【嗶哥嗶特導(dǎo)讀】當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)國產(chǎn)替代下，國內(nèi)MCU企業(yè)如雨后春筍般涌出,，同時伴隨智能化趨勢,，32位MCU成為當(dāng)前的市場主流,，而國產(chǎn)32位MUC目前的應(yīng)用與市場情況如何?又將會有哪些創(chuàng)新發(fā)展?

　　前言

　　近年來，國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)國產(chǎn)替代的進(jìn)程逐步加快,。據(jù)統(tǒng)計,，中國MCU市場當(dāng)前約250-300億元，本土廠商已超過100家但合計仍然市占率不足15%,。但不可否認(rèn),，此間國內(nèi)MCU企業(yè)數(shù)量隨之增加，行業(yè)內(nèi)的競爭與迭代日益激烈,。為更好地抓住國產(chǎn)替代的機(jī)遇,，國內(nèi)不少MCU企業(yè)立足于32位MCU的創(chuàng)新發(fā)展，不斷深入到家電,、汽車電子,、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，為下游客戶提供高可靠性,、高性價比的MCU方案,，共同促進(jìn)多行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新。那么就目前國產(chǎn)32位MCU而言,，其應(yīng)用狀況怎么樣?發(fā)展趨勢又會如何?

　　2020年中國MCU應(yīng)用市場

　　相比8位MCU,，32位MCU特點和優(yōu)勢突出

　　運算效能大幅提升，可以支持高速的外設(shè),，以前需要用DSP,、MPU等芯片完成的事情,，目前在32位MCU上面可以快速實現(xiàn)，無疑是32位MCU的一大優(yōu)勢,。尤其對ARM內(nèi)核為基礎(chǔ)的32位MCU而言,，32位MCU的普及率相當(dāng)高，生態(tài)成熟穩(wěn)定,，開發(fā)工具使用方便,、友好。

　　同時32位MCU功能更強(qiáng)及性能更好,。掃地機(jī)器人應(yīng)用中, 簡單平價功能的可用8位MCU, 而含激光掃描復(fù)雜功能, 顯然32位MCU執(zhí)行及運算速度更快, 程序及記憶體更大, 適合用在更高檔的產(chǎn)品上,。

　　32位MCU在其他復(fù)雜應(yīng)用中也具有一定的突出表現(xiàn)。以處理運行速度為例,，典型的8位MCU通常以8 MHz運行,，而32位MCU的時脈頻率則可達(dá)數(shù)百MHz，當(dāng)應(yīng)用的系統(tǒng)運行的是需要大量數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序時,，這些速度上的差異就會變得明顯;此外32位MCU的低功耗,、高集成度也有明顯的優(yōu)勢，在執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時,，片上集成的UART,、LCD控制器、定時器,、ADC,、加密等將發(fā)揮關(guān)鍵作用。往后嵌入式應(yīng)用的要求會越來越高,，考慮到電子技術(shù)向智能化發(fā)展的趨勢,，32位MCU將擁有更多的可能性。

　　總體來說,，相比8位MCU,，運算速度快，資源豐富,，集成度更高,，開發(fā)環(huán)境更完善是32位MCU最突出的特點和優(yōu)勢。未來隨著目前工藝的提升,，32位MCU成本也逐漸下降，將更加快32位MCU逐步替代8位MCU的步伐,，同時隨著智能化普及,，多數(shù)8位MCU不能滿足市場需求，而32位MCU將會是未來趨勢,。

　　應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,，市場前景可觀

　　隨著產(chǎn)品功能的增加及升級, 32位MCU不僅需要更快的速度或更精準(zhǔn)的電壓電流或溫度,、環(huán)境偵測, 而且還要更低功耗。以特性拆分, 32位MCU可分為基本通用系列, 高效系列( High Performance), 低功耗系列以及無線傳輸系列,。

　　目前笙泉科技(深圳)有限公司(簡稱：笙泉科技)是以基本通用為基礎(chǔ),也同步耕耘布局高效及低功耗系列,。笙泉科技32位MCU主要應(yīng)用在無線充電、工業(yè)控制與家電面板顯示產(chǎn)業(yè),，電池保護(hù),、通訊產(chǎn)業(yè)與機(jī)電控制，掃地機(jī)器人, 高階智能鎖,，無人機(jī)控制,，商用打印機(jī)/POS機(jī),無刷馬達(dá)控制，ETC;另在32位MCU USB領(lǐng)域則有電腦週邊,、健康與護(hù)理,，及銀行與商用等。

