MCU：變與不變的哲學

MCU或許是最讓原廠“愁腸百結(jié)”而又“欲罷不能”的IC產(chǎn)品了。一方面，MCU市場穩(wěn)步增長，應用不斷拓寬，吸引老將新兵不斷征戰(zhàn)。就拿中國市場來看，據(jù)IHS研究顯示，2013年到2017年其年復合增長率將達到7.7%，從31億美元增長至45億美元。另一方面，ARM架構(gòu)成席卷之勢，多家大廠已經(jīng)放棄專有核而投入ARM懷抱，“百家爭鳴、一花獨放”可描述目前的MCU市場。MCU原廠不僅要著力尋求差異化，著力提供包括開發(fā)工具在內(nèi)的完整解決方案，而且隨著MCU價格的“直落式”下行，如何保證合理的利潤也是廠商的“心結(jié)”。無論如何，既然選擇了這條路，就要承受所有的崎嶇和變數(shù)：不變的是核，變的是如何集成、如何差異化、如何未雨綢繆。

集成考驗持續(xù)

整合將從提升性能、降低功耗、縮短面世時間、降低成本等方面展開。

在ARM核已成主流的情況下，近年來MCU廠家也注重在MCU的外設(shè)上進行不同的整合和創(chuàng)新，如此才能求同存異，彰顯自身價值。

從今年的市場情況來看，MCU廠商的整合在不斷加快。但整合顯然不是一蹴而就的事，帶來的是對廠商持續(xù)的挑戰(zhàn)和考驗。賽普拉斯大中華區(qū)PSoC業(yè)務拓展經(jīng)理王冬鋼表示，在整合中需要考慮應用工程師面臨的挑戰(zhàn)，即對處理器性能的要求、降低開發(fā)調(diào)試難度的要求、消費電子應用對于電容式觸摸的要求等等。未來的整合將繼續(xù)從提升性能、降低功耗、縮短面世時間、降低成本四個方面展開。

“只有全能冠軍才可執(zhí)市場之牛耳。”中穎電子股份有限公司MCU事業(yè)部總監(jiān)包旭鶴用這樣的話來描述MCU整合的難度。他指出，因MCU整合模塊主要為高精度模擬模塊、高電壓大電流電源或驅(qū)動模塊、無線通信模塊等，這對MCU廠商是一個綜合技術(shù)能力的考驗。

雖然理論上大部分功能都可以被整合，但是還要考慮工藝、安全性和成本控制等等。瑞薩電子通用和SoC產(chǎn)品中心副總監(jiān)吳曉立也提到，整合主要應考慮客戶生產(chǎn)的方便性與安全。例如高壓部分與人機界面控制整合在同一芯片上有可能為客戶的產(chǎn)品設(shè)計帶來風險,某些模擬IP的整合對設(shè)計也是挑戰(zhàn)。安森美半導體三洋半導體產(chǎn)品部數(shù)字方案MCU及閃存部主管山田進則認為，MCU的功能整合取決于應用。今后，MCU將整合無線通信功能而非有線通信功能。

差異化也是整合的關(guān)鍵因子。飛思卡爾資深全球產(chǎn)品經(jīng)理林明也表示，高速度、高性能和低功耗的模擬系統(tǒng)是差異化競爭的關(guān)鍵。另外，針對物聯(lián)網(wǎng)多元化應用來設(shè)計系統(tǒng)外設(shè)和解決方案也能帶來足夠的差異化空間。“內(nèi)核架構(gòu)為MCU提供平臺和生態(tài)系統(tǒng)，片上的各種外設(shè)則為不同的客戶和應用提供附加的價值。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，簡單易用、高能效的單芯片系統(tǒng)將受到市場的青睞。”林明表示。

GigaDevice MCU產(chǎn)品經(jīng)理金光一也提到，F(xiàn)lash閃存技術(shù)作為MCU產(chǎn)品實現(xiàn)差異化并提升性能的關(guān)鍵技術(shù)將對MCU市場布局產(chǎn)生重要影響。另外，存儲器與控制器的結(jié)合也有助于發(fā)揮系統(tǒng)級解決方案的優(yōu)勢。

SoC成為方向之一

SoC確實是MCU未來的發(fā)展方向之一，但它仍將和通用MCU共存。

隨著MCU無論是集成IO，還是模數(shù)混合都越來越豐富，那么SoC是否是MCU未來的一個發(fā)展方向?

對此，包旭鶴指出，我們應辯證地看待這個問題，應該說SoC是一個趨勢，大部分情況適用，但不可一概而論。他進一步分析道，在實戰(zhàn)中SoC成為包袱的例子也不少：比如整合的技術(shù)變化太快，一旦淘汰即成包袱;整合的模塊不一定能使用到，用戶寧可只用MCU加外圍IC保留靈活性，備庫存也單一。“故是否需要SoC不能只看SoC的成本或組裝優(yōu)勢，還要考慮技術(shù)變化和客戶需求等風險因素。” 包旭鶴強調(diào)說。

雖然SoC確實是MCU未來的發(fā)展方向之一，但它仍將和通用MCU共存。英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子事業(yè)部高級總監(jiān)兼業(yè)務負責人徐輝指出，SoC的優(yōu)勢顯而易見，比較適合那些市場需求量大、對功率驅(qū)動要求不高、單一應用的領(lǐng)域，在消費類電子、工業(yè)電子和汽車電子應用中都有一定市場。而通用MCU則以其廣泛的適用性、應用的靈活性等特點，將依舊占據(jù)很大的市場。對于一些新興領(lǐng)域，開始階段會需要通用的MCU，等市場成熟后，則會考慮SoC的需求。

