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隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、汽車電子等加快發(fā)展，MCU作為一類成熟的電子產(chǎn)品，展現(xiàn)出許多新的發(fā)展趨勢：應用領域越來越廣，家電、汽車、醫(yī)療、工控、照明、物聯(lián)網(wǎng)……幾乎無處不在；新的技術趨勢不斷出現(xiàn)，MCU＋傳感器、MCU＋無線、MCU＋FPGA、大小核MCU……未來，MCU還將出現(xiàn)哪些新的應用？廠商將如何進行產(chǎn)品開發(fā)方能滿足需求？《中國電子報》特邀MCU領域知名企業(yè)，就業(yè)內(nèi)廣泛關注的熱點進行討論。
市場：32/16/8位各有需求
《中國電子報》：2015年市場對MCU呈現(xiàn)何種需求狀況？對什么類型的MCU需求較為旺盛？
謝文錄：MCU作為一類通用電子產(chǎn)品，有足夠的市場需求。無論應用行業(yè)如何變化發(fā)展，MCU總體能夠保持堅挺。綜合權(quán)衡來看，我認為16位是一個最為恰當?shù)陌l(fā)展入口。從市場層面，選擇16位MCU有著獨特的市場定位和穩(wěn)中有升的市場增長率。在一些特定領域，16位比8位和32位要有優(yōu)勢。例如，在工業(yè)儀表及個人醫(yī)療應用領域，有超低功耗的需求，也有較高處理能力的要求，同時也有成本的限制。16位是一個好的選擇。
森太郎：2012年，從4位到32位的嵌入式MCU市場狀況普遍不是很景氣。但是，現(xiàn)在市場已經(jīng)開始恢復，預期年復合增長率可達3%。在家電領域，隨著變頻器和快速數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)字視聽設備的增長，許多以前使用8位MCU的客戶正在切換到32位的MCU。預計32位MCU的市場比8位MCU的市場增長要更快。特別是基于ARM Cortex內(nèi)核的MCU，其市場需求更大。所以東芝現(xiàn)在關注于Cortex-M0、M3和M4的MCU，并將進一步擴張TXZ系列的產(chǎn)品線。
曹錦東：MCU整體市場需求還在增長，特別是高性能32位MCU部分，這主要歸功于可穿戴式和物聯(lián)網(wǎng)應用的興起。
莊文聰：MCU市場應該是保持著平穩(wěn)增長態(tài)勢，但是中國市場相對增長較快，預計中國市場年增長在10%左右。就應用類別來看，物聯(lián)網(wǎng)將是最為旺盛的市場。智能社會必然是由互聯(lián)互通、精確可控、安全節(jié)能的終端所構(gòu)成的，MCU正是實現(xiàn)這些功能的核心器件。
Daniel Cooley：8位MCU有很強勁的需求，其對于成本、尺寸和功耗敏感型的應用來說仍然是重要的。尤其是對于物聯(lián)網(wǎng)應用，超低功耗的MCU越來越重要。除了睡眠和活動模式的數(shù)據(jù)表規(guī)格外，開發(fā)人員仍然在想辦法去評估眾多可選MCU的整體能效。
吳雄昂：隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)酵，市場對于MCU的需求也日益增加。未來5年，全球市場產(chǎn)值將增長到250億美元，我們也將通過新的軟硬件技術，與產(chǎn)業(yè)體系合作伙伴一同提升市場占比。
技術：降功耗成共識
《中國電子報》：低功耗是MCU開發(fā)的一個發(fā)展方向，現(xiàn)在低功耗MCU產(chǎn)品開發(fā)上有哪些新的進展？
Daniel Cooley：我們的EFM32 MCU平臺不僅關注工作功耗和睡眠功耗，更重要的是，我們關注如何為客戶降低整體系統(tǒng)功耗。當CPU處于睡眠模式時，我們的EFM32 MCU架構(gòu)允許我們的許多低功耗外圍設備自主工作。由于無需CPU參與，外設反射系統(tǒng)（PRS）允許片上的外圍設備相互作用。我們的低功耗傳感器接口（LESENSE）功能允許用戶在消耗μA級電流的情況下感知環(huán)境的變化，這一特性對于可穿戴設備來說特別有用。
對于電池壽命來說重要的是一項應用的整體能耗。如果不能被用于應用中，那么一款MCU在上電模式中的電流消耗無論多低也無關緊要。Silicon Labs正在致力于確保能耗模式的有用性。這允許應用在更多的時間內(nèi)都處于睡眠模式，實現(xiàn)能耗的大幅降低和電池壽命的增加。
謝文錄：華虹設計的SHC16L系列80251 16位MCU，比標準的80C51處理能力快40倍；具有9種模式的功耗管理系統(tǒng)，其超低功耗表現(xiàn)已經(jīng)到達國際水準。SHC16L系列面向成本敏感的消費電子市場，被眾多工程師認可和接受，其生態(tài)系統(tǒng)也較為成熟。
