國(guó)產(chǎn)MCU的黃金時(shí)代

時(shí)間：2021-10-25 15:14:05

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[導(dǎo)讀]關(guān)注星標(biāo)公眾號(hào)，不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容轉(zhuǎn)自|電子工程專輯在全球疫情的沖擊下，芯片出現(xiàn)了價(jià)格上漲、缺芯的局面，此時(shí)，國(guó)產(chǎn)MCU，迎來(lái)了絕佳時(shí)機(jī)，各大國(guó)產(chǎn)MCU廠家如雨后春筍般出現(xiàn)。全球和中國(guó)MCU市場(chǎng)趨勢(shì)據(jù)權(quán)威市調(diào)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，2020年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模約為177.9億美元，出貨量超過(guò)2...

關(guān)注星標(biāo)公眾號(hào)，不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容

轉(zhuǎn)自 | 電子工程專輯

在全球疫情的沖擊下，芯片出現(xiàn)了價(jià)格上漲、缺芯的局面，此時(shí)，國(guó)產(chǎn)MCU，迎來(lái)了絕佳時(shí)機(jī)，各大國(guó)產(chǎn)MCU廠家如雨后春筍般出現(xiàn)。
全球和中國(guó)MCU市場(chǎng)趨勢(shì)

據(jù)權(quán)威市調(diào)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，2020年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模約為177.9億美元，出貨量超過(guò)280億顆。預(yù)計(jì)今年的MCU規(guī)模將達(dá)到184.8億美元，從2021至2028年的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為10.1%，2028年將增長(zhǎng)到361.6億美元。另?yè)?jù)IC Insights報(bào)告顯示，MCU全球營(yíng)收在2018年創(chuàng)下空前紀(jì)錄，達(dá)到176億美元；2019年下滑7％；2020年繼續(xù)下降8％，至149億美元。2020年車用MCU銷售額為60億美元；工業(yè)MCU營(yíng)收占比為29%，約為43億美元。預(yù)計(jì)2021年全球MCU市場(chǎng)總銷售額可達(dá)到190億美元，其中汽車和工業(yè)市場(chǎng)占據(jù)了70%，消費(fèi)電子、家電，以及計(jì)算機(jī)和通信等市場(chǎng)占據(jù)了剩下的30%。

預(yù)計(jì)全球汽車MCU銷售額將在2021年猛增23%，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的76億美元，隨后2022年將增長(zhǎng)14%，2023年增長(zhǎng)約為16%。

從車用MCU類型來(lái)看，超過(guò)四分之三的是32位MCU，預(yù)計(jì)今年銷售額約為58億美元；16位占17.6%，為13.4億美元；8位占比不到6%，為4.41億美元。32位MCU較高的平均售價(jià)（ASP）也會(huì)推高今年的銷售額，部分原因是因?yàn)槭袌?chǎng)供應(yīng)緊張，MCU供應(yīng)商開(kāi)始漲價(jià)。預(yù)計(jì)32位MCU的平均售價(jià)在2021年上漲13%，增至0.72美元。我們?cè)賮?lái)看國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)。據(jù) IHS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008-2018 年間，中國(guó) MCU 市場(chǎng)年平均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為 7.2%，是同期全球 MCU市場(chǎng)增長(zhǎng)率的 4 倍。2019 年中國(guó) MCU 市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到256億元，2020年達(dá)到269億元，但主要被海外大廠霸占，國(guó)產(chǎn)MCU滲透率較低。

中國(guó)MCU應(yīng)用市場(chǎng)主要集中在家電/消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信、汽車電子、智能卡，以及和工控/醫(yī)療等領(lǐng)域。其中汽車電子和工業(yè)控制應(yīng)用對(duì)MCU的需求增長(zhǎng)是最快的，預(yù)期到2023年工業(yè)/醫(yī)療電子的市場(chǎng)份額將趕上消費(fèi)電子，達(dá)到92億元人民幣。