　　而深圳市航順芯片技術(shù)研發(fā)有限公司(簡稱：航順芯片)HK32MCU則分為經(jīng)濟(jì)型,、主流型,、超低功耗、高性能,、創(chuàng)新型以及專用型,，目前適用于醫(yī)療電子、物聯(lián)網(wǎng),、智慧家庭,、工業(yè)控制、汽車電子,、電機(jī)控制等領(lǐng)域,。航順芯片MCU市場產(chǎn)品經(jīng)理陳水平表示：“這些領(lǐng)域在未來的3-5年都會穩(wěn)定增長，其中智慧家庭,，物聯(lián)網(wǎng),、汽車電子、電機(jī)控制等領(lǐng)域會保持更高的增長態(tài)勢,。我司在這些領(lǐng)域都會加大研發(fā)力度,，針對各個細(xì)分領(lǐng)域規(guī)劃更多的產(chǎn)品線?！?/p>

　　據(jù)廣東華芯微特集成電路有限公司(簡稱：華芯微特)產(chǎn)品經(jīng)理官兵介紹,，華芯微特產(chǎn)品優(yōu)勢雖然是在通用芯片，但電機(jī)驅(qū)動,、白色家電以及屏幕驅(qū)動等多項場景應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)了較好的升級優(yōu)化,。TFT-LCD屏驅(qū)動方面，SWM32S芯片,，內(nèi)置8MB的SDRAM,，可以把屏驅(qū)控制板價格做的更低;電機(jī)控制方面,，SWM201系列專門針對電機(jī)高壓、低壓,、強(qiáng)排等做了一系列的硬件加速以及驅(qū)動集成,，可以達(dá)到很好的轉(zhuǎn)速效果;其次白色家電產(chǎn)品也在可靠性和使用性上都有非常好的保證，已經(jīng)打入美的,、海信等應(yīng)用客戶,，并有較長的合作周期;另外其窗口屏以及工業(yè)控制市場占有率很高，客戶對性價比非常滿意,。

　　目前國產(chǎn)MCU行業(yè)集中度很高,，在汽車電子、工控醫(yī)療等高端領(lǐng)域,，基本處于寡頭市場,，排名靠前的企業(yè)占據(jù)了超過80%的市場，但在MCU供不應(yīng)求的當(dāng)下,，終端廠商也在尋求替代產(chǎn)品,，國產(chǎn)MCU企業(yè)目前迎來一個發(fā)展窗口期;與此同時，大陸的MCU廠商在中低端市場具備較強(qiáng)的競爭力,，有較多的終端制造商,，會更有意向?qū)ふ覈鴥?nèi)的MCU廠商合作，以應(yīng)對芯片漲價現(xiàn)狀,。

　　值得一提的是,，珠海極海半導(dǎo)體有限公司(簡稱：極海)MCU芯片已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備,、汽車電子以及智慧能源等領(lǐng)域,，并憑借過硬的產(chǎn)品品質(zhì)，成功打入工控行業(yè)TOP3龍頭企業(yè)和行業(yè)知名家電企業(yè)的供應(yīng)鏈,，并且成功在新能源車領(lǐng)域得到應(yīng)用,。

　　另外，醫(yī)療電子,、指紋門鎖,、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)及電機(jī),、汽車后裝及配件,、儀器儀表、傳感器,、智能家居等領(lǐng)域也是廈門澎湃微電子有限公司(簡稱：澎湃微電子)目前32位MCU的主要應(yīng)用,。據(jù)介紹，在醫(yī)療電子及指紋門鎖等市場，相關(guān)產(chǎn)品均已經(jīng)大批量出貨;在電機(jī)領(lǐng)域,，尤其是電動工具等細(xì)分行業(yè)，近年來也取得不錯的成績;在新能源領(lǐng)域,，包括電動汽車充電樁市場也已經(jīng)大批量出貨中;在物聯(lián)網(wǎng)等超低功耗領(lǐng)域,，尤其在表類等市場，也取得終端客戶的認(rèn)可,。澎湃微電子市場總監(jiān)雷江峰表示,，隨著智能制程2025及物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，這些市場均會持續(xù)增長且后力強(qiáng)勁,，澎湃微電子會持續(xù)加大迭代產(chǎn)品的投入,，完成從緊密跟隨到引領(lǐng)市場的轉(zhuǎn)變。

