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mcu芯片原理(Mcu芯片是什么)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2022-10-27 12:28:58作者:YD166手机阅读>>

智能手表、智能手环:通常也都配备 1 颗低功耗 MCU 用于通信、传感等。目前智能手 环和智能手表主要采用“MCU 低功耗蓝牙通信方案 惯性传感器产品 电源”的方案, 其基本原理主要是通过 MCU 来控制蓝牙、传感器、LED 和振动器。从小米手环 3 的拆 解图可以看到,其将蓝牙和 MCU 整合在一起,而小米智能手表则采用一颗意法半导体 的高性能超低功耗 MCU,对其他器件进行控制。

智能穿戴设备的普及率不断提高,市场规模逐步扩大带动低功耗 MCU 使用量提升。随 着硬件创新,功能日益增加,智能手表正逐步走向成熟,与智能手机形成更加完整的生 态圈。通过定位运动、健康、移动支付等领域,行业将持续发展,据 Gartner 数据,预 计 2022 年全球智能手表终端用户支出将达到 313.4 亿美元,2019-2022 年 CAGR 为 19.2%。对于智能手环,由于其价格低廉,与智能手表有明显的价格差距,主要应用场 景简单,预期未来仍将保持稳定增长,据 IDC 数据,2020 年中国智能手表出货量约为 4000 万块,二者将一起推动 MCU 市场规模进一步扩大。

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云台相机以及手机云台内也会配备 MCU。云台是指安装或固定摄像机的支撑设备,也 可安装到无人机上,可随时拍摄高精度的稳定画面。当前随着短视频、直播以及 Vlog 等记录生活动态的各种方式兴起,云台相机以及手机云台的市场规模逐步扩大,云台相 机是指本身就自带摄像头的相机,可以不借助其他设备就能拍摄照片或视频;手机云台 用以将手机固定在云台上,达到防止抖动以及拍摄特定角度的需求。云台自身是一个电 子设备,也需要 MCU 协助进行控制。

医疗电子也是MCU用量较大的领域,家用医疗产品的普及以及更多医疗设备的智能化, MCU 将在医疗电子领域占据更多的市场份额。

在医疗领域,常见的额温枪、血压计、雾化器和血氧仪等医疗仪器设备中都会用到 MCU。 以 MCU 在额温枪中的应用为例,中微半导体的高精度 ADC 额温枪解决方案,采用了 8051 MCU 进行设计,有效简化了外围电路,且可达到较高的测量精度。

5、IoT:长期成长空间巨大,通信协议 MCU 集成是主要趋势

IoT 市场规模大且增速快,是未来 MCU 用量增长的重要领域。随着智能家居的普及,众多新兴电子产品的销量提升,以及众多传统产品接入网络,对于 MCU 的需求将会得 到大幅提升。

扫地机器人除了主控 SoC 外,一般配至少两颗 MCU,一颗用于电机驱动,一颗用于传 感器控制。技术进步让更多的家务可以通过机器来完成,消费升级的背景下大部分人群 有意接受更为智能的家居产品。扫地机器人是近些年来的家电爆品之一,具有吸尘、清 扫、擦地等功能。目前全球已有较多知名企业切入扫地机器人领域,国外有 iRobot 和 戴森等,国内有科沃斯、小米、美的、海尔等。根据快科技网站拆解,米家扫地机器人 内有 2 个 MCU(德州仪器与意法半导体各 1 个),TI MCU 用于 LDS 激光测距传感器, 还有 1 个 ARM Cortex-M3 架构的 ST MCU。根据奥维云网数据,2020 年中国扫地机 器人销量达到 654 万台。

未来家居产品芯片含量增大,智能家居渗透率提升带来新增长动力。据 Statista 预测, 全球智能家居市场出货量将由 2019 年的 8.33 亿台增长至 2023 年的 15.57 亿台,4 年 CAGR 为 16.9%;据 IDC 数据,中国智能家居出货量将由 2018 年的 1.56 亿台增长至 2023 年的 4.53 亿台,5 年 CAGR 为 21.5%。智能家居融合物联网、云计算和大数据 等技术,对 MCU 芯片产品性能和数量需求迅速上升,预计未来家居产品中 MCU 含量 将大幅提升。

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通信协议 MCU集成是未来物联网设备发展的主要趋势。目前通信方案主要有两种,

1) 单芯片集成协议 MCU,主要用于智能灯泡、智能插座等比较简单的控制电路,例如小 米智能插座使用 Marvell 的 EZ-Connect 无线物联网平台芯片解决方案,主控采用 88MC200-NAP2 高集成度低功耗 MCU。

2)双芯 MCU 通信模块,双芯片方案主要用 于智能摄像头、智能音箱等运算要求高的电路,但其结构会增加设计和生产过程中的复 杂性和安全风险。未来集成传感器 MCU 无线模块的方案是各 MCU 厂商的方向。