國(guó)產(chǎn)MCU廠商主要集中在消費(fèi)電子和家電等細(xì)分市場(chǎng)，而汽車和工業(yè)控制等中高端市場(chǎng)則被國(guó)際大廠壟斷。然而，在新興的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)MCU廠商跟國(guó)際大廠幾乎站在同一起步線上。
MCU六大應(yīng)用市場(chǎng)

從MCU行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)來(lái)看，全球主要供應(yīng)商仍然以國(guó)際廠商為主，其中意法半導(dǎo)體、瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌（包括賽普拉斯）等廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。這五大國(guó)際廠商主要以汽車電子和工業(yè)應(yīng)用為主，而在消費(fèi)電子、家電、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信，以及新興物聯(lián)網(wǎng)等市場(chǎng)，Silicon Labs、臺(tái)灣廠商和眾多中國(guó)本土廠商則占據(jù)了更大份額。我們將中國(guó)MCU市場(chǎng)按應(yīng)用領(lǐng)域大致分為六個(gè)類別，分別是：家電和消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、智能表計(jì)/IC卡和安全、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制、汽車電子。下表列出了每個(gè)應(yīng)用類別的主要國(guó)產(chǎn)MCU廠商。

1. 家電和消費(fèi)電子據(jù)IDC 數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)智能家居市場(chǎng)規(guī)模將由2018 年的116 億美元增長(zhǎng)至2024 年的368 億美元，6年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為21.22%；出貨量將由2018 年的1.56 億臺(tái)增長(zhǎng)至2023 年的4.53 億臺(tái)，5 年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為21.5%。在國(guó)產(chǎn)MCU廠商中，中穎電子和深圳中微半導(dǎo)體在家電市場(chǎng)布局較早，有相對(duì)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。隨著美的、格力和海爾等家電巨頭轉(zhuǎn)向智能家電領(lǐng)域，甚至自己開(kāi)始啟動(dòng)芯片研發(fā)項(xiàng)目，國(guó)產(chǎn)MCU廠商在這一市場(chǎng)將獲得持續(xù)的增長(zhǎng)，將在全球市場(chǎng)上處于主導(dǎo)地位。隨著技術(shù)瓶頸不斷突破，無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)。根據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，2019年全球無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模為87億美元，2024年全球無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至150億美元，年均復(fù)合率達(dá)到12%。伴隨著全球無(wú)線充電市場(chǎng)的強(qiáng)勁發(fā)展，中國(guó)無(wú)線充電市場(chǎng)規(guī)模也在不斷增加。2018 年到2026 年，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)從3.6 億元至239.4 億元的市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)。在消費(fèi)電子領(lǐng)域，手機(jī)是無(wú)線充電的最大市場(chǎng)。伏達(dá)半導(dǎo)體和深圳中微半導(dǎo)體等國(guó)產(chǎn)廠商在無(wú)線充電發(fā)射和接受芯片，以及相應(yīng)的MCU和SoC芯片領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。2. 物聯(lián)網(wǎng)隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，傳感器市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)。2019 年，全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模為2,263 億美元，同比增速11.63%；預(yù)計(jì)到2023 年，全球傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2,985 億美元，較2019 年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為7.14%。中國(guó)傳感器市場(chǎng)與美國(guó)、日本、德國(guó)相比仍存在較大差距，但增長(zhǎng)速度整體領(lǐng)先于全球。2019 年，中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模為243 億美元，同比增速13.45%；預(yù)計(jì)到2023 年，中國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到388 億美元，較2019 年年均復(fù)合增長(zhǎng)率為12.44%。