MCU：變與不變的哲學(xué)

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(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)，應(yīng)用不斷拓寬，吸引老將新兵不斷征戰(zhàn)。就拿中國(guó)市場(chǎng)來(lái)看，據(jù)IHS研究顯示，2013年到2017年其年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到7.7%，從31億美元增長(zhǎng)至45億美元。另一方面，ARM架構(gòu)成席卷之勢(shì)，多家大廠已經(jīng)放棄專有核而投入ARM懷抱，“百家爭(zhēng)鳴、一花獨(dú)放”可描述目前的MCU市場(chǎng)。MCU原廠不僅要著力尋求差異化，著力提供包括開(kāi)發(fā)工具在內(nèi)的完整解決方案，而且隨著MCU價(jià)格的“直落式”下行，如何保證合理的利潤(rùn)也是廠商的“心結(jié)”。無(wú)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(yàn)持續(xù)

整合將從提升性能、降低功耗、縮短面世時(shí)間、降低成本等方面展開(kāi)。

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

從今年的市場(chǎng)情況來(lái)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(lái)的是對(duì)廠商持續(xù)的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。賽普拉斯大中華區(qū)PSoC業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理王冬鋼表示，在整合中需要考慮應(yīng)用工程師面臨的挑戰(zhàn)，即對(duì)處理器性能的要求、降低開(kāi)發(fā)調(diào)試難度的要求、消費(fèi)電子應(yīng)用對(duì)于電容式觸摸的要求等等。未來(lái)的整合將繼續(xù)從提升性能、降低功耗、縮短面世時(shí)間、降低成本四個(gè)方面展開(kāi)。

“只有全能冠軍才可執(zhí)市場(chǎng)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(lái)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(dòng)模塊、無(wú)線通信模塊等，這對(duì)MCU廠商是一個(gè)綜合技術(shù)能力的考驗(yàn)。

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(yīng)考慮客戶生產(chǎn)的方便性與安全。例如高壓部分與人機(jī)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(jì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn),某些模擬IP的整合對(duì)設(shè)計(jì)也是挑戰(zhàn)。安森美半導(dǎo)體三洋半導(dǎo)體產(chǎn)品部數(shù)字方案MCU及閃存部主管山田進(jìn)則認(rèn)為，MCU的功能整合取決于應(yīng)用。今后，MCU將整合無(wú)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(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。另外，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)多元化應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)外設(shè)和解決方案也能帶來(lái)足夠的差異化空間。“內(nèi)核架構(gòu)為MCU提供平臺(tái)和生態(tài)系統(tǒng)，片上的各種外設(shè)則為不同的客戶和應(yīng)用提供附加的價(jià)值。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，簡(jiǎn)單易用、高能效的單芯片系統(tǒng)將受到市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)差異化并提升性能的關(guān)鍵技術(shù)將對(duì)MCU市場(chǎng)布局產(chǎn)生重要影響。另外，存儲(chǔ)器與控制器的結(jié)合也有助于發(fā)揮系統(tǒng)級(jí)解決方案的優(yōu)勢(shì)。

SoC成為方向之一

SoC確實(shí)是MCU未來(lái)的發(fā)展方向之一，但它仍將和通用MCU共存。

隨著MCU無(wú)論是集成IO，還是模數(shù)混合都越來(lái)越豐富，那么SoC是否是MCU未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向?

對(duì)此，包旭鶴指出，我們應(yīng)辯證地看待這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)該說(shuō)SoC是一個(gè)趨勢(shì)，大部分情況適用，但不可一概而論。他進(jìn)一步分析道，在實(shí)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(kù)存也單一。“故是否需要SoC不能只看SoC的成本或組裝優(yōu)勢(shì)，還要考慮技術(shù)變化和客戶需求等風(fēng)險(xiǎn)因素。” 包旭鶴強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

雖然SoC確實(shí)是MCU未來(lái)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(guó))有限公司汽車電子事業(yè)部高級(jí)總監(jiān)兼業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人徐輝指出，SoC的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，比較適合那些市場(chǎng)需求量大、對(duì)功率驅(qū)動(dòng)要求不高、單一應(yīng)用的領(lǐng)域，在消費(fèi)類電子、工業(yè)電子和汽車電子應(yīng)用中都有一定市場(chǎng)。而通用MCU則以其廣泛的適用性、應(yīng)用的靈活性等特點(diǎn)，將依舊占據(jù)很大的市場(chǎng)。對(duì)于一些新興領(lǐng)域，開(kāi)始階段會(huì)需要通用的MCU，等市場(chǎng)成熟后，則會(huì)考慮SoC的需求。

