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发布日期:2025-03-25 00:59    点击次数:115

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MCU 限制的竞争愈发尖锐化。左证 Omdia 最新商讨数据,英飞凌在 2024 年强势崛起,成为群众最大的 MCU 供应商,其市集份额攀升至 21.3%,较 2023 年的 17.8% 升迁了 3.5 个百分点。2022 年,英飞凌、恩智浦和瑞萨如故比肩第一的态势,这一跃升不仅突显了英飞凌的矫健增长势头,也为 MCU 市集的强烈角逐拉开了新的序幕。

在 2025 年 3 月于德国纽伦堡举办的镶嵌式全国大会(Embedded World 2025)上,群众 MCU 大厂集体亮相,掀翻了一场时期与市集的强烈角逐。从德州仪器(TI)、恩智浦(NXP)、Microchip,到瑞萨电子(Renesas)、英飞凌(Infineon)、意法半导体(ST),各家厂商在体积、功耗、存储时期、AI 算力、先进工艺以及架构创新(尤其是 RISC-V)等限制张开全主见"内卷",试图在快速演变的镶嵌式市麇集霸占先机。这不仅是一场时期的较量,更是对改日物联网(IoT)、汽车电子和边际智能趋势的深切预判。

MCU "卷"的五大维度

1.体积和功耗:极致微缩下的"续命"之说念

德州仪器推出的 MSPM0C1104 MCU,以 1.38mm² 的晶圆芯片级封装(WCSP)刷新了"群众最小 MCU "记载。这款芯片仅格外于一派黑胡椒大小,却能在医疗可一稔开垦和个东说念主电子居品中罢了高性能传感与驱散。比拟竞争敌手,其封装面积缩小了 38%,奏凯复兴了奢靡电子限制对袖珍化与功能集成并重的需求。TI 通过集成高速模拟功能(如 12 位 ADC)和低至 0.16 好意思元的起价,试图在老本与性能之间找到黄金均衡点。

意法半导体(ST)则推出了超低功耗的 STM32U3 系列,凭借"近阈值芯片想象"创新时期,将动态功耗降至 10µA/MHz,待机电流低至 1.6µA,与上一代居品比拟,后果提高了两倍。所谓的"近阈值时期"可在极低电压下操作 IC 晶体管,从而从简动力。ST 的罢了接纳" AI 运转"的晶圆级自适合电压缩放来赔偿代工场的工艺变化。

该居品的目的市集是无需时常调整的物联网开垦。超低功耗 MCU 是物联网普及的要津,尤其在智能表计、环境监测等场景中,功耗奏凯决定了居品质命周期和调整老本。STM32U3 系列的价钱也很美艳,10000 片的量价钱为 1.93 好意思元 / 片,

当下,体积与功耗的竞争已干涉"微缩极限"阶段。TI 的 WCSP 封装和 ST 的近阈值时期代表了两种旅途——前者追求物理尺寸的极致,后者聚焦功耗的极致优化。这反应出终局市集对"更小、更省电"的刚需,尤其是在可一稔开垦和物联网限制。但这种"卷"也带来了挑战:当尺寸和功耗面对物理极限时,厂商如安在不就义功能的情况下保管老本上风,将是下一阶段的博弈焦点。

2.工艺:MCU 干涉 1X nm

MCU 看成镶嵌式居品,一直王人接纳熟谙工艺制程,大王人是 40nm。但是,跟着可一稔开垦、物联网节点和汽车电子的微型化趋势,想象东说念主员需要在更小的芯单方面积内集成更多功能和内存。举例,车规 MCU 需援手复杂的软件界说汽车(SDV)架构,条件更高的策划性能和存储容量。40nm 工艺已难以心仪这些需求,迫使厂商向 1X nm 节点进军。

这次镶嵌式展上,恩智浦 S32K5 系列率先引入 16nm FinFET 工艺。而在客岁 3 月份,ST 也推出了 18nm 的 FDSOI 工艺。

不外,1X nm 工艺依赖台积电、三星等顶级代工场,MCU 厂商与代工巨头的绑定将加深。同期,先进制程的高研发和分娩老本(如 16nm FinFET 的掩模用度远超 40nm)可能举高芯片单价,短期内压缩利润率。

MCU 工艺一直无法突进,很大的原因是闪存拖了后腿,闪存在 40nm 以下膨胀时会存在问题,部分原因是存储器单位尺寸较大以及用于罢了高电压的电荷泵占用了芯单方面积。但是这个问题,也被 MCU 厂商们攻克了。