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，傳感器與MCU結(jié)合構(gòu)成智能傳感器將有較大的發(fā)展空間。匯頂科技、芯?？萍?、兆易創(chuàng)新（收購(gòu)思立微）和艾為電子等國(guó)產(chǎn)廠商在觸控、智能傳感器和高精度ADC方面都有一定的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。3. 智能表計(jì)、IC卡及安全國(guó)內(nèi)智能電表行業(yè)經(jīng)過(guò)近20 年發(fā)展，電能計(jì)量芯片、智能電表MCU 和載波通信芯片等核心元器件已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化。以智能電表MCU為例，當(dāng)前主控MCU芯片普遍采用32位ARM Cortex-M內(nèi)核，運(yùn)行頻率從十幾到幾十MHz，一般采用180-90nm 嵌入式閃存工藝制造，集成128KB - 512KB 大容量嵌入式閃存，8KB - 64KB 嵌入式SRAM，并集成了包括ADC、溫度傳感器、LCD液晶驅(qū)動(dòng)、UART/SPI/I2C 等通信接口、高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘等豐富外設(shè)功能，具有極低的運(yùn)行功耗和休眠功耗。在智能卡與安全芯片方面，國(guó)民技術(shù)、復(fù)旦微電子、紫光同芯、中電華大科技為國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的主流廠商。恩智浦在該領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位，但因?yàn)槿狈猩逃妹艽a算法的產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)安全市場(chǎng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力逐步降低。紫光同芯、中電華大科技由于較早進(jìn)入智能卡與安全芯片行業(yè)，具有一定的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)金融卡領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率較其它公司具有優(yōu)勢(shì)。4. 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信5. 工業(yè)控制中國(guó)工控和自動(dòng)化市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到2085億元。工業(yè)MCU產(chǎn)品主要用于電機(jī)控制、儀器儀表、低壓配電、電動(dòng)工具、工業(yè)機(jī)器人等應(yīng)用場(chǎng)景，其功能主要是電機(jī)控制運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集控制等。隨著工業(yè)設(shè)備復(fù)雜度的提升，工業(yè)MCU單機(jī)使用數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)。以工業(yè)機(jī)器人為例，單機(jī)至少使用十余顆MCU芯片。傳統(tǒng)工控MCU領(lǐng)域向來(lái)是TI、ST、ADI和瑞薩等國(guó)際大廠的地盤，國(guó)內(nèi)MCU廠商中只有華大半導(dǎo)體的MCU事業(yè)部在這一細(xì)分市場(chǎng)占據(jù)一席之地。最近幾年，萬(wàn)高、航順和極海半導(dǎo)體也可以發(fā)力工業(yè)MCU市場(chǎng)。比如，極海半導(dǎo)體目前已有基于M0 、M3、M4的MCU，工作溫度覆蓋-45℃~ 125℃，已經(jīng)應(yīng)用到變頻器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服器、逆變器、BMS管理等工控行業(yè)。位于深圳的峰岹科技作為專注于高性能BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片的設(shè)計(jì)公司，其產(chǎn)品涵蓋電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的全部關(guān)鍵芯片，包括電機(jī)主控芯片MCU/ASIC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片HVIC、電機(jī)專用功率器件MOSFET、智能功率模塊IPM等。6. 汽車電子作為車輛控制的核心器件，MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂(lè)和駕駛輔助系統(tǒng)。汽車MCU是一個(gè)相對(duì)成熟的市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)格局比較穩(wěn)定。恩智浦、英飛凌、瑞薩、意法半導(dǎo)體和德州儀器長(zhǎng)期以來(lái)一直占據(jù)全球汽車MCU市場(chǎng)的前五名，2020年市場(chǎng)占比超過(guò)95%。在國(guó)內(nèi)眾多MCU廠商中，杰發(fā)科技（AutoChips）、芯旺（ChipON）、賽騰微、琪埔維半導(dǎo)體（Chipways）和比亞迪半導(dǎo)體等少數(shù)公司已經(jīng)批量生產(chǎn)MCU，并進(jìn)入了汽車OEM廠商供應(yīng)鏈，但他們的產(chǎn)品仍然局限于簡(jiǎn)單的控制應(yīng)用，例如車窗、照明和冷卻系統(tǒng)，而在動(dòng)力總成控制、智能座艙和ADAS等復(fù)雜應(yīng)用中仍不多見(jiàn)。
未來(lái)MCU設(shè)計(jì)的六個(gè)方向

