MCU芯片技术原理是什么 MCU芯片有哪些应用

发布时间：2022-10-11 17:28
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2307

　　芯片对于各个企业、各个国家的发展来说，都是非常重要的一环。目前，各个国家都在积极地发展芯片行业。为增进大家对芯片的认识，本文将对MCU芯片、MCU芯片技术原理以及MCU芯片的应用予以介绍。如果你对芯片具有兴趣，不妨继续往下阅读哦~

　　MCU芯片是业内人士的专业术语。如果是外行，可能没听说过MCU芯片。即使你听说过这个名字，你也不知道它是什么。那么，MCU芯片指的是什么芯片?本文Ameya360电子元器件采购网将为您详细回答这个问题。

MCU芯片技术原理是什么 MCU芯片有哪些应用

　　一、MCU芯片的定义

　　MCU芯片是指微控制单元(MicrocontrollerUnit;MCU)，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制，所以MCU芯片就是单片机芯片。

　　二、MCU芯片的技术原理

　　要知道MCU芯片的技术原理，我们要先了解MCU自动完成任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即单片机执行指令的过程。所谓指令，就是写下要求单片机执行的各种操作命令的形式，这是由设计师赋予的指令系统决定的。一个指令对应一个基本操作;单片机能执行的所有指令都是单片机的指令系统。不同类型的单片机有不同的指令系统。为了让一个单片功能自动完成某项具体任务，必须将所要解决的问题编成一系列的指令(这些指令必须是一个单独的函数来识别和执行的指令)，这样一系列指令的集合就变成了程序，并且程序需要预先储存在有存储能力的部分-存储器中。

       内存是由很多(最小的存储单位)构成的，就像大房子有很多房间一样，指令被储存在这些单元中，单元内的指令被提取和执行，就像大建筑中的每个房间都被分配给唯一的房间号一样，每一个存储单元都必须被指定为存储单元的唯一地址号，这样，只要知道存储单元的地址，就能将存储的指令提取出来，然后将其提取出来，然后执行。

       由于程序是按顺序执行的，因此程序中的指令也是一条条地存储，单片机在执行程序时要将这些指令逐个提取并执行，必须有一部分能够跟踪指令所在的地址，这个部分就是程序计数器PC(包括CPU在内)，当程序开始运行时，PC将会被分配到程序中第一条指令的地址，然后每执行一条指令，PC在中的内容自动增加，增加量由这个指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

　　三、MCU芯片的应用

　　大多数情况下4位MCU应用于计算器、汽车仪表、汽车防盗装置、呼叫器、无线电话、CD播放器、液晶显示控制器、液晶游戏机、儿童玩具、磅秤、充电器、胎压仪、温湿度计、遥控器和傻瓜照相机等;8位MCU应用于电表、电机控制器、电动玩具机、变频冷气机、呼叫器等等。其中，8位、16位单片机主要应用于一般的控制领域，一般不用操作系统。而16位MCU主要应用于行动电话、数码相机和摄录机等;大多数32位MCU应用于Modem、GPS、PDA、HPC、STB、Hub.Bridge、Router.工作站、ISDN电话、激光打印机及彩色传真机;通常使用64位嵌入式操作系统进行网络操作、多媒体处理等复杂处理的情况。

　　全球MCU芯片市场规模达150亿美元，预计未来三年复合增速达8%。据IC Insights数据，2020年MCU市场规模下滑8.6%至150亿美元，其预计MCU市场将在2021年恢复增长，2023年预计规模达到188亿美元，对应2021-2023年复合增速为8.0%。

　　从全球MCU下游应用领域来看，MCU主要应用于汽车电子、工控/医疗、计算机与消费电子四大领域，从2019年IC Insights数据来看，汽车电子是MCU最大市场，占据33%的份额，工控/医疗、计算机领域分别占比25%、23%。