无人机:通常会配备多颗 MCU 完成电机控制等功能。据集微网拆机信息,大疆 Mavic Mini 无人机内包括 2 颗 MCU,包括 1 颗恩智浦 i.MX RT 系列的跨界 MCU。据恩智浦 官网介绍,恩智浦 MCU 用在无人机里可以用来控制 4 个机翼的电机。大疆 Mavic Mini 无人机内另一个是国产的华大半导体 MCU,预计随着无人机的功能愈加多样化,1 台 无人机至少会配备 2 颗及以上 MCU。

2020 年全球企业级及零售领域无人机销量合计约 50 余万台。据 Gartner 预测,2020 年全球物联网(IoT)企业级无人机(无人飞行器)的总出货量将达到 52.6 万台,同比 增长 50%,预计 2020-2023 年企业级无人机出货量 CAGR 为 34.25%;2020 年零售领 域的无人机出货量约为 2.5 万台,预计 2023 年零售领域无人机出货量将为 12.2 万台, 2023 年企业级和零售领域无人机出货量合计将达到约 140 万台。

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全球物联网设备连接数量逐年增长,将会带动 MCU 出货量上升。根据 GSMA 统计数 据显示,2010-2020 年全球物联网设备数量高速增长,复合增长率达 19%,2020 年, 全球物联网设备连接数量高达 126 亿个。GSMA 同时预测,2025 年全球物联网设备联 网数量将达到约 246 亿个。万物互联成为全球网络未来发展的重要方向。几乎所有物联 网设备内部的控制系统都会采用 MCU,物联网设备的不断增多将会为 MCU 市场带来 增量因素。

电动两轮车以及共享单车需要利用 MCU 作为控制芯片。电动两轮车以及自行车作为对 汽车出行的补充,是中短途通勤的便捷交通工具。电动两轮车现在的智能化趋势也愈加 明显,在仪表盘、电机控制等部分需要 MCU 进行控制。近年来随着共享单车的兴起, MCU 也在共享单车的电池管理中承担重要作用。

中国电动二轮车每年销量约 5000 万台,每年消耗上亿颗 MCU。据前瞻产业研究院数 据,2021 年中国电动两轮车销量预计达到 5000 万台,全球其他国家还有销量贡献, 若以平均每台电动两轮车消耗 10 颗 MCU 计算的话,全球每年电动两轮车消耗的 MCU 数量将高达约 5 亿颗。

6、预计未来全球 MCU 出货量稳步增长,平均价格相对稳定

根据 IC Insights 数据,2020 年全球 MCU 出货量预计约 240 亿颗。根据我们从众多公 司官网以及拆机类网站搜集的信息,对各大领域做出如下预估:

1)汽车:传统燃油汽车的整车热管理系统、照明系统、车身控制、车载影音娱乐系统 需要 MCU,新能源车相较传统燃油车新增加了电机驱动控制、充电逆变、电池管 理等系统,对 MCU 带来增量需求。预期未来汽车电动化和智能化进一步普及,单 车 MCU 的用量将会持续增加;

2)工控:MCU在工控领域的应用较为广泛,部分领域的MCU消耗量不便于统计预估, 同时由于通常将家电类 MCU 归于工控类,则全球工控类 MCU 年均出货量预计达 到几十亿颗。工业领域的增速为低个位数增长,主要受益于工业自动化程度提高带 来的 MCU 用量提升;

3)家电:智能化和变频化带来 MCU 需求提升,产品智能化带来更多的控制需求,变 频产品比例提升,以及新兴家电带来 MCU 的消耗量提升;

4)泛消费类:手机、电脑和平板电脑等主要电子产品每年出货量较为稳定;以 TWS 为代表的可穿戴设备近年来逐步兴起,预期每年消耗 MCU 达 4 亿颗左右,未来随 着可穿戴设备渗透率的提升,MCU 还有增长空间;电脑产品及周边、平板电脑等 市场需求较为平稳;

5)IoT:物联网整体出货量仍有较大提升空间,以扫地机器人和无人机为例,扫地机 器人每年出货约 1000 万-2000 万台,无人机每年出货达千万量级,IoT 设备或新兴 应用的出货量仍有很大的上升空间,IoT 有望成为未来 MCU 出货量的重要驱动领域。

从价格端来看,全球 MCU ASP 在 2018 年降幅较大,主要系:

1)2018 年全球 MCU 出货量达到相对高点,全球 MCU 营收增幅小于全球 MCU 出货量增幅,2018 年后 MCU 市场相对低迷;

2)自 2017 年 6 起,ARM Cortex-M0 和 M3 处理器内核取消预付授权 或者评估费用,改以产品成功量产出货后才收取版税的模式运作,降低开发风险,厂商 利用 M0 及 M3 内核设计 MCU 产品的成本得到降低,授权及版权费用开销得到缓解。 2018 年全球 MCU ASP 相对较低,之后的年份 ASP 逐渐趋稳。

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