隨著AI和IoT的發(fā)展與融合，微處理器（MCU）的設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜，逐漸從傳統(tǒng)單一功能的微控制器轉(zhuǎn)向集成更多功能特性、計(jì)算性能更強(qiáng)的系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）。ASPENCORE《電子工程專輯》分析師團(tuán)隊(duì)識(shí)別出如下六個(gè)MCU設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。1. 更加智能（AI）自2017年開(kāi)始，MCU廠商嘗試在MCU中添加AI功能。例如，ST的Project Orlando項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的MCU超低功耗AI加速器單元，瑞薩在2018年發(fā)布了針對(duì)MCU的可編程可重構(gòu)協(xié)處理器DRP。經(jīng)過(guò)三年的發(fā)展，在MCU中加入AI加速器正在變得越來(lái)越主流。在需要AI相關(guān)算力的應(yīng)用場(chǎng)景，使用專用AI加速器往往比提升處理器性能更為有效。從應(yīng)用的角度來(lái)看，AI加速器搭配MCU漸成主流的主要原因是需要AI的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越普遍。從具體的算法和模型來(lái)看，正在集中到少數(shù)幾個(gè)模型，例如機(jī)器視覺(jué)（人臉識(shí)別，物體識(shí)別）和語(yǔ)音喚醒詞中需要的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及在一些較為先進(jìn)的語(yǔ)音識(shí)別中需要的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）。2. 更強(qiáng)算力（Performance）Cortex-M系列基于ARMv7-M架構(gòu)（用于Cortex-M3和Cortex-M4），而較低的Cortex-M0 基于ARMv6-M架構(gòu)。首款Cortex-M處理器于2004年發(fā)布，當(dāng)一些主流MCU供應(yīng)商選擇這款內(nèi)核開(kāi)始量產(chǎn)MCU芯片后，Cortex-M處理器迅速受到市場(chǎng)青睞?？梢哉f(shuō)，Cortex-M之于32位MCU就如同8051之于8位MCU，迅速成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)微處理器內(nèi)核，各家MCU供應(yīng)商基于該內(nèi)核進(jìn)行自己的開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中提供差異化產(chǎn)品。對(duì)于成本特別敏感的應(yīng)用或者正在從8位遷移到32位的應(yīng)用而言，Cortex-M系列的最低端產(chǎn)品可能是最佳選擇。雖然Cortex-M0 的性能僅為0.95 DMIPS/MHz，比Cortex-M3和Cortex-M4的性能低一些，但仍可與同系列其他高端產(chǎn)品兼容。Cortex-M0 采用Thumb-2指令集的子集，而且這些指令大都是16位操作數(shù)（雖然所有數(shù)據(jù)運(yùn)行都是32位的），這使得它們能夠很好的適應(yīng)Cortex-M0 所提供的2級(jí)流水線服務(wù)。Cortex-M3和Cortex-M4是非常相似的內(nèi)核，二者都具有1.25 DMIPS/MHz的性能，配有3級(jí)流水線、多重32位總線接口、時(shí)鐘速率可高達(dá)200MHz，并配有非常高效的調(diào)試選項(xiàng)。