首先,MCU应用“定义权”在中国。不管从消费类的玩具、手机周边、家居家电,到工业类的电机控制、汽车电子、无线通讯,甚至物联网、人工智能,在中国都有大量的开发团队和配套的支持体系,以及广泛的消费群体和应用场景。这使得MCU产品及方案的“定义权”逐步移到中国来,而这是本土MCU厂商生存成长的天然土壤。

其次,中国有服务理念方面的优势。本土的MCU厂商及其员工,已经习惯了“今日事今日毕”的高效的行事风格,堪比外卖订餐的便捷。这一点在全球其他电子行业市场是难以想象的。

另外,随着国内对集成电路行业投入的加大,产业链配套越来越齐整,以上海及其周边城市为例,可以很容易地串联起从芯片设计、晶圆加工到封装测试,直至失效分析的完整工业链条,无论是效率还是成本都可以做到最优。

结语

从IC Insights的统计来看,未来MCU市场喜人,增长空间巨大。那些完成并购整合的国际大厂无疑会具有竞争优势,而物联网的应用特点又给中国本土中小规模MCU企业提供了发展机遇。未来的MCU市场竞争将会更加立体、多元化。

文/半导体行业观察 张健

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