隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造,、汽車電子等加快發(fā)展，MCU作為一類成熟的電子產(chǎn)品,，展現(xiàn)出許多新的發(fā)展趨勢(shì)：應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，家電,、汽車,、醫(yī)療,、工控、照明,、物聯(lián)網(wǎng)……幾乎無處不在,。
市場(chǎng)：32/16/8位各有需求
《中國電子報(bào)》：2015年市場(chǎng)對(duì)MCU呈現(xiàn)何種需求狀況?對(duì)什么類型的MCU需求較為旺盛?
謝文錄：MCU作為一類通用電子產(chǎn)品，有足夠的市場(chǎng)需求,。無論應(yīng)用行業(yè)如何變化發(fā)展,，MCU總體能夠保持堅(jiān)挺。綜合權(quán)衡來看,，我認(rèn)為16位是一個(gè)最為恰當(dāng)?shù)陌l(fā)展入口,。從市場(chǎng)層面，選擇16位MCU有著獨(dú)特的市場(chǎng)定位和穩(wěn)中有升的市場(chǎng)增長率,。在一些特定領(lǐng)域,，16位比8位和32位要有優(yōu)勢(shì)。例如,，在工業(yè)儀表及個(gè)人醫(yī)療應(yīng)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(xiàn)在市場(chǎng)已經(jīng)開始恢復(fù),，預(yù)期年復(fù)合增長率可達(dá)3%,。在家電領(lǐng)域，隨著變頻器和快速數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)字視聽設(shè)備的增長,，許多以前使用8位MCU的客戶正在切換到32位的MCU,。預(yù)計(jì)32位MCU的市場(chǎng)比8位MCU的市場(chǎng)增長要更快。特別是基于ARM Cortex內(nèi)核的MCU,，其市場(chǎng)需求更大,。所以東芝現(xiàn)在關(guān)注于Cortex-M0、M3和M4的MCU,，并將進(jìn)一步擴(kuò)張TXZ系列的產(chǎn)品線。
曹錦東：MCU整體市場(chǎng)需求還在增長,，特別是高性能32位MCU部分,，這主要?dú)w功于可穿戴式和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的興起。
莊文聰：MCU市場(chǎng)應(yīng)該是保持著平穩(wěn)增長態(tài)勢(shì),，但是中國市場(chǎng)相對(duì)增長較快,，預(yù)計(jì)中國市場(chǎng)年增長在10%左右,。就應(yīng)用類別來看，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(jié)能的終端所構(gòu)成的,，MCU正是實(shí)現(xiàn)這些功能的核心器件,。
Daniel Cooley：8位MCU有很強(qiáng)勁的需求，其對(duì)于成本,、尺寸和功耗敏感型的應(yīng)用來說仍然是重要的,。尤其是對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，超低功耗的MCU越來越重要,。除了睡眠和活動(dòng)模式的數(shù)據(jù)表規(guī)格外,，開發(fā)人員仍然在想辦法去評(píng)估眾多可選MCU的整體能效。
吳雄昂：隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)酵,，市場(chǎng)對(duì)于MCU的需求也日益增加,。未來5年，全球市場(chǎng)產(chǎn)值將增長到250億美元,，我們也將通過新的軟硬件技術(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(shí)
《中國電子報(bào)》：低功耗是MCU開發(fā)的一個(gè)發(fā)展方向,，現(xiàn)在低功耗MCU產(chǎn)品開發(fā)上有哪些新的進(jìn)展?