二者最大的不同是，Cortex-M4的內(nèi)核性能針對(duì)的是DSP。Cortex-M3和Cortex-M4具有相同的架構(gòu)和指令集（Thumb-2）。然而，Cortex-M4增加了一系列特別針對(duì)處理DSP算法而優(yōu)化的飽和運(yùn)算和SIMD指令。作為RISC-V微處理器的開(kāi)路先鋒，SiFive提供的RISC-V內(nèi)核正好對(duì)標(biāo)Arm的3個(gè)系列內(nèi)核，分別是：E核 -- 32位嵌入式內(nèi)核，針對(duì)邊緣計(jì)算、AI和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，對(duì)標(biāo)ARM Cortex-M系列；S核 -- 64位嵌入式內(nèi)核，針對(duì)存儲(chǔ)、AR/VR和機(jī)器人應(yīng)用，對(duì)標(biāo)ARM Cortex-R系列；U核 -- 64位應(yīng)用處理器，面向數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，對(duì)標(biāo)ARM Cortex-A系列。本土RISC-V處理器內(nèi)核開(kāi)發(fā)商芯來(lái)科技也推出了四個(gè)不同性能級(jí)別的處理器內(nèi)核，分別是：N100系列處理器內(nèi)核主要面向極低功耗與極小面積的場(chǎng)景而設(shè)計(jì)；N200系列32位超低功耗RISC-V處理器為物聯(lián)網(wǎng)IoT終端設(shè)備的感知、連接、控制以及輕量級(jí)智能應(yīng)用而設(shè)計(jì)；N300系列32位超低功耗RISC-V處理器面向機(jī)制能效比高且需要DSP和FPU特性的場(chǎng)景而設(shè)計(jì)，適用于IoT和工業(yè)控制等場(chǎng)景；N600系列32位RISC-V處理器面向?qū)崟r(shí)控制或高性能嵌入式應(yīng)用場(chǎng)景，適用于AIoT邊緣計(jì)算、存儲(chǔ)或其他實(shí)時(shí)控制應(yīng)用。臺(tái)灣晶心科技的RISC-V處理器系列包括：22內(nèi)核應(yīng)用于小型物聯(lián)網(wǎng)及穿戴設(shè)備等入門級(jí)MCU，效能達(dá)同級(jí)別間最高的 3.95 Coremark/MHz，其高性能和精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，適合處理以高數(shù)據(jù)傳輸率運(yùn)行中的協(xié)定封包；N25F內(nèi)核適合浮點(diǎn)密集型的多元應(yīng)用，例如聲音處里、先進(jìn)馬達(dá)控制器、衛(wèi)星導(dǎo)航、高精度傳感器融合以及高階智能電表等；45系列內(nèi)核均采用有序的8級(jí)雙發(fā)射超標(biāo)量技術(shù)，N-系列支持RTOS的應(yīng)用，D-系列則支持RISC-V的SIMD / DSP指令集（P擴(kuò)展指令集）。3. 更低功耗（Power）消費(fèi)電子、可穿戴設(shè)備及其它電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端都低功耗都有嚴(yán)格的要求。系統(tǒng)功耗是物聯(lián)網(wǎng)部署的主要考慮因素之一，很多應(yīng)用場(chǎng)景下的IoT設(shè)備都是電池供電，而且要求可持續(xù)使用10 年以上。在很多應(yīng)用中，MCU大部分時(shí)間都是處于低功耗睡眠模式，只是偶爾被喚醒讀取傳感器發(fā)送的一些數(shù)據(jù)，或處理和傳送數(shù)據(jù)。