華大半導(dǎo)體國產(chǎn)工控MCU的希望

在物聯(lián)網(wǎng)時代，各類終端需求的持續(xù)發(fā)酵下，市場重燃了對MCU這個已面世數(shù)十年產(chǎn)品的熱情。無論是國際知名的NXP、ST、瑞薩、TI，還是國內(nèi)的兆易創(chuàng)新或者華大半導(dǎo)體，都在這個市場上各出奇招，卡位MCU的新風(fēng)口。

在中國市場，由于本土OEM廠商需求量大，ARM內(nèi)核授權(quán)的便利性，加上當(dāng)?shù)胤?wù)的天然優(yōu)勢，催生了不少M(fèi)CU的初創(chuàng)企業(yè)。國產(chǎn)MCU和其他半導(dǎo)體產(chǎn)品一樣，需要走的是一條艱難曲折的突圍路。

根據(jù)IC Insights的統(tǒng)計顯示，2016年，全球MCU供應(yīng)商的銷售總額約為153.4億美元，其中前十名就占了當(dāng)年營收的98%，廠商以歐、美、日、韓為主。毫無疑問，這是一個被國際巨頭高度壟斷的市場。

2016年MCU營收前十供應(yīng)商

表面看來，對于后進(jìn)的中國廠商，MCU市場是一個難以突破的鐵桶陣。但國產(chǎn)MCU供應(yīng)商華大半導(dǎo)體MCU事業(yè)部總經(jīng)理謝文錄博士則認(rèn)為，現(xiàn)在正是國產(chǎn)MCU崛起的好時機(jī)：

首先，國內(nèi)整機(jī)企業(yè)領(lǐng)先于全球的飛速發(fā)展，帶給國產(chǎn)MCU更多的機(jī)會；

謝博士介紹，現(xiàn)在的國產(chǎn)整機(jī)企業(yè)，尤其是新興產(chǎn)品的整機(jī)企業(yè)發(fā)展迅猛，甚至領(lǐng)先于國外同行業(yè)競爭者。他們對芯片的需求和理解、對器件的要求都走在了時代的前列；國際MCU大廠為他們提供專用芯片，是有一定難度的。無論是時效性，便捷性以及毛利率要求方面，都給了國內(nèi)原廠提供了進(jìn)場機(jī)會。

其次，國家對芯片國產(chǎn)化有需求，并成立了大基金支持，嗅到了機(jī)會的資本也非常活躍。用資本的力量去推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對企業(yè)來說，會更容易做大做強(qiáng)。

第三，國際知名企業(yè)為國內(nèi)培養(yǎng)了充足的人才。

過去近十年，外資MCU廠商在國內(nèi)的發(fā)展，為我們培養(yǎng)了大量人才，尤其在上海，更是聚集了全中國近一半的MCU高手，這為國產(chǎn)MCU的發(fā)展提供了軟實(shí)力的支持。

第四，與我們合作的晶圓代工廠產(chǎn)線發(fā)展成熟。

謝博士告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察的記者， MCU生產(chǎn)需要晶圓代工廠的特種工藝支持，在過去的幾十年中，國內(nèi)的代工廠產(chǎn)線愈發(fā)成熟，IP庫的豐富和技術(shù)的沉淀，為提高產(chǎn)品的性能表現(xiàn)和可靠性打下了扎實(shí)的基礎(chǔ) 。

綜上所述，無論從技術(shù)、人才、市場、生態(tài)上看，現(xiàn)在都是國產(chǎn)MCU崛起的好時機(jī)。

華大半導(dǎo)體入局，

爭當(dāng)自主工控MCU排頭兵

面對這樣一個機(jī)遇，中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)（CEC）旗下的華大半導(dǎo)體義不容辭，迅速整合旗下資源，承擔(dān)起國產(chǎn)工控MCU的發(fā)展重任。

謝博士指出，華大半導(dǎo)體有限公司是中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司（CEC）整合旗下集成電路企業(yè)而組建的專業(yè)子集團(tuán)。公司旗下有3家上市公司：貝嶺、香港的晶門科技、還有在香港上市的中電控股。工業(yè)控制是三大核心業(yè)務(wù)之一，而工控的產(chǎn)品開發(fā)與發(fā)展則由專屬的事業(yè)部來承擔(dān)。

他指出，MCU并不是一個很高大上的產(chǎn)品，但幾乎所有的電子產(chǎn)品都會用到。這個看起來不復(fù)雜的產(chǎn)品，要想做好也不容易。由于MCU占整機(jī)成本的比例特別小，但功能與可靠性要求又特別高，因此客戶通常不輕易更換供應(yīng)商，這在MCU的商務(wù)推廣上提出了挑戰(zhàn)。

再者， MCU的開發(fā)過程中需要非常多的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的積累，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，而每個人的能力又往往局限在某一專業(yè)領(lǐng)域，于是需要更多的專家投入不同的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域研究，才能保持產(chǎn)品的持久競爭力。更多的優(yōu)秀的人才需求意味著更高的成本，盈利周期自然就加長了。因此多數(shù)的中小型MCU公司做不了或者做不大。作為央企的華大導(dǎo)體選擇做MCU，是能力者的選擇，而目標(biāo)工業(yè)控制業(yè)務(wù)，則是承接CEC集團(tuán)工業(yè)控制轉(zhuǎn)型升級使命。

