紅火發展的消費性電子及方興未艾的汽車電子在大幅拓寬了MCU疆土的同時,也促使其性能不斷突飛猛進。8位元MCU由於其量大價低、效能不斷升級,目前在市場上仍佔有半壁江山,而16位元、32位元MCU則主要鎖定中高階新興應用展開猛烈攻勢,未來誰將躍居主流、開拓更大戰場成為眾所關注的焦點。
根據WSTS市場調研公司2004年底公佈的資料顯示,MCU產品2004年的銷售額達到120億美元,出貨量為70億片,比2003年成長了27%以上,超過半導體行業18%的年平均成長率。隨著微電子技術的飛速發展,MCU已成為低成本元件,其應用面更加廣泛,已全面滲透到人們的日常生活中。可以預見,2005年會是MCU的一個高增長年。綜合IC Insight和WSTS市場調研公司對行業發展的預測(圖1),MCU市場將從2004年的120億美元發展到2008年的160億美元。而在MCU產品中,成長速度最快的是32位元MCU產品,市場總值將從2004年的27億美元增至2008年的67億美元。
據CCID調查資料顯示,2004年中國電子產業升級速度明顯加快,帶動對高階MCU的市場需求,由此拉動MCU整體市場平均價格上揚,使銷售額增長率高於銷量增長速度。如圖2所示,2004年中國MCU市場銷售量達到40億片,銷售額則達到人民幣225.2億元,而2003年中國MCU市場銷量及銷售額則分別為30.8億片和166.5億元。
飛利浦半導體中國區多重市場高級產品市場經理金宇傑指出,中國資訊產業的迅猛發展使得中國微控制器市場成為電子工業領域備受關注的焦點。一方面傳統的工業控制、儀器儀表和電氣設備的不斷擴展升級推動MCU的發展。另一方面資訊家電、手持設備等消費類產品的嵌入式智慧化,高性能、保證安全、提高產品靈活性、簡化用戶介面等需求帶動MCU市場的進一步發展。同時隨著32位元MCU價格的不斷下降和開發環境的成熟,促使其進入嵌入式應用和設計的主流,如電子身份證、POS機的普及、醫療保健、消費電子、智慧化家電、節能環保的產品以及可攜式產品都將是極有發展前景的新應用。此外,中國汽車產業的高速發展也將為MCU市場帶來新的發展契機。
總體而言,在2004年中國消費類MCU產品市場結構中,8位元MCU仍然是消費類MCU市場的主力產品(表1)。此外,由於中國擁有巨大的小家電產業規模,因而對4位元低階MCU仍然有較大的需求。隨著MP3、電子遊樂器等產業的逐漸壯大,對16位元、32位元的高階MCU也形成了較大的需求(表2)。
消費性電子領域一直以來是MCU馳騁疆場的一塊主要陣地,隨著中國消費電子產業的持續壯大,2004年中國消費類MCU市場仍然保持了較快的成長速度(圖3),銷售量達到人民幣17.6億元,比2003年增長12.8%。與此同時,中國白色家電以及電機控制等需求的不斷增多,拉動了大陸消費類MCU市場結構升級,整體MCU平均價格也出現了較大的上漲,使得消費類MCU市場銷售額在2004年達到90.1億元,較2003年增長了31.5%,市場成長率比2003年的24.3%提高了7.2個百分點。
Zilog亞洲副總裁及執行理事王祿銘引用Xinhua Electronics News資料指出,預計2007年中國消費類電子產品銷售額可達到940億美元,由此可見其市場潛力。華邦電子微控產品營銷企劃處處長鄭銘軒認為,大陸MCU應用面十分廣泛,但目前仍以消費性電子的比重為最大宗,其次是電腦及週邊元件方面,這兩部分加總估計佔到總體MCU市場60%~70%的份額。金宇傑表示,目前主要有兩大類應用推動了MCU的不斷發展,其一是資訊家電、手持設備等消費類產品的嵌入式智慧化,高性能、保證安全、提高產品靈活性、簡化用戶介面等需求帶動了MCU市場的火熱發展。其二便是傳統的工業控制、儀器儀表和電氣設備的不斷擴展升級推動MCU的進步。
據Strategy Analytics的報告指出,2004年汽車電子業總市值(TAM)將達到151億美元,隨著汽車向高級化、舒適化邁進,車用MCU在汽車電子的應用領域也不斷拓展。專家預測,未來5年內汽車電子裝置成本將佔到汽車整車成本的50%左右(目前,中檔車的這個比例只佔20%左右),其中MCU將擔當要角。
