MCU：變與不變的哲學(xué)

MCU或許是最讓原廠(chǎng)“愁腸百結”而又“欲罷不能”的IC產(chǎn)品了。一方面，MCU市場(chǎng)穩步增長(cháng)，應用不斷拓寬，吸引老將新兵不斷征戰。就拿中國市場(chǎng)來(lái)看，據IHS研究顯示，2013年到2017年其年復合增長(cháng)率將達到7.7%，從31億美元增長(cháng)至45億美元。另一方面，ARM架構成席卷之勢，多家大廠(chǎng)已經(jīng)放棄專(zhuān)有核而投入ARM懷抱，“百家爭鳴、一花獨放”可描述目前的MCU市場(chǎng)。MCU原廠(chǎng)不僅要著(zhù)力尋求差異化，著(zhù)力提供包括開(kāi)發(fā)工具在內的完整解決方案，而且隨著(zhù)MCU價(jià)格的“直落式”下行，如何保證合理的利潤也是廠(chǎng)商的“心結”。無(wú)論如何，既然選擇了這條路，就要承受所有的崎嶇和變數：不變的是核，變的是如何集成、如何差異化、如何未雨綢繆。

集成考驗持續

整合將從提升性能、降低功耗、縮短面世時(shí)間、降低成本等方面展開(kāi)。

在ARM核已成主流的情況下，近年來(lái)MCU廠(chǎng)家也注重在MCU的外設上進(jìn)行不同的整合和創(chuàng )新，如此才能求同存異，彰顯自身價(jià)值。

從今年的市場(chǎng)情況來(lái)看，MCU廠(chǎng)商的整合在不斷加快。但整合顯然不是一蹴而就的事，帶來(lái)的是對廠(chǎng)商持續的挑戰和考驗。賽普拉斯大中華區PSoC業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理王冬鋼表示，在整合中需要考慮應用工程師面臨的挑戰，即對處理器性能的要求、降低開(kāi)發(fā)調試難度的要求、消費電子應用對于電容式觸摸的要求等等。未來(lái)的整合將繼續從提升性能、降低功耗、縮短面世時(shí)間、降低成本四個(gè)方面展開(kāi)。

“只有全能冠軍才可執市場(chǎng)之牛耳。”中穎電子股份有限公司MCU事業(yè)部總監包旭鶴用這樣的話(huà)來(lái)描述MCU整合的難度。他指出，因MCU整合模塊主要為高精度模擬模塊、高電壓大電流電源或驅動(dòng)模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊等，這對MCU廠(chǎng)商是一個(gè)綜合技術(shù)能力的考驗。

雖然理論上大部分功能都可以被整合，但是還要考慮工藝、安全性和成本控制等等。瑞薩電子通用和SoC產(chǎn)品中心副總監吳曉立也提到，整合主要應考慮客戶(hù)生產(chǎn)的方便性與安全。例如高壓部分與人機界面控制整合在同一芯片上有可能為客戶(hù)的產(chǎn)品設計帶來(lái)風(fēng)險,某些模擬IP的整合對設計也是挑戰。安森美半導體三洋半導體產(chǎn)品部數字方案MCU及閃存部主管山田進(jìn)則認為，MCU的功能整合取決于應用。今后，MCU將整合無(wú)線(xiàn)通信功能而非有線(xiàn)通信功能。

差異化也是整合的關(guān)鍵因子。飛思卡爾資深全球產(chǎn)品經(jīng)理林明也表示，高速度、高性能和低功耗的模擬系統是差異化競爭的關(guān)鍵。另外，針對物聯(lián)網(wǎng)多元化應用來(lái)設計系統外設和解決方案也能帶來(lái)足夠的差異化空間。“內核架構為MCU提供平臺和生態(tài)系統，片上的各種外設則為不同的客戶(hù)和應用提供附加的價(jià)值。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，簡(jiǎn)單易用、高能效的單芯片系統將受到市場(chǎng)的青睞。”林明表示。

