“MCU+”層出不窮，MCU未來(lái)如何演繹？

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、汽車(chē)電子等加快發(fā)展，MCU作為一類(lèi)成熟的電子產(chǎn)品，展現出許多新的發(fā)展趨勢：應用領(lǐng)域越來(lái)越廣，家電、汽車(chē)、醫療、工控、照明、物聯(lián)網(wǎng)……幾乎無(wú)處不在。

　　市場(chǎng)：32/16/8位各有需求

　　《中國電子報》：2015年市場(chǎng)對MCU呈現何種需求狀況?對什么類(lèi)型的MCU需求較為旺盛?

　　謝文錄：MCU作為一類(lèi)通用電子產(chǎn)品，有足夠的市場(chǎng)需求。無(wú)論應用行業(yè)如何變化發(fā)展，MCU總體能夠保持堅挺。綜合權衡來(lái)看，我認為16位是一個(gè)最為恰當的發(fā)展入口。從市場(chǎng)層面，選擇16位MCU有著(zhù)獨特的市場(chǎng)定位和穩中有升的市場(chǎng)增長(cháng)率。在一些特定領(lǐng)域，16位比8位和32位要有優(yōu)勢。例如，在工業(yè)儀表及個(gè)人醫療應用領(lǐng)域，有超低功耗的需求，也有較高處理能力的要求，同時(shí)也有成本的限制。16位是一個(gè)好的選擇。

　　森太郎：2012年，從4位到32位的嵌入式MCU市場(chǎng)狀況普遍不是很景氣。但是，現在市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始恢復，預期年復合增長(cháng)率可達3%。在家電領(lǐng)域，隨著(zhù)變頻器和快速數據處理功能的數字視聽(tīng)設備的增長(cháng)，許多以前使用8位MCU的客戶(hù)正在切換到32位的MCU。預計32位MCU的市場(chǎng)比8位MCU的市場(chǎng)增長(cháng)要更快。特別是基于A(yíng)RM Cortex內核的MCU，其市場(chǎng)需求更大。所以東芝現在關(guān)注于Cortex-M0、M3和M4的MCU，并將進(jìn)一步擴張TXZ系列的產(chǎn)品線(xiàn)。

　　曹錦東：MCU整體市場(chǎng)需求還在增長(cháng)，特別是高性能32位MCU部分，這主要歸功于可穿戴式和物聯(lián)網(wǎng)應用的興起。

　　莊文聰：MCU市場(chǎng)應該是保持著(zhù)平穩增長(cháng)態(tài)勢，但是中國市場(chǎng)相對增長(cháng)較快，預計中國市場(chǎng)年增長(cháng)在10%左右。就應用類(lèi)別來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)將是最為旺盛的市場(chǎng)。智能社會(huì )必然是由互聯(lián)互通、精確可控、安全節能的終端所構成的，MCU正是實(shí)現這些功能的核心器件。

　　Daniel Cooley：8位MCU有很強勁的需求，其對于成本、尺寸和功耗敏感型的應用來(lái)說(shuō)仍然是重要的。尤其是對于物聯(lián)網(wǎng)應用，超低功耗的MCU越來(lái)越重要。除了睡眠和活動(dòng)模式的數據表規格外，開(kāi)發(fā)人員仍然在想辦法去評估眾多可選MCU的整體能效。

　　吳雄昂：隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)酵，市場(chǎng)對于MCU的需求也日益增加。未來(lái)5年，全球市場(chǎng)產(chǎn)值將增長(cháng)到250億美元，我們也將通過(guò)新的軟硬件技術(shù)，與產(chǎn)業(yè)體系合作伙伴一同提升市場(chǎng)占比。

技術(shù)：降功耗成共識

　　《中國電子報》：低功耗是MCU開(kāi)發(fā)的一個(gè)發(fā)展方向，現在低功耗MCU產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上有哪些新的進(jìn)展?

