新勢能帶動(dòng)MCU發(fā)展 40nm漸成主流

　　隨著(zhù)人工智能、自動(dòng)駕駛的到來(lái)，MCU再次成為焦點(diǎn)。面對應用領(lǐng)域的技術(shù)變革，MCU領(lǐng)域的市場(chǎng)空間被新勢能帶動(dòng)。MCU的市場(chǎng)與技術(shù)走勢也發(fā)生了改變，MCU展現出的新特征讓很多廠(chǎng)商捕捉到了商機。在這一波風(fēng)口中，企業(yè)都有哪些機遇?MCU制造工藝的發(fā)展趨勢如何?中國市場(chǎng)在其中扮演著(zhù)什么樣的角色?《中國電子報》邀請主流企業(yè)嘉賓，共話(huà)MCU新氣象和新未來(lái)。

　新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)MCU需求擴張

　　記者：對于2018年MCU市場(chǎng)需求狀況各位怎樣看待?MCU的價(jià)格走勢是否會(huì )發(fā)生較大變化?

　　Alex Koepsel：根據行業(yè)研究報告，MCU市場(chǎng)目前需求旺盛。智能化的發(fā)展不僅推動(dòng)對無(wú)線(xiàn)MCU的需求，而且也給整個(gè)嵌入式半導體產(chǎn)品市場(chǎng)帶來(lái)了機會(huì )。Silicon Labs已經(jīng)關(guān)注到一些MCU產(chǎn)品的價(jià)格在下滑，其原因主要是采用了更先進(jìn)的工藝技術(shù)，從而導致材料成本降低。在被壟斷的市場(chǎng)中，成本下降也有可能被轉換為更高的商業(yè)毛利。

　　刁勇：2017年以來(lái)，半導體元器件缺貨是由市場(chǎng)需求、客戶(hù)排單計劃以及上下游產(chǎn)業(yè)鏈配合度等綜合因素造成的。2018年MCU市場(chǎng)需求在樓宇自動(dòng)化、智能家居、智能工廠(chǎng)等行業(yè)應用的推動(dòng)下繼續成長(cháng)。未來(lái)的幾年，樓宇自動(dòng)化、智能家居、智能工廠(chǎng)和電網(wǎng)自動(dòng)化等行業(yè)應用推動(dòng)，以及物聯(lián)網(wǎng)，機器人相關(guān)的各種新行業(yè)興起，將給所有MCU廠(chǎng)商帶來(lái)巨大的商機。德州儀器也會(huì )聚焦這些行業(yè)，提供超低功耗的MSP鐵電MCU平臺系列、Simplelink無(wú)線(xiàn)MCU系列為這些行業(yè)服務(wù)。

　　范恒：2018年物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式應用市場(chǎng)延續火熱態(tài)勢，帶動(dòng)MCU市場(chǎng)繼續成長(cháng)。在汽車(chē)電子領(lǐng)域，不論是傳統的車(chē)況和行車(chē)控制，還是未來(lái)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)，都會(huì )有各式各樣的連接控制、數據與信號處理，MCU都是很重要的處理芯片。未來(lái)2~3年內，一方面市場(chǎng)對消費類(lèi)MCU的價(jià)格還是有強烈的逐年下降的期望;但另一方面受到需求迅速增長(cháng)的刺激，以及8英寸產(chǎn)能緊張造成的晶圓價(jià)格上漲的影響，將會(huì )限制MCU價(jià)格下降的速度與空間;同時(shí)，32位MCU市場(chǎng)占比的快速上升，工業(yè)控制、汽車(chē)電子應用等市場(chǎng)的擴大，以及工藝制程的不斷提高，將使MCU的產(chǎn)品種類(lèi)構成、性?xún)r(jià)比發(fā)生較大的改變。

