汽车电子应用已经占据超过1/3的MCU市场,而汽车自动化、电动化、智能化、网联化正在推动着汽车电子行业快速发展,这将大幅拉动高集成度MCU器件的需求。同时因为系统复杂度日益增加,车用MCU逐渐由8/16位升级到32位,并且使用数量也在增加。以ADAS系统为例,Level 2车型就搭载了自适应巡航、车道保持、紧急制动刹车等功能,其中大量使用的车载传感器和车载摄像头需要的MCU来做模拟数据的处理与驱动控制,未来更别的自动驾驶系统有望加速MCU市场的增长。
影响带动了测温仪市场,一时需求快速增长供不应求,带动了传感器、MCU及运算放大器等需求迅猛增长。预计2020年国内手持测温仪总产量达65万台,同比增长117%,全球红外MCU出货量将呈跳跃式增长。
据有关研究机构统计,2019年全球MCU整体市场规模为164亿美元,预计2019-2024年的年复合增长率(CAGR)为6%。MCU应用主要集中在汽车电子、工控/医疗、计算机网络和消费电子等领域,占比分别33%、25%、23%和10%。
MCU采用的微处理器内核架构
在中国市场,MCU的应用主要在以下六个领域。我们根据这30家MCU厂商的产品特性和出货量,分布归入相应应用类别,但这并非意味着一个公司只提供一个应用的行业方案。国内MCU厂商多集中在家电和消费电子应用领域,该市场的竞争已经十分激烈。而在汽车电子和工业控制领域,国内MCU厂商的技术、产品和应用方案跟国际大厂还有不小的差距,有能力提供车规级MCU芯片的厂商还不多。
家电和消费电子:炬芯、建荣、中微、中颖、雅特力、芯圣、汇春、灵动、晟矽
物联网:芯海、乐鑫、贝特莱、兆易、云间
智能表计、IC卡及安全:国民、复旦、贝岭
计算机和网络通信:国芯、极海、东软、沁恒、华芯
工业控制:华大、万高、时代、航顺、赛元
汽车电子:赛腾、杰发、芯旺
主要产品:闪存芯片、微控制器和传感器
核心技术:SPI NOR Flash、基于Arm Cortex-M和RISC-V 内核的通用MCU、光学和超声波传感和CMEMS工艺技术。
关键应用:消费电子、工业控制、汽车领域
主要客户:服务全球两万多家客户,比如海康,大华,宇视,诺瓦,大疆,小米生态链,科沃斯,石头科技,讯飞,新北洋等。
竞争优势:完整的产品线,立体化的生态系统,满足客户多种的设计需求
为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据,MCU与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时,默认的测量精度为9位,分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度,根据需要,可以重新设置传感器,将测量精度提高到12位。如果只要求作一般的温度指示,比如自动调温器,那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下,传感器的低8位数据可以忽略,只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序,所以低8位数据既可以读,也可以不读。只读取高8位数据的好处有二,是可以缩短MCU和传感器的工作时间,降低功耗;第二是不影响分辨力指标。
数据处理完毕并显示结果之后,MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试,然后自动进入等待模式,直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后,就进入LPM3模式,这时MCU系统时钟继续工作,产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整,以便适应具体应用的需要。
CPU(Central Processing Unit,中央处理器)发展出来三个分枝,一个是DSP(Digital Signal Processing/Processor,数字信号处理),另外两个是MCU(Micro Control Unit,微控制器单元)和MPU(Micro Processor Unit,微处理器单元)。
MCU集成了片上外围器件;MPU不带外围器件(例如存储器阵列),是高度集成的通用结构的处理器,是去除了集成外设的MCU;DSP运算能力强,擅长很多的重复数据运算,而MCU则适合不同信息源的多种数据的处理诊断和运算,侧重于控制,速度并不如DSP。MCU区别于DSP的大特点在于它的通用性,反应在指令集和寻址模式中。DSP与MCU的结合是DSC,它终将取代这两种芯片。