工業(yè)控制，分為現(xiàn)場層、控制層和管理層三個層次，MCU應(yīng)用在這三層中都有活躍的表現(xiàn)：

在現(xiàn)場層，主要完成采集、傳感、檢測、輸入等功能，像各種儀器儀表、傳感器，都屬于這個層次。具體來說，現(xiàn)場需要測量一個東西，并顯示出來，或者現(xiàn)場進(jìn)行一些簡單的智能化處理，都是屬于現(xiàn)場層MCU的功能。意味著這些終端需要時刻“醒”著，隨時快速反應(yīng)系統(tǒng)喚醒的要求，但同時又要保持極低的功耗，避免因?yàn)槟芰亢谋M，過早的離線失去功能?！鞍察o”的待機(jī)，恰如其分的描述了終端的這種狀態(tài)。

因此對MCU提出以下要求：中小的處理能力、豐富的物理接口、超低功耗。由此歸納出華大半導(dǎo)體的第一條產(chǎn)品線定義——超低功耗MCU芯片系列。謝博士告訴記者。

現(xiàn)場層還要解決的問題就是采集并運(yùn)算數(shù)據(jù)之后的反饋執(zhí)行，在工業(yè)控制領(lǐng)域，更多的表現(xiàn)在對電機(jī)運(yùn)動的控制，這就引出了華大的第二條產(chǎn)品線——電機(jī)控制芯片。

謝博士稱，這類MCU的特點(diǎn)是具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力和非常有效率的算法，讓電機(jī)轉(zhuǎn)的更舒服、柔和，啟動速度更快，更便于控制。近幾年出現(xiàn)在工業(yè)風(fēng)筒、加工中心上的變頻技術(shù)，就是電機(jī)控制芯片技術(shù)提升的結(jié)果。

這兩大類MCU產(chǎn)品，正是華大半導(dǎo)體定義的“一靜一動”產(chǎn)品系列。

除了這兩條產(chǎn)品線外，華大還有第三條產(chǎn)品線——系統(tǒng)控制芯片，這一系列應(yīng)用主要活躍在控制層。相比起“一靜一動”產(chǎn)品系列強(qiáng)調(diào)在專業(yè)應(yīng)用方面的適配性和能力，控制層MCU則更強(qiáng)調(diào)運(yùn)算能力和通用性、兼容性、工具的完備性，謝博士補(bǔ)充說。

經(jīng)過了三年多的發(fā)展，華大半導(dǎo)體在超低功耗領(lǐng)域布局了從16位80251到32位ARM Cortex-M的產(chǎn)品，F(xiàn)lash容量也覆蓋了18KB到128KB，管腳數(shù)量從16pin到100pin的完整超低功耗MCU產(chǎn)品。32位超低功耗MCU的功耗表現(xiàn)在國內(nèi)無出其右，在國際上也處于第一梯隊。同時華大還提供了智能水表、電子煙、無線傳輸模塊等優(yōu)秀的解決方案，可幫助客戶快速實(shí)現(xiàn)相關(guān)整機(jī)量產(chǎn)的問題。

在電機(jī)控制領(lǐng)域，華大的產(chǎn)品主要集中在無傳感器FOC電機(jī)控制芯片系列。同時兼顧有刷直流電機(jī)與交流感應(yīng)電機(jī)的控制應(yīng)用和伺服驅(qū)動控制應(yīng)用。芯片產(chǎn)品的處理器內(nèi)核從8位的8051覆蓋到32位的Cortex M，F(xiàn)lash容量也覆蓋了32KB到512KB，主頻也覆蓋了48MHZ到168MHZ。

這里深入介紹一下華大32位電機(jī)控制MCU針對無傳感器FOC電機(jī)控制方案，該方案擁有以下幾大特點(diǎn)：

-擁有高性能的轉(zhuǎn)子位置、速度觀測器，收斂速度快，估算精度高，參數(shù)敏感性低-可靠的初始位置檢測技術(shù)，能快速識別SPMSM、IPMSM的轉(zhuǎn)子初始位置，避免啟動中的反轉(zhuǎn)、抖動現(xiàn)象

-性能優(yōu)秀的FOC電子剎車技術(shù)，制動時間短，適用速度范圍大，剎車過程中電壓、電流可控，有效的保護(hù)功率器件和電機(jī)

-MTPA與弱磁控制技術(shù)，有效的提升系統(tǒng)效率，擴(kuò)大轉(zhuǎn)速運(yùn)行區(qū)間

-豐富的系統(tǒng)保護(hù)功能，能快速可靠的實(shí)現(xiàn)過壓、欠壓、過流、堵轉(zhuǎn)、缺相等保護(hù)

前面提到，做MCU其實(shí)是一個風(fēng)險極大的嘗試。就算鼓起勇氣進(jìn)入到這個行業(yè)，做產(chǎn)品布局的時候，也會有很多顧慮。是集中精力單品突破還是分散投資全面進(jìn)攻？在這種決定命運(yùn)的選擇上面，很多公司會因?yàn)橐恢簧鞫萑肴f劫不復(fù)。

