“MCU+AI”市场兴起,国产MCU成长加速

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作为相对成熟的芯片类别,微控制器(MCU)的市场态势相对稳定,但随着边缘AI的兴起,近年也迎来一轮新的市场机会。市调机构Yole Group近日指出,2023年全球MCU市场规模282亿美元,预计到2029年成长为388亿美元,年复合增长率达5.5%。而这也给中国厂商快速崛起带来新的契机。

需求稳中有升,国产MCU成长加速

在智能物联、智能家居、汽车电子等新兴领域快速发展之下,MCU的应用场景不断拓宽,推动了对MCU产品的需求增长。根据Yole的研究报告显示,2023年全球MCU市场规模约282亿美元,预计至2028年将以5.5%的年复合增速达到388亿美元。Precedence Research的数据显示,2022年全球 MCU市场为282 亿美元,预计2030年有望达582 亿美元。中国市场方面,2022年中国MCU市场规模约为390亿元,预计2026年将有望突破500亿元,未来增长前景广阔。

从价格走势上看,Yole Group认为,几年前的新冠肺炎大流行导致供应链中断,再加上晶圆厂产能短缺与囤货行为,显著推升了MCU的ASP(平均销售价格)。ASP从2020年的约0.6美元,涨至2023年的0.93美元。不过Yole Group也指出,近年来新供应商尤其是中国供应商崛起,将有助于缓解先前供应链问题导致的ASP升高。

近年来,来自中国的MCU供应商加速成长,逐渐在国内外市场中崭露头角,成为MCU市场的一大变量。据了解,目前国产MCU在工艺制造上已覆盖至28nm制程,展现出与国际接轨的潜力。全球MCU制造目前主要集中于40nm及以上的成熟制程工艺节点,比较先进的车用MCU产品可能会部分采用28nm制程。这已在国内代工厂的工艺节点覆盖范围。随着代工厂在28nm技术的持续优化,国内MCU厂商与代工厂加强协作,将推动国产MCU性能再上一个台阶。

“MCU+AI”市场兴起 提供发展新契机

边缘AI的兴起则为中国MCU供应商提供了新的发展机遇。近年来,物联网设备数量迅速增加。机构数据显示,2022年全球物联网设备约为300亿台,预计到2027年将达到430亿台,每秒大约有127台设备首次接入物联网。如果从数据上看,2025年物联网设备生成数据量将达到79.4ZB。如果将这些数据都推到云端处理,不仅推理成本高、能耗大,而且存在数据传输延迟增加、数据安全风险加大等因素,在端侧进行AI处理,是加速智能化应用落地的重要抓手。

相对而言,MCU具备低功耗、低成本、实时性、开发周期短等特性,适合对成本和功耗敏感的边缘智能设备。另一方面,人工智能算法的融入也能补强MCU,使其兼顾更高性能的数据处理任务。MCU与边缘AI的结合正是万物互联时代的发展大趋势。

当前,国际MCU大厂都在深耕“MCU+AI”市场。恩智浦在新推出的MCX N、i.MX RT和i.MX 9系列产品均开始集成NPU,以实现机器学习和强化学习能力。比如近日推出新一代跨界MCU系列i.MX RT700 ,支持智能AI边缘设备,可在边缘端提供高达172倍的AI加速。恩智浦半导体资深副总裁兼边缘处理业务总经理 Charles Dachs表示,当前边缘面临的复杂性不断提升,要求边缘设备具备更强的性能和AI处理能力。

Arm也在边缘侧NPU上发力。4月份推出AI微加速器Ethos-U85 NPU,可支持Transformer架构和CNN(卷积神经网络),配合Armv9 Cortex-A CPU可提供4TOPS的端侧算力。

国内厂商方面,兆易创新日前宣布与Arm合作推出国内首款基于Arm Cortex-M7的MCU,主频达到600MHz,支持实时控制,可为复杂运算、多媒体技术、边缘计算等创新应用提供强大的算力支撑。

RISC-V架构助力 50%增速引关注

在边缘AI兴起的背景下,RISC-V架构加速应用也推动了国内MCU产业的成长。研究机构Omdia最新研究显示,预计到2030年,RISC-V处理器将占据全球市场近四分之一的份额。该机构预测,在2024~2025年间,基于RISC-V架构的处理器出货量将以每年近50%的速度增长,到2030年出货量将达到170亿颗。达摩院(上海)科技有限公司研发总监梁中书认为,毫无疑问RISC-V如今最重要的方向就是AI。AI的算力必然会走向端用化,AI大算力的芯片形态应该是一个“松耦合”的状态,用RISC-V内核+相关AI加速器。

RISC-V架构的采用为中国MCU产业的发展带来了重要机遇。许多国内MCU厂商已经基于RISC-V架构开发出了具有自主知识产权的MCU产品,并在市场上取得了良好反响。8月15日,国芯科技发布公告称,公司研发的基于 RISC-V 架构的边缘侧AI MCU新产品“CCR4001S”于近日在公司内部测试中获得成功。据介绍,国芯科技本次内部测试成功的基于 RISC-V 架构的边缘侧AI MCU 新产品CCR4001S 是基于公司自主 RISC-V 架构 C*Core CPU 内核研发的 AI MCU 芯片,适用于工业控制和消费电子等应用,采用 MCU+AI 的方式可以更好地满足客户广泛的边缘侧 AI 应用需求。

9月20日,长城汽车也宣布其联合开发的RISC-V车规级MCU紫荆M100成功点亮。芯片采用模块化设计,内核可重构,4级流水线设计使其具备更快的处理速度和更少的耗时,同时便于未来的升级扩展。满足功能安全ASIL-B等级要求,支持国密,并符合ISO21434网络信息安全标准。长城汽车股份有限公司董事长魏建军发文,称紫荆M100芯片是国内第一个基于“RISC-V”架构研发的车规级芯片。

通过采用RISC-V架构,国内MCU厂商不仅能够快速响应市场需求,推出具有竞争力的产品,还能够降低对国外技术的依赖,提升自主可控能力。同时,RISC-V架构的开放性和灵活性也为国内MCU厂商提供了更多的创新空间和发展机会,有助于推动中国MCU产业的持续发展和壮大。

责编: 张轶群
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