據CCID統計,2003年中國汽車MCU的市場需求量為1,670萬個,同比增長率達60.6%,市場需求額達8.63億元,同比增長率達55.2%。預計到2008年中國車用MCU的市場需求量將達9,100萬個,市場需求額將達人民幣42.83億元(圖4)。汽車智慧化進展使車用MCU數量不斷提升,如8/16位元MCU主要用於儀表控制、ABS、安全氣囊等方面,而隨著控制精度需求的提升,16位元MCU正逐步取代8位元MCU成為車用MCU中增長最快的元件,32位元MCU則將在發動機控制、汽車導航、音響及汽車智慧等方面找到用武之地。圖5為iSuppli針對中國2003~2007年車用MCU銷售額所做調查預測。
汽車電子在中國的發展如火如荼,而車用MCU無庸置疑擔當了其中的主角。Cypress亞太區高級市場經理Carl Brasek指出,8/16位元MCU仍將是汽車電子領域的主流產品,32位元MCU將主要鎖定在汽車多媒體方面。王祿銘也指出,8位元MCU即可完成汽車電子大部分的控制,只有針對汽車娛樂系統方面才需要高性能的32位元MCU來完成。Carl Brasek表示,Cypress的PSoC元件內部整合了微控制器、ADC、DAC、放大器以及一些數位模組,如定時計數器、PWM等模組,這樣,一個PSoC元件便可支援一系列汽車電子應用,如感測器、車身控制、座椅控制、儀表控制、LIN通信以及CAN匯流排控制等,PSoC器件在汽車電子上的應用可見圖6。
瑞薩科技在車用MCU上具有完整的產品線,針對動力傳動系統的發動機與AT、資訊系統的GPS導航系統與汽車音響、安全系統的安全氣囊、底盤系統中ABS與EPS以及車身控制系統等領域可提供8位元~32位元各具特色的MCU,滿足不同的應用需求。
隨著單一的汽車音響向汽車娛樂系統、車載多媒體終端的演變,MCU也將向SoC進化。瑞薩推出的M32C/87多功能合一晶片,將原來獨立的汽車音響顯示控制、系統控制、CD機械控制微控制器整合到一個MCU上,並內置大容量快閃記憶體,把週邊元件整合在一起,提高抗干擾性並降低功耗。
大連維深自動識別技術有限公司技術研發部副部長、北京研發中心經理李代萬表示,目前MCU在汽車電子領域的比重雖然還很小,但隨著汽車智慧化的發展,車用MCU前景十分樂觀。李代萬同時強調,車用MCU對溫度要求十分苛刻,這就要求車用MCU要有很高的可靠性和穩定性,將為車用MCU的發展帶來一定挑戰。
王祿銘指出,車用MCU的確是增長潛力巨大的一塊市場,Zilog已瞄準這個市場,並已向相關部門提交了晶片測試,預計今年年底即可完成測試。王祿銘同時指出,車用MCU要求比較嚴格,需要多方考慮溫度、可靠性以及EMS等問題。
新興市場的蓬勃發展無疑為MCU開拓可更廣泛的應用空間,而8/16/32位元MCU之間的領土爭奪戰則不可避免。8位元MCU能否繼續穩坐龍頭老大的地位?16位元、32位元MCU又將如何爭奪更多地盤呢?雖然大家普遍認為8位元MCU依然是目前市場的主流產品,而針對其未來發展,大家則依然是仁者見仁,智者見智,各持觀點。
其中一部分人士認為,8位元MCU位居主流將是不變的法則。王祿銘表示,Zilog鎖定8位元MCU的主要因素是其應用領域在不斷擴展,生命力旺盛。王祿銘進一步引用Semico Research的調研資料指出,2005年8位元MCU總體市場可達45億美元,在2003年~2008年,8位元MCU總體市場將以7.5%的CAGR(年複合成長率)成長,這其中,8位元Flash MCU則將會以16%兩位數的成長率迅速成長。
Holtek業務行銷處經理潘建州表示,目前8位元MCU產值大約占40%左右,16位元與32位元大約各佔30%。從發展趨勢來看,8位元MCU的營業比重增長力道不如32位元MCU,原因在於價格競爭的結果,單價下滑力道遠大於使用量的攀升。但整體而言,3~5年內仍是8位元MCU占主流市場的龍頭。因此,Holtek目前的主力還是專注8位市場,同時開發技術層次較高的16元位元新產品。潘建州認為,低階的16位元MCU能涵蓋8位元MCU不足的應用市場,高階的16位元MCU結合DSP強大運算功能,也能與32位元競爭,32位元的產品偏重系統化單晶片。