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　　1975年某天的中国香港午后，维多利亚港阴云密布，站在岸边的27岁年轻人林师庞眉头紧锁。　　几天前，还在美资生产磁环记忆系统的电脑公司担任工程部经理的他是公认的青年才俊。但在遭遇石油危机后，总公司决定关掉中国香港的工厂止血。突然其来的失业，让当时作为两个孩子父亲的他压力大增。　　也就是在这一年，一位荷兰企业家踏上了中国香港的土地，寻找有能力的当地人一起开拓业务。　　自此，两个本不相识的人有了交集，并终于开创了一段属于中国香港的芯片设备商ASMPT的传奇。　　作为半导体设备行业主流阵营中唯一的“中国面孔”，据TechInsights 的全球调查结果，ASMPT 系全球前三的最佳半导体封装设备供应商，排名紧随 Advantest 和 ASML 之后，其先进封装业务中的热压键合(TCB)技术，更是被业内大客户称“光刻机之后第二重要技术”。　　在本文中，让我们回顾一下这位ASML的“中国堂弟”，半导体后道设备巨头的辉煌五十年。　　源起中国香港，“can-do”精神成就传奇　　也许不少人会好奇，这家全球名列前茅的设备公司为何是在中国香港上市，因为这不符合我们对芯片设备行业的普遍理解。但其实你只要深入调研一下就会知道，这主要因为ASMPT实际上是一家生于中国香港，成名于中国香港的封装设备企业。　　上世纪七十年代，是半导体一个高速发展的年代，也是产业的一个转型期，特别是封装方面，一个新的契机正在冉冉升级，那就是后道封装正在从手动操作向机器自动化转型;与此同期，包括英特尔、仙童、德州仪器和国半的领先芯片公司，纷纷甭去亚洲国家和地区建设封测厂，并高速发展;再者，过去那些只用自研封装设备的厂商开始转向了第三方供应。　　于是，嗅到了机会的荷兰传奇企业家Arthur del Prado与林师庞以5000美元(约2万港元)启动资金创立了ASMPT。据《香港电子工业史》报道，1975年于中国香港成立ASMPT最初其实是一个做代理的小作坊，公司的主要业务就是充当欧美设备和材料的“搬运工”。　　ASMPT创始人林师庞　　回看当时的产业现状，和现在相差无几，包括设备在内的半导体行业也是欧美日的天下，这固然与这些企业有先发优势有着莫大的关系，例如全球第一个封装设备供应商Kulicke and Soffa(K&S)早在1956年就成立。这就让在ASMPT当“搬运工”的前几年，就积累了不少客户。公司也因应客户的需求，从一开始只买卖海外领先产品，转向给客户小批量生产和定制产品。　　随着需求的高涨和东亚半导体的开始腾飞，作为公司创始人兼实际操盘手的林师庞开始思考，如何站在经济体小、本土市场不大且高科技人才短期的中国香港，带领ASMPT继续突围。最终，他做出了ASMPT从代理转向自研的决定。针对1970年代是电子表、计算器大发展年代的特点，林师庞带领团队开发出廉价的AB500手动铝线焊线机迅速进入市场。　　在接下来的发展中，林师庞带着ASMPT的团队，一步一个脚印地攀向高峰。ASMPT半自动Wire Bonder AB500(左)和全自动Wire Bonder AB502(右)　　1979年，ASMPT做出了两个具有里程碑意义的决策：第一，收购了一处10000平方英尺(约900平方米)的工业地产，以支持其进军引线框架生产领域。第二，从一家美国公司收购了位于中国香港的引线键合机制造业务;1980年，在看到K&S等领先供应商推动封装设备从手动往自动化升级之后，ASMPT开始着手设计自己的自动化设备，并于次年1981年推出了一款转换套件，使手动铝线键合机能够实现半自动化操作;1984年，ASMPT推出了全自动键合机;1985年，ASMPT生产出第一台面向LED制造商的芯片键合机;到20世纪80年代末，引线框架和设备的销售为ASMPT提供了稳定的利润来源。　　在ASMPT成长过程中，除了自研以外，如下图所示，收购也是打造公司当前地位的另一个重要路径。　　受惠于管理团队的洞察先机和未雨绸缪，ASMPT从成立当年起就盈利，到1989年上市的时候，公司市值高达六亿港元。2002年，公司更是超越K&S，跃居全球第一的封装设备公司供应商。从这些数据看来，ASMPT似乎一帆风顺。但其实在发展过程中，他们也历经挫折，例如手动金线焊接机因为与K&S的同类产品相比有差距导致胎死腹中。　　