致象科技 为物联网“芯”提供一种新方向

日前，半导体巨头英特尔宣布将裁员1.2万人，精简掉那些曾在PC时代为英特尔立下汗马功劳的员工，并宣布将下一步的发展重点转向智能设备的万物互联。这个重大决定除了唤起人们对这个雄霸半导体领域二十多年的巨头的一丝叹息以外，更多的是引发了大家对物联网市场的期待与展望。因为在智能手机增长乏力的当下，物联网俨然已成为半导体厂商争先抢占的高地，也必将成为大多数厂商的下一个利润增长点。

根据市场研究公司IDC的数据预测，到2020年全球物联网市场的规模将从2014年的6558亿美元增至1.7万亿美元。届时“物联网端点” (IoT endpoint)的数量也将从2014年的1030万个增至2950万个以上。设备、连接和IT服务预计将构成全球物联网市场的绝大部分，仅设备就将占到整个市场总量的31.8%。

尤其是在中国，随着移动设备用户的日渐增多和政府提倡产业升级的政策支持，将会刺激大量新设备和物联网标准出现。中国物联网领域，尤其是物联网的核心 ——以当前MCU为基础的下一代运算平台，势必会迎来一场大机遇。越来越多的国内创业者将目光投向了MCU，国内也诞生了一批MCU初创公司。但这些厂商却存在同质化的现状，很多厂商在物联网设备的运算平台上没有独特的解决方案。

致象科技CEO方之熙博士

为了更好地给大家剖析物联网设备在运算平台领域面对的痛点，解构国产MCU厂商需要面对的问题，电子发烧友网采访了致象科技CEO方之熙博士，为大家讲述物联网当中的“门道”。

物联网MCU的“三大挑战”

方博士指出，当前的物联网面临三大挑战。

第一大挑战就是独立的控制设备需求和当前MCU性能不足的矛盾。

“未来的物联网控制不能单纯依赖于手机，而是需要独立的控制器”，方博士指出。

随着科技发展的推进，未来的物联网设备会越来越多，且会更开放，这些联网设备的通信不只是局限在前端硬件和后台云之间的通信，物联网时代下设备之间的通信会日益增加，因此在物联网的运算平台层面上在未来应该会有一些统一的标准，来支持这些设备之间互相通信，方博士甚至认为物联网领域未来将会有一个类似目前手机领域的软件下载平台和APP商店，支持不同的设备控制APP进驻，让消费者在智能硬件的控制终端上可以下载相关的应用。

“要使得可以有下载程序的平台，就对MCU的性能有一定的要求，目前市面上的绝大多数MCU是无法满足这种需求的”。方博士强调。

第二大挑战就是高性能与低功耗的不可兼得。

从上述挑战我们可以得知，方博士眼里的未来物联网将出现一个类似于Android这类的平台，这就要求了更高的控制器性能。但更强的性能带来的功耗无疑是更大的。然而物联网本身的使用场景限制，对低功耗有着苛刻的需求，这就构成了方博士说的第二大挑战。

“目前的MCU虽然功耗很低，但在他上面跑不了类似安卓的系统，因此就实现不了前面所说的下载功能，这是MCU厂商需要解决的另一个问题。”方博士指出。

第三大挑战，如何平衡芯片价格和销量的问题。

根据方博士的介绍我们可以得知，对于芯片来说，只有销量上去了，才能把芯片的价格做下来，这是必然的定律。英特尔之所以能把高技术含量的处理器定价在大多数人可接受的范围，原因就在于英特尔每天处理器出货量高达100万片。方博士强调。

“对于物联网芯片而言，销量也是降低相关芯片价格的关键原因”，方博士表示。

但在种类繁多的物联网设备领域，诸如无人机、智能家居、机器人等不同产品对MCU的性能和参数也有不同的需求，各自市场出货量也没有足够庞大，但总量极大，这无疑给芯片价格的下探制造了一个天然的壁垒。

“致象科技的创立就是为了解决以上问题的”，方博士对电子发烧友网记者说。

国内首款 ARM Cortex M4F芯片填补空白

“致象科技最近推出了国内首款基于ARM Cortex M4F内核开发的第一代Marco Polo系列MCU-TG401，这是致象科技为了解决目前物联网智能设备领域现存的问题而推出的，但这并不是致象科技的产品常态，跟未来的产品比起来，这只不过是一个相当初级的产品”。在问到致象科技产品布局的时候，方博士作出了以上的回答。

方博士回答里所指的产品主要是指对浮点运算有很高要求的智能硬件，如智能家居和四轴飞行器等。

行业内的人都知道，小型四轴飞行器等玩具的飞控系统对芯片的运算能力有很高的要求，尤其是在飞行器升降的瞬间，对MCU的浮点运算能力的要求更是严苛。而近年来小型四轴飞行器的发展迅猛，让这类芯片的需求猛增，ARM Cortex M4F由于具备浮点运算单元，在飞控等领域具有先天的优势，也受到了国外的飞思卡尔和Marvell等的热捧，但国内目前还没有这类型的芯片。致象科技的 TG 401就填补了这个空白，方博士表示。