3.存储:从 Flash 到新式存储

他们的见解是采用新式存储,但是各家似乎也有各自的"本性",采用了多个种类的新式存储,如 MRAM、PCM、FeRAM,主打一个"雨露均沾",。

恩智浦最新推出的 S32K5 系列引入 16nm FinFET 工艺和镶嵌式磁性 RAM(MRAM),台积电代工,MRAM 的写入速率比传统 Flash 快 15 倍。汽车行业正向迈电气化和软件界说汽车(SDV)期间,MCU 需要援手更密集的 OTA 更新、更高的及时策划才智和更强式的安全性。传统 Flash 的写入速率慢、写入次数有限(如擦写次数世俗在 10 万次以下),已无法心仪 ECU(电子驱散单位)的性能需求。NXP 指出,高性能 MRAM 的加入大大加速了 ECU 编程时分,惩办了传统闪存的写入瓶颈,升迁了汽车电子的软件界说才智。

ST 则是相变存储器(PCM)的拥泵者。PCM 的基本机制是由 Stanford Robert Ovshinsky 于 20 世纪 60 年代发明的。ST 抓有最初开发历程中产生的专利许可,并在此基础上连接鼓励这一始创性的职责。客岁 3 月份,ST 与三星也推出了一款 18nm FDSOI 带有镶嵌式相变存储器 ( PCM ) 的工艺,ST 首款基于该制程的 STM32 MCU 也将于本年量产。

PCM 时期架构(图源:ST)

TI 的 MSP430 是基于铁电立时存取存储器(FRAM)。F-RAM、FeRAM 和 FRAM 是同义词。德州仪器选拔使用缩写" FRAM "。FRAM 的上风在于速率、低功耗、数据可靠性、妥洽内存。即使在高温下,FRAM 亦然一种相配矫健且可靠的存储时期。FRAM 在 85 摄氏度下可保抓数据跳跃 10 年,在 25 摄氏度下可保抓 100 年,这远远跳跃了大多半愚弄的条件,体现了 FRAM 矫健的数据保抓才智。不外,TI 目下还莫得针对汽车愚弄推出其镶嵌式 FRAM 居品,但跟着存储信号的可靠性和肃穆性提高,这应该很快就会罢了。

MSP430FR57xx 系列框图,其提供 20 种不同的器件,FRAM 存储器容量高达 16 kB(开始:TI)

从 Flash 到 MRAM、PCM、FeRAM 的转型不仅是存储时期的代际跃迁,更是 MCU 产业顺应汽车智能化、物联网爆发和工艺极限挑战的势必选拔。恩智浦、ST、TI 各展长处,反应了厂商在性能、老本和愚弄场景间的量度与博弈。

4.卷 AI 和算力

边际 AI 需求的爆发让 MCU 从传统驱散芯片正在转向智能策划平台,因而,掀翻了一场边际 AI 的"武备竞赛"。瑞萨电子的 RZ/V2N MPU 集成 DRP-AI 加速器,提供 15 TOPS 的 AI 推感性能,目的是视觉 AI 市集;恩智浦 S32K5 的 eIQ Neutron NPU 则聚焦汽车边际传感器处理;Microchip 的 PIC32A 系列通过 64 位 FPU 援手 tinyML 部署。瑞萨和恩智浦的高算力决策更稳健工业和汽车场景,而 Microchip 的低老本 AI 策略则对准奢靡电子。

不仅是这些厂商,ST 的 STM32N6 具有效于镶嵌式推理的神经处理单位 ( NPU ) ,这是 ST 最矫健的 MCU,可扩充分割、分类和识别等任务;TI C2000 开垦中集成了 NPU,能罢了更智能的及时驱散。

这些新动向反应了,当今传统 MCU 的策划才智(世俗基于 Cortex-M 内核,几十至几百 MHz)已难以应酬 AI 职责负载(如卷积神经网罗)。通过集成专用加速器(如 DRP-AI、NPU)或增强 FPU,厂商冲突了性能瓶颈,将 MCU 推向更高等次的边际智能。在 MCU 中使用硬件加速器不错迟滞主处理器的推理包袱,从而留出更多时钟周期来为镶嵌式愚弄门径提供劳动。

5.架构:RISC-V 的"新风口"

