盤(pán)點(diǎn)：2016年微控制器行業(yè)那些事

微控制器(MCU)為半導(dǎo)體行業(yè)最為重要的一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈之一，近年來(lái)愈發(fā)受到關(guān)注。2016年的MCU行業(yè)也是新聞不斷，令人出乎意料的收購(gòu)也是很多。小編在本文中將和大家一起來(lái)回顧2016年MCU行業(yè)的變化，一起展望2017年MCU的行業(yè)發(fā)展方向。

亞太地區(qū)市場(chǎng)潛力巨大，汽車(chē)電子已成兵家必爭(zhēng)之地

IC Insight已經(jīng)給出了2016全年的半導(dǎo)體銷售TOP2，因?yàn)楸疚闹饕亲鯩CU的行業(yè)分析，因此拋去晶圓廠TSMC、Global Foundries0和UMC，再拋去內(nèi)存廠商SK Hynix和Micron，然后拋去專門(mén)做消費(fèi)電子處理器的廠商Intel、Qualcomm、Apple、Sony、Toshiba和Ncidia，前20大半導(dǎo)體廠商中MCU廠商排名為Broadcom、TI、Toshiba、NXP、MTK、Infineon、ST、Renesas、ONSemi這9家。在這幾家之中，MTK的年增長(zhǎng)率最高，達(dá)到了29%，然而也主要是得益于其在手機(jī)平板市場(chǎng)上的應(yīng)用廣泛，在微控制器市場(chǎng)主要是集中在開(kāi)源應(yīng)用中。其余的微控制器廠商中，排名也在情理之中，并未有出人意料的增長(zhǎng)。

因此2016年微控制器廠商的大概排名應(yīng)該為Broadcom、TI、NXP、Infienon、ST、Renesas、ONSemi。然而其實(shí)從通用微控制器的產(chǎn)品線收益來(lái)看的話，排名未必如此準(zhǔn)確。

上圖是從IHS iSuppli 在2016年3月21號(hào)提供的 通用微控制器廠商的2015年市場(chǎng)排名?？梢?jiàn)其實(shí)Renesas和Microchip是最大贏家，雖然2016年的數(shù)據(jù)IHS尚未公布，大膽臆測(cè)一下應(yīng)該還是這兩家拔得頭籌。兩家同為汽車(chē)電子半導(dǎo)體行業(yè)的龍頭老大，而從2015到2016以來(lái)汽車(chē)電子市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，因此這兩家的2016年微控制器產(chǎn)品線的收益必然十分可觀。

前幾年MCU廠商一窩蜂地沖向物聯(lián)網(wǎng)，而現(xiàn)在看來(lái)汽車(chē)電子的投入回報(bào)比似乎更加可觀。

上表為2015~2017年全球各地區(qū)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)率情況，可見(jiàn)亞洲市場(chǎng)車(chē)增長(zhǎng)率為1.4個(gè)百分點(diǎn)，并不如美國(guó)2.3個(gè)百分點(diǎn)高。美國(guó)還是最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，但是單獨(dú)從汽車(chē)電子行業(yè)來(lái)看，根據(jù)下圖中IC Insights的數(shù)據(jù)來(lái)看，亞太市場(chǎng)增速最為迅猛，超過(guò)美國(guó)4個(gè)多百分點(diǎn)。

因此其實(shí)對(duì)于MCU廠商而言，亞太市場(chǎng)(尤其是中國(guó))和美國(guó)市場(chǎng)將會(huì)是其在2017大施拳腳的重點(diǎn)區(qū)域。

預(yù)測(cè)2017年，汽車(chē)電子和物聯(lián)網(wǎng)仍然將是微控制器廠商的必爭(zhēng)之地，MCU廠商將持續(xù)加投亞洲市場(chǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)給MCU提出了更高的安全要求

