隨著物聯(lián)網(wǎng)、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(chǎn)品，展現(xiàn)出許多新的發(fā)展趨勢(shì)：應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，家電、汽車、醫(yī)療、工控、照明、物聯(lián)網(wǎng)……幾乎無處不在；新的技術(shù)趨勢(shì)不斷出現(xiàn)，MCU＋傳感器、MCU＋無線、MCU＋FPGA、大小核MCU……未來，MCU還將出現(xiàn)哪些新的應(yīng)用？廠商將如何進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)方能滿足需求？《中國電子報(bào)》特邀MCU領(lǐng)域知名企業(yè)，就業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)進(jìn)行討論。

市場(chǎng)：32/16/8位各有需求

《中國電子報(bào)》：2015年市場(chǎng)對(duì)MCU呈現(xiàn)何種需求狀況？對(duì)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(chǎn)品，有足夠的市場(chǎng)需求。無論應(yīng)用行業(yè)如何變化發(fā)展，MCU總體能夠保持堅(jiān)挺。綜合權(quán)衡來看，我認(rèn)為16位是一個(gè)最為恰當(dāng)?shù)陌l(fā)展入口。從市場(chǎng)層面，選擇16位MCU有著獨(dú)特的市場(chǎng)定位和穩(wěn)中有升的市場(chǎng)增長(zhǎng)率。在一些特定領(lǐng)域，16位比8位和32位要有優(yōu)勢(shì)。例如，在工業(yè)儀表及個(gè)人醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，有超低功耗的需求，也有較高處理能力的要求，同時(shí)也有成本的限制。16位是一個(gè)好的選擇。

森太郎：2012年，從4位到32位的嵌入式MCU市場(chǎng)狀況普遍不是很景氣。但是，現(xiàn)在市場(chǎng)已經(jīng)開始恢復(fù)，預(yù)期年復(fù)合增長(zhǎng)率可達(dá)3%。在家電領(lǐng)域，隨著變頻器和快速數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)字視聽設(shè)備的增長(zhǎng)，許多以前使用8位MCU的客戶正在切換到32位的MCU。預(yù)計(jì)32位MCU的市場(chǎng)比8位MCU的市場(chǎng)增長(zhǎng)要更快。特別是基于ARM Cortex內(nèi)核的MCU，其市場(chǎng)需求更大。所以東芝現(xiàn)在關(guān)注于Cortex-M0、M3和M4的MCU，并將進(jìn)一步擴(kuò)張TXZ系列的產(chǎn)品線。

曹錦東：MCU整體市場(chǎng)需求還在增長(zhǎng)，特別是高性能32位MCU部分，這主要?dú)w功于可穿戴式和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的興起。

莊文聰：MCU市場(chǎng)應(yīng)該是保持著平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但是中國市場(chǎng)相對(duì)增長(zhǎng)較快，預(yù)計(jì)中國市場(chǎng)年增長(zhǎng)在10%左右。就應(yīng)用類別來看，物聯(lián)網(wǎng)將是最為旺盛的市場(chǎng)。智能社會(huì)必然是由互聯(lián)互通、精確可控、安全節(jié)能的終端所構(gòu)成的，MCU正是實(shí)現(xiàn)這些功能的核心器件。

Daniel Cooley：8位MCU有很強(qiáng)勁的需求，其對(duì)于成本、尺寸和功耗敏感型的應(yīng)用來說仍然是重要的。尤其是對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，超低功耗的MCU越來越重要。除了睡眠和活動(dòng)模式的數(shù)據(jù)表規(guī)格外，開發(fā)人員仍然在想辦法去評(píng)估眾多可選MCU的整體能效。

吳雄昂：隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)酵，市場(chǎng)對(duì)于MCU的需求也日益增加。未來5年，全球市場(chǎng)產(chǎn)值將增長(zhǎng)到250億美元，我們也將通過新的軟硬件技術(shù)，與產(chǎn)業(yè)體系合作伙伴一同提升市場(chǎng)占比。

技術(shù)：降功耗成共識(shí)

《中國電子報(bào)》：低功耗是MCU開發(fā)的一個(gè)發(fā)展方向，現(xiàn)在低功耗MCU產(chǎn)品開發(fā)上有哪些新的進(jìn)展？

