“MCU+”層出不窮，MCU未來如何演繹？

　　隨著物聯網、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品，展現出許多新的發(fā)展趨勢：應用領域越來越廣，家電、汽車、醫(yī)療、工控、照明、物聯網……幾乎無處不在。

　　市場：32/16/8位各有需求

　　《中國電子報》：2015年市場對MCU呈現何種需求狀況?對什么類型的MCU需求較為旺盛?

　　謝文錄：MCU作為一類通用電子產品，有足夠的市場需求。無論應用行業(yè)如何變化發(fā)展，MCU總體能夠保持堅挺。綜合權衡來看，我認為16位是一個最為恰當的發(fā)展入口。從市場層面，選擇16位MCU有著獨特的市場定位和穩(wěn)中有升的市場增長率。在一些特定領域，16位比8位和32位要有優(yōu)勢。例如，在工業(yè)儀表及個人醫(yī)療應用領域，有超低功耗的需求，也有較高處理能力的要求，同時也有成本的限制。16位是一個好的選擇。

　　森太郎：2012年，從4位到32位的嵌入式MCU市場狀況普遍不是很景氣。但是，現在市場已經開始恢復，預期年復合增長率可達3%。在家電領域，隨著變頻器和快速數據處理功能的數字視聽設備的增長，許多以前使用8位MCU的客戶正在切換到32位的MCU。預計32位MCU的市場比8位MCU的市場增長要更快。特別是基于ARM Cortex內核的MCU，其市場需求更大。所以東芝現在關注于Cortex-M0、M3和M4的MCU，并將進一步擴張TXZ系列的產品線。

　　曹錦東：MCU整體市場需求還在增長，特別是高性能32位MCU部分，這主要歸功于可穿戴式和物聯網應用的興起。

　　莊文聰：MCU市場應該是保持著平穩(wěn)增長態(tài)勢，但是中國市場相對增長較快，預計中國市場年增長在10%左右。就應用類別來看，物聯網將是最為旺盛的市場。智能社會必然是由互聯互通、精確可控、安全節(jié)能的終端所構成的，MCU正是實現這些功能的核心器件。

　　Daniel Cooley：8位MCU有很強勁的需求，其對于成本、尺寸和功耗敏感型的應用來說仍然是重要的。尤其是對于物聯網應用，超低功耗的MCU越來越重要。除了睡眠和活動模式的數據表規(guī)格外，開發(fā)人員仍然在想辦法去評估眾多可選MCU的整體能效。

　　吳雄昂：隨著物聯網的不斷發(fā)酵，市場對于MCU的需求也日益增加。未來5年，全球市場產值將增長到250億美元，我們也將通過新的軟硬件技術，與產業(yè)體系合作伙伴一同提升市場占比。

技術：降功耗成共識

　　《中國電子報》：低功耗是MCU開發(fā)的一個發(fā)展方向，現在低功耗MCU產品開發(fā)上有哪些新的進展?

　　Daniel Cooley：我們的EFM32 MCU平臺不僅關注工作功耗和睡眠功耗，更重要的是，我們關注如何為客戶降低整體系統(tǒng)功耗。當CPU處于睡眠模式時，我們的EFM32 MCU架構允許我們的許多低功耗外圍設備自主工作。由于無需CPU參與，外設反射系統(tǒng)(PRS)允許片上的外圍設備相互作用。我們的低功耗傳感器接口(LESENSE)功能允許用戶在消耗μA級電流的情況下感知環(huán)境的變化，這一特性對于可穿戴設備來說特別有用。

　　對于電池壽命來說重要的是一項應用的整體能耗。如果不能被用于應用中，那么一款MCU在上電模式中的電流消耗無論多低也無關緊要。Silicon Labs正在致力于確保能耗模式的有用性。這允許應用在更多的時間內都處于睡眠模式，實現能耗的大幅降低和電池壽命的增加。

　　謝文錄：華虹設計的SHC16L系列80251 16位MCU，比標準的80C51處理能力快40倍;具有9種模式的功耗管理系統(tǒng)，其超低功耗表現已經到達國際水準。SHC16L系列面向成本敏感的消費電子市場，被眾多工程師認可和接受，其生態(tài)系統(tǒng)也較為成熟。

　　Alexis Alcott：Microchip始終致力于低功耗領域的創(chuàng)新，在單片機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數據。此外，采用超低功耗(XLP)MCU還能帶來許多系統(tǒng)級低功耗優(yōu)勢，比如Vbat功能，可依靠備用電池運行及維持時鐘/日歷功能。然而，低功耗應用還需要確?？煽康墓ぷ鳎虼宋覀兊腦LP MCU提供了一種特殊的低功耗BOR，以便在電池耗盡或更換時保護應用運行。憑借這些特性，應用可以更智能地執(zhí)行代碼，休眠更長時間并使低功耗應用的電池使用壽命最長。

　　森太郎：東芝采用65nm工藝設計了新MCU系列，第一批ES計劃在2016年第二季度發(fā)布。它的一個主要優(yōu)勢就是超低功耗。為了實現超低功耗，采用小型化設計，通用的邏輯門控，致力于低功耗的Flash和Flash接口的開發(fā)，追加設計新的模擬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和開發(fā)資源。通過使用低功耗技術(設計)，在運行中實現了功耗60%的下降(東芝內部基準)，預計能達到100μA/MHz。

　　曹錦東：低功耗產品設計和布局一直是意法半導體MCU的重要策略之一，現在已經形成了以Cortex-M0+、M3和M4為內核的 STM32L0、STM32L1和STM32L4的全系列產品，覆蓋從低端到高端的應用需求。

　　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的產業(yè)化方面取得了顯著成果，瑞薩已經在DevCon Japan 2014上展示了0.4V供電的MCU樣品，并計劃推出更多適合不同產業(yè)應用的新產品。

　　應用：物聯網與汽車前景持續(xù)看好

　　《中國電子報》：物聯網對MCU的需求是什么?