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的洶涌來(lái)襲，安全問(wèn)題愈發(fā)地引起人們關(guān)注。為了守護(hù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品的資訊安全及功能安全，產(chǎn)品制造商可以導(dǎo)入四大類防護(hù)機(jī)制，分別是加密記憶體、具備安全防護(hù)功能的韌體、在MCU程式碼中加入加密函式庫(kù)或采用專門(mén)的安全MCU來(lái)扮演安全元件(Secure Element)。就安全防護(hù)能力來(lái)說(shuō)，安全MCU的防護(hù)等級(jí)最強(qiáng)，對(duì)絕大多數(shù)軟/硬體駭客攻擊手法都有對(duì)應(yīng)的防御能力。但對(duì)產(chǎn)品制造商而言，因?yàn)橐獙?dǎo)入額外的晶片與韌體，因此必須投入對(duì)應(yīng)的成本跟開(kāi)發(fā)資源，形成一定的導(dǎo)入障礙。 安全MCU的概念已經(jīng)成為廠商在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選型的重要考慮因素。

針對(duì)安全這一行業(yè)需求，MCU廠商紛紛推出了自家的安全MCU產(chǎn)品，而令人意外的是IP廠商ARM也推出了新一代的安全微控制器架構(gòu)Cortex-M23和Cortex-M33。網(wǎng)路安全廠商Fortinet日前公布針對(duì)2017年網(wǎng)路威脅的趨勢(shì)預(yù)測(cè)。當(dāng)中也提及，如果物聯(lián)網(wǎng)裝置的制造商無(wú)法讓設(shè)備變得更安全，一旦消費(fèi)者對(duì)安全有所疑慮而不愿購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品時(shí)，則可能會(huì)對(duì)數(shù)位經(jīng)濟(jì)造成毀滅性的沖擊，而為因應(yīng)聯(lián)網(wǎng)裝置的安全需求，未來(lái)安全MCU的需求也可望大幅提升。

譬如意法半導(dǎo)體近期針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全亦提供一系列的STSAFE解決方案。

STSAFE是安全驗(yàn)證晶片產(chǎn)品系列，為資訊安全市場(chǎng)提供統(tǒng)包式解決方案。其產(chǎn)品家族包含STSAFE-A(適用于小型設(shè)備或節(jié)點(diǎn)，如印表機(jī)、手機(jī)配件等)、STSAFE-J(適用于閘道器，如智慧電網(wǎng)集中器)與STSAFE-TPM(適用于電腦或伺服器)。其中高整合度的STSAFE-A統(tǒng)包解決方案，包含MCU芯片、嵌入式軟體、開(kāi)發(fā)工具與主控端函式庫(kù)(Host Library)，可大幅降低為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用導(dǎo)入高強(qiáng)度安全防護(hù)機(jī)制所需投入的資源。

除了ST之外，TI也在安全MCU方面耕耘多年，自家的Hercules在業(yè)界也是以高安全度出名。

眾所周知，目前最為常見(jiàn)的微控制器皆采用ARM Cortex-M系列的架構(gòu)，此架構(gòu)本事并沒(méi)有安全機(jī)制。因此之前為了實(shí)現(xiàn)安全，廠商都會(huì)單獨(dú)設(shè)計(jì)安全部分。然而ARM也意識(shí)到了安全對(duì)于微控制器的重要性，因此在最近推出了M23和M33架構(gòu)。新架構(gòu)采用ARM V8-A指令集，將TrustZone技術(shù)納入其中。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目前的Cortex-M0、M0+、M3和M4系列產(chǎn)品的安全升級(jí)。所以在未來(lái)，像ST這種單獨(dú)一個(gè)安全MCU的市場(chǎng)，也會(huì)被新架構(gòu)自帶的安全功能所替代一部分。針對(duì)安全的實(shí)現(xiàn)方法有多種，還是要看廠商的選擇。但是不管怎么說(shuō)，安全已經(jīng)是MCU廠商的重點(diǎn)。

低功耗廣域射頻MCU前景廣闊

這個(gè)有趣，不得不說(shuō)是2016年的MCU市場(chǎng)的新鮮氣象。早先MCU廠商都看到了射頻的重要應(yīng)用，因此紛紛推出了WiFi、Bluetooth和BLE集成的MCU，我們可以將其定義為射頻MCU。射頻MCU的廠商和知名產(chǎn)品我們就不說(shuō)了，大家都知道SilpleLink、Gecko、Wiced等品牌。2016年，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)受到了市場(chǎng)的熱烈追捧，因?yàn)閭鹘y(tǒng)WiFi和藍(lán)牙不能滿足遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸?shù)男枨?，因此NB-IoT、ZigBee、LoRa和Sub-1GHz等新名詞層出不窮，個(gè)個(gè)都要統(tǒng)治世界，轟炸的我們眼前一片黑，不明白到底誰(shuí)才是真實(shí)的市場(chǎng)剛需。

