背景

2020年以來(lái)全球陷入MCU缺貨危機(jī)，導(dǎo)致部分車企出現(xiàn)停產(chǎn)的情況。目前各大品牌均出現(xiàn)交期延長(zhǎng)的情況，部分甚至長(zhǎng)達(dá)40周以上，國(guó)內(nèi)外各大半導(dǎo)體公司幾乎全數(shù)發(fā)布漲價(jià)公告，有行業(yè)人士表示此次缺貨潮可能會(huì)持續(xù)至2023年。

MCU的供給市場(chǎng)非常集中，雖然國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)已經(jīng)占據(jù)了不小份額，但是海外MCU巨頭仍然占比超過(guò)80%的供貨量，高端汽車MCU海外市場(chǎng)占有率甚至超過(guò)95%，巨大的市場(chǎng)空間加上極低的自給率，大陸MCU迫切需要國(guó)產(chǎn)替代。

與此同時(shí)，部分國(guó)產(chǎn)廠商經(jīng)過(guò)多年的積累，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)完全滿足終端客戶需求，在缺貨背景下，能夠提供優(yōu)質(zhì)便捷的替代方案，下游終端企業(yè)從本地服務(wù)效率、供貨安全和產(chǎn)品質(zhì)量等多方面綜合考量，也開(kāi)始逐步替換本土廠商方案。有行業(yè)人士表示，國(guó)產(chǎn)化替代不是短期效應(yīng)，MCU國(guó)產(chǎn)廠商迎來(lái)歷史性的發(fā)展機(jī)遇。

01

什么是MCU？

微控制單元(Microcontroller Unit；MCU) ，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer )或者單片機(jī)，是把中央處理器(Central Process Unit；CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。諸如手機(jī)、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機(jī)器手臂的控制等，都可見(jiàn)到MCU的身影。

02

MCU的發(fā)展歷史

MCU的發(fā)展歷史

03

MCU的分類

MCU的分類

04

缺芯潮里面為什么第一個(gè)是MCU？

專業(yè)人士表示供應(yīng)緊張的市場(chǎng)導(dǎo)致MCU在2021年的平均售價(jià)上漲10%，這是近20多年來(lái)的較大漲幅，且在2021年至2022年全球MCU銷售額持續(xù)較大增幅，2022年達(dá)到歷史新高215億美元的銷售額。

具體到各個(gè)細(xì)分行業(yè)市場(chǎng)來(lái)看，2019年汽車行業(yè)低迷以及整個(gè)大經(jīng)濟(jì)環(huán)境的疲軟，導(dǎo)致當(dāng)年MCU出貨量下降9%，出現(xiàn)十年來(lái)比較嚴(yán)重的下降。但意想不到的是，2020年MCU出貨量出現(xiàn)反彈，雖然有疫情導(dǎo)致的全球范圍的風(fēng)控措施，但汽車MCU仍增長(zhǎng)了8%。據(jù)專業(yè)人士表示，未來(lái)五年，汽車MCU銷售額預(yù)計(jì)將會(huì)加速增長(zhǎng)。

由此可見(jiàn)，MCU市場(chǎng)仍然非常可觀。

05

引起MCU缺貨的原因是什么？

2020年初，新冠病毒擴(kuò)散至全球，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)萎縮，導(dǎo)致汽車銷量急速下降，大部分汽車芯片原廠對(duì)未來(lái)市場(chǎng)持悲觀態(tài)度，降低汽車芯片庫(kù)存的同時(shí)也減少了代工廠的生產(chǎn)訂單。但到了第三季度開(kāi)始，全球汽車需求市場(chǎng)開(kāi)始好轉(zhuǎn)，出貨量超出預(yù)期不少，整車廠商開(kāi)始臨時(shí)增加訂單，而汽車芯片廠商大多不會(huì)備太多庫(kù)存，導(dǎo)致新增的訂單導(dǎo)致短期產(chǎn)能無(wú)法釋放，加劇了汽車芯片的缺貨。

在缺貨行情下，經(jīng)銷商們會(huì)出現(xiàn)囤貨或者炒貨情況，導(dǎo)致供需缺口變大，加劇了下游客戶對(duì)缺貨的恐慌程度，紛紛開(kāi)始備貨MCU，渠道端出現(xiàn)價(jià)格暴漲的情況。

