前進(jìn)垂直應(yīng)用市場 微控制器低功耗方向確立

在所有的電子設(shè)備中，微控制器（MCU）可以稱得上是應(yīng)用領(lǐng)域最廣，也最常見到的半導(dǎo)體組件。也因此，微控制器的市場腳步，往往也牽動著敏感的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)。在2023年，恩智浦半導(dǎo)體資深營銷經(jīng)理黃健洲認(rèn)為，微控制器市場最重要的發(fā)展趨勢是朝關(guān)鍵垂直應(yīng)用開發(fā)，例如工業(yè)、行動裝置、汽車、通訊基礎(chǔ)設(shè)施等，所以也需要考慮到關(guān)鍵技術(shù)（包括思考、感測與連結(jié)）、云端基礎(chǔ)設(shè)施（如機(jī)器學(xué)習(xí)、安全識別、數(shù)據(jù)分析等)、和邊緣到邊緣（包括工業(yè)控制器、智慧城市、機(jī)器人、智慧零售）的發(fā)展。

客戶轉(zhuǎn)向高階制程產(chǎn)品
意法半導(dǎo)體亞太區(qū)資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理楊正廉指出，微控制器的需求在過去兩年暴增非常多。在這種市場需求大幅提升的情況下，客戶開始考慮可以采用更高階制程的微控制器產(chǎn)品。ST也藉由這樣的機(jī)會，建議客戶加速采用更高階制程的微控制器。以過去制程較為成熟的微控制器來看，隨著需求大幅提升的情況下，往往會使得市場供應(yīng)面更為吃緊。因此藉由這樣的機(jī)會，讓客戶可以轉(zhuǎn)而采用更為高階制程的產(chǎn)品，不只功能更為升級，在應(yīng)用面上也會更為多元。以ST來看，過去幾年的微控制器出貨量都維持著持續(xù)成長的態(tài)勢，這也顯示出整體微控制器市場依然十分熱絡(luò)。
在另一方面，近年來客戶對于低功耗、高效能、高安全性的微控制器需求也不斷攀升，加解密的機(jī)制也必須更為完整。因為從刻錄、傳輸?shù)巾g體等層面，都必須比起以往更為安全?，F(xiàn)在的微控制器，客戶在選擇上，更加在意對于IP的保護(hù)，甚至連刻錄過程都必須要進(jìn)行加解密的保護(hù)。盡管安全功能在過去的產(chǎn)品上就已經(jīng)存在，然而現(xiàn)在的客戶更重視這樣的安全功能，以STM32U5這樣的新一代低功耗微控制器來看，在安全性的功能強(qiáng)化上，比起過去的產(chǎn)品更為完整齊備。

MCU市場的良性競爭
微控制器的市場發(fā)展趨勢將朝關(guān)鍵垂直應(yīng)用開發(fā)，例如工業(yè)、行動裝置、汽車、通訊基礎(chǔ)設(shè)施等。
面對近年來臺灣本土MCU廠商紛紛開始發(fā)展32位的微控制器產(chǎn)品線，楊正廉認(rèn)為這是個非常正向的發(fā)展常態(tài)，在競爭的狀況下，會有更多客戶需要的好產(chǎn)品問世，也能夠創(chuàng)造更多元的應(yīng)用場景，并解決更多的問題。在這樣的良性競爭下，可以共同把MCU這塊市場的餅做大，共享其利。
楊正廉也認(rèn)為，當(dāng)客戶都采用相同的微控制器開發(fā)平臺，就能激發(fā)出更多的創(chuàng)意與想法。很多應(yīng)用原本是不需要使用到微控制器的，現(xiàn)在也都開始陸續(xù)導(dǎo)入。而很多應(yīng)用原本采用的是簡單的8位微控制器，現(xiàn)在慢慢出現(xiàn)更多樣化的創(chuàng)意，而改采32位的微控制器。這正是因為許多因緣際會、經(jīng)驗的累加，以及對于功能的追求，讓這個市場可以越來越大，越做越好。
觀察目前的微控制器市場發(fā)展，低功耗微控制器越來越多元，32位微控制器比起8位產(chǎn)品具備更強(qiáng)的處理能力。而為了加速客戶的導(dǎo)入與設(shè)計時程，強(qiáng)調(diào)入門與低功耗等特色的產(chǎn)品在市場上始終方興未艾。以ST的32位入門款產(chǎn)品為例，客戶可以在相同的平臺上，選擇更有價格競爭力的產(chǎn)品，且架構(gòu)上也更簡單，在既有的32位平臺上就可以進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)。這樣的好處在于，客戶在同一個開發(fā)平臺上，可以依照需求，選擇性價比更高的微控制器，或者效能更好的微控制器。如此一來，更能完整支持客戶的多元產(chǎn)品設(shè)計需求。
面對新的一年，ST在高階微控制器產(chǎn)品方面將會持續(xù)加強(qiáng)投資與經(jīng)營，在低功耗產(chǎn)品方面則會持續(xù)強(qiáng)化，另外在入門款的微控制器方面也會持續(xù)提供客戶更好的產(chǎn)品，預(yù)計近期也將會有相關(guān)新品的推出計劃。也就是從高階到低階產(chǎn)品線，都會持續(xù)擴(kuò)展，提供客戶更強(qiáng)有力的支持。