　　林志明：2018年市場(chǎng)需求的一個(gè)特點(diǎn)就是供需失衡，需求量很大，但是供應不夠。作為集成電路的供應商，除了技術(shù)產(chǎn)品、市場(chǎng)規模以外，有時(shí)也會(huì )被半導體市場(chǎng)的景氣循環(huán)所影響，半導體市場(chǎng)往年都有一個(gè)3~4年的周期。以2017年缺貨的情形來(lái)說(shuō)，我認為有一半的原因來(lái)自于產(chǎn)能調控。因為，半導體景氣良好，所以有相當多的集成電路廠(chǎng)商，沒(méi)有搶到產(chǎn)能來(lái)做足夠的MCU。2018年，高端晶圓產(chǎn)能特別是在7nm、16nm方面的供應還是比較緊張，所以高階的MCU缺貨現象應該還是有可能出現。目前的漲價(jià)現象，被動(dòng)元件比主動(dòng)元件多。主動(dòng)元件漲價(jià)，不管是比例還是環(huán)境氛圍都比較緩和。

　　Rhonda Dirvin：MCU被用于很多類(lèi)型的電子設備中，因此大家會(huì )期望MCU市場(chǎng)繼續保持強勁的增長(cháng)。Arm預計，未來(lái)十年MCU市場(chǎng)將會(huì )有巨大增長(cháng)，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)下。然而，許多芯片的成本將變得非常低，這不可避免地導致芯片的平均價(jià)格下降。我們看到越來(lái)越多的Cortex-A處理器被應用于深度嵌入式應用程序，如果將這些Cortex-A設備視為MCU類(lèi)，可能會(huì )帶高M(jìn)CU的平均價(jià)格。

　　邵華：2018 MCU市場(chǎng)趨于穩定。本月開(kāi)始，ST已經(jīng)有部分低價(jià)貨源進(jìn)入市場(chǎng)，加上國際關(guān)系的影響，缺貨情況應該不會(huì )出現。前期缺貨主要是由于芯片上游晶圓擴產(chǎn)不足以及存儲器市場(chǎng)需求擴大導致晶圓供應十分緊張，使得MCU供應出現緊張。MCU的價(jià)格走勢不會(huì )發(fā)生較大變化。MCU產(chǎn)品市場(chǎng)屬于分散市場(chǎng)，碎片化嚴重，價(jià)格波動(dòng)較小，前期由于供應不足導致的部分產(chǎn)品漲價(jià)已經(jīng)慢慢趨于穩定。

　　記者：人工智能、智能制造、自動(dòng)駕駛等熱點(diǎn)應用對MCU市場(chǎng)的影響是什么?

　　范恒：目前看來(lái)，汽車(chē)電子、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等領(lǐng)域是MCU市場(chǎng)持續增長(cháng)的主要推動(dòng)力，另外，人工智能領(lǐng)域熱度始終不減。對于MCU而言，在處理能力提升、數據采集速度與精度、通信協(xié)議接口、可靠性和穩定性等方面提出了越來(lái)越高和越來(lái)越多的要求，細分市場(chǎng)需要MCU產(chǎn)品能夠更具針對性。華虹宏力也十分關(guān)注MCU面臨的新的挑戰及市場(chǎng)機會(huì )。

　　林志明：以前，每一輛汽車(chē)上面MCU的數量可能是20顆，而在人工智能、智能制造、智能駕駛出現之后，每輛車(chē)上MCU的數量可能會(huì )上升到200顆。但是從數量上來(lái)看，汽車(chē)依舊不會(huì )是主流市場(chǎng)，全球每年汽車(chē)的數量不到上億輛，其中還包括一些傳統的汽車(chē)。所以估計8位、32位的MCU，每年只會(huì )達到60億顆的數量。對于車(chē)用MCU，因為數量的限制所以沒(méi)辦法成為主流市場(chǎng)。但是，它是未來(lái)的一個(gè)趨勢。

　　卜陽(yáng)春：自動(dòng)駕駛需要汽車(chē)具備高度的智能化、網(wǎng)聯(lián)化。智能化需要對攝像頭及各式各樣的傳感器所采集的數據進(jìn)行大量的運算處理，而大量數據在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )上的傳輸對MCU的通信接口提出了更高的要求，這也是為什么CAN-FD、車(chē)載以太網(wǎng)變得越來(lái)越重要的原因。網(wǎng)聯(lián)化意味著(zhù)車(chē)與車(chē)外、車(chē)內各個(gè)ECU單元通信的網(wǎng)絡(luò )都要聯(lián)系起來(lái)，通信的安全就變得尤其重要，車(chē)輛信息不能被黑客輕易破解、惡意破壞，這也要求MCU必須具備硬件的加密/解密單元，從而對通信的內容進(jìn)行加密、保護，保證通信的安全。

