MCU新应用开启新时代

MCU(微控制器)几乎应用于所有的电子产品中。对于全球半导体巨头而言，MCU都是其重要的产品线。在新兴应用的驱动下，“老牌”的MCU产品不断迸发活力。
在前不久举办的2011智能三表IC创新与设计研讨会上，应对智能三表成本敏感型MCU解决方案受到关注。无独有偶，在近日举行的中国(重庆)汽车电子高峰论坛上，基于新能源汽车的电子设计也成为热点话题，而高性能32位闪存MCU成为当仁不让的主角，从中可管窥MCU在这些新市场的新作为。iSuppli的最新报告显示，中国MCU市场预期在2015年达到47亿美元的营收规模，比2010年的28亿美元多2/3以上。
新考验来临
能“左右”MCU市场的应用不多，然而新兴应用领域有着可以预见的巨大需求，这是MCU不容错过的盛宴。Microchip公司安防、单片机和技术开发部应用、架构和市场总监Fanie Duvenhage向《中国电子报》记者介绍说，新需求体现在一是智能能源的发展，不仅涉及更高效的能源转换，还包括高效电机控制和半导体照明等应用。二是对环保的考虑，这不仅涉及有关减少电池用量的低功耗节能问题，甚至还涉及旨在减排的发动机点火控制器等。三是通过无线和有线通信协议进行连接的控制等。
市场的“自发”行为也对MCU提出了新要求。“这要求MCU具有内置冗余性与自检功能的高可靠性、可延长电池使用寿命的超低功耗性、可采用快速数字控制环路的高级控制算法、具有高级模拟集成性等。”TI半导体事业部MCU业务拓展经理吴健鸿表示。这也表明，集成了更多模拟及其他IC功能、更大容量、更快处理速度的MCU产品比例逐渐提高，基于MCU的功能融合性单芯片(或模块)产品将成为未来MCU市场的重要发展方向。
这些新要求也使MCU厂商面临新的“大考”。飞思卡尔工业和多元市场微控制器部亚太区市场经理曾劲涛指出，每一个应用对MCU的要求侧重点都不一样，MCU供应商需要有很全的产品线才能胜任。
Fanie Duvenhage也表示，单片机涉及大量的属性，选型时应权衡系统级集成、功耗、效率、成本、开发工具、软件等诸多要求，在这些方面要有显著优势才能在市场上占据一席之地。
当然，在MCU市场的“真功夫”还是要“软硬兼施”。恩智浦半导体大中华区市场总监金宇杰指出，要在MCU市场立足应在硬件和软件两个方面下工夫。如今在硬件工艺方面，大多半导体厂商都是找代工厂制造，工艺差别在缩小。而在高性能模拟如RF功能、I/O功能等集成方面，MCU厂商应借此实现独到之处。在软件方面，因软件涉及很多算法，包括一些优化的驱动程序等，比如太阳能发电管理，需要有功率追踪管理程序、驱动程序等，如果能在提升整体性能方面实现差异，效果将是显而易见的。
竞合之势彰显
除了MCU需求考验厂商之外，另一个值得关注的就是DSP、FPGA与ARM融合的迹象日益明显。MCU有8、16、32位之分，也有ARM与非ARM之别，厂商的策略也是“泾渭分明”。NXP已掉头转向ARM核，瑞萨则还坚守自有的核，而其他厂商则“左右逢源”。对于采用了ARM Cortex核设计MCU的厂商，由于Cortex核既有控制功能，又有运算功能，因而也有望进军DSP领域。同时，FPGA厂商也试图深入传统的DSP和嵌入式处理器领域。
“DSP、FPGA与ARM的融合对于MCU带来的更多是一种启示，如何针对市场开发适合的产品以及提升自身的产品性能。”富士通半导体(上海)有限公司市场经理彭涛表示，“MCU、DSP、FPGA在各自的市场中都在寻求突破性的发展，MCU在不断提升产品性能的同时对于一些专业性的应用市场也开始寻找更多的解决办法，所以势必需要融合多种处理手段进行补充，增强系统的可靠性以及性能。DSP、FPGA也在努力地去更加贴近市场，使开发更简单。未来还会有一些专业、新兴的市场应用，MUC、DSP、FPGA还会持续地更新自己的技术提高产品的性能，也必定会用多种方式的融合来赢得市场。”
“但DSP和FPGA中的单片机内核不会对单片机市场产生显著影响。”Fanie Duvenhage对此把握十足，“FPGA几乎是纯数字的，而单片机却集成了更多模拟外设，是采用真正意义的DSP还是单片机来开发应用取决于具体的需求和系统实现方式。”
虽然DSP、FPGA与MCU各有“安身立命”之所，但当成本成为一个重要的考量指标之际，MCU则有望胜出。瑞萨电子MCU产品中心大中国区副总监吴晓立指出，MCU更多强调通用性和丰富的周边，在成本和功耗上占有优势。典型应用中，FPGA在光通信市场、DSPARM核在PLC通信和视频监控应用等市场相比MCU在性能方面占有优势，并能够帮助客户快速进入市场。但当客户寻求成本领先的解决方案时，融合了新的IP的MCU会成为更好的选择。
本土MCU能否崛起
虽然MCU市场“热闹非凡”，但热闹好像是国外MCU厂商的，国内本土厂商还稍显“落寞”。不过近日上海海尔集成电路有限公司宣称，已经推出一系列完全符合工业标准的8位MCU产品，并于去年12月实现首颗芯片的成功量产，其在高低温、浪涌以及射频电磁场传导抗扰度等方面都表现优异，这意味着本土MCU产品在专业MCU领域将能与国外大厂展开竞争。
据了解，上海海尔集成电路目前已推出两个系列11款8位MCU产品。另外，北京希格马华晶微电子也正在计划上马32位MCU；而日松和华润矽科则正在将触角伸向16位MCU市场。欣喜之余，也要看到业界的两大动向值得本土厂商关注：未来一些低成本的、基于最新Cortex-M0架构的32位MCU还会来抢占一些高端8位MCU市场，从而进一步蚕食8位MCU份额，国内本土厂商也应该发起力量向32位MCU进军，以显现“中国芯”的实力。而如果想赢在32位MCU这一市场，曾劲涛强调软件一定要跟上，要在软件上加大投资力度。
此外，全球MCU界正在发生一个大的技术迁移，这就是由之前专有的或其他运行多年的架构向最新的ARMCortex-M架构的迁移。NXP、ST、TI、飞思卡尔等都准备在Cortex-M平台的MCU市场大干一场了，ARM核份额在32位MCU市场会快速增长。对于中国厂商来说另一个重要的优势是可以借助ARM成熟的生态链，克服自身在软件和生态系统方面的软肋并大大减小投资，这为中国厂商进入32位MCU市场创造了一个非常好的机遇。
金宇杰也指出，国内本土厂商在专用MCU领域与国外巨头的差距在缩小，已形成了一定的优势。同时，他也坦言，中国本土厂商在高性能的模拟接口和优化的驱动程序等方面要实现性能的提升和实现差异化，还需要长期的积淀。[!--empirenews.page--]