MCU：变与不变的哲学

MCU或许是最让原厂“愁肠百结”而又“欲罢不能”的IC产品了。一方面，MCU市场稳步增长，应用不断拓宽，吸引老将新兵不断征战。就拿中国市场来看，据IHS研究显示，2013年到2017年其年复合增长率将达到7.7%，从31亿美元增长至45亿美元。另一方面，ARM架构成席卷之势，多家大厂已经放弃专有核而投入ARM怀抱，“百家争鸣、一花独放”可描述目前的MCU市场。MCU原厂不仅要着力寻求差异化，着力提供包括开发工具在内的完整解决方案，而且随着MCU价格的“直落式”下行，如何保证合理的利润也是厂商的“心结”。无论如何，既然选择了这条路，就要承受所有的崎岖和变数：不变的是核，变的是如何集成、如何差异化、如何未雨绸缪。
集成考验持续
整合将从提升性能、降低功耗、缩短面世时间、降低成本等方面展开。
在ARM核已成主流的情况下，近年来MCU厂家也注重在MCU的外设上进行不同的整合和创新，如此才能求同存异，彰显自身价值。
从今年的市场情况来看，MCU厂商的整合在不断加快。但整合显然不是一蹴而就的事，带来的是对厂商持续的挑战和考验。赛普拉斯大中华区PSoC业务拓展经理王冬钢表示，在整合中需要考虑应用工程师面临的挑战，即对处理器性能的要求、降低开发调试难度的要求、消费电子应用对于电容式触摸的要求等等。未来的整合将继续从提升性能、降低功耗、缩短面世时间、降低成本四个方面展开。
“只有全能冠军才可执市场之牛耳。”中颖电子股份有限公司MCU事业部总监包旭鹤用这样的话来描述MCU整合的难度。他指出，因MCU整合模块主要为高精度模拟模块、高电压大电流电源或驱动模块、无线通信模块等，这对MCU厂商是一个综合技术能力的考验。
虽然理论上大部分功能都可以被整合，但是还要考虑工艺、安全性和成本控制等等。瑞萨电子通用和SoC产品中心副总监吴晓立也提到，整合主要应考虑客户生产的方便性与安全。例如高压部分与人机界面控制整合在同一芯片上有可能为客户的产品设计带来风险,某些模拟IP的整合对设计也是挑战。安森美半导体三洋半导体产品部数字方案MCU及闪存部主管山田进则认为，MCU的功能整合取决于应用。今后，MCU将整合无线通信功能而非有线通信功能。
差异化也是整合的关键因子。飞思卡尔资深全球产品经理林明也表示，高速度、高性能和低功耗的模拟系统是差异化竞争的关键。另外，针对物联网多元化应用来设计系统外设和解决方案也能带来足够的差异化空间。“内核架构为MCU提供平台和生态系统，片上的各种外设则为不同的客户和应用提供附加的价值。随着物联网的发展，简单易用、高能效的单芯片系统将受到市场的青睐。”林明表示。
GigaDevice MCU产品经理金光一也提到，Flash闪存技术作为MCU产品实现差异化并提升性能的关键技术将对MCU市场布局产生重要影响。另外，存储器与控制器的结合也有助于发挥系统级解决方案的优势。
SoC成为方向之一
SoC确实是MCU未来的发展方向之一，但它仍将和通用MCU共存。
随着MCU无论是集成IO，还是模数混合都越来越丰富，那么SoC是否是MCU未来的一个发展方向?
对此，包旭鹤指出，我们应辩证地看待这个问题，应该说SoC是一个趋势，大部分情况适用，但不可一概而论。他进一步分析道，在实战中SoC成为包袱的例子也不少：比如整合的技术变化太快，一旦淘汰即成包袱;整合的模块不一定能使用到，用户宁可只用MCU加外围IC保留灵活性，备库存也单一。“故是否需要SoC不能只看SoC的成本或组装优势，还要考虑技术变化和客户需求等风险因素。” 包旭鹤强调说。
虽然SoC确实是MCU未来的发展方向之一，但它仍将和通用MCU共存。英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子事业部高级总监兼业务负责人徐辉指出，SoC的优势显而易见，比较适合那些市场需求量大、对功率驱动要求不高、单一应用的领域，在消费类电子、工业电子和汽车电子应用中都有一定市场。而通用MCU则以其广泛的适用性、应用的灵活性等特点，将依旧占据很大的市场。对于一些新兴领域，开始阶段会需要通用的MCU，等市场成熟后，则会考虑SoC的需求。
“MCU会和SoC以其不同的特点在市场上共存。目前MCU在整合通信及网络、预驱、小功率驱动及多媒体接口等方面已趋于成熟。这种整合过程就是市场细分、差异化及特定应用的产品定位的过程。未来的整合还会继续，不同的应用将越来越多地主导SoC的整合方向。”徐辉进一步指出。
山田进同时认为，在复杂系统方面，SoC将代表MCU的未来发展趋势。
同构和异构角逐
在不同应用中，市场会在MCU、DSP及FPGA之间有不同的选择。
除了SoC外，多核也是MCU值得关注的走向，而同构和异构多核技术最典型的搭配方式有MCUDSP、DSPFPGA、MCUFPGA等，未来究竟谁主沉浮?