　　Daniel Cooley：我們的EFM32 MCU平臺不僅關(guān)注工作功耗和睡眠功耗，更重要的是，我們關(guān)注如何為客戶(hù)降低整體系統功耗。當CPU處于睡眠模式時(shí)，我們的EFM32 MCU架構允許我們的許多低功耗外圍設備自主工作。由于無(wú)需CPU參與，外設反射系統(PRS)允許片上的外圍設備相互作用。我們的低功耗傳感器接口(LESENSE)功能允許用戶(hù)在消耗μA級電流的情況下感知環(huán)境的變化，這一特性對于可穿戴設備來(lái)說(shuō)特別有用。

　　對于電池壽命來(lái)說(shuō)重要的是一項應用的整體能耗。如果不能被用于應用中，那么一款MCU在上電模式中的電流消耗無(wú)論多低也無(wú)關(guān)緊要。Silicon Labs正在致力于確保能耗模式的有用性。這允許應用在更多的時(shí)間內都處于睡眠模式，實(shí)現能耗的大幅降低和電池壽命的增加。

　　謝文錄：華虹設計的SHC16L系列80251 16位MCU，比標準的80C51處理能力快40倍;具有9種模式的功耗管理系統，其超低功耗表現已經(jīng)到達國際水準。SHC16L系列面向成本敏感的消費電子市場(chǎng)，被眾多工程師認可和接受，其生態(tài)系統也較為成熟。

　　Alexis Alcott：Microchip始終致力于低功耗領(lǐng)域的創(chuàng )新，在單片機中集成了一些新的模式，比如低電壓休眠模式，該模式允許在電流消耗不到1A的情況下保持RAM數據。此外，采用超低功耗(XLP)MCU還能帶來(lái)許多系統級低功耗優(yōu)勢，比如Vbat功能，可依靠備用電池運行及維持時(shí)鐘/日歷功能。然而，低功耗應用還需要確?？煽康墓ぷ?，因此我們的XLP MCU提供了一種特殊的低功耗BOR，以便在電池耗盡或更換時(shí)保護應用運行。憑借這些特性，應用可以更智能地執行代碼，休眠更長(cháng)時(shí)間并使低功耗應用的電池使用壽命最長(cháng)。

　　森太郎：東芝采用65nm工藝設計了新MCU系列，第一批ES計劃在2016年第二季度發(fā)布。它的一個(gè)主要優(yōu)勢就是超低功耗。為了實(shí)現超低功耗，采用小型化設計，通用的邏輯門(mén)控，致力于低功耗的Flash和Flash接口的開(kāi)發(fā)，追加設計新的模擬IP電路，而且在低功耗模式下，東芝一直充分使用諸如電源隔斷電路等公司自有技術(shù)和開(kāi)發(fā)資源。通過(guò)使用低功耗技術(shù)(設計)，在運行中實(shí)現了功耗60%的下降(東芝內部基準)，預計能達到100μA/MHz。

　　曹錦東：低功耗產(chǎn)品設計和布局一直是意法半導體MCU的重要策略之一，現在已經(jīng)形成了以Cortex-M0+、M3和M4為內核的 STM32L0、STM32L1和STM32L4的全系列產(chǎn)品，覆蓋從低端到高端的應用需求。

　　王均峰：瑞薩電子在低功耗MCU上投入了大量的資源。目前瑞薩電子的主力MCU產(chǎn)品線(xiàn)RL78、RX100、RX200系列都是以低功耗為主打方向。在未來(lái)的發(fā)展方向上，瑞薩電子在下一代超低電壓MCU的產(chǎn)業(yè)化方面取得了顯著(zhù)成果，瑞薩已經(jīng)在DevCon Japan 2014上展示了0.4V供電的MCU樣品，并計劃推出更多適合不同產(chǎn)業(yè)應用的新產(chǎn)品。

　　應用：物聯(lián)網(wǎng)與汽車(chē)前景持續看好

　　《中國電子報》：物聯(lián)網(wǎng)對MCU的需求是什么?