之所以能走到今天，首先与公司在产品线方面广泛布局有着莫大的关系，这种做法也让公司能够抓住更多机会的同时，增加了抵御风险的能力;其次，ASMPT在坚持团队合作之余，还推行开放式沟通，这让公司拥有了及时纠正的能力;除此以外，付出120%的努力、谨遵“can do”和坚持不懈的态度、灵活地为客户服务、持续学习和改变、团队协作和坚决执行力等公司文化，让ASMPT走过了辉煌五十年。　　当然，作为一家立足于中国香港的企业，背靠祖国大陆的庞大市场，也是ASMPT成就今日地位的另一个关键。公司也以此为起点，向着基业长青更进一步。　　背靠祖国，抵抗国际资本“围剿”　　国内市场在改革开放以后的发展速度有目共睹，这也体现在半导体这个领域。乘着地理位置的便利，ASMPT也成为了最早走进国内市场的芯片设备供应商之一。一开始，ASMPT只向国内客户卖产品和设备。后来，在国内改革开放的吸引下，ASMPT也于中国深圳成立深圳先进精密机械制造厂，制造金属零件及组装。　　在深圳第一厂初战告捷之后，ASMPT在国内的进度越来越快。1990年，ASMPT加速了深圳沙头角厂房的扩建;2000年，于张江成立了先域微电子技术服务(上海)有限公司，作为ASMPT SEMI在华办事处;2003年，扩展在国内的生产能力，厂房面积达七万平方米，包括在深圳福永之一间全新冲压引线框架厂。除此以外，公司还加强了国内的技术和支持团队的投入。　　正是在这些策略的支持下，ASMPT在国内也屡创佳绩。数据显示，今年第二季度，ASMPT销售收入为港币 34.0 亿元(4.36 亿美元)，按年+1.8%，按季亦+8.9%。其中，中国的销售收入按年录得增长，占集团总销售收入的百分比增至 36.7%。值得一提的是，ASMPT在国内研发的新一代高端全自动固晶机Machine Pro即将亮相。　　但与此同时，一股危险的信息正在向ASMPT靠近：“野蛮人”来了。　　2023年3月，另类投资公司 PAG 是已表示有兴趣将这家中国香港上市公司私有化的公司之一，并补充说“PAG 已就潜在交易的融资事宜与多家贷款机构进行了洽谈”。　　2024年10 月，初外媒报导，美国私募股权投资公司KKR 传考虑竞购ASMPT，已就私有化ASMPT 提出不具约束力的初步方案。KKR 的收购计划如若成行，将可能使ASMPT 获得更强大的资金支持，加速其技术革新与市场扩展。不过，KKR 的收购意向尚处于早期阶段。　　虽然这两单收购最后都告吹了。但从消息看来，资本大鳄对ASMPT还是虎视眈眈。从该公司的产品和营收来看，他们也的确吸引力大增。因为无论是面向现在还是面向未来，ASMPT的产品都能应对自如。　　从二季度财报可以看到，ASMPT先进封装(AP)业务持续增长，对2025年上半年集团的总销售收入贡献显著。据介绍。该增长主要由热压焊接(TCB)工具的持续需求所推动。集团在存储器及逻辑应用领域成功取得 TCB 工具的后续订单，继续保持最大的 TCB 安装量，于全球超越 500 台。在面向未来的混合键合和CPO方面，ASMPT也早有准备。　　但是，国际资本大鳄的虎视眈眈，正在给ASMPT带来新的风险。因为在当前的全球竞争态势下，领先的海外芯片设备厂商正在放缓甚至断绝国内的投资。而且，在摩尔定律放缓的当下，先进封装的重要性可想而知，这也让ASMPT重要程度与日俱进。　　当前全球半导体产业格局加速重构，美国对华技术封锁持续加码，国际资本通过并购、专利壁垒等手段对中国半导体企业实施系统性"围剿"。在这种背景下，国内产业和资本必须清醒认识到：半导体芯片行业本来是由华人用汉字书写的历史，。　　但是在种种原因下面对LAM、台积电、英伟达等企业半推半就对我们的技术封锁，与我们渐行渐远的时候，ASMPT这样的中国香港本土企业反而成为破局关键，其战略价值堪比"家门口的石油"在这种场景下，对于国内产业和中资本而言，无论是选择隔岸观火，还是扼腕叹息，最终都不该将把这一家门口的战略资产轻易拱手让人。笔者认为，面对国际资本及其背后操盘手的“围剿”，国内产业和资本绝不能袖手旁观。　　产业迁徙，中国接棒　　自贝尔实验室在1947年 12 月发明了世界第一个接触型锗三极管以来，半导体产业即将迈入第八十个年头。在这个过程中，半导体产业也完成了从美国到日本、从日本到韩国、从韩国到台湾，再到现在全球目光盯向了中国大陆。