前進(jìn)垂直應用市場(chǎng) 微控制器低功耗方向確立

在所有的電子設備中，微控制器（MCU）可以稱(chēng)得上是應用領(lǐng)域最廣，也最常見(jiàn)到的半導體組件。也因此，微控制器的市場(chǎng)腳步，往往也牽動(dòng)著(zhù)敏感的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò )。在2023年，恩智浦半導體資深營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理黃健洲認為，微控制器市場(chǎng)最重要的發(fā)展趨勢是朝關(guān)鍵垂直應用開(kāi)發(fā)，例如工業(yè)、行動(dòng)裝置、汽車(chē)、通訊基礎設施等，所以也需要考慮到關(guān)鍵技術(shù)（包括思考、感測與連結）、云端基礎設施（如機器學(xué)習、安全識別、數據分析等)、和邊緣到邊緣（包括工業(yè)控制器、智慧城市、機器人、智慧零售）的發(fā)展。

客戶(hù)轉向高階制程產(chǎn)品
意法半導體亞太區資深產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理楊正廉指出，微控制器的需求在過(guò)去兩年暴增非常多。在這種市場(chǎng)需求大幅提升的情況下，客戶(hù)開(kāi)始考慮可以采用更高階制程的微控制器產(chǎn)品。ST也藉由這樣的機會(huì )，建議客戶(hù)加速采用更高階制程的微控制器。以過(guò)去制程較為成熟的微控制器來(lái)看，隨著(zhù)需求大幅提升的情況下，往往會(huì )使得市場(chǎng)供應面更為吃緊。因此藉由這樣的機會(huì )，讓客戶(hù)可以轉而采用更為高階制程的產(chǎn)品，不只功能更為升級，在應用面上也會(huì )更為多元。以ST來(lái)看，過(guò)去幾年的微控制器出貨量都維持著(zhù)持續成長(cháng)的態(tài)勢，這也顯示出整體微控制器市場(chǎng)依然十分熱絡(luò )。
在另一方面，近年來(lái)客戶(hù)對于低功耗、高效能、高安全性的微控制器需求也不斷攀升，加解密的機制也必須更為完整。因為從刻錄、傳輸到韌體等層面，都必須比起以往更為安全?，F在的微控制器，客戶(hù)在選擇上，更加在意對于IP的保護，甚至連刻錄過(guò)程都必須要進(jìn)行加解密的保護。盡管安全功能在過(guò)去的產(chǎn)品上就已經(jīng)存在，然而現在的客戶(hù)更重視這樣的安全功能，以STM32U5這樣的新一代低功耗微控制器來(lái)看，在安全性的功能強化上，比起過(guò)去的產(chǎn)品更為完整齊備。

MCU市場(chǎng)的良性競爭
微控制器的市場(chǎng)發(fā)展趨勢將朝關(guān)鍵垂直應用開(kāi)發(fā)，例如工業(yè)、行動(dòng)裝置、汽車(chē)、通訊基礎設施等。
面對近年來(lái)臺灣本土MCU廠(chǎng)商紛紛開(kāi)始發(fā)展32位的微控制器產(chǎn)品線(xiàn)，楊正廉認為這是個(gè)非常正向的發(fā)展常態(tài)，在競爭的狀況下，會(huì )有更多客戶(hù)需要的好產(chǎn)品問(wèn)世，也能夠創(chuàng )造更多元的應用場(chǎng)景，并解決更多的問(wèn)題。在這樣的良性競爭下，可以共同把MCU這塊市場(chǎng)的餅做大，共享其利。
楊正廉也認為，當客戶(hù)都采用相同的微控制器開(kāi)發(fā)平臺，就能激發(fā)出更多的創(chuàng )意與想法。很多應用原本是不需要使用到微控制器的，現在也都開(kāi)始陸續導入。而很多應用原本采用的是簡(jiǎn)單的8位微控制器，現在慢慢出現更多樣化的創(chuàng )意，而改采32位的微控制器。這正是因為許多因緣際會(huì )、經(jīng)驗的累加，以及對于功能的追求，讓這個(gè)市場(chǎng)可以越來(lái)越大，越做越好。
觀(guān)察目前的微控制器市場(chǎng)發(fā)展，低功耗微控制器越來(lái)越多元，32位微控制器比起8位產(chǎn)品具備更強的處理能力。而為了加速客戶(hù)的導入與設計時(shí)程，強調入門(mén)與低功耗等特色的產(chǎn)品在市場(chǎng)上始終方興未艾。以ST的32位入門(mén)款產(chǎn)品為例，客戶(hù)可以在相同的平臺上，選擇更有價(jià)格競爭力的產(chǎn)品，且架構上也更簡(jiǎn)單，在既有的32位平臺上就可以進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。這樣的好處在于，客戶(hù)在同一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺上，可以依照需求，選擇性?xún)r(jià)比更高的微控制器，或者效能更好的微控制器。如此一來(lái)，更能完整支持客戶(hù)的多元產(chǎn)品設計需求。
面對新的一年，ST在高階微控制器產(chǎn)品方面將會(huì )持續加強投資與經(jīng)營(yíng)，在低功耗產(chǎn)品方面則會(huì )持續強化，另外在入門(mén)款的微控制器方面也會(huì )持續提供客戶(hù)更好的產(chǎn)品，預計近期也將會(huì )有相關(guān)新品的推出計劃。也就是從高階到低階產(chǎn)品線(xiàn)，都會(huì )持續擴展，提供客戶(hù)更強有力的支持。