06

終端企業(yè)如何解決MCU缺貨漲價(jià)？

從市場(chǎng)局面來(lái)看，瑞薩（Renesas）、恩智浦(NXP)、英飛凌(Infineon)、微芯（Microchip）等國(guó)外MCU廠家占據(jù)了全球的較大比例，NXP和Renesas是車用MCU領(lǐng)域的兩大龍頭企業(yè)，短期內(nèi)也無(wú)法改變目前的格局。但這些海外MCU缺貨漲價(jià)對(duì)下游終端企業(yè)的供應(yīng)鏈穩(wěn)定造成了很大的影響，所以，下游終端企業(yè)還有一個(gè)更好的選擇，那就是國(guó)產(chǎn)替代。

由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的推動(dòng)以及政府的支持，國(guó)內(nèi)MCU公司不斷涌現(xiàn)。如武漢力源在2018年成立的芯源半導(dǎo)體， 經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)調(diào)研和潛心研發(fā)，在2021年10月14日，自主研發(fā)的首款基于 Cortex-M0+ 內(nèi)核微控制器產(chǎn)品 CW32F030 面世了。這是芯源半導(dǎo)體 CW32F 系列的首款 32 位 MCU。首批供貨產(chǎn)品可同時(shí)提供 LQFP48、LQFP32 和 TSSOP20 三種封裝形式，全面實(shí)現(xiàn) -40℃ ~105℃超寬溫度范圍和 1.65V~5.5V 超寬工作電壓，面向最廣泛的各種基礎(chǔ)應(yīng)用。

武漢芯源半導(dǎo)體的這款 CW32F030 產(chǎn)品保持與進(jìn)口品牌產(chǎn)品的 Pin to Pin 引腳兼容，在替換過(guò)程中可以避免修改 PCB 設(shè)計(jì)。

結(jié)合市面上各品牌同類產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用需求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)為首款新產(chǎn)品做了多項(xiàng)重要改良，在對(duì)通用需求保持廣泛兼容的同時(shí)，深入解決了多項(xiàng)技術(shù)痛點(diǎn)，使得新產(chǎn)品更為易于替換，并提升如下多項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)：

1. 得益于專門設(shè)計(jì)的內(nèi)置 Capless LDO，使得本款產(chǎn)品在滿足 1.65V~5.5V 的超寬供電范圍的同時(shí)，無(wú)須單獨(dú)外接 LDO 電容。

2. 集成了指令 PreFetch 和 Cache，在內(nèi)核頻率 64MHz 的狀態(tài)下相較競(jìng)品 CoreMark 性能提升 30% 以上。

3. 使用成熟的 ULL 工藝，以及創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法，使得算力功耗比（CoreMark/mA）達(dá)到 19.18 的高分，性能較市場(chǎng)通用產(chǎn)品大幅提升超 100%。

4. 使用創(chuàng)新的補(bǔ)償電路，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器全溫度全電壓范圍精度誤差不超 ±2.0%。

5. 通過(guò)創(chuàng)新的軟硬件過(guò)采樣算法，實(shí)現(xiàn)較高的 ADC 測(cè)量精度，相較競(jìng)品提高約 1 位有效值。

6. 增強(qiáng)芯片內(nèi)部端口設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) ESD 性能和 LatchUp 等性能大幅提升至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) JEDEC JS-001-2017、JEDEC STANDARD NO.78E NOVEMBER 2016、JEDEC EIA/JESD22-A115C 、JEDEC EIA/JESD22-C101F 的最高等級(jí)。

7. 增加多級(jí)程序加密安全防護(hù)，妥善保護(hù)客戶知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

為保證客戶順利完成物料替代，與首款產(chǎn)品同時(shí)發(fā)布的還有相關(guān)的技術(shù)支持網(wǎng)站、數(shù)據(jù)表和用戶手冊(cè)、各種封裝的配套開(kāi)發(fā)板、調(diào)試工具、批量離線燒錄工具以及配套軟件庫(kù)和例程。

作為標(biāo)準(zhǔn)的 Cortex-M0+ 產(chǎn)品，當(dāng)然也可以使用市場(chǎng)流行的 KEIL 或 IAR 等開(kāi)發(fā)環(huán)境和軟硬件工具，大部分使用過(guò)類似產(chǎn)品的工程師都能夠便捷的實(shí)現(xiàn)快速替換和測(cè)試驗(yàn)證。