　　Rhonda Dirvin：自動(dòng)駕駛需要不同類(lèi)型的處理過(guò)程。某些部件需要確定性的實(shí)時(shí)響應和最高水平的系統性功能，以實(shí)現功能安全。自動(dòng)駕駛的另一個(gè)基本要求是安全性。因為自動(dòng)駕駛控制系統依靠各種不同的連接解決方案來(lái)收集信息。安全(security)隱患會(huì )危及系統的安全性(safety)。這不僅僅是關(guān)于MCU芯片的安全特性(例如存儲器上的奇偶校驗/ECC保護、數字系統的故障檢測)，也適用于軟件。

　　邵華：人工智能、智能制造、智能駕駛等都是基于汽車(chē)和工業(yè)的應用，對速度、安全性和可靠性有較高的要求，勢必向更先進(jìn)的32位及以上工藝方向發(fā)展，且將對MCU的使用環(huán)境、溫度都有更苛刻的要求。同時(shí)，這些領(lǐng)域都強調智能，需要大量的輔助控制，以此來(lái)對應指定的目標。對MCU的性能有定制化需求，且用量較大。對成本控制也有強烈需求，這就對傳統大廠(chǎng)的通用MCU提出了挑戰。但這些新興應用市場(chǎng)處在發(fā)展的初期階段，還沒(méi)有成為MCU的市場(chǎng)主流，預計在未來(lái)5年內，隨著(zhù)技術(shù)突破和軟硬件環(huán)境的成熟，將得到大幅發(fā)展。

　　譚紹鵬：人工智能、智能制造等熱點(diǎn)領(lǐng)域離不開(kāi)對大數據的實(shí)時(shí)性處理，如果不能有效、實(shí)時(shí)地處理數據(包括數據采集、數據存儲、數據分析、控制)，則不能稱(chēng)為完全意義上的智能化。另外一方面，云端大數據的批量處理已經(jīng)成熟，然而，如果每一數據都需要依賴(lài)云端處理，無(wú)疑造成數據處理的延遲，特別那些實(shí)時(shí)性要求特別高的應用，比如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能化工廠(chǎng)等。由此可見(jiàn)，要實(shí)現以上數據處理的實(shí)時(shí)性、有效性，系統控制或終端設備等核心部件，比如MCU或者M(jìn)PU等，都需要進(jìn)行升級換代來(lái)滿(mǎn)足這些應用領(lǐng)域的需求。為此，瑞薩電子提出了嵌入式人工智能(e-AI)的解決方案，使終端設備實(shí)現智能化。

　　周振齊：人工智能、智能制造、智能駕駛和無(wú)人駕駛等新技術(shù)，核心是算法和海量數據，這意味著(zhù)它需要超強計算能力、大量代碼和更頻繁的迭代升級，對MCU提出了一些新的要求，包括高性能CPU、低功耗、高可靠性、超大容量Flash和RAM，需要CAN、Ethernet等各種網(wǎng)絡(luò )接口支持傳輸海量數據和OTA空中升級，需要達到嚴格的功能安全和網(wǎng)絡(luò )安全。這些新技術(shù)將引領(lǐng)新一代MCU的技術(shù)升級。

　　工藝技術(shù)持續提升 40nm成為趨勢

　　記者：當前MCU的主流工藝節點(diǎn)是什么?您對MCU制造工藝的發(fā)展趨勢如何看待?貴公司有哪些技術(shù)保障產(chǎn)品高性能、低功耗的實(shí)現?

