前進垂直應用市場 微控制器低功耗方向確立

在所有的電子設備中，微控制器（MCU）可以稱得上是應用領域最廣，也最常見到的半導體組件。也因此，微控制器的市場腳步，往往也牽動著敏感的科技產業發展脈絡。在2023年，恩智浦半導體資深營銷經理黃健洲認為，微控制器市場最重要的發展趨勢是朝關鍵垂直應用開發，例如工業、行動裝置、汽車、通訊基礎設施等，所以也需要考慮到關鍵技術（包括思考、感測與連結）、云端基礎設施（如機器學習、安全識別、數據分析等)、和邊緣到邊緣（包括工業控制器、智慧城市、機器人、智慧零售）的發展。

客戶轉向高階制程產品
意法半導體亞太區資深產品營銷經理楊正廉指出，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品。ST也藉由這樣的機會，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面更為吃緊。因此藉由這樣的機會，讓客戶可以轉而采用更為高階制程的產品，不只功能更為升級，在應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成長的態勢，這也顯示出整體微控制器市場依然十分熱絡。
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，加解密的機制也必須更為完整。因為從刻錄、傳輸到韌體等層面，都必須比起以往更為安全?，F在的微控制器，客戶在選擇上，更加在意對于IP的保護，甚至連刻錄過程都必須要進行加解密的保護。盡管安全功能在過去的產品上就已經存在，然而現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，在安全性的功能強化上，比起過去的產品更為完整齊備。

MCU市場的良性競爭
微控制器的市場發展趨勢將朝關鍵垂直應用開發，例如工業、行動裝置、汽車、通訊基礎設施等。
面對近年來臺灣本土MCU廠商紛紛開始發展32位的微控制器產品線，楊正廉認為這是個非常正向的發展常態，在競爭的狀況下，會有更多客戶需要的好產品問世，也能夠創造更多元的應用場景，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。
楊正廉也認為，當客戶都采用相同的微控制器開發平臺，就能激發出更多的創意與想法。很多應用原本是不需要使用到微控制器的，現在也都開始陸續導入。而很多應用原本采用的是簡單的8位微控制器，現在慢慢出現更多樣化的創意，而改采32位的微控制器。這正是因為許多因緣際會、經驗的累加，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展，低功耗微控制器越來越多元，32位微控制器比起8位產品具備更強的處理能力。而為了加速客戶的導入與設計時程，強調入門與低功耗等特色的產品在市場上始終方興未艾。以ST的32位入門款產品為例，客戶可以在相同的平臺上，選擇更有價格競爭力的產品，且架構上也更簡單，在既有的32位平臺上就可以進行新產品的開發。這樣的好處在于，客戶在同一個開發平臺上，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品設計需求。
面對新的一年，ST在高階微控制器產品方面將會持續加強投資與經營，在低功耗產品方面則會持續強化，另外在入門款的微控制器方面也會持續提供客戶更好的產品，預計近期也將會有相關新品的推出計劃。也就是從高階到低階產品線，都會持續擴展，提供客戶更強有力的支持。

網絡安全功能備受重視
隨著多樣化的聯機裝置逐漸成為日常生活不可缺的物品，其中所需的網絡保護安全功能也更受重視，意法半導體推出的STM32U585通用安全微控制器通過了PSA 3級和SESIP 3安全認證，透過邏輯、電路板和基礎實體抵抗等三項防御測試，讓該產品的網絡保護達到高層級標準。由于加強防篡改和軟件保護功能，使得STM32U585適用于控制PIN交易安全設備。
除了確保注重成本和功耗之連網裝置能具備網絡保護功能之外，STM32U585還提供內核性能和外部周邊整合度。而采用Arm TrustZone體系架構，使其具有保護聯機裝置所需之各種典型安全功能，其中包括加密算法加速器、安全數據存儲、安全韌體安裝、安全開機和安全韌體更新。Arm Cortex-M33嵌入式內核配合外部周邊，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馬達控制定時器。

具備功能安全與網絡安全保護
隨著汽車和家用電器等電子系統制造商朝著自動化和終端應用連網的趨勢發展，對于功能安全和網絡安全保護相關業界標準的需求程度也隨之提高，以確保產品安全可靠地運作。Microchip的PIC32CM JH微控制器，是基于Arm Cortex-M0+架構的微控制器，支持AUTOSAR并具備內存內置自檢和安全啟動等功能。

 
圖二 : 隨著應用升級，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，為供貨商提供在更換低階硬件時，得保留原始應用程序代碼的能力，使其更容易在不同設計之間轉移。此外，汽車OEM廠商需要為包括觸控按鈕和觸控轉盤、車門控制和儀表控制等許多車載應用以及ADAS等車身應用提供功能安全和網絡安全保護。PIC32CM JH與Microchip的Trust Anchor TA100 CryptoAutomotive安全IC搭配使用，符合新的ISO/SAE 21434汽車網絡安全標準。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。

擴展廣泛的Matter產品組合
下一代消費裝置和工業設備需要結合先進的MCU與運用Thread、Wi-Fi、藍牙和Matter等重要協議的安全連接組合。恩智浦半導體（NXP）新款安全無線MCU可簡化物聯網和工業物聯網解決方案開發。恩智浦不斷擴展端到端Matter解決方案的產品組合，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流程與設計，并降低成本。

Matter標準由連接標準聯盟開發，該聯盟由包括恩智浦在內的成員所組成，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系統的裝置能夠實現無縫且安全可靠的通訊，進而使消費者擺脫生態系統的約束。恩智浦K32W148支持Matter及其他協議，而RW612的三頻功能讓開發人員能夠將Matter功能整合至智能家庭裝置。

結語
不久前在某微控制器大廠的內部活動上，推出一句標語『科技始終始之于你?！灰簿褪强萍嫉漠a生，總是來自于消費者的需求，也來自于人們的創意。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，都可以看到微控制器的身影在其中。隨著2023年的到來，開發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。