MCU與MPU市場(chǎng)趨勢(shì)

　　硬件上，當(dāng)前的趨勢(shì)是應(yīng)用處理器(AP)的價(jià)格和功耗已經(jīng)越來(lái)越接近以前傳統(tǒng)的MCU，例如Cortex-A5、Cortex-A7內(nèi)核的產(chǎn)品功耗和價(jià)格也非常低。另一個(gè)趨勢(shì)是MCU的性能也在往上走，例如現(xiàn)在有三四百M(fèi)Hz主頻、內(nèi)置閃存的產(chǎn)品，從性能上已經(jīng)越來(lái)越接近AP。二者最后會(huì)交匯(如圖4)。

　　在軟件開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，過(guò)去MCU和AP在軟件上也有區(qū)別，例如i.MX上運(yùn)行的操作系統(tǒng)是Android和Linux等，MCU一般不用大型操作系統(tǒng)，而使用IAR、Keil、MCUXpresso、RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))等開(kāi)發(fā)工具和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)?？缃缣幚砥鳌猧.MX RT運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，好處是完全可以利用以前MCU簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)、快速量產(chǎn)、快速上市的特性，無(wú)需Linux、Android等復(fù)雜OS。而以前MPU+Android或Linux才有的性能，該產(chǎn)品也兼?zhèn)洹?/p>

　　具體地，以前500MHz到600MHz的應(yīng)用往往需要散熱，需要很多復(fù)雜的設(shè)計(jì)，但今天不能犧牲功耗，客戶也不愿意多付錢，因此跨界處理器應(yīng)運(yùn)而生。

　　此外，NXP還推出了i.MX 6系列的低功耗產(chǎn)品——i.MX 6SLL，1GHz主頻，是一款低功耗的Cortex-A9通用MPU。目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)景之一是電子書，可以實(shí)現(xiàn)電子書的快速翻頁(yè)。

　　NXP重視圖像處理器的發(fā)展。圖像處理器的運(yùn)算能力比CPU強(qiáng)很多，多維矩陣能力也非常強(qiáng)，圖像手勢(shì)識(shí)別比簡(jiǎn)單的CPU處理能力要強(qiáng)。英偉達(dá)做高端產(chǎn)品，NXP做非常低端的產(chǎn)品，例如簡(jiǎn)單的表計(jì)里的小圖形顯示的GPU。

　　大力投資FD-SOI

　　高性能的MCU與MPU必然會(huì)對(duì)工藝制程提出挑戰(zhàn)。另外，為了降低功耗和成本，NXP積極部署FD-SOI工藝制程。眾所周知，F(xiàn)D-SOI是新一代半導(dǎo)體制程工藝，較適合低功耗與成本敏感型應(yīng)用，特點(diǎn)是特殊材料、普通工藝。另外，與FD-SOI相對(duì)應(yīng)的FinFET是普通材料、特殊工藝。

　　NXP是率先嘗試FD-SOI的第一批廠商，已經(jīng)有i.MX 8系列產(chǎn)品問(wèn)世。目前其在MCU與MPU上的投資一半是基于FD-SOI，在未來(lái)的三五年，80%的新產(chǎn)品都會(huì)采用FD-SOI工藝，其余20%產(chǎn)品在FinFET。

　　之所以選擇FD-SOI，有兩個(gè)原因。1.現(xiàn)在隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，成本和復(fù)雜度已經(jīng)越來(lái)越高，NXP想利用市場(chǎng)上現(xiàn)有的28nm生產(chǎn)設(shè)備，以降低成本和復(fù)雜性;2.客戶的需求是多樣化的，例如模擬、RF、低功耗、快速喚醒、可以和網(wǎng)絡(luò)和云進(jìn)行通信等功能，因此FD-SOI非常適合。

　　如圖5，左上斜線是傳統(tǒng)的體硅設(shè)計(jì)理念，客戶會(huì)根據(jù)對(duì)功耗的要求選工藝節(jié)點(diǎn)(橙色和藍(lán)色線點(diǎn))及其設(shè)計(jì)庫(kù)，如果用戶想設(shè)計(jì)高性能/高速的產(chǎn)品，必須要跳到另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)及選擇另外的設(shè)計(jì)技術(shù)。

　　右下方的綠色斜線是FD-SOI的路線圖，可見(jiàn)相比傳統(tǒng)的體硅技術(shù)有更寬的節(jié)點(diǎn)選擇范圍，給用戶更多的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)選擇。中間的綠斜線是i.MX 8X產(chǎn)品線用的技術(shù)，由于更節(jié)電，客戶容易用較高的電壓范圍來(lái)設(shè)計(jì)。從另一個(gè)角度，相比體硅，采用同樣的正向電壓，可以把性能/速度往上推高，而且沒(méi)有犧牲功耗。

　　ST讓ARM MCU做出差異化

　　今天ARM MCU廠商的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境已經(jīng)不同于以往，幾乎所有的廠商都會(huì)采用ARM內(nèi)核，面向IoT等熱門市場(chǎng)，ST如何保持差異化?