Daniel Cooley：我們的EFM32 MCU平臺(tái)不僅關(guān)注工作功耗和睡眠功耗,，更重要的是，我們關(guān)注如何為客戶降低整體系統(tǒng)功耗,。當(dāng)CPU處于睡眠模式時(shí),，我們的EFM32 MCU架構(gòu)允許我們的許多低功耗外圍設(shè)備自主工作。由于無需CPU參與,，外設(shè)反射系統(tǒng)(PRS)允許片上的外圍設(shè)備相互作用,。我們的低功耗傳感器接口(LESENSE)功能允許用戶在消耗μA級(jí)電流的情況下感知環(huán)境的變化，這一特性對(duì)于可穿戴設(shè)備來說特別有用,。
對(duì)于電池壽命來說重要的是一項(xiàng)應(yīng)用的整體能耗,。如果不能被用于應(yīng)用中，那么一款MCU在上電模式中的電流消耗無論多低也無關(guān)緊要,。Silicon Labs正在致力于確保能耗模式的有用性,。這允許應(yīng)用在更多的時(shí)間內(nèi)都處于睡眠模式，實(shí)現(xiàn)能耗的大幅降低和電池壽命的增加,。
謝文錄：華虹設(shè)計(jì)的SHC16L系列80251 16位MCU,，比標(biāo)準(zhǔn)的80C51處理能力快40倍;具有9種模式的功耗管理系統(tǒng)，其超低功耗表現(xiàn)已經(jīng)到達(dá)國際水準(zhǔn),。SHC16L系列面向成本敏感的消費(fèi)電子市場(chǎng),，被眾多工程師認(rèn)可和接受,，其生態(tài)系統(tǒng)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(jī)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(shù)據(jù),。此外,，采用超低功耗(XLP)MCU還能帶來許多系統(tǒng)級(jí)低功耗優(yōu)勢(shì)，比如Vbat功能,，可依靠備用電池運(yùn)行及維持時(shí)鐘/日歷功能,。然而，低功耗應(yīng)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(hù)應(yīng)用運(yùn)行,。憑借這些特性,，應(yīng)用可以更智能地執(zhí)行代碼，休眠更長時(shí)間并使低功耗應(yīng)用的電池使用壽命最長,。
森太郎：東芝采用65nm工藝設(shè)計(jì)了新MCU系列,，第一批ES計(jì)劃在2016年第二季度發(fā)布。它的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)就是超低功耗,。為了實(shí)現(xiàn)超低功耗,，采用小型化設(shè)計(jì)，通用的邏輯門控,，致力于低功耗的Flash和Flash接口的開發(fā),，追加設(shè)計(jì)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)和開發(fā)資源,。通過使用低功耗技術(shù)(設(shè)計(jì))，在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了功耗60%的下降(東芝內(nèi)部基準(zhǔn)),，預(yù)計(jì)能達(dá)到100μA/MHz,。
曹錦東：低功耗產(chǎn)品設(shè)計(jì)和布局一直是意法半導(dǎo)體MCU的重要策略之一，現(xiàn)在已經(jīng)形成了以Cortex-M0+,、M3和M4為內(nèi)核的 STM32L0,、STM32L1和STM32L4的全系列產(chǎn)品，覆蓋從低端到高端的應(yīng)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RL78、RX100,、RX200系列都是以低功耗為主打方向,。在未來的發(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(jì)劃推出更多適合不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的新產(chǎn)品。
應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)與汽車前景持續(xù)看好
《中國電子報(bào)》：物聯(lián)網(wǎng)對(duì)MCU的需求是什么?
謝文錄：如今,，萬物互聯(lián)的趨勢(shì)使得安全問題備受關(guān)注,，而MCU作為主控芯片，其安全性決定著整個(gè)系統(tǒng)的安全,。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)底層的安全一般涉及存儲(chǔ),、外圍通信接口、身份認(rèn)證以及系統(tǒng)控制平臺(tái)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(yàn),，包括加密技術(shù)在內(nèi)的一些能力都將體現(xiàn)到其產(chǎn)品及未來的整體解決方案中。
森太郎：市場(chǎng)對(duì)微控制器+通信的設(shè)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(duì)MCU的長期要求,，意法半導(dǎo)體在設(shè)計(jì)工藝,、架構(gòu)優(yōu)化、低功耗外設(shè)方面投入了巨大的研發(fā),，現(xiàn)在已有許多產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用,。
莊文聰：性能和功耗永遠(yuǎn)是矛盾的，所以還是要針對(duì)具體的需求來做取舍,。瑞薩已經(jīng)推出MCU+BLE的單芯片解決方案,，我們也會(huì)陸續(xù)推遲其他各類解決方案。
Daniel Cooley：物聯(lián)網(wǎng)的一些重要需求趨勢(shì)是低功耗,、聯(lián)通性和安全性,。對(duì)于諸如MCU+無線這樣的集成化解決方案的需求也在不斷增長，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(jié)點(diǎn)在傳感器數(shù)據(jù)被發(fā)送到云端之前需要對(duì)其數(shù)據(jù)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(yīng)用則擁有一種完全不同的情況：這時(shí)節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間都處于睡眠狀態(tài),，并且對(duì)于應(yīng)用來說最重要的事情是擁有一個(gè)低睡眠電流。
《中國電子報(bào)》：MCU在汽車中的應(yīng)用趨勢(shì)有哪些?