　　Alex Koepsel：由于微控制器市場(chǎng)巨大等因素，各種工藝節點(diǎn)和制造技術(shù)都共存于市場(chǎng)之中：180nm、90nm、55nm、40nm、28nm、ULP和ULL等等。一些應用需要在休眠模式時(shí)有低漏電電流，一些則需要低工作電流，其他的則需要犧牲功耗去實(shí)現特殊的性能和功能。應用場(chǎng)景如此之多，沒(méi)有一種“包打天下”的技術(shù)方案。Silicon Labs專(zhuān)注于適合我們物聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)需求的最佳制造工藝和材料。由于我們的物聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)需要高性能、更長(cháng)的電池巡航時(shí)間(低功耗)和低成本，我們與制造伙伴密切合作采用一種可靠的技術(shù)在這三個(gè)方向上尋找最優(yōu)方案。

　　范恒：隨著(zhù)智能產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和深化，未來(lái)將會(huì )有近一半的微控制器采用12英寸工藝線(xiàn)的制程進(jìn)行生產(chǎn)。目前，華虹半導體(無(wú)錫)有限公司正在建設中，這條月產(chǎn)能4萬(wàn)片的12英寸集成電路生產(chǎn)線(xiàn)達產(chǎn)后，華虹宏力未來(lái)將同時(shí)具備8、12英寸工藝線(xiàn)的MCU制程，可提供覆蓋高端32位MCU到普通消費類(lèi)MCU產(chǎn)品的eflash/EEPROM、OTP/MTP等工藝技術(shù)平臺。此外，公司還推出了專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)打造的0.11微米超低漏電嵌入式eFlash及eEEPROM工藝平臺，基于這些技術(shù)平臺，公司還自主開(kāi)發(fā)了包括時(shí)鐘管理、電源管理、模數轉換等一系列超低功耗模擬IP，幫助客戶(hù)設計低功耗、高性?xún)r(jià)比、高精度的各類(lèi)MCU。

　　林明：MCU目前有130nm、90nm、65nm、55nm和40nm各種工藝節點(diǎn)，針對不同性能和集成度的MCU各有優(yōu)勢。未來(lái)的發(fā)展趨勢還是會(huì )在各個(gè)工藝之間尋找平衡，實(shí)現最好的性能價(jià)格比。賽普拉斯最新的40nm超低功耗技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)應用和邊緣計算的高性能、高集成度MCU提供保障，最新推出的PSoC 6 MCU系列就是一個(gè)成功案例。

　　邵華：目前MCU的主流工藝節點(diǎn)在130nm到55nm之間，部分MCU主流廠(chǎng)商正在開(kāi)發(fā)40nm和28nm的產(chǎn)品。MCU產(chǎn)品隨著(zhù)新興應用的發(fā)展趨向高性能和低功耗兩類(lèi)，一類(lèi)是支持實(shí)時(shí)控制，如智能駕駛等類(lèi)型，需要對MCU的性能有較高要求，另一類(lèi)將是基于物聯(lián)網(wǎng)的MCU芯片。業(yè)界普遍布局低功耗邏輯平臺和低功耗嵌入式閃存，改善其功耗指標。上海華力微電子也在一開(kāi)始就研發(fā)了業(yè)界同節點(diǎn)更具功耗優(yōu)勢的55nm SONOS低功耗嵌入式閃存工藝，并且正在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)具有更佳功耗指標的55nm、40nm超低功耗SONOS嵌入式閃存工藝。

　　周振齊：目前我們的競爭對手量產(chǎn)工藝采用65nm和55nm，瑞薩采用最先進(jìn)的40nm工藝并已經(jīng)量產(chǎn)多年。今年已發(fā)布了基于28nm工藝的車(chē)用RH850第二代產(chǎn)品并開(kāi)始交付樣片。瑞薩的RH850家族MCU通過(guò)采用全球最先進(jìn)的40nm工藝和獨有的金屬氧化物——氮氧化硅(MONOS)結構，實(shí)現高性能、高可靠性和低功耗。

　中國市場(chǎng)空間廣闊 技術(shù)生態(tài)品牌人才存短板

　　記者：您認為中國MCU目前面對的最大困難和機遇是什么?