　　謝文錄：如今，萬(wàn)物互聯(lián)的趨勢使得安全問(wèn)題備受關(guān)注，而MCU作為主控芯片，其安全性決定著(zhù)整個(gè)系統的安全。對于物聯(lián)網(wǎng)底層的安全一般涉及存儲、外圍通信接口、身份認證以及系統控制平臺本身的安全性。華虹在安全領(lǐng)域擁有十多年的豐富經(jīng)驗，包括加密技術(shù)在內的一些能力都將體現到其產(chǎn)品及未來(lái)的整體解決方案中。

　　森太郎：市場(chǎng)對微控制器+通信的設備有更大需求，并且要求支持低消耗電流、小尺寸和OTA。

　　曹錦東：低功耗和高性能的兼顧是物聯(lián)網(wǎng)對MCU的長(cháng)期要求，意法半導體在設計工藝、架構優(yōu)化、低功耗外設方面投入了巨大的研發(fā)，現在已有許多產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域應用。

　　莊文聰：性能和功耗永遠是矛盾的，所以還是要針對具體的需求來(lái)做取舍。瑞薩已經(jīng)推出MCU+BLE的單芯片解決方案，我們也會(huì )陸續推遲其他各類(lèi)解決方案。

　　Daniel Cooley：物聯(lián)網(wǎng)的一些重要需求趨勢是低功耗、聯(lián)通性和安全性。對于諸如MCU+無(wú)線(xiàn)這樣的集成化解決方案的需求也在不斷增長(cháng)，其在許多情況下可以提供更優(yōu)的占板面積、成本和功能。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的性能需求變化很大。為了限制帶寬使用并提供更高質(zhì)量的輸出，一些傳感器節點(diǎn)在傳感器數據被發(fā)送到云端之前需要對其數據進(jìn)行重要的處理。在這些情況下，高性能可能是重要的。其他的應用則擁有一種完全不同的情況：這時(shí)節點(diǎn)大部分時(shí)間都處于睡眠狀態(tài)，并且對于應用來(lái)說(shuō)最重要的事情是擁有一個(gè)低睡眠電流。

　　《中國電子報》：MCU在汽車(chē)中的應用趨勢有哪些?

　　李興：未來(lái)汽車(chē)技術(shù)的創(chuàng )新主要依賴(lài)于電子技術(shù)的創(chuàng )新，作為汽車(chē)電子模塊中的核心，MCU在汽車(chē)中的數量會(huì )持續增長(cháng)，應用的領(lǐng)域也會(huì )越來(lái)越廣，很多傳統的機械控制會(huì )被新一代的電子控制所取代。其中，32位MCU增長(cháng)速率最快，在很多ECU中都是主流的選擇，飛思卡爾的汽車(chē)電子MCU新產(chǎn)品也是以32位為主。從應用方面來(lái)看，高級駕駛輔助系統(ADAS)，包括車(chē)道偏移報警、盲點(diǎn)檢測、360度環(huán)視等具體應用，會(huì )有快速的增長(cháng)。新能源汽車(chē)的一些ECU應用，包括電池管理等，也很有潛力。

　　森太郎：在現實(shí)中越來(lái)越多的人關(guān)注如何實(shí)現車(chē)輛的自動(dòng)控制。在2020年開(kāi)始擴大自動(dòng)操作趨勢的背景下，安全技術(shù)、高速通信技術(shù)、容錯技術(shù)將是下一代汽車(chē)電子MCU的基本技術(shù)要求。目前，基于EVITA安全技術(shù)的硬件IP和軟件正處于MCU的實(shí)施階段。用于汽車(chē)控制的以太網(wǎng)標準作為高速通信的一種方式正不斷進(jìn)步。另外，在容錯技術(shù)方面，ISO26262中關(guān)于故障操作標準化的調查也已經(jīng)開(kāi)始了。

　　游理查：MCU在汽車(chē)中的應用非常廣泛，比如車(chē)載系統、駕駛員座艙、輔助系統、便利功能等。復合年均增長(cháng)率達到18%的ADAS技術(shù)是目前汽車(chē)電子領(lǐng)域成長(cháng)最快的應用。這些技術(shù)是實(shí)現全自動(dòng)駕駛系統的基石，需要在控制架構開(kāi)發(fā)中集成強大的功能安全，這也就意味著(zhù)需要配備具有高性能代碼執行和數據吞吐能力的處理器。根據ARM的預測，相較于2016年的車(chē)型，配備先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)的車(chē)輛在2024年將被要求提升至少100倍的計算能力，其中，功能安全將成為行業(yè)的首要考量。ARM的不同款處理器，包括Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M處理器都已被用在汽車(chē)上。此外，ARM還針對其Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M處理器提供功能安全支持，并已開(kāi)放授權，為車(chē)用行業(yè)提供更加強大的協(xié)同支持。