MCU子系統(tǒng)的功耗包括兩部分——MCU工作時(shí)的動(dòng)態(tài)功耗（與處理器主頻成正比），以及MCU在睡眠狀態(tài)下與漏電流相關(guān)的靜態(tài)功耗（大部分是恒定的）。因此，總功耗受工作模式電流、睡眠模式電流和工作模式持續(xù)時(shí)間的影響。如果應(yīng)用在大部分時(shí)間都處于關(guān)閉狀態(tài)，睡眠電流甚至比工作電流更重要。32位MCU一般主頻更高些，工作電流相應(yīng)也大，但其處理速度也快，可以通過(guò)更快地完成處理任務(wù)和更快地進(jìn)入睡眠模式來(lái)節(jié)省電量。此外，睡眠模式、發(fā)送和接收模式下的無(wú)線收發(fā)器電流消耗也是決定整體系統(tǒng)功耗的重要因素。4. 更加安全（Security）開(kāi)始注重安全問(wèn)題乃是一個(gè)領(lǐng)域發(fā)展到高級(jí)階段的體現(xiàn)，因?yàn)榘踩募夹g(shù)投入和產(chǎn)出經(jīng)常不成比例，很多時(shí)候還影響開(kāi)發(fā)進(jìn)度，但安全的缺失卻足以造成致命打擊。從MCU層面開(kāi)始融入安全技術(shù)，讓供應(yīng)鏈下游的開(kāi)發(fā)者將安全融入到開(kāi)發(fā)生命周期中去，本身對(duì)MCU生態(tài)就是個(gè)比較積極的信號(hào)。5. 無(wú)線連接（Wireless）過(guò)去幾年，物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備和無(wú)線連接產(chǎn)品（如無(wú)線傳感器、智能電表、智能家居和可穿戴設(shè)備）出現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)。傳感器和處理器等電子器件的成本逐漸降低，同時(shí)無(wú)線連接功能和AI性能的加持讓許多產(chǎn)品變得更加“智能”，無(wú)需人工干預(yù)即可相互通信。然而，成功的AIoT產(chǎn)品必須滿足特定應(yīng)用的要求，比如低功耗、長(zhǎng)無(wú)線連接范圍，以及更高的計(jì)算處理能力等。無(wú)線MCU將成為AIoT時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)處理器芯片，像Silicon Labs這樣的國(guó)際廠商數(shù)年前就開(kāi)始專注于IoT應(yīng)用市場(chǎng)，甚至將其它業(yè)務(wù)剝離出去，而100%投入物聯(lián)網(wǎng)，他們?cè)诟鞣N無(wú)線連接通信協(xié)議的集成和支持上是值得關(guān)注的。而像樂(lè)鑫科技和聯(lián)盛德等國(guó)內(nèi)芯片廠商也開(kāi)始在其芯片中集成更多的無(wú)線連接特性，他們有望把握住新興的物聯(lián)網(wǎng)機(jī)會(huì)，而成為AIoT時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)廠商。6. 更小尺寸（Area）為迎合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求，MCU開(kāi)發(fā)商需要在性能、功耗和尺寸（PPA）三方面達(dá)到最佳平衡。前面我們大致介紹了高性能和低功耗設(shè)計(jì)，現(xiàn)在來(lái)探討一下小尺寸的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。IoT 終端節(jié)點(diǎn)的基本要求是小尺寸，因?yàn)檫@些器件通常被限制在很小的基底面內(nèi)。例如，可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)，體積小和重量輕是獲得客戶認(rèn)可的關(guān)鍵。
國(guó)產(chǎn)MCU發(fā)展的五大驅(qū)動(dòng)力

