MCU：新應(yīng)用開啟新時(shí)代

MCU(微控制器)幾乎應(yīng)用于所有的電子產(chǎn)品中。對于全球半導(dǎo)體巨頭而言，MCU都是其重要的產(chǎn)品線。在新興應(yīng)用的驅(qū)動下，“老牌”的MCU產(chǎn)品不斷迸發(fā)活力。

在前不久舉辦的2011智能三表IC創(chuàng)新與設(shè)計(jì)研討會上，應(yīng)對智能三表成本敏感型MCU解決方案受到關(guān)注。無獨(dú)有偶，在近日舉行的中國(重慶)汽車電子高峰論壇上，基于新能源汽車的電子設(shè)計(jì)也成為熱點(diǎn)話題，而高性能32位閃存MCU成為當(dāng)仁不讓的主角，從中可管窺MCU在這些新市場的新作為。iSuppli的最新報(bào)告顯示，中國MCU市場預(yù)期在2015年達(dá)到47億美元的營收規(guī)模，比2010年的28億美元多2/3以上。

新考驗(yàn)來臨

能“左右”MCU市場的應(yīng)用不多，然而新興應(yīng)用領(lǐng)域有著可以預(yù)見的巨大需求，這是MCU不容錯(cuò)過的盛宴。Microchip公司安防、單片機(jī)和技術(shù)開發(fā)部應(yīng)用、架構(gòu)和市場總監(jiān) FanieDuvenhage向《中國電子報(bào)》記者介紹說，新需求體現(xiàn)在一是智能能源的發(fā)展，不僅涉及更高效的能源轉(zhuǎn)換，還包括高效電機(jī)控制和半導(dǎo)體照明等應(yīng)用。二是對環(huán)保的考慮，這不僅涉及有關(guān)減少電池用量的低功耗節(jié)能問題，甚至還涉及旨在減排的發(fā)動機(jī)點(diǎn)火控制器等。三是通過無線和有線通信協(xié)議進(jìn)行連接的控制等。

市場的“自發(fā)”行為也對MCU提出了新要求。“這要求MCU具有內(nèi)置冗余性與自檢功能的高可靠性、可延長電池使用壽命的超低功耗性、可采用快速數(shù)字控制環(huán)路的高級控制算法、具有高級模擬集成性等。”TI半導(dǎo)體事業(yè)部MCU業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳健鴻表示。這也表明，集成了更多模擬及其他IC功能、更大容量、更快處理速度的MCU產(chǎn)品比例逐漸提高，基于MCU的功能融合性單芯片(或模塊)產(chǎn)品將成為未來MCU市場的重要發(fā)展方向。

這些新要求也使MCU廠商面臨新的“大考”。飛思卡爾工業(yè)和多元市場微控制器部亞太區(qū)市場經(jīng)理曾勁濤指出，每一個(gè)應(yīng)用對MCU的要求側(cè)重點(diǎn)都不一樣，MCU供應(yīng)商需要有很全的產(chǎn)品線才能勝任。

Fanie Duvenhage也表示，單片機(jī)涉及大量的屬性，選型時(shí)應(yīng)權(quán)衡系統(tǒng)級集成、功耗、效率、成本、開發(fā)工具、軟件等諸多要求，在這些方面要有顯著優(yōu)勢才能在市場上占據(jù)一席之地。

當(dāng)然，在MCU市場的“真功夫”還是要“軟硬兼施”。恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)市場總監(jiān)金宇杰指出，要在MCU市場立足應(yīng)在硬件和軟件兩個(gè)方面下工夫。如今在硬件工藝方面，大多半導(dǎo)體廠商都是找代工廠制造，工藝差別在縮小。而在高性能模擬如RF功能、I/O功能等集成方面，MCU廠商應(yīng)借此實(shí)現(xiàn)獨(dú)到之處。在軟件方面，因軟件涉及很多算法，包括一些優(yōu)化的驅(qū)動程序等，比如太陽能發(fā)電管理，需要有功率追蹤管理程序、驅(qū)動程序等，如果能在提升整體性能方面實(shí)現(xiàn)差異，效果將是顯而易見的。

競合之勢彰顯

除了MCU需求考驗(yàn)廠商之外，另一個(gè)值得關(guān)注的就是DSP、FPGA與ARM融合的跡象日益明顯。MCU有8、16、32位之分，也有ARM與非ARM之別，廠商的策略也是“涇渭分明”。NXP已掉頭轉(zhuǎn)向ARM核，瑞薩則還堅(jiān)守自有的核，而其他廠商則“左右逢源”。對于采用了ARM Cortex核設(shè)計(jì)MCU的廠商，由于Cortex核既有控制功能，又有運(yùn)算功能，因而也有望進(jìn)軍DSP領(lǐng)域。同時(shí)，F(xiàn)PGA廠商也試圖深入傳統(tǒng)的DSP和嵌入式處理器領(lǐng)域。