　　Alex Koepsel：中國在2018年及以后都充滿(mǎn)了MCU發(fā)展的機會(huì )，包括8位、32位和無(wú)線(xiàn)MCU等多樣化產(chǎn)品帶來(lái)的機會(huì )。智慧城市應用可關(guān)注諸如NB-IoT等新興無(wú)線(xiàn)技術(shù)，它們注定將在中國有很大的發(fā)展。智能家居生態(tài)則更多關(guān)注可簡(jiǎn)化用戶(hù)體驗的獨特功能，包括語(yǔ)音AI、多協(xié)議無(wú)線(xiàn)和可升級的安全保護等。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化則更多關(guān)注傳感器數據AI、安全保護、產(chǎn)品更新和產(chǎn)品換代等。在硬件上，我們將繼續關(guān)注云、數據科學(xué)和AI服務(wù)等領(lǐng)域內的成長(cháng)機會(huì )。今年在中國市場(chǎng)上到處都充滿(mǎn)了機會(huì )，所有的細分市場(chǎng)都有增長(cháng)。

　　范恒：作為國內主要的MCU代工企業(yè)，這些年我們的MCU客戶(hù)數量和產(chǎn)品的數量都在快速、大幅度增加，反映了國內MCU的巨大需求。當然，國內的MCU目前還是以消費類(lèi)為主，需要進(jìn)一步提高國內公司的高端MCU的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和市場(chǎng)占有率，以及提升品牌形象，非常期待MCU全球前十大供應商中能早日出現中國企業(yè)的身影。

　　林志明：中國電子企業(yè)跟國際上比起來(lái)，不管是在人力、生態(tài)，還是技術(shù)方面，還是面臨很大的難關(guān)。各家的成本都在升高，這是一個(gè)隱憂(yōu)，挖角現象太嚴重，背后的原因就是人才不足，導致每個(gè)廠(chǎng)家的運營(yíng)成本升高，差異化不明顯。不論是人才還是生態(tài)環(huán)境，都需要時(shí)間去培養，需要扎實(shí)的練功，是急不來(lái)的。彎道超車(chē)，雖然有一定的概率，但是概率比較低，不容易實(shí)現?！榜R步”蹲得扎實(shí)的，才能把生態(tài)環(huán)境做得好。

　　Rhonda Dirvin：從全球來(lái)看，8/16位MCU約占總銷(xiāo)售額的40%，32位MCU占60%。Arm是(目前)32位MCU的市場(chǎng)領(lǐng)導者，我們估計占有超過(guò)80%的市場(chǎng)份額。中國是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，制造許多含有大量MCU的電子設備。我們認為，2018年中國MCU市場(chǎng)有著(zhù)巨大的機遇。我們在中國看到了增長(cháng)和機遇，這就是為什么Arm決定投資中國的合資企業(yè)。

　　邵華：2018年中國MCU市場(chǎng)迎來(lái)了良好的發(fā)展機遇，中國作為全球最大的電子產(chǎn)品的制造基地，在產(chǎn)業(yè)鏈上具有優(yōu)勢，市場(chǎng)需求動(dòng)力強勁。受上游原材料漲價(jià)和國外MCU大廠(chǎng)交期延長(cháng)的影響，2017年MCU缺貨的情況延續至2018年，供需不平衡的市場(chǎng)環(huán)境為國內MCU企業(yè)帶來(lái)了機會(huì )，再加上國內MCU企業(yè)技術(shù)升級，開(kāi)始能提供中高端的32位MCU，國內的晶圓代工廠(chǎng)，如華力也積極布局55nm及以下嵌入式閃存工藝技術(shù)和配套IP庫，設計、制造和產(chǎn)業(yè)鏈通力合作，逐漸打破國外壟斷，促進(jìn)MCU國產(chǎn)化。

　　2018年對于國內生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，應該是風(fēng)險大于機遇，隨著(zhù)國際關(guān)系越發(fā)嚴峻，目前半導體市場(chǎng)極不穩定。國內MCU廠(chǎng)商市占率還是很低，目前最大的困難是市場(chǎng)接受度和品牌認可度不足。想要做好MCU，首先靠人才，包括設計人員、工藝開(kāi)發(fā)人員、系統軟件支持人員以及客戶(hù)服務(wù)人員等的培養，這是一整套的過(guò)程，其次是開(kāi)發(fā)出更有競爭力和差異化的產(chǎn)品，形成規模和品牌聚集效應，最后也需要國家大環(huán)境的支持。

　　記者：您如可看待中國MCU未來(lái)的發(fā)展?

