兆易創新的崛起：MCU&存儲雙龍頭，賦能國產替代未來可期
2023-08-01 22:25:16 EETOP 作者：Nancy Zhou
今年恰逢EETOP網站/論壇成立的第20年。于今二十年，歷歷經行處。過往的二十年，是半導體行業相當值得追憶的一段歲月。2002年9月，中科院計算所研究出“龍芯”；2002年12月，中芯微推出“方舟二號”，中國結束無芯歷史。同時，很多現在耳熟能詳的大廠都是在那個時間先后成立的。就比如今天要寫的兆易創新，就是于2005年在北京創立的。
今天的兆易創新，已經是全球領先的Fabless芯片供應商，成功構建了以存儲器、微控制器和傳感器、模擬產品為核心驅動力的完整生態，為工業、汽車、計算、消費電子、物聯網、移動應用以及通信領域的客戶提供完善的產品技術和服務。
01
MCU國產替代
砥礪奮進，效果顯著
存儲和MCU是兆易創新的兩大業務版塊。那這次，為什么要從MCU著手去介紹呢。這還要從前陣子參觀兆易創新在慕尼黑電子展的展位時說起，筆者從現場的工程師那里感受到了滿滿的自豪感而被深深感動。
“我們已經成功將這類產品的價格拉回到市場合理水平。以前沒有實現國產替代的時候，市場價格是人家說的算，現在我們的產品做出來之后，為客戶提供了更具性價比的選擇！”我至今印象深刻，那位工程師激動而驕傲的樣子，那份藏不住的榮譽感，令人深受鼓舞！
MCU的基本結構可以分成CPU處理器內核、存儲器（NOR Flash\SRAM）、總線和外設（模擬電路）四部分，涉及數字電路技術、還涉及外設的模擬電路。2013年，兆易創新發布Arm? Cortex?-M3內核32位通用MCU。自此開始切入MCU領域；2019年，兆易創新推出全球首個基于RISC-V內核的GD32V系列32位通用MCU產品；2022年，發布基于Arm? Cortex?-33內核的車規級MCU；2023年，推出中國首款基于Arm? Cortex?-M7內核的超高性能MCU，業務布局持續深化。
短短十年時間，兆易創新已經壯大成為中國本土MCU的龍頭，有中國最大的Arm MCU產品家族，中國首個Cortex?-M3/M4/M23/M33/M7 MCU。據最新的行業數據披露，32位MCU廠商排名連續七年本土第一；從出貨量排名上來看，目前在全球的MCU排名是第7，較2021年進一步提升名次。
在慕展了解到，兆易創新的GD32H7突破了MCU的性能邊界，具備卓越的處理能效、豐富連接特性及多重安全機制，以先進工藝制程和優化的成本控制，全面釋放高級應用的創新潛力。GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架構的600MHz Arm? Cortex?-M7高性能內核，憑借支持分支預測的6級超標量流水線架構，以及支持高帶寬的AXI和AHB總線接口，可實現更高的處理性能。內置了高級DSP硬件加速器和雙精度浮點單元(FPU)，以及硬件三角函數加速器(TMU)和濾波算法加速器(FAC)，大幅減輕了內核的負擔并有助于提升處理效率。GD32H7系列MCU最高主頻下的工作性能可達1552 DMIPS，CoreMark測試取得了2888分的出色表現，同主頻下的代碼執行效率相比市場同類產品提升約10%，相比Cortex?-M4產品的性能提升超過40%。
GD32H7系列MCU配備了1024KB到3840KB的片上Flash及1024KB的SRAM，其中包含512KB可配置超大緊耦合內存(ITCM, DTCM)，可確保關鍵指令與數據的零等待執行；還配備了64KB L1-Cache高速緩存(I-Cache, D-Cache)，有效提升CPU處理效率和實時性。外部總線擴展(EXMC)支持訪問SDRAM、SRAM、ROM、NOR Flash和NAND Flash等多種片外存儲器。GD32H7內置了可實時跟蹤指令和數據的宏單元ETM(Embedded Trace Macrocell)，提供在不干擾CPU正常運行情況下的高級調試功能。GD32H7內置的大容量存儲空間能夠支持復雜操作系統及嵌入式AI、機器學習(ML)等多種高級算法，實現兼具高性能和低延遲的實時控制。