“MCU會(huì)和SoC以其不同的特點(diǎn)在市場(chǎng)上共存。目前MCU在整合通信及網(wǎng)絡(luò)、預(yù)驅(qū)、小功率驅(qū)動(dòng)及多媒體接口等方面已趨于成熟。這種整合過(guò)程就是市場(chǎng)細(xì)分、差異化及特定應(yīng)用的產(chǎn)品定位的過(guò)程。未來(lái)的整合還會(huì)繼續(xù)，不同的應(yīng)用將越來(lái)越多地主導(dǎo)SoC的整合方向。”徐輝進(jìn)一步指出。

山田進(jìn)同時(shí)認(rèn)為，在復(fù)雜系統(tǒng)方面，SoC將代表MCU的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

同構(gòu)和異構(gòu)角逐

在不同應(yīng)用中，市場(chǎng)會(huì)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(lái)究竟誰(shuí)主沉浮?

ARM中國(guó)嵌入式應(yīng)用市場(chǎng)經(jīng)理耿立鋒表示，在ARM的合作伙伴中，確實(shí)看到有很多這樣的應(yīng)用嘗試，比如Microsemi的SmartFusion2，被稱為SoC FPGA，除了FPGA外，還有一個(gè)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(shí)也可以保護(hù)他們的知識(shí)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(gè)SoC芯片中，DSP去做一些算法運(yùn)算應(yīng)用，比如太陽(yáng)能逆變/電機(jī)控制等，而Cortex-M3去做系統(tǒng)控制。當(dāng)然也有一些合作伙伴采用一個(gè)Cortex-M4內(nèi)核來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和系統(tǒng)控制任務(wù)。

而這樣的“加法”也呈現(xiàn)一些新趨勢(shì)。“業(yè)內(nèi)新趨勢(shì)是通過(guò)集成如Cortex-M系列內(nèi)核來(lái)對(duì)感知的信息進(jìn)行處理，比如Sensor Fusion。雖然目前對(duì)于這種Mixed Signal的設(shè)計(jì)還有一些工藝上的顧慮，但我們認(rèn)為這將是未來(lái)一個(gè)很大的發(fā)展趨勢(shì)。” 耿立鋒提到。

徐輝也指出，在不同應(yīng)用、不同商業(yè)模式及性價(jià)比等因素影響下，市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)汽車功能安全的基礎(chǔ)上，提供多任務(wù)、高速(圖像、模擬/數(shù)字)信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)高效低功耗，已被全球主要汽車廠家應(yīng)用在控制系統(tǒng)中。

市場(chǎng)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(huì)成為最后的贏家。

隨著競(jìng)爭(zhēng)激烈程度的加劇，MCU市場(chǎng)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(lái)堅(jiān)守的大廠也逐步走下價(jià)格“圣壇”，加入價(jià)格戰(zhàn)以求市場(chǎng)份額。

談及未來(lái)市場(chǎng)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(jià)格的MCU產(chǎn)品和完整的軟件工具、開(kāi)發(fā)環(huán)境和參考設(shè)計(jì)。

在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)立足，也要著重考量整合、并購(gòu)的“力量”。近期Spansion收購(gòu)富士迪半導(dǎo)體MCU及相關(guān)業(yè)務(wù)、兆易創(chuàng)新進(jìn)入32位MCU市場(chǎng)等都表明MUC市場(chǎng)起伏難定。Silicon Labs亞太地區(qū)MCU高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理彭志昌表示，未來(lái)Silicon Labs將繼續(xù)關(guān)注一些供應(yīng)商整合、戰(zhàn)略投資和收購(gòu)。一個(gè)典型的例子就是Silicon Labs近期對(duì)Energy Micro的收購(gòu)。這次結(jié)合對(duì)兩家公司而言實(shí)現(xiàn)了雙贏：Silicon Labs通過(guò)收購(gòu)獲得大約250種ARM產(chǎn)品，極大地?cái)U(kuò)展了其ARM產(chǎn)品組合;同時(shí)世界上最為節(jié)能的32位MCU產(chǎn)品現(xiàn)在可以通過(guò)Silicon Labs的全球分銷渠道供貨。

在MCU市場(chǎng)嶄露頭角的中國(guó)本土廠商的選擇亦決定了未來(lái)的發(fā)展。中國(guó)本土的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，在未來(lái)的一段時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)購(gòu)并潮是一個(gè)必然的趨勢(shì)。包旭鶴指出，本土MCU企業(yè)需要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中經(jīng)受鍛煉，磨煉出自身頑強(qiáng)的生命力，通過(guò)不斷的整合購(gòu)并，最終中國(guó)將出現(xiàn)國(guó)際級(jí)別的MCU企業(yè)。在這個(gè)過(guò)程中，國(guó)家政策的扶持對(duì)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(jìn)MCU行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展