　　首先，要保證ST產(chǎn)品線的分布或規(guī)劃。產(chǎn)品設(shè)計(jì)有很大的兼容性，使客戶很容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)，開(kāi)發(fā)難度進(jìn)一步降低，同時(shí)能夠設(shè)計(jì)出滿意的成果。

　　二是品牌建設(shè)。這對(duì)于吸引用戶、大學(xué)生和年輕工程師非常重要，因?yàn)樗麄冊(cè)谶x擇MCU時(shí)會(huì)選擇最合適、最有吸引力的產(chǎn)品。

　　公司也非常重視STM32生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，擁有強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)，他們會(huì)向ST反饋下一代MCU應(yīng)該怎么做。因?yàn)樗械漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)、規(guī)劃、靈感也要看客戶需求，要和客戶溝通。所以，如此強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)也為我們的產(chǎn)品規(guī)劃提供了方向，這是個(gè)良性的循環(huán)。

　　在執(zhí)行層面或者本地化方面也有很強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)，確保公司策略化的執(zhí)行和本地化活動(dòng)的執(zhí)行。

　　再有，ST是當(dāng)今為數(shù)不多產(chǎn)品線非常全的供應(yīng)商。用戶在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，不僅會(huì)選擇MCU，同時(shí)還選擇功率器件、傳感器、無(wú)線等產(chǎn)品。如今ST在整個(gè)系統(tǒng)方面是一家非常強(qiáng)大的供應(yīng)商，可以向用戶更多的選擇，這就確保了用戶對(duì)ST有著足夠的忠誠(chéng)度和依賴性。

　　那么，STM32如何進(jìn)行成本控制?

　　實(shí)際上，ST在成本、制造工藝、設(shè)計(jì)和功耗等方面持續(xù)努力，以提供在成本上具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

　　第一，ST目的是讓ST能夠以業(yè)界最佳的制造成本和工藝來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品。

　　第二，STM32現(xiàn)在出貨量很大，這有助于進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)成本。

　　第三，不管是什么樣的工藝會(huì)控制Die面積，使Die成本做到最優(yōu)化。

　　Microchip聚焦客戶的痛點(diǎn)

　　Microchip聚焦的是客戶的痛點(diǎn)，來(lái)替客戶解決問(wèn)題。這是Microchip一貫堅(jiān)持的理念。Microchip會(huì)非常仔細(xì)地分析客戶面臨的問(wèn)題和煩惱。通過(guò)公司全方位的解決方案，來(lái)真正地為客戶解決他們的問(wèn)題，了解客戶的所思所想，并提供一系列的工具，包括這次配合PIC32MZ DA單片機(jī)(MCU)新發(fā)布的MPLAB Hamony的圖形設(shè)計(jì)器。

　　實(shí)際上，不能僅僅著眼于某一個(gè)方面的功能，而是把很多的功能都以解決客戶問(wèn)題、能夠更好地替客戶服務(wù)的角度把它整合在一起，包括LCD的控制器及開(kāi)發(fā)工具等。要把所有這些都做好，對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手來(lái)是很難的，而且也是很耗時(shí)日的。

小結(jié)

　　全球范圍內(nèi)，32位MCU和/或市場(chǎng)穩(wěn)中有增。中國(guó)市場(chǎng)是MCU/MPU重要的市場(chǎng)。三大廠商都聚焦物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行創(chuàng)新，其中人機(jī)互動(dòng)界面是亮點(diǎn)。這些應(yīng)用促使MCU/MPU性能不斷提升，催生新一代的低功耗、低成本和高性能制程工藝。三大廠商由于自身特點(diǎn)和市場(chǎng)定位不同，因此競(jìng)爭(zhēng)策略也不盡相同。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[5]王瑩.中國(guó)單片機(jī)的回顧與展望.電子產(chǎn)品世界,2016(12):16-20

　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第7期第4頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。