GigaDevice MCU產(chǎn)品經(jīng)理金光一也提到，Flash閃存技術(shù)作為MCU產(chǎn)品實(shí)現差異化并提升性能的關(guān)鍵技術(shù)將對MCU市場(chǎng)布局產(chǎn)生重要影響。另外，存儲器與控制器的結合也有助于發(fā)揮系統級解決方案的優(yōu)勢。

SoC成為方向之一

SoC確實(shí)是MCU未來(lái)的發(fā)展方向之一，但它仍將和通用MCU共存。

隨著(zhù)MCU無(wú)論是集成IO，還是模數混合都越來(lái)越豐富，那么SoC是否是MCU未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向?

對此，包旭鶴指出，我們應辯證地看待這個(gè)問(wèn)題，應該說(shuō)SoC是一個(gè)趨勢，大部分情況適用，但不可一概而論。他進(jìn)一步分析道，在實(shí)戰中SoC成為包袱的例子也不少：比如整合的技術(shù)變化太快，一旦淘汰即成包袱;整合的模塊不一定能使用到，用戶(hù)寧可只用MCU加外圍IC保留靈活性，備庫存也單一。“故是否需要SoC不能只看SoC的成本或組裝優(yōu)勢，還要考慮技術(shù)變化和客戶(hù)需求等風(fēng)險因素。” 包旭鶴強調說(shuō)。

雖然SoC確實(shí)是MCU未來(lái)的發(fā)展方向之一，但它仍將和通用MCU共存。英飛凌科技(中國)有限公司汽車(chē)電子事業(yè)部高級總監兼業(yè)務(wù)負責人徐輝指出，SoC的優(yōu)勢顯而易見(jiàn)，比較適合那些市場(chǎng)需求量大、對功率驅動(dòng)要求不高、單一應用的領(lǐng)域，在消費類(lèi)電子、工業(yè)電子和汽車(chē)電子應用中都有一定市場(chǎng)。而通用MCU則以其廣泛的適用性、應用的靈活性等特點(diǎn)，將依舊占據很大的市場(chǎng)。對于一些新興領(lǐng)域，開(kāi)始階段會(huì )需要通用的MCU，等市場(chǎng)成熟后，則會(huì )考慮SoC的需求。

“MCU會(huì )和SoC以其不同的特點(diǎn)在市場(chǎng)上共存。目前MCU在整合通信及網(wǎng)絡(luò )、預驅、小功率驅動(dòng)及多媒體接口等方面已趨于成熟。這種整合過(guò)程就是市場(chǎng)細分、差異化及特定應用的產(chǎn)品定位的過(guò)程。未來(lái)的整合還會(huì )繼續，不同的應用將越來(lái)越多地主導SoC的整合方向。”徐輝進(jìn)一步指出。

山田進(jìn)同時(shí)認為，在復雜系統方面，SoC將代表MCU的未來(lái)發(fā)展趨勢。

同構和異構角逐

在不同應用中，市場(chǎng)會(huì )在MCU、DSP及FPGA之間有不同的選擇。

除了SoC外，多核也是MCU值得關(guān)注的走向，而同構和異構多核技術(shù)最典型的搭配方式有MCU+DSP、DSP+FPGA、MCU+FPGA等，未來(lái)究竟誰(shuí)主沉浮?

ARM中國嵌入式應用市場(chǎng)經(jīng)理耿立鋒表示，在A(yíng)RM的合作伙伴中，確實(shí)看到有很多這樣的應用嘗試，比如Microsemi的SmartFusion2，被稱(chēng)為SoC FPGA，除了FPGA外，還有一個(gè)Cortex-M3的CPU內核。另外Cypress最新的基于Cortex-M0內核的PSoC4系列，他們稱(chēng)為可編程SoC，也是在CPU以外又集成了可編程的邏輯外設，增加用戶(hù)使用的靈活度，同時(shí)也可以保護他們的知識產(chǎn)權。至于MCU+DSP的例子，我們看到TI的F28M35x系列，把ARM的Cortex-M3和TI的C28x DSP集成到一個(gè)SoC芯片中，DSP去做一些算法運算應用，比如太陽(yáng)能逆變/電機控制等，而Cortex-M3去做系統控制。當然也有一些合作伙伴采用一個(gè)Cortex-M4內核來(lái)同時(shí)實(shí)現運算和系統控制任務(wù)。

