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工业电机、储能光伏拉动MCU市场需求!多款国产MCU方案选型推荐

2025China.cn   2023年07月21日

在21世纪信息化时代背景下,互联网科技的高速发展推动着应用产品的更新换代,MCU行业在此时代背景下被应用于各个领域并且快速发展。因此MCU行业在未来仍然具有巨大的成长和发展空间,通过不断地推陈出新满足不同的市场需求,紧跟时代步伐。

据公开资料显示,2023年全球MCU市场规模有望突破200亿美元,预计未来将以超过6%的年均复合增速保持稳定增长。根据ICInsights的数据,2021年MCU市场规模因新冠疫情影响而下跌2%,2022年随着全球经济复苏,MCU销售额同比增长23%,全球市场规模提升至196亿美元。其中,22年MCU平均售价同比增长约10%,即平均售价亦出现了显著提升。预计2023年全球市场仍将保持10%的同比增速,有望达到215亿美金。

国内MCU市场2021年达到365亿元,未来5年增速或超过全球平均。据IHS数据统计,2021年国内MCU市场规模达到365亿元,同时近五年中国MCU市场年平均复合增长率为7.2%,超过全球平均增速。随着国内AIoT、光伏、新能源汽车行业快速放量,未来将继续驱动MCU市场规模持续稳健增长。

五大领域拉动MCU需求增长

在中国,MCU产品主要被应用于五大领域分别是消费电子、计算机与网络、汽车电子、工业控制和IC卡。其中,汽车电子和工业控制成为相对其他应用领域增长较快的MCU应用市场。工业控制MCU应用的市场份额为10.6%;汽车电子MCU应用的市场份额为16.2%;IC卡MCU应用市场份额为15.2%;消费电子和计算机与网络领域的市场份额分别为24.2%和19.3%。预计至2024年工业/医疗电子的市场份额将赶上消费电子,市场份额将达到92亿元人民币。

在工业控制领域中,工业MCU产品主要被应用在自动化控制、驱动电机、逆变器、工业机器人等场景,发挥着电机控制运算、数据采集控制等功能。

MCU是光伏发电控制逆变系统的核心。在光伏控制逆变器中,MCU主要用于对蓄电池的充放电进行管理,收集蓄电池电压、开关信号及输出电流等信息,根据事先写入的程序运算处理后输出电池管理及电路保护等控制信号。同时,MCU也能提供过载、短路保护,一方面根据过载程度的不同确定启动保护的时间点;另一方面,一旦电路发生短路,能够立刻切断振荡信号和电源。

光伏新增装机放量叠加存量替代空间扩大,逆变器渗透率提升将带动上游工业MCU需求增长。光伏新增装机速度逐年提升,市场需求不断扩大,作为光伏电站系统核心的逆变器有望实现放量。此外,存量市场方面,考虑到光伏逆变器寿命一般在10年左右,当前存量替换需求主要来自2010年前后分布于欧洲地区的光伏装机。国内光伏装机于2013年起腾飞,因此预计未来2-3年国内存量替换市场也将不断扩大。综上,光伏装机增量与存量的相互作用,将带动光伏逆变器渗透率不断提升、从而为MCU市场带来增量需求。

在汽车电子应用中,8位的MCU主要应用在相对简单的控制领域,如照明、空调、雨刷、车窗、座椅和车门等车身域控制。而对于仪表显示系统、多媒体信息娱乐系统、底盘控制、引擎控制,以及安全、动力系统等相对复杂的领域,往往需要32位的MCU产品。我们认为随着汽车架构集成度、功能复杂度提升,对MCU的运算能力也将提出更高的要求,未来32位车规级MCU需求将进一步提升。2020年,32位车用MCU占比超62%,成为应用最广的MCU类型。

相关芯片、方案推荐:

高性能电机驱动HPM6750芯片

HPM6750采用双RISC-V内核,主频达816MHz ,凭借先楫半导体的创新总线架构、高效的L1缓存和本地存储器,创下了MCU 高于 9000 CoreMark和 4500以上 的DMIPS性能新记录,创造了RISC-V 全球主频和跑分新纪录。除了高算力RISC-V CPU,HPM6700系列产品还创造性地整合了一系列高性能外设:包括支持2D图形加速的显示系统、高速USB、千兆以太网、CAN FD等通讯接口,高速12位和高精度16位模数转换器,面向高性能电机控制和数字电源的运动控制系统。