Microchip公司安防、單片機及技術部副總裁Steve Drehobl強調,中國市場的MCU主要應用在白色家電領域,這些並不需要功能強大的32位元應用。Microchip仍將看好8位元應用,並推出16位元產品瞄準這個市場。Steve Drehobl同時指出,Microchip的8位元單片機是一種混合型產品,如8位元單片機在輸出部分是8位元的,但在內部指令集部分就有16位元、14位元和12位元,在RISC結構中就是這種情況。Steve Drehobl打了個十分形象的比喻,如果選擇一種介於汽車和自行車之間的交通 工具,很多人都知道那將是摩托車。
華邦電子微控產品營銷企劃處處長鄭銘軒指出,新興應用市場的興起和功能要求的不斷提高,使得32位元MCU會侵蝕一些8位元MCU的市場,而8位元MCU將以基礎應用為主,如白色家電等,其特點是量大、價低,未來5~10年內仍會在MCU中佔據老大地位。32位元MCU則主要針對一些新興應用,產品偏重系統化SoC,未來的發展性不容忽視。相對來說,16位元MCU從性能與價格上都受到8位和32位元MCU的擠壓,因此其生存空間可說是步履維艱。鄭銘軒認為,總體上未來8位元、32位元會佔據市場主流。
飛利浦半導體多重市場亞太區市場及應用總經理潘大偉也認為8位元與32位元MCU將是未來市場的主導產品。潘大偉指出,從市場發展趨勢來看,8位元產品將繼續向前發展,16位元產品發展將放緩,而32位元產品發展很快。8位元MCU仍然是市場的主流,其目標市場是巨大的低階電子產品。而16位元MCU的主要應用是針對消費類產品和測量電子儀器,應用面有一定的侷限性。
潘大偉還指出,2004年8位元MCU在總出貨數量的55%以上,而32位元MCU約占7%。從銷售額來看,8位元MCU為39%,32位元MCU為30%,預計未來4年32位MCU將以20%速度增長。
德州儀器MSP430產品亞洲市場開發經理陳維哲則指出,雖然目前市場仍以8位元MCU為最大宗,但8位元MCU的優勢會慢慢減弱,現有市場會不斷縮小,以後的趨勢16位元和32位元會大幅增加,例如工業控制或醫療。
陳維哲認為,8位元與32位元之間總是有性能和價格的間隙存在,因此16位元的MCU肯定有它的發展空間。在價格上16位元MCU可以延伸到8位MCU的市場,從性能上則涉及32位元MCU的應用領域,其發展空間寬廣。
金宇傑指出,隨著應用市場的擴大及增長,對MCU的功能要求也日益增加,能夠處理越來越多的數位和類比功能,集成更多的分立功能到多功能MCU中,因此對MCU產品的挑戰體現在更佳的性能組合,包括功耗、工藝等。
鄭銘軒表示,低成本、高集成度是每個IC廠商一直努力的一個方向,MCU價格競爭激烈已是不爭的事實,鄭銘軒認為,預計到2007~2008年32位元MCU單價將會從現在的4~5美元降至2~3美元,而8位元MCU則會跌至1美元以下。鄭銘軒強調,要突破價格戰,產品線的完整性十分重要,因為只有產品線完整才能及時滿足客戶需求,而且這也是華邦一直努力的方向。因此,公司會在8位元MCU市場銷售頗佳的基礎上,繼續擴張8位元產品線並把功能優異的32位元MCU推向市場,滿足客戶不同的需求。其次要提供良好的服務,不論在技術服務還是銷售服務上都要周到詳盡。鄭銘軒認為,在各廠商生產成本相差無幾的情況下,技術服務或其他各種服務無疑將是各晶片廠商決定勝負的關鍵因素。
低功耗、低成本、高集成度是全球MCU廠商目前面臨的一大挑戰,潘大偉直言不諱地說到。他同時指出,飛利浦將此作為產品設計的核心理念,其LPC產品系列便是基於這個特點而提出的:L-Low Power、P-Small Package、C-Low Cost。潘大偉也指出,要實現這個目標最大的挑戰便是如何在製程和良率上進行突破,如飛利浦在LPC3000產品上就使用了90nm的工藝,在未來的產品中,公司還將採用65nm的工藝以進一步實現低功耗、低成本、高集成度的目標。
潘建州指出,低功耗、高整合是技術的議題,要達成這方面的目標並無捷徑可言,只有憑藉廠商不斷努力探索。至於低成本,則須配合上下游的策略夥伴一起運作,迅速掌握市場動態以及客戶需求,在短時間內開發出具備價格競爭優勢的MCU,並儘量貼近客戶的加工廠供貨,從而降低運送成本。另外,公司內部管控系統的e化管理也是降低成本的重要因素之一。
縱觀MCU市場版圖,消費性電子等傳統應用領域越做越大,汽車電子等新興領域則不斷開疆辟土,鎖定不同應用的MCU產品不斷推陳出新,產品的多元化應用使得MCU的發展迎來了前所未有的發展契機。