MCU可靠性設(shè)計(jì)源于細(xì)節(jié)

隨著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的爆發(fā)，碎片化、可定制的MCU成為熱點(diǎn)，這讓開(kāi)源指令集的RISC-V架構(gòu)MCU成了香餑餑。據(jù)最新消息，專注研發(fā)設(shè)計(jì)RISC-V架構(gòu)32位MCU的深圳愛(ài)普特微電子累計(jì)出貨量已超過(guò)一億顆，而且主要是應(yīng)用在中高端領(lǐng)域。愛(ài)普特的RISC-V架構(gòu)MCU如何實(shí)現(xiàn)高可靠性？愛(ài)普特微電子副總經(jīng)理兼CTO魯翔在接受專訪時(shí)分享了愛(ài)普特的MCU設(shè)計(jì)之道。

“愛(ài)普特成立之初就瞄準(zhǔn)了32位通用MCU領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)，通用MCU市場(chǎng)只有ARM架構(gòu)，我們經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，認(rèn)為MCU需要差異化的架構(gòu)，所以選擇和中天微電子合作，基于他們開(kāi)發(fā)的C*Core內(nèi)核研發(fā)MCU。后來(lái)中天微被阿里巴巴收購(gòu)改名為平頭哥，并轉(zhuǎn)向RISC-V架構(gòu)處理器的研發(fā)。我們也把產(chǎn)品內(nèi)核逐步轉(zhuǎn)向RISC-V架構(gòu)?！彼貞浾f(shuō)，“愛(ài)普特的愿景就是開(kāi)發(fā)全自主高可靠MCU，RISC-V是開(kāi)源指令集架構(gòu)，可以將我們的一些想法迭代進(jìn)入，非常符合我們的要求。作為平頭哥MCU領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作伙伴，愛(ài)普特與平頭哥一直在加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)方面合作，目前正致力于將愛(ài)普特自研的驅(qū)動(dòng)庫(kù)引入到平頭哥的RISC-V驅(qū)動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)里，共同推動(dòng)開(kāi)源RISC-V MCU生態(tài)的發(fā)展?！?/p>

MCU可靠性設(shè)計(jì)源于細(xì)節(jié)

在前不久對(duì)愛(ài)普特董事兼副總經(jīng)理袁永生的采訪中，他表示愛(ài)普特所有的MCU外設(shè)IP都是自己設(shè)計(jì)，這樣才能保證所有MCU的高可靠性。這次魯翔又舉例說(shuō)明了如何從IP的設(shè)計(jì)上確保MCU的高可靠性。魯翔表示“隨著智能化需求的增加，很多MCU要同時(shí)采集多個(gè)傳感器信號(hào)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和反饋，在MCU的I/O腳上就會(huì)涉及到兼容性問(wèn)題。例如有的信號(hào)發(fā)射電平是3V，而接收電平是5V，這會(huì)導(dǎo)致收發(fā)電平不匹配的問(wèn)題，繼而影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。出于從根本上解決這個(gè)問(wèn)題的考量，愛(ài)普特選擇自己開(kāi)發(fā)IO pad?！濒斚枧e例說(shuō)到，“一般廠家都選擇直接從IP廠商或者晶圓廠采購(gòu)IO pad，這樣做的好處是省時(shí)省力省資源，但是也會(huì)帶來(lái)pad兼容性不好的風(fēng)險(xiǎn)，而愛(ài)普特自己研發(fā)的IO pad則可以自由的調(diào)整輸入電源以及驅(qū)動(dòng)閾值等參數(shù)，從根本上解決通訊信號(hào)收發(fā)電平不匹配的問(wèn)題”。

“另外，很多出口產(chǎn)品有嚴(yán)格的EMI要求，我們的pad可以支持驅(qū)動(dòng)能力和斜率調(diào)整，可以讓終端產(chǎn)品滿足EMI要求?！彼a(bǔ)充說(shuō)，“此外，我們?cè)O(shè)計(jì)的pad也增加了一些功能，確保設(shè)計(jì)的IC有6000到8000V ESD能力，使其可靠性進(jìn)一步提升?！?/p>

小知識(shí)：什么是IO pad

IO pad是一個(gè)芯片管腳處理模塊，即可以將芯片管腳的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送給芯片內(nèi)部，又可以將芯片內(nèi)部輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理送到芯片管腳。輸入信號(hào)處理包含時(shí)鐘信號(hào)，復(fù)位信號(hào)等，輸出信號(hào)包含觀察時(shí)鐘、中斷等。IO pad模塊可以控制輸入輸出信號(hào)的電平、驅(qū)動(dòng)電流等，同時(shí)還包含了檢測(cè)功能。

