MCU国内需求巨大,OpenCPU结构能否解决燃眉之急

受到covid-19病毒对全球经济的影响,全球mcu市场遭受巨大冲击,供需失衡,mcu产品交货期严重延期。mcu正常交货期在8周左右,但是近期英飞凌、nxp、st、瑞萨等在内的国际mcu大厂的交期均已延长30周左右,甚至超过40周以上。同时先后发布涨价通知。在此情况下,mcu现货市场炒货现象严重,现货价格基本翻几倍。
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根据ic insights预测,2022年全球mcu销售额将达到240亿美元。
mcu国内需求巨大,国外大厂垄断高端市场
中国mcu应用市场主要集中在家电/消费电子、计算机网络和通信、汽车电子、智能卡,以及和工控/医疗等领域。据ihs数据统计,中国 mcu 市场年平均复合增长率(cagr)为7.2%,是同期全球mcu市场增长率的4倍,2022年中国mcu市场规模达到319.3亿元人民币。其中汽车电子和工业控制应用对mcu的需求增长是最快的,预期到2023年工业/医疗电子的市场份额将赶上消费电子,达到92亿元人民币。
目前国内mcu厂商主要在消费电子、智能卡和水电煤气仪表等中低端应用领域竞争,但在工业控制、汽车电子和物联网市场潜力大且利润比较高的领域,都被国外的mcu厂商垄断。国内mcu市场份额前十名都被国外企业所占据。其中,主流的32位mcu市场规模80%由瑞萨、恩智浦、st、英飞凌、德州仪器瓜分,国产比例甚至不足10%,极不均衡。
opencpu结构能否解决燃眉之急?
在此以物联网为例,近年来,在政策、技术、市场的多重利好驱动下,我国物联网产业发展迅猛,物联网应用迅速向各行各业渗透,带动物联网终端设备数量呈几何增长。据iot analtytics的数据统计,2020年全球iot连接(例如联网的汽车、智能家居设备、联网的工业设备)数量将首次超过非iot 连接(智能手机、笔记本电脑和计算机)。全球217 亿个活动连接的设备中,有117 亿(或54%)将是iot设备连接。到2025年,预计将有超过300亿的iot连接,人均约4个iot 设备。蜂窝物联网(2g-5g)方面,爱立信预测到2025 年全球蜂窝物联网连接数将超过50亿,其中接近一半为4g/5g 高速连接。
iot终端设备,一般包含四部分,传感单元、处理单元、通信单元、执行单元。传感单元主要包含各种传感器,负责对被感知对象和物理量进行测量和数据采集。处理单元由mcu来负责,一方面对传感器采集的数据进行计算和决策,控制执行单元执行控制动作,并与通信单元协调。通信单元由通信模组承担,在mcu控制下,与云端或者服务端进行数据和控制指令交互,反馈执行结果等。
iot终端大部分是传统的双芯架构,也就是mcu和通信模组以两个独立的单元存在,共同完成内部处理和外部数据交互两个最重要的工作。
如果采用opencpu结构(即以模块作为处理器的应用方式),通过应用核承担mcu的工作,终端设计由双芯演变成单芯。这种方式可以简化用户对通信应用的开发流程,精简硬件结构设计,从而满足客户对成本、功耗、安全性等方面的需求。
opencpu方案的优势:
l 更低的成本——无需外部处理器,以及相关的存储器和外围设备,降低了硬件成本
l 更少的时间周期——不进行本地通讯协议开发,缩短产品开发周期
l 更高的集成度——减小产品尺寸,减少体积,适用于一些手持设备
l 更低的能耗——去掉mcu部分的能耗,更少的中间资源占用,更高的交互效率
l 更轻松的升级——只需升级通讯模组,使得ota升级更简单
l 更高的产品质量——传统家电厂商开发能力参差不齐,而模组方案商有比较强的开发能力
l 更高的安全性 ——避免近端攻击窃取的可能,不再需要通过uart传递关键业务数据
在软件方案的支持上,opencpu结构芯片支持应用层的二次开发,与多家运营商的平台对接,并支持固件远程升级和数据安全传输,可有效降低智能终端的开发成本和周期,为运营方提供更多的安全和增值解决方案。
opencpu及其对应的外设接口可应用的场景如下:
l 分体式烟感中网络通信板上的mcu集成替换(uart,gpio)
l 温湿度采集器(i2c,spi,gpio)
l 资产定位跟踪类tracker(gpio,uart,adc)
l 断路器/重合闸(gpio)
l 家电网络控制器(uart,gpio)
l 燃气表通信板(uart,gpio)
l 水表控制板(uart,i2c,adc,gpio,spi)等应用场景
国内opencpu芯片现状:
1、海思boudica150、boudica200
2、芯翼信息的xy1100
3、杭州芯象半导体lh3200
4、中兴微电子的rosefinch7100
注:opencpu最初基于32位的risc cpu设计的一个开放式计算机系统,此系统允许用户进行部分的结构设计、模块设计、i/o操作等,其所有的技术文档和源码都共享在网上公布,成了一个开源的cpu设计,所以命名为opencpu。opencpu应用到在无线通信模组上,主要是为了用户可以共享模块内的处理器和flash资源。


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