　　中國：智能制造MCU扮演重要角色

　　《中國電子報》：隨著(zhù)《中國制造2025》規劃的發(fā)布，智能制造成為中國市場(chǎng)熱點(diǎn)，MCU在智能制造中可以發(fā)揮哪些作用?

　　森太郎：工業(yè)4.0需要各種設備連接到網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)需求包括吞吐量的提高、機器工作效率的提升、惡化部分自動(dòng)感應和零件替換等。這些支持技術(shù)包括有線(xiàn)通信的以太網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信的WiFi、BT等，以及功能安全、傳感器、音頻、圖像處理、人機界面如觸摸面板。東芝的微控制器已采用了含功能安全的緊耦合系統，并實(shí)現了“更安全且低成本的解決方案”，并從第三方認證機構獲得了SIL3及IEC61508的I級技術(shù)報告。緊耦合系統含有這樣一種診斷電路，它能參考處理核心的內部信號然后自動(dòng)執行比較和自我診斷。因此，與傳統的雙核系統的硬件比較，東芝的系統可以實(shí)現更小的軟件開(kāi)銷(xiāo)。

　　王均峰：MCU在智能制造中主要用作主控單元，是智能制造產(chǎn)業(yè)的核心部件。瑞薩電子有一系列應用于工業(yè)領(lǐng)域的MCU、MPU產(chǎn)品，包含RL78系列、RX系列、SH系列、RZ系列產(chǎn)品，適用于智能制造的各個(gè)領(lǐng)域的主控應用。另外，在智能制造/工業(yè)4.0的發(fā)展中，實(shí)時(shí)、高速、大容量通信也是非常重要的環(huán)節，瑞薩電子順應工業(yè)發(fā)展趨勢而推出的TPS-1，R-IN等的一系列工業(yè)以太網(wǎng)通信產(chǎn)品，支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議，可以很好地幫助工業(yè)客戶(hù)實(shí)現實(shí)時(shí)、高速、大容量通信。

　　Daniel Cooley：工業(yè)4.0主要是使我們的生產(chǎn)線(xiàn)更智能、更有預測性，允許更高的可靠性和更低的制造成本。為了實(shí)現這一目的，一家工廠(chǎng)需要在每個(gè)地方都安裝傳感器，以便深入觀(guān)察制造過(guò)程。為了收集和處理傳感器數據，以及在許多情況下為生產(chǎn)線(xiàn)提供局部反饋，MCU也是必需的。局部反饋使得在處理過(guò)程中擁有一個(gè)更嚴格的控制。這些局部節點(diǎn)也需要擁有通信的能力，既可以彼此通信又可以與整體系統的管理系統通信。因此，這些MCU要么需要無(wú)線(xiàn)功能，連入Thread或Zigbee這種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )等，要么需要有線(xiàn)連接功能，例如CAN總線(xiàn)或以太網(wǎng)。MCU將在工業(yè)4.0中扮演一個(gè)重要角色。

　　謝文錄：中國需要有自己的MCU，除了談得最多的信息安全問(wèn)題，還有生產(chǎn)安全的因素。華虹設計作為國有公司已開(kāi)發(fā)出國內首顆超低功耗MCU，其超低功耗及安全性方面的特點(diǎn)，十分適用于智能制造等工業(yè)領(lǐng)域。隨著(zhù)供應鏈和工藝的成熟，對比國外廠(chǎng)商產(chǎn)品，MCU在功能、性能和品質(zhì)上已經(jīng)沒(méi)有太多差距，而在性?xún)r(jià)比上華虹的產(chǎn)品會(huì )更有吸引力。