Когда в 2008 году мы разрабатывали микроконтроллеры серии К1986ВЕ9х стояло множество вопросов. Сколько должно быть Flash? сколько ОЗУ? сколько ног? какие интерфейсы? и так далее. И хотя в тот момент просто сделать рабочую микросхему было бы уже успехом, мы смогли сделать ее так, что данная серия до сих пор востребована и объемы ее продаж растут. Отчасти именно по тому, что тогда задали эти вопросы и ответы на них позволили сделать сбалансированное решение. В 2021 году аналогичные вопросы все так же стоят перед нашей компаний, и даже шире. Например, что лучше сделать в условиях ограниченных ресурсов: малопотребляющий микроконтроллер или миниатюрную Flash или источник питания, и если источник питания, то какой ? Как мы искали ответы на эти вопросы в 2008 году и как мы их ищем сейчас читайте в этой статье.
Начало пути - 2008 год
Как же мы ответили на эти вопросы в 2008? Маркетинговые исследования, высокооплачиваемые консультанты, эксперты, аналитические справки, жизненный опыт? Нет, все это не работает. Точнее не работало в 2008 году, все носило субъективный характер, и аргументировалось только словами. Потому что не было никаких данных. Никто не мог сказать, сколько и какие микросхем ввозят в страну или сколько их вообще потребляют в мире. Многие предприятия даже не имели своей внутренней базы данных по используемой номенклатуре. Продавцы не раскрывали свои продажи. Ничего не было, что бы указывало на штуки. Поэтому было принято решение как всегда опереться на опыт иностранных аналогов. Наверное все же маркетологи STM, NXP и прочих Renesas лучше "чувствуют" рынок, чем мы. И хотя они так же не за что не скажут сколько и каких микросхем продают, но по популярности (а значит и массовости) микросхемы можно судить опираясь на многообразие представленной на рынке номенклатуры. Т.е. чем больше различных вариантов микроконтроллера с одним объемом Flash памяти от нескольких производителей, тем больше емкость рынка и значит микроконтроллер с этим объемом будет более востребован. Если среди всех 32-х битных микроконтроллеров больше всего номиналов с ~100 ногами, то именно 100 выводов - это то число которое наиболее востребовано разработчиками аппаратуры. Для проведения анализа были проанализированы сайты ведущих разработчиков микроконтроллеров - TI, STM, NXP, Renesas, Microchip и уже не существующий сейчас EnergyMicro. Через формы для поиска компонент задавали требуемый нам параметр, например объема Flash (16К, 32К, 64К и так далее) и считали сколько номиналов нам выдавал производитель, собирали и анализировали.
Что же получилось по объему Flash в 2008 году ?
Ну и в целом по отрасли
Еще раз, это означает не то что микроконтроллеров с 256КБ продавалось больше всего (у нас не было в 2008 году данных об объемах продаж), но это означает что больше всего предлагается разных номиналов микроконтроллеров с 256КБ. И скорее всего раз их больше всего предлагается, то и объем рынка для них самый большой. Конечно же в данном методе множество изъянов (один и тот же номинал может иметь разные градации по температурным диапазонам, и это будет учитываться как разные номиналы) Но что есть, то есть. Аналогично провели исследование по числу выводов корпуса.
По объему ОЗУ и другим параметрам.
И хотя не все полученные результаты были реализованы, но на их основании были сформулировали требования по характеристикам для серии К1986ВЕ9х. А так же я решил, что второй раз в рукопашную собирать данные я не буду, и у нас есть компьютеры - пусть они и считают.
Наше время. Big Data
Потом было много чего... Вывод на рынок, исправление ошибок, новые проекты, митинги, планы, импортозамещение, совещания в министерствах, пандемия, короновирус, ВКС-ы ну и как вишенка на торте - кризис дефицита микросхем на мировом рынке в 2021 году.
Все это время мы собирали данные. Многие предприятия уже более охотно делились свой базой применяемой ЭКБ импортного производства, кто то реально выполнял программу импотозамещения, кого то заставляла власть. Появилась статистика ФТС по импорту ЭКБ и множество других данных, в которых уже фигурируют реальные объемы потребления микросхем в штуках и деньгах. Политика Минпромторга РФ в части преференций для отечественной продукции подтолкнул многих гражданских разработчиков взглянуть на отечественные микросхемы, а дефицит микросхем, который возник в начале 2021 года заставил уже реально задуматься о переходе на них:
То о чем мы мечтали в 2008 году обернулось кошмарным сном в 2021. Нам стали приходить экселевские выгрузки из сотен и тысяч наименований иностранных микросхем с просьбой подсказать аналоги, а для этого нужно:
- в интернете найти документацию на иностранную микросхему;
- прочитать и понять ее назначение;
- определить основные ее параметры;
- выбрать наше решение максимально приближенное;
- привести как близкий аналог с указанием основных отличий.