　　國民技術(shù)股份有限公司通用MCU產(chǎn)品線覆蓋也非常廣泛,，從低端,、中端、高端的產(chǎn)品布局,，形成全應(yīng)用,、全場景、全面覆蓋的戰(zhàn)略規(guī)劃與布局,，目前公司通用MCU已經(jīng)量產(chǎn)80多款,，覆蓋ARM Cortex M0與M4產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng),、工業(yè)聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)控制,、智能家電及智能家庭物聯(lián)網(wǎng)終端、消費電子,、電機(jī)驅(qū)動,、電池及能源管理、智能表計,、醫(yī)療電子,、汽車電子、安防,、生物識別,、通訊、傳感器,、機(jī)器自動化等應(yīng)用方向,，并成為國產(chǎn)通用MCU的領(lǐng)軍企業(yè)。

　　北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司(簡稱：兆易創(chuàng)新)產(chǎn)品市場總監(jiān)金光一介紹,，兆易創(chuàng)新的主要客戶群以打造智能制造,、消費類電子、物聯(lián)網(wǎng)與車用電子的應(yīng)用為主。今年GD32 MCU在全球市場的5G通信,、新能源和儲能,、工業(yè)自動化、便攜式健康設(shè)備,、安防監(jiān)控,、汽車儀表、娛樂影音,、T-BOX,、家電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)良好增長。

　　據(jù)悉,，隨著市場需求的蓬勃發(fā)展,，今年兆易創(chuàng)新推出了一系列的新產(chǎn)品，包括首款GD32W515系列Wi-Fi MCU,、全新低功耗GD32L233系列MCU以及以功率管理功能為要求的PMU(Power Management Unit) GD30系列等,。

　　實現(xiàn)國產(chǎn)32位MCU的創(chuàng)新應(yīng)用

　　隨著汽車電子、家電,、電機(jī)等諸多領(lǐng)域智能化趨勢的深度滲透,，MCU的性能與功能要求也越來越高，更高集成度,、更高性能成為主流的發(fā)展趨勢,，同時國產(chǎn)32位MCU也被要求在基礎(chǔ)通用的產(chǎn)品上具備更為深入的發(fā)展或創(chuàng)新應(yīng)用。

　　近些年,，MCU的發(fā)展已經(jīng)從早期的MCU加外圍器件逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸CU集成外圍器件的模式,，尤其是在電機(jī)市場等體量較大的行業(yè)。雷江峰認(rèn)為,，未來國產(chǎn)32位MCU首先要完成通用市場產(chǎn)品的布局,，在盡量短的時間內(nèi)走完國外廠商3到5年的發(fā)展路程;其次要加速細(xì)分市場的產(chǎn)品跟進(jìn)。由于國內(nèi)市場體量大,，終端客戶對于性價比高,、集成度強(qiáng)的產(chǎn)品抱有愿意嘗試的態(tài)度，這樣也加速了細(xì)分市場產(chǎn)品的落地,。近年來國內(nèi)SIP市場的蓬勃發(fā)展就是明證,，SIP就是產(chǎn)品集成最快捷的途徑。

　　國產(chǎn)32位MCU起步較晚,，目前還處于步前人后路的階段,，但在政策推進(jìn)與市場需求雙驅(qū)動的環(huán)境下，市場管理總監(jiān)劉濤相信,，國產(chǎn)32位MCU會走出一條屬于自己的道路,。隨著各行業(yè)電子產(chǎn)業(yè)的深入和細(xì)化,，不同企業(yè)將會在各自的領(lǐng)域打造更加完善、前沿的MCU應(yīng)用解決方案,，目前可預(yù)見MCU將會向多核,、高集成方向發(fā)展，出現(xiàn)諸如“MCU+AI+傳感器”,、MCU與MPU跨界融合等技術(shù)相關(guān)的創(chuàng)新應(yīng)用,，在工業(yè)自動化、AIoT,、新能源等主題上帶來更高層次的革新發(fā)展。

　　笙泉科技總經(jīng)理蕭秉毅還表示,，因2020 H2起全球半導(dǎo)體缺貨影響, 殺低價搶市場的方式已經(jīng)是非長久生存發(fā)展之道,。未來國產(chǎn)32位MCU應(yīng)該朝更高科技深入發(fā)展及PK國外32位MCU創(chuàng)新應(yīng)用為主, 但是基礎(chǔ)半導(dǎo)體業(yè)非一蹴可幾, 需全方位布局。

　　陳水平認(rèn)為：“未來32位MCU必將走向集成化,，節(jié)能化,，將擁有越來越高的集成度，一些行業(yè)的專用MCU必須高度的進(jìn)行創(chuàng)新,。比如我司的創(chuàng)新型MCU,將集成更多的語音識別,、圖像識別、指紋識別等人性化設(shè)計,，這些MCU在非常適用在智慧家庭,、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。隨著AIoT,、5G技術(shù)的發(fā)展,，MCU也將呈現(xiàn)多種形態(tài)，單核MCU也將轉(zhuǎn)向多核MCU過度,，將有更高的主頻,，更快的數(shù)據(jù)處理能力?！?/p>