但謝博士看來，事情并不復(fù)雜。

他認(rèn)為一定要把公司體量做到足夠大，包括公司的品牌、戰(zhàn)略、投資各方面的綜合實(shí)力。這樣客戶在做產(chǎn)品選擇的時候，能被給予足夠的信心。華大半導(dǎo)體以那些中型的客戶為目標(biāo)，用產(chǎn)品線的寬度、可靠度和適用度來征服客戶。

謝博士指出，一般創(chuàng)業(yè)公司的做法都是先做一個細(xì)分市場的芯片，有了好的市場檢驗(yàn)，反饋回來再做修正。這樣做的好處在于初期的投入較少，缺點(diǎn)在于周期太長。他進(jìn)一步表示，初創(chuàng)MCU企業(yè)的第一顆、第二顆芯片通常是不掙錢的，前期design-in、design-win的周期會很長，第一輪周期一般要3年左右。華大半導(dǎo)體提出了 “寬口徑、高中低端同時起步”的方案，其MCU產(chǎn)品內(nèi)核覆蓋了ARM Cotex M0+、M 3、M 4，工作頻率從幾十兆赫茲到200兆赫茲都覆蓋，F(xiàn)lash也是從幾K到1兆，覆蓋了國內(nèi)主流MCU的絕大部分市場。

“對于我們來說，設(shè)計上會有些風(fēng)險，但從過去兩年的磨合期來看，我對我們的團(tuán)隊還是非常有信心的”，謝博士說。

經(jīng)過幾年的發(fā)展，華大半導(dǎo)體的MCU團(tuán)隊吸引了一批來自知名外企、擁有十幾二十年經(jīng)驗(yàn)的資深人才，總數(shù)已近140人，這規(guī)模在國內(nèi)MCU公司中算是屈指可數(shù)了。這些員工也都抱著一顆為國產(chǎn)MCU奮斗的決心，希望能通過自己的努力，把中國品牌的MCU做出來。在他們的努力下，華大也取得了不錯的成績。

據(jù)介紹，目前華大半導(dǎo)體的HC16LC系列已經(jīng)占據(jù)國內(nèi)智能水表MCU市場近20%的份額，領(lǐng)先跟隨者至少兩年時間。隨著第四季度基于ARM Cortex M0+ 32位新產(chǎn)品的上市，未來公司新增業(yè)務(wù)主要將來自于32位MCU系列，其中就包括了HC16LC的后續(xù)者HC3215x系列。

雖然現(xiàn)在是做MCU的最好時機(jī)，但要想獲得更大的成功，就要在面對直接競爭的時候，保持住自己的優(yōu)勢，循跡擊敗對手。在被問到如何在強(qiáng)手林立的MCU市場砥礪前行的時候，謝博士告訴記者，最重要的是找到自己的優(yōu)勢領(lǐng)域。

他指出，MCU市場太大、應(yīng)用太廣，里面總有一些細(xì)分領(lǐng)域是已有的大公司兼顧不了或者還沒發(fā)現(xiàn)的，這就給我們提供了機(jī)會。

另外，從人才的吸引、晶圓代工廠的資源、流片的費(fèi)用、毛利的要求等方面來看，國內(nèi)廠商所具備的優(yōu)勢，是國外廠家無法比擬的。

對于公司未來的發(fā)展，謝博士表示，主要是遵循以下幾個階段：

第一個3年目標(biāo)：

在產(chǎn)品線方面，未來三條線要達(dá)到200個產(chǎn)品型號，在對應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域里覆蓋率達(dá)到80-90%；

在規(guī)模的方面，產(chǎn)品不僅能經(jīng)得起市場考驗(yàn)，得到行業(yè)和大客戶的認(rèn)可，而且專利數(shù)量和人員規(guī)模也希望能達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)。

“比如專利我們希望有100項(xiàng)，人員希望達(dá)到200人，”謝博士補(bǔ)充說。

最后，是要能進(jìn)入到國家和重點(diǎn)行業(yè)客戶的戰(zhàn)略布局里?！拔覀兿Ｍ?jīng)過三年的發(fā)展，讓大家一提起國產(chǎn)工控MCU，就能想起華大半導(dǎo)體?！敝x博士告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察的記者。

第二個3年目標(biāo)：

就是要向第一名發(fā)起沖刺。

他表示，對那時的總銷售額要求最低10個億，產(chǎn)品線方面，各個產(chǎn)品能走到細(xì)分市場行業(yè)的前三名，成為國內(nèi)屈指可數(shù)的MCU原廠。

伴隨著MCU國產(chǎn)化的時代大潮，華大半導(dǎo)體作為國家隊技術(shù)排頭兵，也一定能夠在這個新時代，發(fā)展成為持續(xù)創(chuàng)新、追求卓越、受人尊重的IC設(shè)計引領(lǐng)者，成為客戶最為信賴的伙伴，共同攜手創(chuàng)造未來。