不過(guò)有些MCU廠商看的比較準(zhǔn)，已經(jīng)推出了低功耗廣域協(xié)議集成的射頻MCU。

比如TI的CC1310和CC1350，將Sub-1GHz和2.4GHz集成進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)了雙頻MCU。全新SimpleLink Sub-1 GHz CC1310和CC1350無(wú)線微控制器(MCU)可為樓宇和工廠自動(dòng)化、警報(bào)與安全、智能電網(wǎng)及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供長(zhǎng)達(dá)20年的電池使用壽命，連接范圍擴(kuò)展至20公里。

SiliconLabs在2016年也推出了集成低功耗廣域的SoC，譬如同時(shí)支持Thread和ZigBee的Mighty Gecko(EFR32MG)和同時(shí)支持2.4G和SUb-GHz的雙頻FlexGecko(EFR32FG)。新的FlexGecko和CC1350則是完全針對(duì)同一市場(chǎng)需求，不知道廠商會(huì)買(mǎi)哪家的賬?

或許明年microchip會(huì)將LoRa集成到MCU中來(lái)?這樣集成的方案不像是它們的路子，不過(guò)也未嘗不是某些客戶熱切期盼的一種產(chǎn)品。

受限于篇幅，其余電機(jī)驅(qū)動(dòng)MCU等就先不介紹了。

RISC-V：新希望?新王者?玩概念?

你要是還不知道RISC-V，應(yīng)該就不算是一個(gè)合格的嵌入式從業(yè)者了。RISC-V在這一年被炒的很火很火，有的人認(rèn)為RISC-V將把ARM架構(gòu)干的屁股尿流，有人說(shuō)RISC-V比Cortex-M更加適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，有的人還說(shuō)RISC-V是中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)救命稻草，還有人則認(rèn)為這就是一種小眾玩家玩概念、成不了氣候。

本文不會(huì)對(duì)其進(jìn)行任何評(píng)判，一來(lái)吹噓賺眼球確實(shí)不是21ic求真務(wù)實(shí)的本心，而來(lái)受限于小編自身高度也無(wú)法進(jìn)行妄斷。但是要說(shuō)起2016年的MCU行業(yè)的那些事，我認(rèn)為RISC-V是不可避開(kāi)的，不得不說(shuō)道說(shuō)道。

先簡(jiǎn)單介紹下，據(jù)維基：RISC-V is an open-source instruction set architecture (ISA) based on established reduced instruction set computing (RISC) principles. 即基于RISC的開(kāi)源指令集架構(gòu)。

要講到指令集架構(gòu)(ISA)，你可能知道x86、ARM和MIPS，但是如果你想自己不通過(guò)現(xiàn)有指令集制造一個(gè)CPU來(lái)玩玩，你必須實(shí)現(xiàn)從架構(gòu)設(shè)計(jì)到編譯器的撰寫(xiě)、以及Linux的移植等等。而RISC-V已經(jīng)幫你解決了這些，你只需直接套用即可。

所以很明顯你可以知道業(yè)界興奮的第一個(gè)點(diǎn)在哪里了。開(kāi)源的，所以無(wú)需授權(quán)費(fèi)，所以交授權(quán)費(fèi)的廠商們自然內(nèi)心殷切期待著其成長(zhǎng)。RISC-V是由 UC Berkeley 所發(fā)展的開(kāi)源 ISA，具有大約 100 個(gè)指令，并且提供 16、32、64、128 等多種記憶體定址方式，更酷的事情是，RISC-V 已經(jīng)具有 Linux、GCC、LLVM、Yocto 等軟體支援，也就是說(shuō)，任何人都可以基于 RISC-V 制作屬于自己的 CPU，并且可以快速移植 Linux 上去。