ARM中国嵌入式市场总监耿立峰表示，在ARM的合作伙伴中，确实看到有很多这样的应用尝试，比如Microsemi的SmartFusion2，被称为SoC FPGA，除了FPGA外，还有一个Cortex-M3的CPU内核。另外Cypress最新的基于Cortex-M0内核的PSoC4系列，他们称为可编程SoC，也是在CPU以外又集成了可编程的逻辑外设，增加用户使用的灵活度，同时也可以保护他们的知识产权。至于MCUDSP的例子，我们看到TI的F28M35x系列，把ARM的Cortex-M3和TI的C28x DSP集成到一个SoC芯片中，DSP去做一些算法运算应用，比如太阳能逆变/电机控制等，而Cortex-M3去做系统控制。当然也有一些合作伙伴采用一个Cortex-M4内核来同时实现运算和系统控制任务。
而这样的“加法”也呈现一些新趋势。“业内新趋势是通过集成如Cortex-M系列内核来对感知的信息进行处理，比如Sensor Fusion。虽然目前对于这种Mixed Signal的设计还有一些工艺上的顾虑，但我们认为这将是未来一个很大的发展趋势。” 耿立峰提到。
徐辉也指出，在不同应用、不同商业模式及性价比等因素影响下，市场将在MCU、DSP及FPGA之间有不同的选择。例如英飞凌的下一代汽车MCU就集成了多核MCU及DSP处理功能，在实现汽车功能安全的基础上，提供多任务、高速(图像、模拟/数字)信号处理，实现高效低功耗，已被全球主要汽车厂家应用在控制系统中。
市场格局酿变
拥有更完整的产品组合和生态系统的厂商将会成为最后的赢家。
随着竞争激烈程度的加剧，MCU市场的格局发生了较大变化。一方面某些欧美日大厂陆续退出或部分退出及重组，另一方面留下来坚守的大厂也逐步走下价格“圣坛”，加入价格战以求市场份额。[!--empirenews.page--]
谈及未来市场的格局走向，林明表示，拥有更完整的产品组合和生态系统的厂商将成为最后的赢家，包括全线、全系列基于ARM价格的MCU产品和完整的软件工具、开发环境和参考设计。
在竞争激烈的市场立足，也要着重考量整合、并购的“力量”。近期Spansion收购富士迪半导体MCU及相关业务、兆易创新进入32位MCU市场等都表明MUC市场起伏难定。Silicon Labs亚太地区MCU高级市场营销经理彭志昌表示，未来Silicon Labs将继续关注一些供应商整合、战略投资和收购。一个典型的例子就是Silicon Labs近期对Energy Micro的收购。这次结合对两家公司而言实现了双赢：Silicon Labs通过收购获得大约250种ARM产品，极大地扩展了其ARM产品组合;同时世界上最为节能的32位MCU产品现在可以通过Silicon Labs的全球分销渠道供货。
在MCU市场崭露头角的中国本土厂商的选择亦决定了未来的发展。中国本土的集成电路设计企业数量多、规模小，产品同质化严重，在未来的一段时期内出现购并潮是一个必然的趋势。包旭鹤指出，本土MCU企业需要在激烈的市场竞争中经受锻炼，磨炼出自身顽强的生命力，通过不断的整合购并，最终中国将出现国际级别的MCU企业。在这个过程中，国家政策的扶持对于发展壮大中的本土MCU企业是非常重要的，如产业扶持政策、人才政策等将加速推进MCU行业的进一步发展。