對(duì)國(guó)產(chǎn)MCU廠商來(lái)說(shuō)，“國(guó)產(chǎn)替代”和“芯片短缺”反而成為推動(dòng)其MCU產(chǎn)品線打入大中型OEM廠商供應(yīng)鏈，甚至汽車供應(yīng)鏈的驅(qū)動(dòng)力。據(jù)《電子工程專輯》分析師團(tuán)隊(duì)調(diào)查了解，凡是能夠保證代工廠和封測(cè)合作伙伴正常供應(yīng)的國(guó)產(chǎn)MCU廠商，都享受到了銷售和利潤(rùn)同時(shí)增長(zhǎng)的甜頭。除了上述兩大宏觀經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力外，新興物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、RISC-V處理器架構(gòu)和邊緣AI的興起，也將大力推動(dòng)國(guó)產(chǎn)MCU的發(fā)展。下面我們對(duì)這個(gè)五大驅(qū)動(dòng)因素逐一說(shuō)明。1. 國(guó)產(chǎn)替代：自從“中興事件”和華為被禁以來(lái)，美國(guó)對(duì)中國(guó)在半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)品方面的出口限制逐漸收緊，即便特朗普下臺(tái)，***政府在這一方面的正常也沒(méi)有絲毫松動(dòng)。像?？低暤群芏嘀袊?guó)廠商都被列入美國(guó)政府的“實(shí)體清單”，這引起了國(guó)內(nèi)電子和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的極大恐慌。同時(shí)，國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)始尋求“國(guó)產(chǎn)替代”，原來(lái)壓根都不考慮國(guó)產(chǎn)芯片的企業(yè)采購(gòu)人員開(kāi)始主動(dòng)邀請(qǐng)國(guó)產(chǎn)IC設(shè)計(jì)公司參與其產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程測(cè)試，甚至量產(chǎn)供貨。MCU芯片作為通用性基礎(chǔ)器件，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，“國(guó)產(chǎn)替代”的機(jī)會(huì)也更多。2. 芯片短缺：據(jù)半導(dǎo)體業(yè)界專家預(yù)測(cè)，全球范圍的芯片短缺要到2023年才能緩解。在半導(dǎo)體含量比較高的應(yīng)用市場(chǎng)，特別是汽車行業(yè)的芯片短缺最為嚴(yán)重。而在汽車半導(dǎo)體中，作為汽車微型“大腦”的車規(guī)級(jí)MCU短缺尤其嚴(yán)重。汽車市場(chǎng)的MCU用量占到了全球MCU市場(chǎng)的40%，由此可以看出汽車MCU的市場(chǎng)規(guī)模之大。隨著新能源智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，車規(guī)級(jí) MCU 的應(yīng)用更加廣泛，覆蓋從座艙安全、發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)制動(dòng)控制到儀器表盤車身、環(huán)境控制、車載娛樂(lè)通信，直到ADAS和自動(dòng)駕駛等。3. IoT：物聯(lián)網(wǎng)新興應(yīng)用也為國(guó)產(chǎn)MCU帶來(lái)很多新的機(jī)會(huì)，比如家電智能化、消費(fèi)電子、可穿戴設(shè)備，以及智能卡和智能表計(jì)等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。傳統(tǒng)的MCU（如8051和通用性32位MCU）功能相對(duì)簡(jiǎn)單，各家的產(chǎn)品同質(zhì)化比較嚴(yán)重，在已經(jīng)成熟的市場(chǎng)上難以有標(biāo)新立異之處，國(guó)產(chǎn)廠商只能通過(guò)價(jià)格戰(zhàn)來(lái)維持生存。而物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景比較碎片化，傳統(tǒng)通用型MCU難以滿足不同應(yīng)用的特殊需求，國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)始嘗試在微處理器內(nèi)核上集成更多外圍功能，比如ADC、傳感器、射頻、驅(qū)動(dòng)、各種外設(shè)。對(duì)市場(chǎng)和客戶需求反應(yīng)速度快，靈活性強(qiáng)，而且可以根據(jù)客戶的要求增加各種功能特性，這是國(guó)產(chǎn)MCU廠商擅長(zhǎng)做的。4. RISC-V：微處理器內(nèi)核是MCU的核心，在Arm之外增加RISC-V可以讓國(guó)產(chǎn)MCU廠商實(shí)現(xiàn)自主可控、增加選擇靈活性、降低開(kāi)發(fā)成本，并針對(duì)特定應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)差異化的MCU產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)RISC-V的生態(tài)正在快速而健康地發(fā)展，阿里平頭哥、芯來(lái)、賽昉和晶心等RISC-V內(nèi)核IP供應(yīng)商都在積極拓展物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)MCU廠商客戶。中國(guó) RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟（CRVA），以及國(guó)際RISC-V基金會(huì)等RISC-V行業(yè)組織結(jié)構(gòu)都在積極參與中國(guó)市場(chǎng)和開(kāi)發(fā)者社區(qū)的建設(shè)。5. 邊緣AI：跟AI關(guān)聯(lián)的芯片設(shè)計(jì)主要涉及功能強(qiáng)大的CPU、GPU、FPGA，以及專門的AI芯片。主頻和計(jì)算性能相對(duì)較低的MCU跟 AI有什么關(guān)系呢？隨著 AI從云到邊緣和終端的擴(kuò)展，AI 計(jì)算引擎可讓MCU突破嵌入式應(yīng)用的極限，不但能夠提升MCU的就地處理性能，而且可以提高網(wǎng)絡(luò)攻擊的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力和設(shè)備安全性。配備AI算法和功能模塊的MCU 正在深入到人臉識(shí)別、智能語(yǔ)音服務(wù)和自然語(yǔ)言處理等新興應(yīng)用領(lǐng)域。AI還有助于提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備和醫(yī)療應(yīng)用中電池供電設(shè)備的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)隱私性。50家國(guó)產(chǎn)MCU廠商基本信息

最后，附上50家國(guó)產(chǎn)MCU廠商基本信息：

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