回看过去的漫长发展历程，半导体大多数都是一个全球化的产品。　　但是，在地缘政治等因素的影响下，半导体越来越成为了筹码，也成为了各国争夺的核心，对于本来底子就很薄的中国来说，挑战日益严峻。尤其是在美国政府频频加码之后，中国半导体全产业链自主和突破，迫在眉睫，特别是在设备。　　据华西证券分析，目前中国半导体设备国产化率不足20%，仍处于相对低位，对于光刻、量/检测、涂胶显影、离子注入设备等领域，预估国产化率仍低于10%。于是，过去几年，围绕着国产设备和零部件，国内兴起了一波投资初创企业热潮，国内也的确涌现出了不少初创公司。　　单看封装设备方面，本土已经成立了不少围绕着ASMPT深耕几十年产品线做国产替代的企业。但对于整个中国集成电路产业来说，这种重复投资，盲目内卷的做法，并不利于国内产业发展。在我们看来，资本应该聚焦两方面，那就是帮助已经跑出来的企业做大做强;至于新兴企业，则更应该关注那些突破性的新技术。　　以ASMPT为例，因为拥有广泛的先进封装设备布局，这家企业能在当前的全球竞争态势下，为本土半导体供应链提供经过验证的可靠支持，例如公司的TCB设备，就能国内的半导体产业链不可或缺的。众所周知，因为人工智能的火热，HBM已经成为风口浪尖。作为一种需要经过多层堆叠的器件，就需要这种做TCB的设备，这正是ASMPT发挥作用的地方。先进的混合键合设备　　此外，展望未来，类似AI、HBM等产品将走向混合键合，这就让相应的设备成为了必争之地。ASMPT在这个领域的提前布局，也为中国半导体产业的未来发展，提供了重要支撑。这些产品对于正在希望通过先进封装来弥补前道短期不足的国内芯片产业来说，价值重大。　　总而言之，先进封装设备方面，ASMPT绝对可堪大用。在外资虎视眈眈的时候，国内更应该守护好我们这来之不易的成果。　　注：文章部分内容来自书籍《Soaring Like Eagles：ASM's High-Tech Journey in Asia》
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　　美国参议院于周二 (7月1日) 通过了一项全面的税收法案，此前设定为25%的半导体设施税收抵免率已从25%扩大至35%。该法案将降低半导体制造商在美国建厂的成本，为芯片制造商带来利益，并增强美国在国内扩张该产业的努力。　　英特尔、台积电和美光科技等公司如果在现有的2026年截止日期之前动工兴建新工厂，将有资格获得35%的投资税收抵免。这一比例比现有的25%有所提升，也高于提案草案中设想的30%。　　这项半导体制造条款被纳入一份近900页的法案，该法案代表了美国总统唐纳德·特朗普经济议程的核心。众议院议员目前已准备好审议该法案，目标是在7月4日之前将其提交给特朗普签署。　　增加税收抵免额度将增强《2022年芯片与科学法案》规定的一项关键激励措施。该法案是美国总统乔·拜登签署的一项跨党派法案。该计划还包括390亿美元的拨款和高达750亿美元的制造业项目贷款，旨在在数十年来生产转移到亚洲之后，提振美国半导体产业。　　这项税收抵免没有上限，其成本很可能已经高于其他形式的补贴——这取决于《芯片法案》刺激的投资规模。几乎在所有情况下，这项税收抵免都将占到任何一家公司(包括那些未获得拨款的公司)获得激励的最大份额。该拨款计划的主要受益者包括英特尔、台积电、美光科技和三星电子。　　特朗普今年早些时候呼吁废除《芯片法案》，但两党议员都不愿取消这些补贴，因为这些补贴为各自选区提供了高薪工作，而芯片行业被视为对国家安全至关重要。与此同时，美国商务部继续实施这项拨款计划，同时敦促加大投资力度，并修改了耗时数月谈判的奖励条款。　　到目前为止，特朗普政府已获得台积电、美光科技和格芯科技承诺的投资增加，白宫将此视为特朗普政策奏效的证据。但这些投资中，没有一项涵盖已最终确定或提议的《芯片法案》拨款之外的额外拨款。　　不过，公司在项目上的支出增加很可能意味着政府以税收抵免的形式损失更多的收入，如果参议院法案成为法律，这个数字还将继续增加。　　明年年底前开工建设项目的公司可以继续申请该日期之后的持续建设补贴。这项政策旨在促进项目开工，同时也承认芯片工厂的建设需要数年时间。
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