“DSP、FPGA與ARM的融合對于MCU帶來的更多是一種啟示，如何針對市場開發(fā)適合的產(chǎn)品以及提升自身的產(chǎn)品性能。”富士通半導(dǎo)體(上海)有限公司市場經(jīng)理彭濤表示，“MCU、DSP、FPGA在各自的市場中都在尋求突破性的發(fā)展，MCU在不斷提升產(chǎn)品性能的同時(shí)對于一些專業(yè)性的應(yīng)用市場也開始尋找更多的解決辦法，所以勢必需要融合多種處理手段進(jìn)行補(bǔ)充，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性以及性能。DSP、FPGA也在努力地去更加貼近市場，使開發(fā)更簡單。未來還會有一些專業(yè)、新興的市場應(yīng)用，MUC、DSP、FPGA還會持續(xù)地更新自己的技術(shù)提高產(chǎn)品的性能，也必定會用多種方式的融合來贏得市場。”

“但DSP和FPGA中的單片機(jī)內(nèi)核不會對單片機(jī)市場產(chǎn)生顯著影響。”Fanie Duvenhage對此把握十足，“FPGA幾乎是純數(shù)字的，而單片機(jī)卻集成了更多模擬外設(shè)，是采用真正意義的DSP還是單片機(jī)來開發(fā)應(yīng)用取決于具體的需求和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式。”

雖然DSP、FPGA與MCU各有“安身立命”之所，但當(dāng)成本成為一個(gè)重要的考量指標(biāo)之際，MCU則有望勝出。瑞薩電子MCU產(chǎn)品中心大中國區(qū)副總監(jiān)吳曉立指出，MCU更多強(qiáng)調(diào)通用性和豐富的周邊，在成本和功耗上占有優(yōu)勢。典型應(yīng)用中，FPGA在光通信市場、DSP+ARM核在PLC通信和視頻監(jiān)控應(yīng)用等市場相比MCU在性能方面占有優(yōu)勢，并能夠幫助客戶快速進(jìn)入市場。但當(dāng)客戶尋求成本領(lǐng)先的解決方案時(shí)，融合了新的IP的MCU會成為更好的選擇。

本土MCU能否崛起

雖然MCU市場“熱鬧非凡”，但熱鬧好像是國外MCU廠商的，國內(nèi)本土廠商還稍顯“落寞”。不過近日上海海爾集成電路有限公司宣稱，已經(jīng)推出一系列完全符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8位MCU產(chǎn)品，并于去年12月實(shí)現(xiàn)首顆芯片的成功量產(chǎn)，其在高低溫、浪涌以及射頻電磁場傳導(dǎo)抗擾度等方面都表現(xiàn)優(yōu)異，這意味著本土MCU產(chǎn)品在專業(yè)MCU領(lǐng)域?qū)⒛芘c國外大廠展開競爭。

據(jù)了解，上海海爾集成電路目前已推出兩個(gè)系列11款8位MCU產(chǎn)品。另外，北京希格馬華晶微電子也正在計(jì)劃上馬32位MCU；而日松和華潤矽科則正在將觸角伸向16位MCU市場。欣喜之余，也要看到業(yè)界的兩大動向值得本土廠商關(guān)注：未來一些低成本的、基于最新Cortex-M0架構(gòu)的32位MCU還會來搶占一些高端8位MCU市場，從而進(jìn)一步蠶食8位MCU份額，國內(nèi)本土廠商也應(yīng)該發(fā)起力量向32位MCU進(jìn)軍，以顯現(xiàn)“中國芯”的實(shí)力。而如果想贏在32位MCU這一市場，曾勁濤強(qiáng)調(diào)軟件一定要跟上，要在軟件上加大投資力度。

此外，全球MCU界正在發(fā)生一個(gè)大的技術(shù)遷移，這就是由之前專有的或其他運(yùn)行多年的架構(gòu)向最新的ARMCortex-M架構(gòu)的遷移。NXP、ST、TI、飛思卡爾等都準(zhǔn)備在Cortex-M平臺的MCU市場大干一場了，ARM核份額在32位MCU市場會快速增長。對于中國廠商來說另一個(gè)重要的優(yōu)勢是可以借助ARM成熟的生態(tài)鏈，克服自身在軟件和生態(tài)系統(tǒng)方面的軟肋并大大減小投資，這為中國廠商進(jìn)入32位MCU市場創(chuàng)造了一個(gè)非常好的機(jī)遇。

金宇杰也指出，國內(nèi)本土廠商在專用MCU領(lǐng)域與國外巨頭的差距在縮小，已形成了一定的優(yōu)勢。同時(shí)，他也坦言，中國本土廠商在高性能的模擬接口和優(yōu)化的驅(qū)動程序等方面要實(shí)現(xiàn)性能的提升和實(shí)現(xiàn)差異化，還需要長期的積淀。