　　另外,，在國產(chǎn)32位MCU的創(chuàng)新應(yīng)用上，兆易創(chuàng)新不斷關(guān)注市場需求的變化,。在工業(yè)領(lǐng)域,，市場需求向算法和泛周邊擴(kuò)展，持續(xù)支持高精度的工業(yè)控制及高性能數(shù)據(jù)處理,，GD32可以提供電機(jī)控制(MCU+驅(qū)動+信號鏈)整體解決方案,，增強(qiáng)數(shù)字電源及能量管理，并全面布局基建各領(lǐng)域;消費電子市場則向著連接和智能化擴(kuò)展,，所以GD32支持各種類型的有線與無線連接,，以及圖形化應(yīng)用界面及顯示，實現(xiàn)智慧家電、智能家居及AI應(yīng)用創(chuàng)新,，并提供多種的解決方案和傳感器融合,。汽車電子市場，是向前裝后裝領(lǐng)域同步擴(kuò)展,。針對汽車前裝市場,，兆易創(chuàng)新將面車身電子應(yīng)用需求推出車規(guī)級MCU新品;汽車后裝則包括車載影音、導(dǎo)航,、跟蹤診斷周邊應(yīng)用,。這些汽車級MCU也將通過車規(guī)級認(rèn)證和安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

　　金光一表示,，未來,，兆易創(chuàng)新GD32產(chǎn)品家族將面向更高性能、更低功耗,、更多種類內(nèi)核,、無線射頻、車規(guī)級,、安全性等多重細(xì)分領(lǐng)域深化拓展,，還將持續(xù)強(qiáng)化信號鏈處理、模擬周邊,，傳感器及各類存儲器的協(xié)同,，致力打造兆易創(chuàng)新旗下多產(chǎn)品聯(lián)動的綜合性解決方案。

　　國產(chǎn)32位MCU近五年的發(fā)展趨勢

　　目前市場上存在的32位MCU廠家數(shù)量翻倍,，各種類型的公司加入MCU的陣營,，使得國產(chǎn)32位MCU如雨后春筍般快速發(fā)展。同時,，為了快速達(dá)成業(yè)績目標(biāo),，同質(zhì)化競爭嚴(yán)重，雷江峰相信在未來五年內(nèi)會發(fā)生多種變化：第一,，細(xì)分市場的32位MCU會大放光彩;第二,，大幅壓縮傳統(tǒng)8位MCU的市場;第三，家電,、通信和汽車等行業(yè)會看到國產(chǎn)32位MCU廠家的身影;第四,，新興的行業(yè)大部分會采用國產(chǎn)32位MCU;第五，多家國產(chǎn)32位MCU公司銷售額會達(dá)到10億門檻,，春秋時代逐步向戰(zhàn)國時代演變,。

　　“比較歐美大廠32位MCU數(shù)十多年的耕耘與Eco-System建立, 國產(chǎn)32位MCU近五年的發(fā)展趨勢, 如果只是拼產(chǎn)能跟價格戰(zhàn), 非長久生存之道?！笔挶惚硎?。

　　官兵表示,，雖然32位MCU適用范圍比較廣，但細(xì)分非常嚴(yán)重,。針對MCU是集成化和智能化方向發(fā)展,，華芯微特將從小而精的產(chǎn)品拓展細(xì)分市場。

　　由于國家政策導(dǎo)向,，國產(chǎn)替代思維越來越深入人心,，國產(chǎn)32位MCU將在近5年擁有一個非常好的發(fā)展時期，將呈現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展,，將全面覆蓋消費,、工業(yè)、汽車電子等廣泛的應(yīng)用,。同時,，隨著國內(nèi)集成電路人才培養(yǎng)、集成電路產(chǎn)業(yè)投入加大,、集成電路國產(chǎn)化力量增強(qiáng)，國產(chǎn)32位MCU的空間也將打開,，逐步取代8位MCU成為主流趨勢愈加明顯,。尤其是新能源汽車產(chǎn)業(yè)，未來10年都是國家重點投入的朝陽行業(yè),，這將加快國產(chǎn)芯片在汽車電子等高端領(lǐng)域的突破,。