Daniel Cooley：我們的EFM32 MCU平臺(tái)不僅關(guān)注工作功耗和睡眠功耗，更重要的是，我們關(guān)注如何為客戶降低整體系統(tǒng)功耗。當(dāng)CPU處于睡眠模式時(shí)，我們的EFM32 MCU架構(gòu)允許我們的許多低功耗外圍設(shè)備自主工作。由于無需CPU參與，外設(shè)反射系統(tǒng)（PRS）允許片上的外圍設(shè)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(jí)電流的情況下感知環(huán)境的變化，這一特性對(duì)于可穿戴設(shè)備來說特別有用。

對(duì)于電池壽命來說重要的是一項(xiàng)應(yīng)用的整體能耗。如果不能被用于應(yīng)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(guān)緊要。Silicon Labs正在致力于確保能耗模式的有用性。這允許應(yīng)用在更多的時(shí)間內(nèi)都處于睡眠模式，實(shí)現(xiàn)能耗的大幅降低和電池壽命的增加。

謝文錄：華虹設(shè)計(jì)的SHC16L系列80251 16位MCU，比標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)已經(jīng)到達(dá)國際水準(zhǔn)。SHC16L系列面向成本敏感的消費(fèi)電子市場(chǎng)，被眾多工程師認(rèn)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(lǐng)域的創(chuàng)新，在單片機(jī)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(shù)據(jù)。此外，采用超低功耗（XLP）MCU還能帶來許多系統(tǒng)級(jí)低功耗優(yōu)勢(shì)，比如Vbat功能，可依靠備用電池運(yùn)行及維持時(shí)鐘/日歷功能。然而，低功耗應(yīng)用還需要確保可靠的工作，因此我們的XLP MCU提供了一種特殊的低功耗BOR，以便在電池耗盡或更換時(shí)保護(hù)應(yīng)用運(yùn)行。憑借這些特性，應(yīng)用可以更智能地執(zhí)行代碼，休眠更長(zhǎng)時(shí)間并使低功耗應(yīng)用的電池使用壽命最長(zhǎng)。

森太郎：東芝采用65nm工藝設(shè)計(jì)了新MCU系列，第一批ES計(jì)劃在2016年第二季度發(fā)布。它的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)就是超低功耗。為了實(shí)現(xiàn)超低功耗，采用小型化設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)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(shù)和開發(fā)資源。通過使用低功耗技術(shù)（設(shè)計(jì)），在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了功耗60%的下降（東芝內(nèi)部基準(zhǔn)），預(yù)計(jì)能達(dá)到100μA/MHz。

曹錦東：低功耗產(chǎn)品設(shè)計(jì)和布局一直是意法半導(dǎo)體MCU的重要策略之一，現(xiàn)在已經(jīng)形成了以Cortex-M0+、M3和M4為內(nèi)核的 STM32L0、STM32L1和STM32L4的全系列產(chǎn)品，覆蓋從低端到高端的應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)化方面取得了顯著成果，瑞薩已經(jīng)在DevCon Japan 2014上展示了0.4V供電的MCU樣品，并計(jì)劃推出更多適合不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的新產(chǎn)品。

應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)與汽車前景持續(xù)看好

《中國電子報(bào)》：物聯(lián)網(wǎng)對(duì)MCU的需求是什么？

謝文錄：如今，萬物互聯(lián)的趨勢(shì)使得安全問題備受關(guān)注，而MCU作為主控芯片，其安全性決定著整個(gè)系統(tǒng)的安全。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)底層的安全一般涉及存儲(chǔ)、外圍通信接口、身份認(rèn)證以及系統(tǒng)控制平臺(tái)本身的安全性。華虹在安全領(lǐng)域擁有十多年的豐富經(jīng)驗(yàn)，包括加密技術(shù)在內(nèi)的一些能力都將體現(xiàn)到其產(chǎn)品及未來的整體解決方案中。

森太郎：市場(chǎng)對(duì)微控制器+通信的設(shè)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(lián)網(wǎng)對(duì)MCU的長(zhǎng)期要求，意法半導(dǎo)體在設(shè)計(jì)工藝、架構(gòu)優(yōu)化、低功耗外設(shè)方面投入了巨大的研發(fā)，現(xiàn)在已有許多產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用。

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

Daniel Cooley：物聯(lián)網(wǎng)的一些重要需求趨勢(shì)是低功耗、聯(lián)通性和安全性。對(duì)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(zhǎng)，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(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的性能需求變化很大。為了限制帶寬使用并提供更高質(zhì)量的輸出，一些傳感器節(jié)點(diǎn)在傳感器數(shù)據(jù)被發(fā)送到云端之前需要對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)用則擁有一種完全不同的情況：這時(shí)節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間都處于睡眠狀態(tài)，并且對(duì)于應(yīng)用來說最重要的事情是擁有一個(gè)低睡眠電流。