兆易創新GD32 MCU是中國高性能通用微控制器領域的領跑者，現已經發展成為32位通用MCU市場的核心之選。除了Cortex?-M內核之外，兆易創新RISC-V內核的MCU產品系列以均衡的處理性能、低功耗和豐富外設資源為市場提供了高性價比的創新之選。在本次展會上，首次亮相的基于開源指令集架構RISC-V內核的全新combo無線MCU GD32VW553系列，據悉將于最近推出，它采用的是160MHz RISC-V內核，配備4MB Flash及320KB SRAM，支持最新Wi-Fi 6和BLE 5.2無線通信協議，還集成了豐富的外設接口和硬件加密功能，可為用戶打造安全可靠兼具高性價比的無線連接方案，非常適用于智能家電、智慧家居、工業互聯網、通信網關等多種無線連接場景。
目前，兆易創新的MCU產品已成功量產41個系列約500種型號，滿足高、中、低端各種市場的需求，廣泛的應用于工業（包括工業自動化、電力、新能源等）、安防監控、汽車、家電、高端消費等領域。隨著國產替代進程的提速，兆易創新也在不斷加大高端領域的布局。尤其是在國產車規級產品方面，兆易創新領先優勢明顯。
02
看家本領
存儲技術的不斷精進
兆易創新2005年成立之初，就是專注于存儲器的研發與銷售的。目前，兆易創新專注于利基型存儲業務涵蓋。2008年，公司發布了國內首款SPI NOR Flash產品；2013年，發布了全球首顆SPI NAND Flash產品；2020年，公司對原有產品進一步迭代升級，推出代表了行業領先的 2Gb SPI NOR Flash產品，并且當年就實現了量產24nm 4Gb SPI NAND Flash產品。
今年5月，兆易創新又率先推出采用3mm×3mm×0.4mm FO-USON8封裝的SPI NOR Flash——GD25LE128EXH，其最大厚度僅為0.4mm，容量高達128Mb，是目前業界在此容量上能實現的最小塑封封裝產品，可在應對大容量代碼存儲需求的同時，提供極大限度的緊湊型設計自由。
GD25LE系列SPI NOR Flash是兆易創新旗艦型低功耗產品，延續了LE系列的優異性能，其最高時鐘頻率133MHz，數據吞吐量高達532Mbit/s，極大提升了客戶的系統訪問速度和開機效率，同時在4通道133MHz時，讀功耗僅為6mA，與行業同類產品相比，降低了45%的功耗，有效延長設備的續航時間。并且，更為重要的是GD25LE128EXH實現了128Mb容量產品上的超小尺寸，此前，業界128Mb容量產品的主流封裝為6mm×5mm×0.8mm WSON8，而GD25LE128EXH采用的3mm×3mm×0.4mm超小尺寸的新型封裝，面積縮小達70%，厚度減薄50%，能夠顯著節省85%的空間體積，并節省材料成本。
隨著自動駕駛、車聯網和新能源汽車的快速發展，在緊湊空間中，車載電子系統設計的復雜度顯著提升，對于存儲產品而言，大容量、實時響應、高可靠性和安全性必不可少。兆易創新自2015年開始布局汽車電子領域，并在2019年和2022年陸續完成了GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash全容量AEC-Q100車規級認證。
經過長期的技術沉淀和積累，憑借著產品的創新、可靠的質量和穩定便捷的供應和支持，兆易創新車規級存儲產品累計出貨量達1億顆。此外，在NOR Flash領域，兆易創新已經是國內第一，全球第三，其中NOR Flash產品系列覆蓋512Kb-2Gb全容量。
03
結束語
未來可期
兆易創新的業務領域當然遠不止存儲和MCU，還有傳感器等。兆易創新因時而進，因勢而新，在細分領域精耕細作，持續為汽車、工業、物聯網、消費電子、移動、網絡通信等行業客戶提供完善的產品選擇和一站式的解決方案。
除了緊跟需求，深耕產業，不斷提升自我內力之外，兆易創新也在助力國內半導體生態化發展，以及培養半導體人才方面，做出了積極的努力和貢獻。兆易創新推出了全方位人才培養模式，有一整套的培訓和認證體系，為社會輸送人才。無論是從“兆易創新杯”中國研究生電子設計競賽，還是包括高校開設精品課程、建立聯合實驗室等在內的大學計劃，兆易創新一直都走在行業的前列。在產學研聯動的蓬勃生態中，兆易創新已經形成了積極開放的模式，為行業、為半導體人才照亮了前行的方向。
站在時代的潮頭，帶領大家迎接半導體產業的機遇與挑戰。在越來越多像兆易創新這樣優秀的企業，越來越多像兆易創新人這樣的拼搏和努力下，中國半導體產業的國產替代之路，未來可期！
