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超低功耗微控制器(ULP MCU)市场简报

2020-04-07 11:08
芯知汇
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超低功耗微控制器,英文名为Ultra-Low Power MCU(以下简称ULP MCU),是MCU的一个细分市场。主要面向电池供电或能量采集等需要低能量工作的电子产品中。一般地,ULP MCU都采用了与通用MCU不同的技术工艺,降低微控制器的能耗和漏电流,从而使得微控制器可以在使用相同能量的前提下,可以工作更长的时间,为电池或能量采集等方式供电的设备提供更持久的计算能力。

ULP MCU应用常见供电电源有:

电池 - 目前较为经济实惠普遍的供电方式。

如纽扣电池、水表14505/18505电池等

太阳能 - 光伏板,或者说太阳能电池板

机械能 - 将振动的能量和人体的动能转化为电能

磁场能 - 收集环境中的无线电能量,转换为电能。

如RFID等应用

EEMBC

EEMBC是一个非盈利组织,是目前行业内一个对ULP MCU产品进行功耗测评的组织。EEMBC成立于1997年,是嵌入式微处理器基准协会,为自动驾驶、移动成像、物联网、移动设备和许多其他应用中使用的硬件和软件开发性能基准。ULP小组委员会专注于功率和能量。

“被认为比Dhrystone和MIPS更具有实际价值的测试基准,也是一种新兴流行的嵌入式系统处理器测试基准,EEMBC由其技术委员会开发,表示实际应用中能用来测量处理器能力的算法。” — 《百度百科》。

自2012年成立以来,EEMBC的ULPMark工作组开发了MCU功耗和能耗分析的配置文件。当前共有三个配置文件:ULPMark-CoreMark专注于动态模式基准测试的性能和能效;ULPMark-PeripheralProfile分析MCU外设的能量消耗;ULPMark-CoreProfile描述了MCU睡眠和唤醒能量的特征。

在后面的PPT中,列出了基于Arm Cortex-M内核相关产品的EEMBC评分情况。

影响MCU功耗的因素

影响MCU功耗的因素有:制程工艺、工作电压、运行频率、工作温度、工作模式等。其中,产品的制程工艺是根本性的。在下面的PPT中,还做了两组对比,一个是同为8051内核的早期产品AT89C51和较近产品STC89C51进行了功耗对比;另一个是市场主流基于32位Arm Cortex-M内核的STM32不同系列产品相同条件下的功耗对比。随着制程工艺技术的进步,MCU产品的功耗越来越低,ULP MCU与通用MCU产品功耗的差距也越来越小。

ULP MCU市场规模

根据MarketsandMarkets的报告,超低功耗微控制器市场规模预测2019年为44亿美元,到2024年将增长到129亿美元,年复合增长率(CAGR)为24.1%。推动超低功耗微控制器市场增长的主要因素包括:低功耗消费设备不断增长,消费电子行业对低功耗微控制器的需求不断增加,建筑和家庭自动化系统的使用不断增加,物联网生态系统的需求不断增长。

预计2019年至2024年,32位超低功耗微控制器细分市场将处于市场领先地位。这些微控制器的增长可以归因于其在功耗与高性能之间取得平衡的功能。这有助于满足功率受限或低功率应用程序的需求,这些应用程序需要为物联网(IoT)和连接的设备节省电池的功能。

预计从2019年到2024年,亚太地区将占据最大的市场份额。该地区对消费类电子产品和汽车的需求正在增长。随着人口的增加,家用电器的普及率正在以更快的速度增长。这推动了超低功耗微控制器市场的增长。此外,预计在中国,韩国和印度等亚太国家,物联网设备的采用将有所增加,这将推动对嵌入式超低功耗微控制器低功耗设备的需求。此外,亚太地区还是拥有大量制造工厂的有吸引力的制造中心。随着该地区工业物联网的增长,对低功耗电池供电设备的需求不断增长,也会导致超低功耗微控制器市场的增长。

根据相关资讯预测,ULP MCU市场份额约占MCU市场15~20%。泛智能化将会促进ULP MCU市场的发展。

ULP MCU产品统计分析

针对目前中国市场上的ULP MCU产品进行了统计分析,这里的数据仅涉及产品型号数量而不涉及产品的出货量。在下面的PPT中,分别对ULP MCU产品的位数、内核、主频、Flash & RAM、封装和电压进行了统计分析。详见PPT。

结语

MCU会沿着摩尔定律的路继续演进,而功耗也会越来越低,高性能低功耗产品将是ULP MCU发展的一个新方向。可穿戴、物联网以及各种可便携式设备仍然是ULP MCU主要的应用市场,伴随着泛智能化电子产品的发展,ULP MCU将会越来越多地被应用。

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