《中國電子報(bào)》：MCU在汽車中的應(yīng)用趨勢(shì)有哪些？

李興：未來汽車技術(shù)的創(chuàng)新主要依賴于電子技術(shù)的創(chuàng)新，作為汽車電子模塊中的核心，MCU在汽車中的數(shù)量會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)用的領(lǐng)域也會(huì)越來越廣，很多傳統(tǒng)的機(jī)械控制會(huì)被新一代的電子控制所取代。其中，32位MCU增長(zhǎng)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(chǎn)品也是以32位為主。從應(yīng)用方面來看，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），包括車道偏移報(bào)警、盲點(diǎn)檢測(cè)、360度環(huán)視等具體應(yīng)用，會(huì)有快速的增長(zhǎng)。新能源汽車的一些ECU應(yīng)用，包括電池管理等，也很有潛力。

森太郎：在現(xiàn)實(shí)中越來越多的人關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)控制。在2020年開始擴(kuò)大自動(dòng)操作趨勢(shì)的背景下，安全技術(shù)、高速通信技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)將是下一代汽車電子MCU的基本技術(shù)要求。目前，基于EVITA安全技術(shù)的硬件IP和軟件正處于MCU的實(shí)施階段。用于汽車控制的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)作為高速通信的一種方式正不斷進(jìn)步。另外，在容錯(cuò)技術(shù)方面，ISO26262中關(guān)于故障操作標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)查也已經(jīng)開始了。

游理查：MCU在汽車中的應(yīng)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(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)到18%的ADAS技術(shù)是目前汽車電子領(lǐng)域成長(zhǎng)最快的應(yīng)用。這些技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的基石，需要在控制架構(gòu)開發(fā)中集成強(qiáng)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(shù)據(jù)吞吐能力的處理器。根據(jù)ARM的預(yù)測(cè)，相較于2016年的車型，配備先進(jìn)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(jì)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(duì)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(quán)，為車用行業(yè)提供更加強(qiáng)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(bào)》：隨著《中國制造2025》規(guī)劃的發(fā)布，智能制造成為中國市場(chǎng)熱點(diǎn)，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(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)需求包括吞吐量的提高、機(jī)器工作效率的提升、惡化部分自動(dòng)感應(yīng)和零件替換等。這些支持技術(shù)包括有線通信的以太網(wǎng)、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(jī)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(shí)現(xiàn)了“更安全且低成本的解決方案”，并從第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)獲得了SIL3及IEC61508的I級(jí)技術(shù)報(bào)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(nèi)部信號(hào)然后自動(dòng)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(shí)現(xiàn)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(chǎn)業(yè)的核心部件。瑞薩電子有一系列應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的MCU、MPU產(chǎn)品，包含RL78系列、RX系列、SH系列、RZ系列產(chǎn)品，適用于智能制造的各個(gè)領(lǐng)域的主控應(yīng)用。另外，在智能制造/工業(yè)4.0的發(fā)展中，實(shí)時(shí)、高速、大容量通信也是非常重要的環(huán)節(jié)，瑞薩電子順應(yīng)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)而推出的TPS-1，R-IN等的一系列工業(yè)以太網(wǎng)通信產(chǎn)品，支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議，可以很好地幫助工業(yè)客戶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高速、大容量通信。

Daniel Cooley：工業(yè)4.0主要是使我們的生產(chǎn)線更智能、更有預(yù)測(cè)性，允許更高的可靠性和更低的制造成本。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，一家工廠需要在每個(gè)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(shù)據(jù)，以及在許多情況下為生產(chǎn)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(gè)更嚴(yán)格的控制。這些局部節(jié)點(diǎn)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(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等，要么需要有線連接功能，例如CAN總線或以太網(wǎng)。MCU將在工業(yè)4.0中扮演一個(gè)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(chǎn)安全的因素。華虹設(shè)計(jì)作為國有公司已開發(fā)出國內(nèi)首顆超低功耗MCU，其超低功耗及安全性方面的特點(diǎn)，十分適用于智能制造等工業(yè)領(lǐng)域。隨著供應(yīng)鏈和工藝的成熟，對(duì)比國外廠商產(chǎn)品，MCU在功能、性能和品質(zhì)上已經(jīng)沒有太多差距，而在性價(jià)比上華虹的產(chǎn)品會(huì)更有吸引力。
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