聽(tīng)起來(lái)很棒，那么效能如何呢? 為了確認(rèn) RISC-V 的效能，UC Berkeley 設(shè)計(jì)出了一顆名為 Rocket 的 CPU，并選用了和 ARM Cortex-A5 相同的製成，由官方 資訊 來(lái)看，RISC-V 除了晶片面積較小以外，運(yùn)算速度也比較快，更重要的事情是，功耗更低，由此可見(jiàn) RISC-V 有挑戰(zhàn)行動(dòng)領(lǐng)域的王者 ARM 的潛力。

下表是Rocket和Cortex-A5的對(duì)比：

RISC-V最近新聞比較多，目前MicroSemi已經(jīng)宣布成為第一家將RISC-V加入到FPGA中的公司;三星也正在研發(fā)基于RISC-V的自主32位CPU，目標(biāo)是物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴市場(chǎng)。目前SiFive已推出基于臺(tái)積電0.18微米與28奈米制程的微控制器(MCU)與微處理器SoC平臺(tái)。另外不少創(chuàng)客團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)開(kāi)始眾籌以RISC-V為指令集的開(kāi)源開(kāi)發(fā)板。

RISC-V確實(shí)給予現(xiàn)在的微控制器和處理器市場(chǎng)更多可能，更低門(mén)檻，絕對(duì)是2016年最為有意義的一項(xiàng)革新。

中國(guó)芯

上文中已經(jīng)提及，有國(guó)內(nèi)從業(yè)者認(rèn)為RISC-V是中國(guó)芯翻盤(pán)的重要機(jī)遇，一定要抓緊抓牢。小編就最后匯總一下中國(guó)芯2016年的幾大事件，作為我們本文的結(jié)篇。

海思自主研發(fā)移動(dòng)設(shè)備芯片海思麒麟960發(fā)布，Mate 9系列成為首批搭載麒麟960芯片的手機(jī)。明年或許有望沖進(jìn)全球前20強(qiáng)半導(dǎo)體廠商(without Foundry)。

龍芯中科龍芯3A3000四核處理器芯片成功完成流片，成為當(dāng)今國(guó)產(chǎn)最強(qiáng)芯。

然后就是京微雅格的倒閉傳言。FPGA的重要性無(wú)需多言，發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA在整個(gè)國(guó)家戰(zhàn)略上都具有重大意義。因此京微雅格的倒閉傳言實(shí)在是令無(wú)數(shù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)從業(yè)者痛心，目前京微雅格的前途叵測(cè)，盡管如此我們還是期望其核心團(tuán)隊(duì)能夠頂住壓力，繼續(xù)研發(fā)。

另一個(gè)重大的消息就是兆易創(chuàng)新(GD32)的重組上市，這也是引起了業(yè)界的轟動(dòng)。上市歸上市，公司的研發(fā)動(dòng)作也很快，最近推出基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的GD32F450系列高性能微控制器，并以200MHz的工作主頻在業(yè)界首次將ARM Cortex-M4內(nèi)核的處理能力發(fā)揮到極致。從型號(hào)命名上大家應(yīng)該能看出來(lái)，這不再是一款追隨STM32的產(chǎn)品，這對(duì)于GD32來(lái)說(shuō)也是重要的進(jìn)步。其余國(guó)產(chǎn)MCU廠商中，納瓦特與國(guó)際一線大廠一同第一時(shí)間拿下Cortex-M23和33的授權(quán)，也展現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)MCU廠商的積極研發(fā)態(tài)度;北京君正連環(huán)收購(gòu)，也體現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)MIPS SoC的實(shí)力...

本篇只言片語(yǔ)，恐難以偏概全。2016年，ARM被軟銀收購(gòu)，高通把NXP又吞了，川普也翩翩上臺(tái)了...小編預(yù)測(cè)，明年半導(dǎo)體行業(yè)收購(gòu)不會(huì)停，不過(guò)MCU廠商基本應(yīng)該已成定局，不會(huì)有過(guò)大調(diào)整。RISC-V對(duì)于國(guó)產(chǎn)芯肯定是一個(gè)機(jī)會(huì)，不過(guò)到底誰(shuí)能不能抓住呢?