И это еще хорошо, если это микроконтроллер или память. А что такое актуатор ? В общем кругозор растет в геометрической прогрессии. Но мы продолжаем это делать, так как именно эти знания дают понимание, что нужно делать и куда развиваться. Но как уже было сказано ранее - эту замечательную работу может работать компьютер, а не человек. Поэтому нами был разработан функционал по автоматическому выделению назначение и основных параметров для микросхем на основе ее наименования. И сразу же возникла мысль, а что если "разобрать" не список закупок какого либо предприятия, а сразу все ввезенные через таможню иностранные микросхемы? И сегодня мы попробуем "расскрасить" таможенную статистику за 2019 год. Скажу сразу, что результат получился не очень полноценный. В абсолютном большинстве ввозимых микросхем не указано наименование. Например один из крупнейших производителей RFID меток ввез около 80 млн микросхем NXP с ценой около 3 рублей за штуку с названием "Микросхема интегральная". Так же множество дискретных компонент (транзисторы, диоды...) попали в код микросхем. Они дают большой прирост в штуках, но практически никакой в стоимости. После всех вычисток и все же небольшого ручного труда (самые большие позиции по стоимости и по штукам которые не нашлись автоматически и были все же пробиты по интернету) мы получили базу данных по ввезенным микросхемам в 2019 год из 18 тыс. номиналов с общим числом микросхем 85 млн и на общую сумму 45 млн $. В общей сложности мы смогли распознать 82% по штукам и 75% по стоимости. Мы получили занимательную статистику, которая дала много пищи для размышления.
Общее распределение по типам микросхем выглядит следующим образом:
Больше всего привезено микросхем используемых в схемах питания (линейные регуляторы, DC-DC, AC-DC, источники опорного напряжения, пред-драйверы, силовые ключи, драйверы светодиодов и т.п.) - около 46 млн штук. Далее идут не распознанные микросхемы - 15 млн.
На третьем месте простые логические схемы (регистры, счетчики, триггеры, вентели и т.п.) - более 11 млн штук. На четвертом месте по количеству интерфейсные схемы (RS-485, RS-232, USB, Ethernet и так далее) - всего более 8 млн. Вслед за ними простые аналоговые схемы (усилители, компараторы, мультиплексоры) - более 1,7 млн штук. От микроконтроллеров и микропроцессоров я ожидал большего, но их всего нашлось 1,3 млн. Скорее всего микроконтроллеры возят по "серым" каналам. Ну и далее АЦП/ЦАП - 391 тыс, тактовые генераторы - 352 тыс, схем памяти - всего 133 тысячи (опять таки "серые" каналы) и схемы программируемой логики FPGA/CPLD - 89 тыс.
Как распределяется таможенная стоимость по этим же классам можно увидеть на следующем рисунке:
На первом месте по стоимости - Прочие (нераспознанные схемы), на втором схемы питания - более 10 млн $ - но это за счет стоимости, на третьем месте - FPGA/CPLD - с более 8 млн $, при том что их ввезли меньше всего в штуках.
Если вычислить удельную стоимость одной микросхемы, то получим следующую картину
Самые маржинальные - FPGA/CPLD, на втором месте идут схемы АЦП/ЦАП, на третьем микроконтроллеры/микропроцессоры и на четвертом месте схемы памяти. "Где вы видели такие цены?" - воскликнут многие читатели. Это не ко мне, это к таможне. Но если вы решились заняться разработкой микросхем, то делать нужно программируемую логику.
Кто популярней Xilinx или Altera ?
Победила Altera, хотя мне более симпатичен Xilinx. А вот по стоимости лидирует Xilinx.
Интересно что остальные производители тоже показали высокую стоимость, но секрет прост - это за счет китайских радиационно стойких FPGA, которые кстати клоны Xilinx.
Если интересно какая логическая емкость наиболее популярная, то будет большим сюрпризом, что более 50% всех программируемых логических матриц составляют CPLD - т.е. схемы малой емкости до 10К логических блоков (примерно до 100К вентилей).
Больше всего используется совсем маленьких схем (EPM240, XC95xx) до 500 логических элементов - ~20 тыс штук. Следующий пик популярности диапазон в 2К-4К логических блоков (примерно 40К вентилей) - 12 тыс. Вот именно поэтому мы продолжаем упорно "пилить" свой проект MLDR125.
Думаю для начала достаточно. Пишите в комментариях какую еще занимательную статистику выгрузить в следующей части статьи. Например, кто делает больше всего АЦП - TI v.s Analog? Или какой объем энергонезависимой памяти в SOIC8 самый популярный ? Кто лидер в России в микроконтроллерах - ST, NXP, Renesas или TI ? Какие драйверы светодиодов самые популярные?