　　謝文錄：如今，萬物互聯的趨勢使得安全問題備受關注，而MCU作為主控芯片，其安全性決定著整個系統(tǒng)的安全。對于物聯網底層的安全一般涉及存儲、外圍通信接口、身份認證以及系統(tǒng)控制平臺本身的安全性。華虹在安全領域擁有十多年的豐富經驗，包括加密技術在內的一些能力都將體現到其產品及未來的整體解決方案中。

　　森太郎：市場對微控制器+通信的設備有更大需求，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網對MCU的長期要求，意法半導體在設計工藝、架構優(yōu)化、低功耗外設方面投入了巨大的研發(fā)，現在已有許多產品在物聯網相關領域應用。

　　莊文聰：性能和功耗永遠是矛盾的，所以還是要針對具體的需求來做取舍。瑞薩已經推出MCU+BLE的單芯片解決方案，我們也會陸續(xù)推遲其他各類解決方案。

　　Daniel Cooley：物聯網的一些重要需求趨勢是低功耗、聯通性和安全性。對于諸如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。物聯網領域的性能需求變化很大。為了限制帶寬使用并提供更高質量的輸出，一些傳感器節(jié)點在傳感器數據被發(fā)送到云端之前需要對其數據進行重要的處理。在這些情況下，高性能可能是重要的。其他的應用則擁有一種完全不同的情況：這時節(jié)點大部分時間都處于睡眠狀態(tài)，并且對于應用來說最重要的事情是擁有一個低睡眠電流。

　　《中國電子報》：MCU在汽車中的應用趨勢有哪些?

　　李興：未來汽車技術的創(chuàng)新主要依賴于電子技術的創(chuàng)新，作為汽車電子模塊中的核心，MCU在汽車中的數量會持續(xù)增長，應用的領域也會越來越廣，很多傳統(tǒng)的機械控制會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新產品也是以32位為主。從應用方面來看，高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，包括車道偏移報警、盲點檢測、360度環(huán)視等具體應用，會有快速的增長。新能源汽車的一些ECU應用，包括電池管理等，也很有潛力。

　　森太郎：在現實中越來越多的人關注如何實現車輛的自動控制。在2020年開始擴大自動操作趨勢的背景下，安全技術、高速通信技術、容錯技術將是下一代汽車電子MCU的基本技術要求。目前，基于EVITA安全技術的硬件IP和軟件正處于MCU的實施階段。用于汽車控制的以太網標準作為高速通信的一種方式正不斷進步。另外，在容錯技術方面，ISO26262中關于故障操作標準化的調查也已經開始了。

　　游理查：MCU在汽車中的應用非常廣泛，比如車載系統(tǒng)、駕駛員座艙、輔助系統(tǒng)、便利功能等。復合年均增長率達到18%的ADAS技術是目前汽車電子領域成長最快的應用。這些技術是實現全自動駕駛系統(tǒng)的基石，需要在控制架構開發(fā)中集成強大的功能安全，這也就意味著需要配備具有高性能代碼執(zhí)行和數據吞吐能力的處理器。根據ARM的預測，相較于2016年的車型，配備先進駕駛輔助系統(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，為車用行業(yè)提供更加強大的協(xié)同支持。

　　中國：智能制造MCU扮演重要角色

　　《中國電子報》：隨著《中國制造2025》規(guī)劃的發(fā)布，智能制造成為中國市場熱點，MCU在智能制造中可以發(fā)揮哪些作用?

　　森太郎：工業(yè)4.0需要各種設備連接到網絡。這個領域的市場需求包括吞吐量的提高、機器工作效率的提升、惡化部分自動感應和零件替換等。這些支持技術包括有線通信的以太網、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)，并實現了“更安全且低成本的解決方案”，并從第三方認證機構獲得了SIL3及IEC61508的I級技術報告。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部信號然后自動執(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)可以實現更小的軟件開銷。

　　王均峰：MCU在智能制造中主要用作主控單元，是智能制造產業(yè)的核心部件。瑞薩電子有一系列應用于工業(yè)領域的MCU、MPU產品，包含RL78系列、RX系列、SH系列、RZ系列產品，適用于智能制造的各個領域的主控應用。另外，在智能制造/工業(yè)4.0的發(fā)展中，實時、高速、大容量通信也是非常重要的環(huán)節(jié)，瑞薩電子順應工業(yè)發(fā)展趨勢而推出的TPS-1，R-IN等的一系列工業(yè)以太網通信產品，支持多種工業(yè)以太網通信協(xié)議，可以很好地幫助工業(yè)客戶實現實時、高速、大容量通信。

　　Daniel Cooley：工業(yè)4.0主要是使我們的生產線更智能、更有預測性，允許更高的可靠性和更低的制造成本。為了實現這一目的，一家工廠需要在每個地方都安裝傳感器，以便深入觀察制造過程。為了收集和處理傳感器數據，以及在許多情況下為生產線提供局部反饋，MCU也是必需的。局部反饋使得在處理過程中擁有一個更嚴格的控制。這些局部節(jié)點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這種網狀網絡等，要么需要有線連接功能，例如CAN總線或以太網。MCU將在工業(yè)4.0中扮演一個重要角色。

　　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，還有生產安全的因素。華虹設計作為國有公司已開發(fā)出國內首顆超低功耗MCU，其超低功耗及安全性方面的特點，十分適用于智能制造等工業(yè)領域。隨著供應鏈和工藝的成熟，對比國外廠商產品，MCU在功能、性能和品質上已經沒有太多差距，而在性價比上華虹的產品會更有吸引力。