國(guó)內(nèi)32位MCU產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)壁壘分析

摘要：MCU是一種廣泛使用的集成電路器件，它集成了CPU、片上存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、以及信號(hào)采集、控制等電路。隨著應(yīng)用設(shè)計(jì)需要的資源越來(lái)越多，32位MCU將逐步取代8／16位MCU，占據(jù)主要市場(chǎng)。本文詳細(xì)論述了國(guó)內(nèi)32位MCU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)，針對(duì)國(guó)內(nèi)本產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，指出該產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壁壘，并提出相應(yīng)的攻克路徑，以推動(dòng)國(guó)內(nèi)32位MCU產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：MCU；發(fā)展趨勢(shì)；技術(shù)壁壘

0 引言
中國(guó)是全球最大的家電、電子產(chǎn)品整機(jī)生產(chǎn)國(guó)，也是MCU的最大應(yīng)用國(guó)，每年的MCU消耗量在20億美元以上。在20億美元的國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)中，雖然8／16位單片機(jī)仍占有主要市場(chǎng)份額，但近年來(lái)32位MCU已有了飛速的發(fā)展，市場(chǎng)份額也有了穩(wěn)步的提高。32位MCU的特點(diǎn)是：低成本、低功耗和高性能等，可以替代目前工業(yè)市場(chǎng)和消費(fèi)電子市場(chǎng)中一些16位MCU。

1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
MCU集成了CPU、片上存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、以及信號(hào)采集、控制等電路，廣泛應(yīng)用于制造工業(yè)、過(guò)程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、醫(yī)療電子和消費(fèi)類產(chǎn)品等領(lǐng)域，是最關(guān)鍵的嵌入式系統(tǒng)處理芯片。
就MCU產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，國(guó)際大型半導(dǎo)體公司，如Renesas、NEC、FreeScale、NXP、ST、Ti等，依靠其高品牌聲譽(yù)、技術(shù)實(shí)力、完善的銷售網(wǎng)絡(luò)，仍然占據(jù)主要市場(chǎng)。同時(shí)，隨著應(yīng)用設(shè)計(jì)需要的資源越來(lái)越多，32位MCU市場(chǎng)正受到市場(chǎng)追捧。眾多知名半導(dǎo)體廠商，紛紛將32位MCU視作策略性產(chǎn)品加以發(fā)展。國(guó)產(chǎn)的MCU雖已有相當(dāng)發(fā)展，如海爾集成電路、中穎電子、深圳中微等企業(yè)已經(jīng)有相當(dāng)多的8位MCU產(chǎn)品應(yīng)用，但大多集中在中低檔次的8位MCU領(lǐng)域。對(duì)于32位MCU，目前在內(nèi)地基本還沒(méi)有本土芯片提供商。

2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析
隨著人們需求的發(fā)展和科技的進(jìn)步，綠色、節(jié)能、智能化是家電發(fā)展的三大趨勢(shì)，尤其是節(jié)能與智能化，這跟MCU有著密切的聯(lián)系。通過(guò)實(shí)地調(diào)研，結(jié)合當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)發(fā)展情況，MCU面臨著以下幾大發(fā)展趨勢(shì)。
(1)高性能，低價(jià)格。物聯(lián)網(wǎng)、智能家電等應(yīng)用，要求MCU不再僅僅是一些簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)、開(kāi)關(guān)控制，而需要處理更復(fù)雜的物理傳感信號(hào)，具有更加細(xì)膩、智能的控制策略，如TCP／IP等的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜路由控制以及多線程問(wèn)題等；同時(shí)，豐富的人機(jī)界面要求處理器也具有更高的處理性能、分辨率更高的LCD顯示器、細(xì)膩的觸摸屏等輸入設(shè)備，要求嵌入式系統(tǒng)具有強(qiáng)大的GUI系統(tǒng)的支持。為滿足以上要求需要處理器具有更高性能。相對(duì)DSP、FPGA等器件，又應(yīng)具有成本相對(duì)低廉、開(kāi)發(fā)高效的特點(diǎn)。
(2)32位MCU未來(lái)還會(huì)向多核方向發(fā)展。我們知道多核應(yīng)用目前主要集中在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中，但是伴隨密集計(jì)算需求的產(chǎn)生，比如汽車電子、圖像處理和視頻監(jiān)控行業(yè)，將會(huì)出現(xiàn)多核MCU，比如今天我們看到的飛思卡爾MPC563xM系列包括32位汽車動(dòng)力總成MCU，用以改善擁有一至四個(gè)氣缸的小型引擎的效率和性能。MPC563xM器件韻MCU核是基于多核PowerArchitecture和DSP引擎技術(shù)；另外一個(gè)例子是TI達(dá)芬奇TMS3 20DM644X數(shù)字媒體處理器就是由雙核MCU(ARM9+C64X DSP)組成的。
(3)在8／16／32位之間的無(wú)縫移植的技術(shù)方案。大量的嵌入式應(yīng)用過(guò)去和今后一段時(shí)間還將集中在8／16位機(jī)上，但是考慮到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，推出高性能的升級(jí)產(chǎn)品已經(jīng)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期必須考慮的問(wèn)題之一，便于實(shí)現(xiàn)輕松升級(jí)的靈活MCU架構(gòu)將得到歡迎。比如Microchip最新推出的32位MCU PIC32的時(shí)候重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)也是和PIC24／disPIC DSC的引腳、寄存器和外設(shè)兼容，新版本的MPLAB開(kāi)放環(huán)境在原有8／16位MCU上增加了32位PIC32支持和16位通用外設(shè)API庫(kù)，這樣同樣的開(kāi)放環(huán)境在更換MCU的時(shí)候只是重新編譯一下代碼就可以運(yùn)行了，同樣思路的產(chǎn)品線是飛思卡爾的Flexis QE128，包括了8位S08和ColdfireV1的六款內(nèi)核的升級(jí)方案。