此外,HPM6750系列芯片支持4套电机控制单元,每个单元包括1个PWM定时器,一个正交编码器接口,一个霍尔传感器接口和1个互联管理接口,配合片上提供的数模转换ADC模块和ACMP等外设,可以实现同时控制4个电机。包含1个同步定时器,可以用于4套电机控制单元间进行同步,实现HMI与四轴伺服运动控制,无需总线通信反馈与交互控制,片内完成所有数据采集、处理和显示,对伺服控制和四电机的同步控制效率大大提高。

先楫HPM6200

HPM6200是先楫半导体推出的高性能、高实时、高精度混合信号的通用微控制器系列,为精准控制而生,主要应用领域包括新能源,储能,电动汽车,工业自动化等。

与国际品牌T公司C2000相比,先楫半导体HPM6200系列CPU性能实现了超越。HPM6200主频600MHz,而C2000在200MHz以内;

对比国际品牌S公司的G4系列,HPM6200系列在CPU性能、16位ADC、PLA等性能和功能上实现超越。

性能方面,HPM6200系列芯片主频达到600MHz, 是RISC-V 单双核处理器,带有FPU和DSP,内置4 组8通道增强型 PWM 控制器(8ch/组),提升了系统控制精度,可实现单芯片控制多轴电机或者单芯片实现复杂拓扑的数字电源。同时配备了可编程逻辑阵列 PLA, 3 个 2MSPS 16 位高精度 ADC, 16个模拟输入通道以及4 个模拟比较器和 2 个 1MSPS 12 位 DAC。

龙芯3A5000

龙芯3A5000是面向桌面和服务器等信息化领域的通用处理器,是首款采用龙芯指令系统(LoongArch)的处理器芯片。主频为2.3GHz-2.5GHz,包含4个处理器核心。每个处理器核心采用64位超标量GS464V自主微结构,包含4个定点单元、2个256位向量运算单元和2个访存单元。其关键IP源代码均为自主编写,芯片内置安全模块。

龙芯3A5000集成了2个支持ECC校验的64位DDR4-3200控制器,4个支持多处理器数据一致性的HyperTransport 3.0控制器。龙芯3A5000支持主要模块时钟动态关闭,主要时钟域动态变频以及主要电压域动态调压等精细化功耗管理功能。可广泛适用于五轴数控机床、工业计算机、双路服务器等场景。

旗芯微 FC4150F512

苏州旗芯微半导体有限公司成立于2020年10月,将基于ARM Cortex M4、M7等系列架构构建面向汽车不同应用场景的高性能、高可靠性的片上系统,开发智能汽车高端控制器芯片。通过采用自研IP,多核锁步等技术以及应用于车规芯片的六西格玛模拟电路设计流程,设计出覆盖安全标准ISO26262 ASIL-B至ASIL-D的全系列产品家族。公司产品均满足车规AEC-Q100、功能安全标准ISO26262以及各项车规可靠性测试,可广泛应用于车身、汽车仪表、安全、动力、电池管理等领域。

FC4150F512芯片属于旗芯微FC4150产品家族的5V电压车规级MCU。FC4150产品系列是基于Corex-M4F内核的高性能车规级MCU,支持ASIL-B功能安全等级,AEC-Q100 认证,Grade 1等级,适用于汽车的BCM、BCM+、BMS、照明、电机控制、HVAC、TPMS和T-BOX等应用。

性能方面,FC4150F512主频高达150MHZ、内置512KB的Flash和128KB的SRAM,3.0V-5.5V的工作电压,带有6个CAN口,其中3个支持CAN-FD。并针对成本敏感的应用进行了优化。

该产品提供开源SDK软件包,驱动开发样例支持多个IDE:Keil,IAR, Eclipse。并且提供自主开发的MCAL软件,该软件遵守ISO26262功能安全开发流程,支持FULLAUTOSAR和单独AUTOSAR CAN/LIN/Ethernet协议栈应用。

(转载)

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