RISC-V為中國MCU企業打開一個新窗口
2019-04-11 10:22:53 嵌入式資訊精選隨著物聯網時代的真正到來,加之在2018年復雜的國際環境下,國產MCU迎來了最好的發展機遇,在這樣的大形勢下,國產MCU制定怎樣的發展策略才能把握住這次機遇,加速自身發展,在眾多競爭對手中脫穎而出?
MCU(Microcontroller Unit),中文稱微控制器,大眾喜歡叫單片機。它是把CPU、存儲器(FLASH 和RAM)、計數器、GPIO、SPI、USB、A/D轉換、UART 等周邊接口,甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上,所以也是一種片上系統(SoC)。MCU 是電子產品的心臟,小到體溫計、無線充電器和智能手環,大到數控機床、汽車和工業機器人都有MCU 的身影。
1981年8051 MCU 問世,到今天已經接近40年了。從數量上看,8位MCU 依然是MCU 市場的主力,基于8051內核的MCU 依然有許多公司在設計和生產。20世紀90年代初,由于價格的原因,32位MCU 只是在一些需要高性能計算的應用中使用。2008年以后,以IoT 為代表的新技術出現,開發者開始尋找具備無線通信功能、有一定計算能力,而且價格不是太貴的MCU。隨著基于ARM Cortex-M 架構的MCU 逐漸在市場占據主導地位,32位MCU 應用場合也越來越多,由于在芯片制造上采用更先進和高效的制程工藝,因此價格與8位MCU 已經沒有本質上的差異,加上ARM 創建了良好的生態環境,基于ARM 內核的32位MCU 在IoT 時代已經成為事實上的標準!
MCU助力IoT快速發展
根據IC insight 2018年市場研究,IoT市場發展迅速,2017~2022年復合增長率接近15%,2018年新增IoT入網設備超過20億,到2022年將達到40億,IoT 設備中的MCU 2018年大約有18億顆,2017~2022年復合年均增長率達到17%,數量接近35億顆。MCU正在IoT 設備和應用中發揮核心的技術作用,比如運算處理、安全、聯網、感知和控制,以及傳統的電機控制和電源管理都離不開MCU。
毫無疑問,IoT和AI應用對MCU 提出更高的要求:更高的處理能力,更多的安全組件,多種連接能力和更低功耗;IoT 應用日益復雜,MCU 的操作系統從任務調度發展為IoT OS平臺;軟件復雜度大幅增加,平臺級軟件及工具需求旺盛。決勝未來,MCU 生態建設已經成為新的制高點,各種云計算公司進入MCU 和嵌入式系統生態圈,MCU 與算法公司、軟件公司和高校的合作越來越多。
國產MCU現狀
國內有數十家MCU 企業,其中包括了大家熟悉的兆易創新、中穎電子、華大半導體、靈動微電子和東軟載波。有關報道透露,40余家企業獲得ARM Cortex-M 內核的授權,也就是說這些企業具備開發和生產目前市場主流32位ARM 內核的MCU 能力。主營MCU 的上市公司并不是很多,目前有兆易創新、中穎電子和東軟載波三家,其它如華大半導體、大唐微電子、同方微電子和貝嶺股份是大型集成電路上市公司,MCU只是其產品線中的一個小分支。
值得一提的是,作為國產32位通用MCU 的領頭羊,兆易創新MCU產品線已經發展到19個系列300余款芯片,可以覆蓋廣闊市場應用,最新M4和M23系列已經推出,市場研究機構IHS 2018預估,中國市場前10名的MCU 企業,中穎電子和兆易創新已經入圍,排名第9和第10?？傮w來看,目前國產MCU 無論市場份額還技術的先進性都無法和國外企業相比。國產MCU 目前占據應用主流的還停留在8位市場,占比在50%,而16/32位MCU占比各20%。國內目前MCU 應用領域多集中在低端電子產品中,中高端產品的MCU 市場還在外企手里,中穎電子和兆易創新2018年MCU 產值也只是前兩名ST 和NXP的大約十分之一。
國產MCU如何突圍？
打鐵還需自身硬,國產MCU 企業應該跳出8 位MCU、低端產品和解決方案這三大指揮棒,開發32 位MCU、進軍中高端產品并發展通用MCU芯片和解決方案。過去幾年,不少企業已經研發自己的32位MCU 芯片,有ARM 核也有中天微(阿里收購了杭州中天微)內核,還有開源RISC-V核。但因為市場價格壓力,有些企業沒有堅持推廣,更沒有信心和資金發展通用32位MCU系列產品。
中國企業在MCU 基礎核心技術上應有積累和創新,比如超低功耗、無線、高精度模擬和存儲器技術。在軟件和應用上,國產MCU 應加強與中國軟件企業合作,打造開源嵌入式和物聯網系統生態環境,中國企業在服務和解決方案上更具特長。建立MCU 生態環境一直是國產MCU 的短板,ARM 多年打造的生態環境對于獲得ARM內核授權的國產MCU 企業是一個很好的跳板,但是如何打造出差異化MCU 芯片產品是一個難題。
開放指令集的RISC-V 為中國MCU 企業打開了一個新的窗口,中國集成電路老前輩許居衍院士指出:RISC-V當前最適合用于IoT之類的“看不見的計算”中,現在看來RISC -V要形成生態,希望很可能在中國。
MCU 是電子產業的心臟和基石,希望政府、研究和投資機構重視國產MCU 發展的布局:重點扶植幾家有專業特色的MCU 企業,經過3~5年再整合成2~3家有一定規模的企業,最后5~10年打造出1~2家銷售額10億美元、可以進入全球MCU 前10名的企業。