網(wǎng)絡(luò)安全功能備受重視
隨著多樣化的聯(lián)機(jī)裝置逐漸成為日常生活不可缺的物品，其中所需的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)安全功能也更受重視，意法半導(dǎo)體推出的STM32U585通用安全微控制器通過了PSA 3級和SESIP 3安全認(rèn)證，透過邏輯、電路板和基礎(chǔ)實體抵抗等三項防御測試，讓該產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)達(dá)到高層級標(biāo)準(zhǔn)。由于加強(qiáng)防篡改和軟件保護(hù)功能，使得STM32U585適用于控制PIN交易安全設(shè)備。
除了確保注重成本和功耗之連網(wǎng)裝置能具備網(wǎng)絡(luò)保護(hù)功能之外，STM32U585還提供內(nèi)核性能和外部周邊整合度。而采用Arm TrustZone體系架構(gòu)，使其具有保護(hù)聯(lián)機(jī)裝置所需之各種典型安全功能，其中包括加密算法加速器、安全數(shù)據(jù)存儲、安全韌體安裝、安全開機(jī)和安全韌體更新。Arm Cortex-M33嵌入式內(nèi)核配合外部周邊，包括兩個ADC、兩個DAC通道、兩個運算放大器、兩個比較器和多個定時器，包括通用低功耗定時器和PWM馬達(dá)控制定時器。

具備功能安全與網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)
隨著汽車和家用電器等電子系統(tǒng)制造商朝著自動化和終端應(yīng)用連網(wǎng)的趨勢發(fā)展，對于功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)相關(guān)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的需求程度也隨之提高，以確保產(chǎn)品安全可靠地運作。Microchip的PIC32CM JH微控制器，是基于Arm Cortex-M0+架構(gòu)的微控制器，支持AUTOSAR并具備內(nèi)存內(nèi)置自檢和安全啟動等功能。

 
圖二 : 隨著應(yīng)用升級，MCU的安全性也被受到重視。圖為Microchip的車用安全微控制器。

PIC32CM JH與AUTOSAR相容。AUTOSAR是一個開放的軟件架構(gòu)，為供貨商提供在更換低階硬件時，得保留原始應(yīng)用程序代碼的能力，使其更容易在不同設(shè)計之間轉(zhuǎn)移。此外，汽車OEM廠商需要為包括觸控按鈕和觸控轉(zhuǎn)盤、車門控制和儀表控制等許多車載應(yīng)用以及ADAS等車身應(yīng)用提供功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)。PIC32CM JH與Microchip的Trust Anchor TA100 CryptoAutomotive安全I(xiàn)C搭配使用，符合新的ISO/SAE 21434汽車網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)。TA100采用了安全的硬件加密密鑰儲存和加密方式，可以排除因為軟件弱點而形成的潛在后門入侵。

擴(kuò)展廣泛的Matter產(chǎn)品組合
下一代消費裝置和工業(yè)設(shè)備需要結(jié)合先進(jìn)的MCU與運用Thread、Wi-Fi、藍(lán)牙和Matter等重要協(xié)議的安全連接組合。恩智浦半導(dǎo)體（NXP）新款安全無線MCU可簡化物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案開發(fā)。恩智浦不斷擴(kuò)展端到端Matter解決方案的產(chǎn)品組合，RW612和K32W148裝置兼具邊緣處理功能和整合安全性，可簡化支持Matter的智能家庭裝置的開發(fā)流程與設(shè)計，并降低成本。

Matter標(biāo)準(zhǔn)由連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟開發(fā)，該聯(lián)盟由包括恩智浦在內(nèi)的成員所組成，旨在簡化智能家庭裝置的互操作性。Matter的目的是讓來自不同品牌和不同生態(tài)系統(tǒng)的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無縫且安全可靠的通訊，進(jìn)而使消費者擺脫生態(tài)系統(tǒng)的約束。恩智浦K32W148支持Matter及其他協(xié)議，而RW612的三頻功能讓開發(fā)人員能夠?qū)atter功能整合至智能家庭裝置。

結(jié)語
不久前在某微控制器大廠的內(nèi)部活動上，推出一句標(biāo)語『科技始終始之于你?！灰簿褪强萍嫉漠a(chǎn)生，總是來自于消費者的需求，也來自于人們的創(chuàng)意。這句話套用在微處理器身上顯得更加貼切。微控制器廣泛的應(yīng)用范圍，從你我生活周邊的小型家電，到汽車甚至電力儲能系統(tǒng)，都可以看到微控制器的身影在其中。隨著2023年的到來，開發(fā)商也計劃推出更多新款的低功耗微處理器，為你我的生活加值。