而這樣的“加法”也呈現一些新趨勢。“業(yè)內新趨勢是通過(guò)集成如Cortex-M系列內核來(lái)對感知的信息進(jìn)行處理，比如Sensor Fusion。雖然目前對于這種Mixed Signal的設計還有一些工藝上的顧慮，但我們認為這將是未來(lái)一個(gè)很大的發(fā)展趨勢。” 耿立鋒提到。

徐輝也指出，在不同應用、不同商業(yè)模式及性?xún)r(jià)比等因素影響下，市場(chǎng)將在MCU、DSP及FPGA之間有不同的選擇。例如英飛凌的下一代汽車(chē)MCU就集成了多核MCU及DSP處理功能，在實(shí)現汽車(chē)功能安全的基礎上，提供多任務(wù)、高速(圖像、模擬/數字)信號處理，實(shí)現高效低功耗，已被全球主要汽車(chē)廠(chǎng)家應用在控制系統中。

市場(chǎng)格局釀變

擁有更完整的產(chǎn)品組合和生態(tài)系統的廠(chǎng)商將會(huì )成為最后的贏(yíng)家。

隨著(zhù)競爭激烈程度的加劇，MCU市場(chǎng)的格局發(fā)生了較大變化。一方面某些歐美日大廠(chǎng)陸續退出或部分退出及重組，另一方面留下來(lái)堅守的大廠(chǎng)也逐步走下價(jià)格“圣壇”，加入價(jià)格戰以求市場(chǎng)份額。

談及未來(lái)市場(chǎng)的格局走向，林明表示，擁有更完整的產(chǎn)品組合和生態(tài)系統的廠(chǎng)商將成為最后的贏(yíng)家，包括全線(xiàn)、全系列基于A(yíng)RM價(jià)格的MCU產(chǎn)品和完整的軟件工具、開(kāi)發(fā)環(huán)境和參考設計。

在競爭激烈的市場(chǎng)立足，也要著(zhù)重考量整合、并購的“力量”。近期Spansion收購富士迪半導體MCU及相關(guān)業(yè)務(wù)、兆易創(chuàng )新進(jìn)入32位MCU市場(chǎng)等都表明MUC市場(chǎng)起伏難定。Silicon Labs亞太地區MCU高級市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理彭志昌表示，未來(lái)Silicon Labs將繼續關(guān)注一些供應商整合、戰略投資和收購。一個(gè)典型的例子就是Silicon Labs近期對Energy Micro的收購。這次結合對兩家公司而言實(shí)現了雙贏(yíng)：Silicon Labs通過(guò)收購獲得大約250種ARM產(chǎn)品，極大地擴展了其ARM產(chǎn)品組合;同時(shí)世界上最為節能的32位MCU產(chǎn)品現在可以通過(guò)Silicon Labs的全球分銷(xiāo)渠道供貨。

在MCU市場(chǎng)嶄露頭角的中國本土廠(chǎng)商的選擇亦決定了未來(lái)的發(fā)展。中國本土的集成電路設計企業(yè)數量多、規模小，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，在未來(lái)的一段時(shí)期內出現購并潮是一個(gè)必然的趨勢。包旭鶴指出，本土MCU企業(yè)需要在激烈的市場(chǎng)競爭中經(jīng)受鍛煉，磨煉出自身頑強的生命力，通過(guò)不斷的整合購并，最終中國將出現國際級別的MCU企業(yè)。在這個(gè)過(guò)程中，國家政策的扶持對于發(fā)展壯大中的本土MCU企業(yè)是非常重要的，如產(chǎn)業(yè)扶持政策、人才政策等將加速推進(jìn)MCU行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展