Alexis Alcott：Microchip始終致力于低功耗領域的創(chuàng)新，在單片機中集成了一些新的模式，比如低電壓休眠模式，該模式允許在電流消耗不到1A的情況下保持RAM數(shù)據(jù)。此外，采用超低功耗（XLP）MCU還能帶來許多系統(tǒng)級低功耗優(yōu)勢，比如Vbat功能，可依靠備用電池運行及維持時鐘/日歷功能。然而，低功耗應用還需要確?？煽康墓ぷ鳎虼宋覀兊腦LP MCU提供了一種特殊的低功耗BOR，以便在電池耗盡或更換時保護應用運行。憑借這些特性，應用可以更智能地執(zhí)行代碼，休眠更長時間并使低功耗應用的電池使用壽命最長。
森太郎：東芝采用65nm工藝設計了新MCU系列，第一批ES計劃在2016年第二季度發(fā)布。它的一個主要優(yōu)勢就是超低功耗。為了實現(xiàn)超低功耗，采用小型化設計，通用的邏輯門控，致力于低功耗的Flash和Flash接口的開發(fā)，追加設計新的模擬IP電路，而且在低功耗模式下，東芝一直充分使用諸如電源隔斷電路等公司自有技術和開發(fā)資源。通過使用低功耗技術（設計），在運行中實現(xiàn)了功耗60%的下降（東芝內(nèi)部基準），預計能達到100μA/MHz。
曹錦東：低功耗產(chǎn)品設計和布局一直是意法半導體MCU的重要策略之一，現(xiàn)在已經(jīng)形成了以Cortex-M0+、M3和M4為內(nèi)核的 STM32L0、STM32L1和STM32L4的全系列產(chǎn)品，覆蓋從低端到高端的應用需求。
王均峰：瑞薩電子在低功耗MCU上投入了大量的資源。目前瑞薩電子的主力MCU產(chǎn)品線RL78、RX100、RX200系列都是以低功耗為主打方向。在未來的發(fā)展方向上，瑞薩電子在下一代超低電壓MCU的產(chǎn)業(yè)化方面取得了顯著成果，瑞薩已經(jīng)在DevCon Japan 2014上展示了0.4V供電的MCU樣品，并計劃推出更多適合不同產(chǎn)業(yè)應用的新產(chǎn)品。
應用：物聯(lián)網(wǎng)與汽車前景持續(xù)看好
《中國電子報》：物聯(lián)網(wǎng)對MCU的需求是什么？
謝文錄：如今，萬物互聯(lián)的趨勢使得安全問題備受關注，而MCU作為主控芯片，其安全性決定著整個系統(tǒng)的安全。對于物聯(lián)網(wǎng)底層的安全一般涉及存儲、外圍通信接口、身份認證以及系統(tǒng)控制平臺本身的安全性。華虹在安全領域擁有十多年的豐富經(jīng)驗，包括加密技術在內(nèi)的一些能力都將體現(xiàn)到其產(chǎn)品及未來的整體解決方案中。
森太郎：市場對微控制器+通信的設備有更大需求，并且要求支持低消耗電流、小尺寸和OTA。
曹錦東：低功耗和高性能的兼顧是物聯(lián)網(wǎng)對MCU的長期要求，意法半導體在設計工藝、架構(gòu)優(yōu)化、低功耗外設方面投入了巨大的研發(fā)，現(xiàn)在已有許多產(chǎn)品在物聯(lián)網(wǎng)相關領域應用。
莊文聰：性能和功耗永遠是矛盾的，所以還是要針對具體的需求來做取舍。瑞薩已經(jīng)推出MCU+BLE的單芯片解決方案，我們也會陸續(xù)推遲其他各類解決方案。
Daniel Cooley：物聯(lián)網(wǎng)的一些重要需求趨勢是低功耗、聯(lián)通性和安全性。對于諸如MCU+無線這樣的集成化解決方案的需求也在不斷增長，其在許多情況下可以提供更優(yōu)的占板面積、成本和功能。物聯(lián)網(wǎng)領域的性能需求變化很大。為了限制帶寬使用并提供更高質(zhì)量的輸出，一些傳感器節(jié)點在傳感器數(shù)據(jù)被發(fā)送到云端之前需要對其數(shù)據(jù)進行重要的處理。在這些情況下，高性能可能是重要的。其他的應用則擁有一種完全不同的情況：這時節(jié)點大部分時間都處于睡眠狀態(tài)，并且對于應用來說最重要的事情是擁有一個低睡眠電流。
《中國電子報》：MCU在汽車中的應用趨勢有哪些？
李興：未來汽車技術的創(chuàng)新主要依賴于電子技術的創(chuàng)新，作為汽車電子模塊中的核心，MCU在汽車中的數(shù)量會持續(xù)增長，應用的領域也會越來越廣，很多傳統(tǒng)的機械控制會被新一代的電子控制所取代。其中，32位MCU增長速率最快，在很多ECU中都是主流的選擇，飛思卡爾的汽車電子MCU新產(chǎn)品也是以32位為主。從應用方面來看，高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），包括車道偏移報警、盲點檢測、360度環(huán)視等具體應用，會有快速的增長。新能源汽車的一些ECU應用，包括電池管理等，也很有潛力。