“MCU會和SoC以其不同的特點在市場上共存。目前MCU在整合通信及網(wǎng)絡、預驅(qū)、小功率驅(qū)動及多媒體接口等方面已趨于成熟。這種整合過程就是市場細分、差異化及特定應用的產(chǎn)品定位的過程。未來的整合還會繼續(xù)，不同的應用將越來越多地主導SoC的整合方向。”徐輝進一步指出。

山田進同時認為，在復雜系統(tǒng)方面，SoC將代表MCU的未來發(fā)展趨勢。

同構(gòu)和異構(gòu)角逐

在不同應用中，市場會在MCU、DSP及FPGA之間有不同的選擇。

除了SoC外，多核也是MCU值得關(guān)注的走向，而同構(gòu)和異構(gòu)多核技術(shù)最典型的搭配方式有MCU+DSP、DSP+FPGA、MCU+FPGA等，未來究竟誰主沉浮?

ARM中國嵌入式應用市場經(jīng)理耿立鋒表示，在ARM的合作伙伴中，確實看到有很多這樣的應用嘗試，比如Microsemi的SmartFusion2，被稱為SoC FPGA，除了FPGA外，還有一個Cortex-M3的CPU內(nèi)核。另外Cypress最新的基于Cortex-M0內(nèi)核的PSoC4系列，他們稱為可編程SoC，也是在CPU以外又集成了可編程的邏輯外設(shè)，增加用戶使用的靈活度，同時也可以保護他們的知識產(chǎn)權(quán)。至于MCU+DSP的例子，我們看到TI的F28M35x系列，把ARM的Cortex-M3和TI的C28x DSP集成到一個SoC芯片中，DSP去做一些算法運算應用，比如太陽能逆變/電機控制等，而Cortex-M3去做系統(tǒng)控制。當然也有一些合作伙伴采用一個Cortex-M4內(nèi)核來同時實現(xiàn)運算和系統(tǒng)控制任務。

而這樣的“加法”也呈現(xiàn)一些新趨勢。“業(yè)內(nèi)新趨勢是通過集成如Cortex-M系列內(nèi)核來對感知的信息進行處理，比如Sensor Fusion。雖然目前對于這種Mixed Signal的設(shè)計還有一些工藝上的顧慮，但我們認為這將是未來一個很大的發(fā)展趨勢。” 耿立鋒提到。

徐輝也指出，在不同應用、不同商業(yè)模式及性價比等因素影響下，市場將在MCU、DSP及FPGA之間有不同的選擇。例如英飛凌的下一代汽車MCU就集成了多核MCU及DSP處理功能，在實現(xiàn)汽車功能安全的基礎(chǔ)上，提供多任務、高速(圖像、模擬/數(shù)字)信號處理，實現(xiàn)高效低功耗，已被全球主要汽車廠家應用在控制系統(tǒng)中。

市場格局釀變

擁有更完整的產(chǎn)品組合和生態(tài)系統(tǒng)的廠商將會成為最后的贏家。

隨著競爭激烈程度的加劇，MCU市場的格局發(fā)生了較大變化。一方面某些歐美日大廠陸續(xù)退出或部分退出及重組，另一方面留下來堅守的大廠也逐步走下價格“圣壇”，加入價格戰(zhàn)以求市場份額。

談及未來市場的格局走向，林明表示，擁有更完整的產(chǎn)品組合和生態(tài)系統(tǒng)的廠商將成為最后的贏家，包括全線、全系列基于ARM價格的MCU產(chǎn)品和完整的軟件工具、開發(fā)環(huán)境和參考設(shè)計。

在競爭激烈的市場立足，也要著重考量整合、并購的“力量”。近期Spansion收購富士迪半導體MCU及相關(guān)業(yè)務、兆易創(chuàng)新進入32位MCU市場等都表明MUC市場起伏難定。Silicon Labs亞太地區(qū)MCU高級市場營銷經(jīng)理彭志昌表示，未來Silicon Labs將繼續(xù)關(guān)注一些供應商整合、戰(zhàn)略投資和收購。一個典型的例子就是Silicon Labs近期對Energy Micro的收購。這次結(jié)合對兩家公司而言實現(xiàn)了雙贏：Silicon Labs通過收購獲得大約250種ARM產(chǎn)品，極大地擴展了其ARM產(chǎn)品組合;同時世界上最為節(jié)能的32位MCU產(chǎn)品現(xiàn)在可以通過Silicon Labs的全球分銷渠道供貨。

在MCU市場嶄露頭角的中國本土廠商的選擇亦決定了未來的發(fā)展。中國本土的集成電路設(shè)計企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重，在未來的一段時期內(nèi)出現(xiàn)購并潮是一個必然的趨勢。包旭鶴指出，本土MCU企業(yè)需要在激烈的市場競爭中經(jīng)受鍛煉，磨煉出自身頑強的生命力，通過不斷的整合購并，最終中國將出現(xiàn)國際級別的MCU企業(yè)。在這個過程中，國家政策的扶持對于發(fā)展壯大中的本土MCU企業(yè)是非常重要的，如產(chǎn)業(yè)扶持政策、人才政策等將加速推進MCU行業(yè)的進一步發(fā)展