通用型MCU VS 專用型MCU

近兩年來(lái)，大批本土廠商殺入MCU賽道，一些廠商選擇主攻通用MCU市場(chǎng)，一些廠商則選擇專用MCU市場(chǎng)，對(duì)此，愛(ài)普特選擇了另外一種玩法，實(shí)現(xiàn)了通用和專用MCU市場(chǎng)的閉環(huán)。

“我們準(zhǔn)備向通用市場(chǎng)和專用市場(chǎng)同步進(jìn)軍。專用市場(chǎng)方面，我們的新產(chǎn)品會(huì)覆蓋公司已經(jīng)涉足的領(lǐng)域，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)，觸摸按鍵，HMI，智能語(yǔ)音等場(chǎng)景，通用市場(chǎng)方面我們計(jì)劃推出具有各種豐富外設(shè)的通用型MCU，從48MHz到250MHz，存儲(chǔ)容量從64K/8K到512K/128K全覆蓋，外設(shè)方面也包括了USB、CAN、SDIO、加密引擎等關(guān)鍵外設(shè)?！彼硎荆皩Ｓ眯蚆CU可以增強(qiáng)用戶黏性，進(jìn)一步提高我們?cè)谙鄳?yīng)市場(chǎng)的市占率，而通用型MCU則可以幫助我們涉足更多的領(lǐng)域，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用市場(chǎng)，從而定義和開(kāi)發(fā)新的專用MCU。這兩個(gè)方向相互依托又相互補(bǔ)充，可以形成一個(gè)良性循環(huán)。”

MCU產(chǎn)品定義的訣竅

魯翔認(rèn)為未來(lái)MCU產(chǎn)品的主要發(fā)展趨勢(shì)是大容量、高算力、低成本、高可靠。他認(rèn)為MCU是針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的，要在復(fù)雜度、功耗、容量方面做出平衡，一些MCU廠商已經(jīng)將MCU AP化了，但是那是針對(duì)其客戶特定的需求來(lái)定義的產(chǎn)品，并不適合本土MCU ?！安还苁嵌x單核還是雙核的產(chǎn)品，都要解決客戶的痛點(diǎn)，一般外國(guó)廠商都有整套的解決方案來(lái)跟進(jìn)，包括軟件框架、算法，落地的生態(tài)等來(lái)支持?！彼麖?qiáng)調(diào)，“愛(ài)普特不會(huì)為了搞一個(gè)雙核MCU或一個(gè)主頻1GHz的噱頭來(lái)定義一款MCU產(chǎn)品，我們主要取決于客戶的需求。”

他表示一般而言，MCU產(chǎn)品都有超過(guò)10年以上的生命周期，而且MCU在客戶終端產(chǎn)品中所占的成本并不高，但它的重要性很高，所以一般客戶為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，一般不會(huì)輕易更換已經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的MCU產(chǎn)品。因此對(duì)于MCU廠家來(lái)說(shuō)，在產(chǎn)品定義的時(shí)候就要多方搜集客戶需求，盡量做到適配70%以上的客戶，這樣一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)才可以覆蓋更多客戶應(yīng)用，同時(shí)也要提高自己產(chǎn)品的高性能、高可靠性。

他指出，“比如客戶一個(gè)低端應(yīng)用原本計(jì)劃采用8位MCU ，但如果你的32位MCU成本足夠低，性能也相當(dāng)，他也愿意用32位MCU。但如果他的需求是高端應(yīng)用的32位MCU，這個(gè)量不會(huì)很大，就需要專用MCU頂上去。我們定義MCU一般都是看到客戶兩三年后的迭代需求。例如未來(lái)智能化需求加大，需要更多大容量和高算力的MCU系列，那就要在這方面及早布局?！?/p>

魯翔認(rèn)為未來(lái)本土一定會(huì)涌現(xiàn)出10億級(jí)的MCU公司，但是這需要腳踏實(shí)地一步步從產(chǎn)品高性能、高可靠性、系列化做起。愛(ài)普特未來(lái)將會(huì)在保證產(chǎn)品高可靠性、高性能基礎(chǔ)上，豐富整個(gè)RISC-V MCU產(chǎn)品系列：Pin腳從20Pin到200多Pin，頻率從32KHz到2GHz。預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)布超過(guò)25個(gè)系列，300多個(gè)型號(hào)的RISC-V產(chǎn)品，覆蓋從消費(fèi)類到工控類、車規(guī)級(jí)應(yīng)用。最后魯翔表示：“一億顆只是一個(gè)小目標(biāo) ，我們未來(lái)還有更大的目標(biāo)！”（完）

審核編輯 ：李倩