國內32位MCU產業發展趨勢及技術壁壘分析

摘要：MCU是一種廣泛使用的集成電路器件，它集成了CPU、片上存儲器、輸入輸出接口、以及信號采集、控制等電路。隨著應用設計需要的資源越來越多，32位MCU將逐步取代8／16位MCU，占據主要市場。本文詳細論述了國內32位MCU產業的發展現狀和發展趨勢，同時，針對國內本產業的發展現狀，指出該產業的技術壁壘，并提出相應的攻克路徑，以推動國內32位MCU產業的發展。
關鍵詞：MCU；發展趨勢；技術壁壘

0 引言
中國是全球最大的家電、電子產品整機生產國，也是MCU的最大應用國，每年的MCU消耗量在20億美元以上。在20億美元的國內MCU市場中，雖然8／16位單片機仍占有主要市場份額，但近年來32位MCU已有了飛速的發展，市場份額也有了穩步的提高。32位MCU的特點是：低成本、低功耗和高性能等，可以替代目前工業市場和消費電子市場中一些16位MCU。

1 國內外發展現狀
MCU集成了CPU、片上存儲器、輸入輸出接口、以及信號采集、控制等電路，廣泛應用于制造工業、過程控制、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、醫療電子和消費類產品等領域，是最關鍵的嵌入式系統處理芯片。
就MCU產品來說，國際大型半導體公司，如Renesas、NEC、FreeScale、NXP、ST、Ti等，依靠其高品牌聲譽、技術實力、完善的銷售網絡，仍然占據主要市場。同時，隨著應用設計需要的資源越來越多，32位MCU市場正受到市場追捧。眾多知名半導體廠商，紛紛將32位MCU視作策略性產品加以發展。國產的MCU雖已有相當發展，如海爾集成電路、中穎電子、深圳中微等企業已經有相當多的8位MCU產品應用，但大多集中在中低檔次的8位MCU領域。對于32位MCU，目前在內地基本還沒有本土芯片提供商。

2 產業發展趨勢分析
隨著人們需求的發展和科技的進步，綠色、節能、智能化是家電發展的三大趨勢，尤其是節能與智能化，這跟MCU有著密切的聯系。通過實地調研，結合當前國際國內發展情況，MCU面臨著以下幾大發展趨勢。
(1)高性能，低價格。物聯網、智能家電等應用，要求MCU不再僅僅是一些簡單的開環、開關控制，而需要處理更復雜的物理傳感信號，具有更加細膩、智能的控制策略，如TCP／IP等的網絡協議、無線網絡的復雜路由控制以及多線程問題等；同時，豐富的人機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、細膩的觸摸屏等輸入設備，要求嵌入式系統具有強大的GUI系統的支持。為滿足以上要求需要處理器具有更高性能。相對DSP、FPGA等器件，又應具有成本相對低廉、開發高效的特點。
(2)32位MCU未來還會向多核方向發展。我們知道多核應用目前主要集中在數據中心服務器中，但是伴隨密集計算需求的產生，比如汽車電子、圖像處理和視頻監控行業，將會出現多核MCU，比如今天我們看到的飛思卡爾MPC563xM系列包括32位汽車動力總成MCU，用以改善擁有一至四個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；另外一個例子是TI達芬奇TMS3 20DM644X數字媒體處理器就是由雙核MCU(ARM9+C64X DSP)組成的。
(3)在8／16／32位之間的無縫移植的技術方案。大量的嵌入式應用過去和今后一段時間還將集中在8／16位機上，但是考慮到市場競爭的加劇，推出高性能的升級產品已經是產品設計初期必須考慮的問題之一，便于實現輕松升級的靈活MCU架構將得到歡迎。比如Microchip最新推出的32位MCU PIC32的時候重點強調也是和PIC24／disPIC DSC的引腳、寄存器和外設兼容，新版本的MPLAB開放環境在原有8／16位MCU上增加了32位PIC32支持和16位通用外設API庫，這樣同樣的開放環境在更換MCU的時候只是重新編譯一下代碼就可以運行了，同樣思路的產品線是飛思卡爾的Flexis QE128，包括了8位S08和ColdfireV1的六款內核的升級方案。