基于ARM Cortex M4F开发的TG401除了有专用浮点运算单元外，还提供了完整的DSP指令集，其主频最高可达150MHz，满足了运算需求。另外丰富的外设、优越的功耗管理、高效的调试、友好的软件平台，为这个芯片攻城略地添加了筹码，给需要复杂传感器融合算法、音频解码和图像处理的产品带来了全新的国产解决方案。

异构多核是物联网设备的“芯”选择

从上文中我们已经得知，物联网面临着不同的挑战。致象科技也推出了一款新芯片来解决物联网智能设备的紧急问题，但对于整个物联网市场的长远发展来说，这么一款芯片并不足够，还需要更多完善的方案才能进一步解决上面提到的问题。

方博士从致象科技的未来产品布局上入手，给我们介绍致象科技眼里的物联网设备“芯”选择，也就是从系统架构和以Silicon based为基础的SiP封装上入手解决问题。

首先就是低功耗的系统架构。

在前文中方博士提到，芯片的性能和功耗不能兼得是物联网MCU的一个不可调和的矛盾，而这在致象的”A+M”架构下，则可以迎刃而解。[!--empirenews.page--]

“这里的A就是ARM的Cortex A5，M则是ARM的 Cortex M4F”，方博士接着解析道。

根据方博士的观点，在物联网设备中，也就是在下载软件或者在实现其他大量运算功能的情况下才需要启动高性能的处理器，一般情况下的触屏或者其他控制所需的处理能力并不是很强，低性能、低功耗的处理机也能够了，这样“A+M”的架构就能完美解决性能和功耗不可兼得的问题。

这种实现逻辑和ARM公司推出的Big.little架构有异曲同工之妙，但致象科技的小核采用了更适合物联网设备使用的的Cortex M架构，更大限度的降低了功耗，符合物联网的低功耗需求。

而这些大小核架构芯片在实际使用中，对两个核之间切换的响应时间有很高的要求，致象通过其软硬件技术解决了其问题，提高了切换时的启动效率。这是致象产品的核心竞争力之一，方博士表示。

其次就是以Silicon based为基础的SiP封装技术实现高灵活性的模块设计。

“物联网的一大特点就是碎片化需求特别多，产品形态也特别多，例如智能家居、无人机、可穿戴设备和机器人等各种产品层出不穷，对芯片的性能需求也不尽相同。如果针对不同的领域单独开发芯片，就会对成本造成很大的压力，因此致象科技的做法是使用Silicon Based SiP封装，满足多样化的需求”，方博士说。

所谓的Silicon based SiP就是System in Package在一个芯片基板上(系统级封装、系统构装)的缩写，这是一种基于芯片为基板去取代印刷电路板为基板的全新封装技术，也就是在一个IC基板上，植入多个裸片芯片，加上被动元件、电容、电阻、连接器、天线…等在这个芯片基板上的封装，这就可以称作Silicon Based SiP。

简单来说就是在一个芯片基板上不仅可以安装多个裸片，还可以将包含上述不同类型的器件和电路叠加在一起，构建成更为复杂的、完整的系统。这样不但可以降低多个裸片在PCB上的面积，进而降低功耗，还能满足物联网可靠性的芯片需求。

方博士透露致象科技正在和国外的公司在封装技术上合作。如果说有什么能阻碍这个封装技术发展的话，那就是目前的价格相对比较贵，但随着技术的推进，价格必然会降下来。

方博士认为这种Silicon based SiP封装还能给致象科技的产品在应对市场变化上提供了很强的灵活性。在他看来，未来的物联网通信标准或许不会仅仅是当前流行的Zigbee、WIFI或者BLE，而目前的芯片业者喜欢采用“MCU+无线”的方式为物联网设备提供简易的解决方案，在面对变化时，反应或许不够及时。而致象科技规划的 Silicon based SiP封装则能解决这类问题。

通过这些方式，致象科技完美解决了开篇提到的三大问题。

后记

在问到对于物联网未来发展有什么看法的时候，方博士指出，虽然目前的物联网声势很浩大，也有很多的原厂和开发者参与其中，但就目前而言，产品和前景还不明朗。但和其他产品的发展轨迹一样，如果要看到产品爆发才切入，那么就迟了，这也是致象从成立起一直在物联网运算平台领域孜孜不倦投入的原因，这所有一切都来源于他们深厚的技术积累。

本文受访者方之熙博士，曾任Intel副总裁、中国研究院院长，1984年从内布拉斯加大学林肯分校获得博士学位，并在伊利诺斯大学香槟分校完成了博士后研究工作。在微处理机领域有超过30年的经验积累，拥有大约40项全球专利。Intel第一款物联网芯片样片Edison就是在其领导下推出的。其他成员也来自如Intel、Qualcomm等全球顶尖的芯片设计厂商，强大的团队是致象科技产品强大技术后盾的保证。

只要有了更多类似致象科技这样的团队，中国半导体领域才会发展壮大，中国乃至全球的物联网普及才会如约而至，让我们期待这一天的到来。