李興：未來汽車技術(shù)的創(chuàng)新主要依賴于電子技術(shù)的創(chuàng)新,，作為汽車電子模塊中的核心,，MCU在汽車中的數(shù)量會(huì)持續(xù)增長,，應(yīng)用的領(lǐng)域也會(huì)越來越廣，很多傳統(tǒng)的機(jī)械控制會(huì)被新一代的電子控制所取代,。其中,，32位MCU增長速率最快，在很多ECU中都是主流的選擇,，飛思卡爾的汽車電子MCU新產(chǎn)品也是以32位為主,。從應(yīng)用方面來看，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),，包括車道偏移報(bào)警,、盲點(diǎn)檢測(cè)、360度環(huán)視等具體應(yīng)用,，會(huì)有快速的增長,。新能源汽車的一些ECU應(yīng)用，包括電池管理等,，也很有潛力,。
森太郎：在現(xiàn)實(shí)中越來越多的人關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)控制。在2020年開始擴(kuò)大自動(dòng)操作趨勢(shì)的背景下,，安全技術(shù),、高速通信技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)將是下一代汽車電子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。用于汽車控制的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)作為高速通信的一種方式正不斷進(jìn)步,。另外,，在容錯(cuò)技術(shù)方面，ISO26262中關(guān)于故障操作標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)查也已經(jīng)開始了,。
游理查：MCU在汽車中的應(yīng)用非常廣泛,，比如車載系統(tǒng)、駕駛員座艙,、輔助系統(tǒng),、便利功能等。復(fù)合年均增長率達(dá)到18%的ADAS技術(shù)是目前汽車電子領(lǐng)域成長最快的應(yīng)用,。這些技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的基石,，需要在控制架構(gòu)開發(fā)中集成強(qiáng)大的功能安全，這也就意味著需要配備具有高性能代碼執(zhí)行和數(shù)據(jù)吞吐能力的處理器,。根據(jù)ARM的預(yù)測(cè),，相較于2016年的車型，配備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的車輛在2024年將被要求提升至少100倍的計(jì)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上,。此外，ARM還針對(duì)其Cortex-A,、Cortex-R和Cortex-M處理器提供功能安全支持，并已開放授權(quán),，為車用行業(yè)提供更加強(qiáng)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(bào)》：隨著《中國制造2025》規(guī)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(shè)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(jī)器工作效率的提升,、惡化部分自動(dòng)感應(yīng)和零件替換等,。這些支持技術(shù)包括有線通信的以太網(wǎng)、無線通信的WiFi,、BT等,，以及功能安全、傳感器,、音頻,、圖像處理、人機(jī)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(tǒng),，并實(shí)現(xiàn)了“更安全且低成本的解決方案”，并從第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)獲得了SIL3及IEC61508的I級(jí)技術(shù)報(bào)告,。緊耦合系統(tǒng)含有這樣一種診斷電路,，它能參考處理核心的內(nèi)部信號(hào)然后自動(dòng)執(zhí)行比較和自我診斷。因此,，與傳統(tǒng)的雙核系統(tǒng)的硬件比較,，東芝的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更小的軟件開銷。
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(yīng)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(yīng)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(jié),，瑞薩電子順應(yīng)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)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)客戶實(shí)現(xiàn)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)線更智能,、更有預(yù)測(cè)性，允許更高的可靠性和更低的制造成本,。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,，一家工廠需要在每個(gè)地方都安裝傳感器，以便深入觀察制造過程,。為了收集和處理傳感器數(shù)據(jù),，以及在許多情況下為生產(chǎn)線提供局部反饋，MCU也是必需的,。局部反饋使得在處理過程中擁有一個(gè)更嚴(yán)格的控制,。這些局部節(jié)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(tǒng)的管理系統(tǒng)通信,。因此,，這些MCU要么需要無線功能，連入Thread或Zigbee這種網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等,，要么需要有線連接功能,，例如CAN總線或以太網(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題，還有生產(chǎn)安全的因素,。華虹設(shè)計(jì)作為國有公司已開發(fā)出國內(nèi)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,。隨著供應(yīng)鏈和工藝的成熟,，對(duì)比國外廠商產(chǎn)品,，MCU在功能、性能和品質(zhì)上已經(jīng)沒有太多差距,，而在性價(jià)比上華虹的產(chǎn)品會(huì)更有吸引力,。