　　國產(chǎn)32位MCU的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

　　相對而言，國產(chǎn)MCU起步較晚,。在國產(chǎn)替代趨勢當(dāng)中,，面對跨國企業(yè)的競爭壓力，國產(chǎn)MCU還面臨著技術(shù),、可靠性和生態(tài)等多方面的難題,。首先產(chǎn)品可靠性上，據(jù)劉濤介紹,，控制類產(chǎn)品面臨強(qiáng)電磁干擾必須突破ESD,、EMS、EMI等障礙,。目前極海APM32系列MCU通過多項認(rèn)證,，全系列工作溫度覆蓋-40~+105℃，ESD等級高達(dá)8KV,，抗干擾性強(qiáng),，符合工業(yè)級高可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并且極?？筛鶕?jù)客戶需求定制可靠性測試方案,，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理,。

　　其次，生產(chǎn),、開發(fā)支持也是重要指標(biāo),。生態(tài)建設(shè)是MCU廠商核心競爭力，MCU芯片需要二次開發(fā),，供應(yīng)商需要提供配套軟硬件和其他開發(fā)資源等生態(tài)支持國內(nèi)MCU廠商為提高與用戶間的粘度,，生產(chǎn)與開發(fā)獨立的生態(tài)成為所需。而極?？梢蕴峁┴S富的軟硬件開發(fā)工具,，為用戶搭建完善、高質(zhì)量的產(chǎn)品開發(fā)生態(tài),，有助于縮短客戶產(chǎn)品設(shè)計時間,，降低開發(fā)成本，實現(xiàn)性能最優(yōu)化,。

　　雷江峰表示,，在國產(chǎn)替代的大趨勢下，32位MCU主要面臨的還是先進(jìn)制程,、高性能,、高集成度、高可靠性及超低功耗等領(lǐng)域的挑戰(zhàn),。據(jù)介紹,，澎湃微電子目前在超低功耗產(chǎn)品線已經(jīng)推出3個量產(chǎn)系列，而且在抗干擾,、可靠性方面均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平,。下一步，澎湃微電子會繼續(xù)在高性能,、高集成度,、先進(jìn)制程等方面加大投入力度，陸續(xù)推出更貼近市場需求的產(chǎn)品,。

　　國產(chǎn)32位MCU目前屬于處在中低端市場的替代,，普遍應(yīng)用在消費類通用市場，還正處于起步階段,。陳水平認(rèn)為,，目前國產(chǎn)32位MCU碰到的最主要的技術(shù)問題就是M7內(nèi)核、工業(yè)以太網(wǎng),、自動駕駛等領(lǐng)域的高端市場,，尤其是汽車應(yīng)用,對芯片的要求非常苛刻,，必須要其具有更高的可靠性,、穩(wěn)定性,。另外在低功耗的部分領(lǐng)域，如何做到芯片的超低功耗也是一個難點,。目前航順芯片一直致力于超低功耗平臺的研發(fā),，已經(jīng)有7nA 的超低功耗平臺應(yīng)用到各種超低功耗產(chǎn)品。同時,，航順芯片也大力度的布局車規(guī)級別的產(chǎn)品,，并以AIoT多核異構(gòu)位核心打造航順無邊界萬億級平臺。

　　整體來說,，在國產(chǎn)替代的大趨勢下,，國產(chǎn)32位MCU仍然面臨著產(chǎn)品性能、生態(tài)建設(shè),、先進(jìn)制程等方面的挑戰(zhàn),。低功耗、高可靠性,、高集成度是對國產(chǎn)32位MCU發(fā)展的必然要求,。而在工藝制程方面，目前國產(chǎn)最新高性能MCU芯片采用22nm工藝,，與國際最先進(jìn)的5nm工藝還相差一定的距離,。隨著國內(nèi)MCU廠商加大研發(fā)力度與技術(shù)創(chuàng)新，國產(chǎn)32位MCU目前面臨的挑戰(zhàn)有望得到極大地改善,。

　　結(jié)語

　　目前來看,，32位MCU以其突出的特點和優(yōu)勢被市場認(rèn)可,，并得到廣泛應(yīng)用,。不少國內(nèi)優(yōu)秀的MCU原廠以32位MCU扎根市場，計劃在多應(yīng)用領(lǐng)域深入拓展,，使得國產(chǎn)32位MCU呈現(xiàn)欣欣向榮的應(yīng)用面貌,。未來隨著32位MCU的計算性能的要求提升和成本下降，將取代傳統(tǒng)的MCU,，成為市場主流應(yīng)用,。但從具體來看，多數(shù)國產(chǎn)32位MCU應(yīng)用主要集中在中低端的消費類市場,，并具備一定的競爭力,，而在汽車、工業(yè)控制等高端領(lǐng)域應(yīng)用的市場份額相對較少,。相信在國家政策扶植和國內(nèi)MCU原廠的創(chuàng)新下,，國產(chǎn)32位MCU將加快步伐，向更高端的市場應(yīng)用深入邁進(jìn),。

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