　　Alex Koepsel：我們已經(jīng)關(guān)注到中國正在對自主技術(shù)與供應商不斷增加投資，所以我們可以預見(jiàn)到新的產(chǎn)品和顛覆性技術(shù)將不斷涌現。傳統MCU市場(chǎng)的競爭領(lǐng)域主要以硬件為中心，包括功耗、外設、性能、體積和材料成本等等。未來(lái)或許將不完全一致，我們可以預見(jiàn)更大的系統級差異化。MCU供應商圍繞芯片提供綜合性解決方案的現象正在世界各地發(fā)生。未來(lái)在中國的開(kāi)發(fā)活動(dòng)將繼續揭示這種趨勢，并拉動(dòng)跨越國境、市場(chǎng)、行業(yè)和細分領(lǐng)域開(kāi)展合作的更大需求。

　　范恒：我國集成電路產(chǎn)業(yè)已駛入高速發(fā)展的快車(chē)道。隨著(zhù)電子設備的復雜化，32位MCU需求劇增，與8位MCU互補，形成32位主流發(fā)展、8位應用廣泛的格局。近年來(lái)，國內MCU企業(yè)銷(xiāo)售增長(cháng)很快，基于32位/8位MCU市場(chǎng)涌現出一批優(yōu)秀的設計公司，我們也將持續發(fā)力嵌入式技術(shù)，在現有的8英寸線(xiàn)及未來(lái)的12英寸線(xiàn)上持續研發(fā)、優(yōu)化工藝平臺，助力中國MCU市場(chǎng)發(fā)展。

　　林明：中國MCU已經(jīng)有良好的發(fā)展，但是和國際MCU公司相比，技術(shù)的積累和生態(tài)的建立，特別是工具和軟件服務(wù)上還有差距。但隨著(zhù)本土公司的資源投入和市場(chǎng)應用的深入，這個(gè)差距會(huì )越來(lái)越小。

　　Rhonda Dirvin：中國MCU供應商正在不斷成長(cháng)。他們與OEM廠(chǎng)商有著(zhù)密切的關(guān)系，這樣OEM廠(chǎng)商才能幫助他們針對最相關(guān)的終端應用產(chǎn)品來(lái)更好地定制芯片，同時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)他們的MCU產(chǎn)品，以便在全球范圍內競爭。

　　邵華：中國是世界芯片最大的進(jìn)口國，所以市場(chǎng)潛力無(wú)限。中國不缺市場(chǎng)，不缺錢(qián)，唯一缺的是人才以及具有競爭力和品牌認可度的MCU產(chǎn)品。從宏觀(guān)經(jīng)濟和應用領(lǐng)域來(lái)看，預期中國MCU未來(lái)幾年的發(fā)展仍將保持穩定成長(cháng)的態(tài)勢，主要的驅動(dòng)力來(lái)自于智能家電、工業(yè)控制和汽車(chē)電子等應用市場(chǎng)，物聯(lián)網(wǎng)小量多樣的特性，也將促使更多MCU產(chǎn)品面市。未來(lái)也可見(jiàn)32位MCU成為主流，華力看好中高端MCU的制造需求，滿(mǎn)足MCU對低成本、低功耗、高集成和高穩定性的產(chǎn)品特性，目前除了成熟的55nm嵌入式閃存工藝之外，未來(lái)也將推出40nm和28nm嵌入式閃存工藝。

　　周振齊：隨著(zhù)中國經(jīng)濟的崛起，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造、無(wú)人駕駛等新技術(shù)方興未艾，MCU整體市場(chǎng)需求還在增長(cháng)，特別是汽車(chē)MCU部分，全球MCU廠(chǎng)商越來(lái)越重視中國市場(chǎng)，開(kāi)始專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)針對中國市場(chǎng)的新產(chǎn)品，中國市場(chǎng)正在實(shí)現從跟隨者逐漸到引領(lǐng)者的轉變。