英飞凌谋略将 RISC-V 引入汽车 MCU 市集,推出基于 AURIX 品牌的新系列,并通过编造原型加速生态开发。英飞凌当今是第一家发布汽车 RISC-V 微驱散器系列的半导体供应商。瑞萨的 RZ/V 系列则连接深耕 Arm 架构,TI 和 ST 也未明确转向 RISC-V。

英飞凌汽车部门总裁 Peter Schiefer 暗示:"英飞凌悉力于让 RISC-V 成为汽车行业的绽放要领。在软件界说汽车期间,及时性能、安全可靠的策划以及无邪性、可膨胀性和软件可移植性变得比今天愈加进犯。基于 RISC-V 的微驱散器有助于心仪这些复杂的条件,同期诽谤汽车的复杂性并镌汰上市时分。"

RISC-V 的开源特点诽谤了授权老本,并升迁了软件可移植性,对软件界说趋势下的汽车行业尤为进犯。目下,通过合伙企业 Quintauris,英飞凌一直与半导体行业其他最初企业合营,加速基于 RISC-V 的居品的工业化。

这场 MCU 的"内卷"中,各大厂商的政策明晰可见:TI 以老本优化和袖珍化切入奢靡电子,MSPM0 系列起价仅 0.16 好意思元,对准高性价比市集;恩智浦聚焦汽车 SDV,通过 16nm+MRAM+S32K5 的高端组合霸占时期制高点;Microchip 以 PIC32A 的丰富外设和低老本 AI 才智安定智能传感限制;瑞萨:通过 DRP-AI 和高性能 MPU 锁定视觉 AI 市集,兼顾工业与汽车;英飞凌押注 RISC-V,布局汽车改日十年,开辟新赛说念;ST:双线并进,STM32WBA6 强化无线物联网,STM32U3 主攻超低功耗场景。

MCU 的改日趋势

MCU 新址品的演进背后,折射出市集需求的深切变革。奢靡者对袖珍化、多功能电子开垦(如电动牙刷、可一稔医疗开垦)的期待,正驱使 MCU 厂商在极限想象上张开强烈角逐。同期,汽车电气化和物联网的爆发为高端 MCU 开辟了新蓝海。跟着市集需求的分化,厂商间的居品定位和竞争阵势将进一步拉开差距。

起先,RISC-V 会成为新王者吗?英飞凌的 RISC-V 布局能否撼动 Arm 的霸主地位,取决于生态熟谙度和汽车厂商的接受度。RISC-V 用于 MCU,不是崭新事。客岁,瑞萨推出业界首款基于 RISC-V 的通用 32 位 MCU R9A02G021 系列。国内的兆易创新、秦恒微电子、全志科技等也在基于 RISC-V 研发 MCU。跟着越来越多的 MCU 厂商拥 RISC-V,MCU 将成为 MCU 的又一个进犯市集。Yole Group 摩尔定律业务线策划与软件首席分析师 Tom Hackenberg 暗示:"到 2029 年底,RISC-V 瞻望会占据统共 MCU 市集的 10%,况兼具有纷乱的增长后劲。"

其次,AI 算力"卷"到何时?东说念主工智能彰着是 MCU 演进的下一个紧要事件。现时 15TOPS 的算力竞赛仅仅起初。AI 期间下的 MCU,仍是与 MPU 的鸿沟越来越笼统了,高算力 MCU(如 RZ/V2N 的 15 TOPS)已接近低端 MPU 的性能,功能上从驱散延长至推理和决策。这可能重塑镶嵌式系统的硬件选型逻辑,MCU 若能在边际智能中占据主导,或将挤压低端 MPU 的市集空间。

再者,存储时期创新的临界点,MRAM、PCM、FeRAM 等新式存储的冲突是否会激发 Flash 的淘汰?老本下落和工艺熟谙将是要津变量。改日,若新式存储时期罢了老本冲突,Flash 或将退缩低端市集,而高端 MCU 将迎来存储时期的大洗牌。

结语

2025 年的 MCU 大战不仅是时期的"卷",更是厂商对改日市集的政策博弈。从 TI 的"黑胡椒"到恩智浦的 MRAM,从瑞萨的 AI 加速器到英飞凌的 RISC-V,每一步创新王人在再行界说镶嵌式系统的可能性。关于工程师和企业而言,选拔合适的 MCU 不再仅仅时期决策,而是关乎老本、生态和改日竞争力的详尽考量。可是,MCU 的这场"内卷"远未结尾。

本文来自微信公众号"半导体行业不雅察"(ID:icbank)ayx爱游戏官方网站,作家:杜芹 DQ,36 氪经授权发布。