網(wǎng)絡(luò )安全功能備受重視
隨著(zhù)多樣化的聯(lián)機裝置逐漸成為日常生活不可缺的物品，其中所需的網(wǎng)絡(luò )保護安全功能也更受重視，意法半導體推出的STM32U585通用安全微控制器通過(guò)了PSA 3級和SESIP 3安全認證，透過(guò)邏輯、電路板和基礎實(shí)體抵抗等三項防御測試，讓該產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )保護達到高層級標準。由于加強防篡改和軟件保護功能，使得STM32U585適用于控制PIN交易安全設備。
除了確保注重成本和功耗之連網(wǎng)裝置能具備網(wǎng)絡(luò )保護功能之外，STM32U585還提供內核性能和外部周邊整合度。而采用Arm TrustZone體系架構，使其具有保護聯(lián)機裝置所需之各種典型安全功能，其中包括加密算法加速器、安全數據存儲、安全韌體安裝、安全開(kāi)機和安全韌體更新。Arm Cortex-M33嵌入式內核配合外部周邊，包括兩個(gè)ADC、兩個(gè)DAC通道、兩個(gè)運算放大器、兩個(gè)比較器和多個(gè)定時(shí)器，包括通用低功耗定時(shí)器和PWM馬達控制定時(shí)器。

具備功能安全與網(wǎng)絡(luò )安全保護
隨著(zhù)汽車(chē)和家用電器等電子系統制造商朝著(zhù)自動(dòng)化和終端應用連網(wǎng)的趨勢發(fā)展，對于功能安全和網(wǎng)絡(luò )安全保護相關(guān)業(yè)界標準的需求程度也隨之提高，以確保產(chǎn)品安全可靠地運作。Microchip的PIC32CM JH微控制器，是基于A(yíng)rm Cortex-M0+架構的微控制器，支持AUTOSAR并具備內存內置自檢和安全啟動(dòng)等功能。

 
圖二 : 隨著(zhù)應用升級，MCU的安全性也被受到重視。圖為Microchip的車(chē)用安全微控制器。

PIC32CM JH與AUTOSAR相容。AUTOSAR是一個(gè)開(kāi)放的軟件架構，為供貨商提供在更換低階硬件時(shí)，得保留原始應用程序代碼的能力，使其更容易在不同設計之間轉移。此外，汽車(chē)OEM廠(chǎng)商需要為包括觸控按鈕和觸控轉盤(pán)、車(chē)門(mén)控制和儀表控制等許多車(chē)載應用以及ADAS等車(chē)身應用提供功能安全和網(wǎng)絡(luò )安全保護。PIC32CM JH與Microchip的Trust Anchor TA100 CryptoAutomotive安全IC搭配使用，符合新的ISO/SAE 21434汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )安全標準。TA100采用了安全的硬件加密密鑰儲存和加密方式，可以排除因為軟件弱點(diǎn)而形成的潛在后門(mén)入侵。

擴展廣泛的Matter產(chǎn)品組合
下一代消費裝置和工業(yè)設備需要結合先進(jìn)的MCU與運用Thread、Wi-Fi、藍牙和Matter等重要協(xié)議的安全連接組合。恩智浦半導體（NXP）新款安全無(wú)線(xiàn)MCU可簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案開(kāi)發(fā)。恩智浦不斷擴展端到端Matter解決方案的產(chǎn)品組合，RW612和K32W148裝置兼具邊緣處理功能和整合安全性，可簡(jiǎn)化支持Matter的智能家庭裝置的開(kāi)發(fā)流程與設計，并降低成本。

Matter標準由連接標準聯(lián)盟開(kāi)發(fā)，該聯(lián)盟由包括恩智浦在內的成員所組成，旨在簡(jiǎn)化智能家庭裝置的互操作性。Matter的目的是讓來(lái)自不同品牌和不同生態(tài)系統的裝置能夠實(shí)現無(wú)縫且安全可靠的通訊，進(jìn)而使消費者擺脫生態(tài)系統的約束。恩智浦K32W148支持Matter及其他協(xié)議，而RW612的三頻功能讓開(kāi)發(fā)人員能夠將Matter功能整合至智能家庭裝置。

結語(yǔ)
不久前在某微控制器大廠(chǎng)的內部活動(dòng)上，推出一句標語(yǔ)『科技始終始之于你?！灰簿褪强萍嫉漠a(chǎn)生，總是來(lái)自于消費者的需求，也來(lái)自于人們的創(chuàng )意。這句話(huà)套用在微處理器身上顯得更加貼切。微控制器廣泛的應用范圍，從你我生活周邊的小型家電，到汽車(chē)甚至電力儲能系統，都可以看到微控制器的身影在其中。隨著(zhù)2023年的到來(lái)，開(kāi)發(fā)商也計劃推出更多新款的低功耗微處理器，為你我的生活加值。