森太郎：在現(xiàn)實中越來越多的人關注如何實現(xiàn)車輛的自動控制。在2020年開始擴大自動操作趨勢的背景下，安全技術、高速通信技術、容錯技術將是下一代汽車電子MCU的基本技術要求。目前，基于EVITA安全技術的硬件IP和軟件正處于MCU的實施階段。用于汽車控制的以太網(wǎng)標準作為高速通信的一種方式正不斷進步。另外，在容錯技術方面，ISO26262中關于故障操作標準化的調(diào)查也已經(jīng)開始了。
游理查：MCU在汽車中的應用非常廣泛，比如車載系統(tǒng)、駕駛員座艙、輔助系統(tǒng)、便利功能等。復合年均增長率達到18%的ADAS技術是目前汽車電子領域成長最快的應用。這些技術是實現(xiàn)全自動駕駛系統(tǒng)的基石，需要在控制架構(gòu)開發(fā)中集成強大的功能安全，這也就意味著需要配備具有高性能代碼執(zhí)行和數(shù)據(jù)吞吐能力的處理器。根據(jù)ARM的預測，相較于2016年的車型，配備先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的車輛在2024年將被要求提升至少100倍的計算能力，其中，功能安全將成為行業(yè)的首要考量。ARM的不同款處理器，包括Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M處理器都已被用在汽車上。此外，ARM還針對其Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M處理器提供功能安全支持，并已開放授權(quán)，為車用行業(yè)提供更加強大的協(xié)同支持。
中國：智能制造MCU扮演重要角色
《中國電子報》：隨著《中國制造2025》規(guī)劃的發(fā)布，智能制造成為中國市場熱點，MCU在智能制造中可以發(fā)揮哪些作用？
森太郎：工業(yè)4.0需要各種設備連接到網(wǎng)絡。這個領域的市場需求包括吞吐量的提高、機器工作效率的提升、惡化部分自動感應和零件替換等。這些支持技術包括有線通信的以太網(wǎng)、無線通信的WiFi、BT等，以及功能安全、傳感器、音頻、圖像處理、人機界面如觸摸面板。東芝的微控制器已采用了含功能安全的緊耦合系統(tǒng)，并實現(xiàn)了“更安全且低成本的解決方案”，并從第三方認證機構(gòu)獲得了SIL3及IEC61508的I級技術報告。緊耦合系統(tǒng)含有這樣一種診斷電路，它能參考處理核心的內(nèi)部信號然后自動執(zhí)行比較和自我診斷。因此，與傳統(tǒng)的雙核系統(tǒng)的硬件比較，東芝的系統(tǒng)可以實現(xiàn)更小的軟件開銷。
王均峰：MCU在智能制造中主要用作主控單元，是智能制造產(chǎn)業(yè)的核心部件。瑞薩電子有一系列應用于工業(yè)領域的MCU、MPU產(chǎn)品，包含RL78系列、RX系列、SH系列、RZ系列產(chǎn)品，適用于智能制造的各個領域的主控應用。另外，在智能制造/工業(yè)4.0的發(fā)展中，實時、高速、大容量通信也是非常重要的環(huán)節(jié)，瑞薩電子順應工業(yè)發(fā)展趨勢而推出的TPS-1，R-IN等的一系列工業(yè)以太網(wǎng)通信產(chǎn)品，支持多種工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議，可以很好地幫助工業(yè)客戶實現(xiàn)實時、高速、大容量通信。
Daniel Cooley：工業(yè)4.0主要是使我們的生產(chǎn)線更智能、更有預測性，允許更高的可靠性和更低的制造成本。為了實現(xiàn)這一目的，一家工廠需要在每個地方都安裝傳感器，以便深入觀察制造過程。為了收集和處理傳感器數(shù)據(jù)，以及在許多情況下為生產(chǎn)線提供局部反饋，MCU也是必需的。局部反饋使得在處理過程中擁有一個更嚴格的控制。這些局部節(jié)點也需要擁有通信的能力，既可以彼此通信又可以與整體系統(tǒng)的管理系統(tǒng)通信。因此，這些MCU要么需要無線功能，連入Thread或Zigbee這種網(wǎng)狀網(wǎng)絡等，要么需要有線連接功能，例如CAN總線或以太網(wǎng)。MCU將在工業(yè)4.0中扮演一個重要角色。
謝文錄：中國需要有自己的MCU，除了談得最多的信息安全問題，還有生產(chǎn)安全的因素。華虹設計作為國有公司已開發(fā)出國內(nèi)首顆超低功耗MCU，其超低功耗及安全性方面的特點，十分適用于智能制造等工業(yè)領域。隨著供應鏈和工藝的成熟，對比國外廠商產(chǎn)品，MCU在功能、性能和品質(zhì)上已經(jīng)沒有太多差距，而在性價比上華虹的產(chǎn)品會更有吸引力。
? ? ? ?責任編輯：tzh
工商網(wǎng)監(jiān)
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