热度不减的“MCU+传感器”物联网方案,入局者越来越多

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从今年年初以来,受疫情影响,电子行业进入缺芯潮。在汽车、物联网等行业发展需求暴涨的情况下,MCU(微控制器)成为最缺的芯片品种之一。引来MCU交货周期延长的同时,也提高了MCU的价格。

在中高端MCU制造厂商中,意法半导体、英飞凌、恩智浦、瑞萨等企业中,交货周期最多延长了4倍。在国外巨头交货周期大幅度延长的情况下,汽车和物联网成为国内企业抓住MCU市场增长的重要驱动力。

热度不减的“MCU+传感器”方案引领物联网市场

在过去十年里,物联网的发展是高速的,同时,我们也看到了MCU市场的快速增长。2017年MCU的出货量相比于2016年增加了22%,营收高达168亿美元;2018年的出货量增幅达到了20%,总体来说5年的销售额年付增长速度在7.2%左右。

可以说,MCU的快速增长与物联网的发展有着更为直接和密切的联系。

虽然说汽车电子是当前MCU应用最广的领域,但是已经进入稳定增长期,而在智能汽车和物联网领域是MCU增长最快的领域。根据数据显示,在2020年之前应用于汽车电子的MCU市场是保持在10%左右,可见在每年20%的总增长率中物联网提供了超过10%的增长贡献。

大约从2014年前后开始,“MCU+传感器”的结合成为一种主流方案。由于物联网设备联网能力的需求在不断提升,成本和功耗也需要兼顾,这一需求促使无线微控制器解决方案快速进入行业视野。不仅仅是将传感器和MCU整合到SoC当中,包括蓝牙、WiFi等通信技术也作为拓展功能整合到产品当中。

另外,由于物联网对于传感器的需求不仅仅是采集数据,在智能化信息处理能力方面的需求也在逐步提升,由于云端运算的算力有限,所以未来物联网传感器也将成为计算节点,对于MCU性能也有了更高的要求。从市场和技术表现来看,32位MCU的增长速度已经远远超出8位和16位MCU,32位MCU在全球增长速度是15%以上。

目前来看,部分传感器厂商已经把MCU与传感器加以整合,提供MCU+传感器的模块化开发平台,逐渐成为一类产品发展趋势。

“缺芯”潮下的国内企业的迎来机遇与挑战

上面提到了关于MCU缺货的问题,据悉,这场缺芯潮将会持续到明年。但是同为半导体的传感器芯片似乎并没有MCU那么缺,在笔者调研众多传感器厂商时,大部分国内厂商都表示虽然今年芯片行业缺芯很严重,但是传感器芯片的情况要好很多,供货周期和价格影响并不大。

那么其实能够影响MCU+传感器解决方案的最大因素就是解决MCU的货源问题。由于国外疫情因素,包括ST、英飞凌、飞思卡尔等国外企业的MCU的产能受到了很大的冲击。其实,这对于国内企业来说是非常好的契机。

就目前来看,虽然国产MCU依然聚焦于8位MCU,占比50%,16/32位MCU依旧是国外企业占据大量市场份额。但是最近几年,包括兆易创新、航顺、士兰微、灵动微等国内MCU企业都在逐渐浮出水面,在32位MCU市场占得一席之地。同时,在以Arm Cortex-M系列内核IP的MCU成为32位MCU的市场主流的同时,最近几年开源的RISC-V微处理器也开始流行起来,特别是在新兴的物联网领域,国产MCU似乎又看到了一条突围的方向。

同时,我们还注意到上述MCU企业在专注MCU产品的同时,也在向下游寻求合作,即推出MCU+传感器定制化解决方案。以兆易创新为例,根据自家MCU产品,打造了红外热成像仪方案,停车位检测雷达方案,额温枪方案,笔者相信未来MCU企业在MCU+传感方案商将会重点投入关注。

除了MCU企业在寻求传感机会的同时,国内传感器企业对于MCU也产生了浓厚的兴趣。最近西人马推出了自家首款32位MCU芯片CU0801A,这款芯片是基于RISC-V架构进行研发,适用于低功耗、小面积的嵌入式应用。从参数上我们就可以看出这款芯片是专用于物联网的智能传感器。此前,西人马就已经提出的” 端-边-管-云-用”的解决方案,此举似乎是在印证国内传感器企业除了能向下游传感模组、终端等领域延伸的同时,MCU等上游的产业未来似乎也可以成为传感器企业发展的另外一片蓝海。

整合MCU和传感器形成智能传感器能够给国内企业带来发展机遇的同时,形成的挑战也是不小。根据行业共识,整合MCU和传感器目前最大的痛点在于工艺,尤其是在当红的MEMS传感器方面。由于MEMS工艺与MCU制程有所差异,同时国内MEMS工艺的起步时间相对较晚,如果再将两者的SoC整合的话,难度将会增加不少。但是在加速度计、陀螺仪等容易整合的领域,已经有不少企业将其SoC化了,这里或许可以成为国内企业的发展起点。

所以,笔者认为,无论是MCU企业还是传感器企业,深耕“MCU+传感器”的SoC方案将会未来的大方向之一,在未来会有更多的本土企业将在智能家居、智慧医疗、智能汽车、智能表计等物联网领域形成落地应用,并针对特色行业形成定制方案,推出本地化的定制芯片。

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