“由于消费性市场需求不温不火,库存持续消化中,MCU市况短期能见度较低。”这是券商摩根士丹利对于MCU的最新预测。换句话说,就是MCU仍在去库存进程中,未来市场可能没那么乐观。
但与机构预测不同的是,近几个月,MCU新品频发,而它们的目标则也更加明确——发力AI和汽车。
付斌丨作者
电子工程世界(ID:EEworldbbs)丨出品
国际巨头都在找新市场
此前,半导体下行对MCU影响非常靠前,目前世界整体市场需求依旧受总体经济走势影响,复苏几近取决于经济走势。国际巨头则在近段时间找到更多新的切入点,以跟随市场对于AI和汽车的全新需求。
微芯:开始支持I3C
工程师对于I2C一定非常熟知,它结合了SPI和UART的优点,随着应用的发展,I2C速率低、功耗大的短板愈发凸显,这时就需要新的升级版的总线协议来接棒,I3C就是I2C的升级版。
2023年9月26日,微芯(Microchip)率先推出PIC18-Q20 系列单片机(MCU)是业界首款具有多达两个I3C外设和多电压 I/O(MVIO)的低引脚数MCU。
PIC18-Q20 MCU采用14引脚和20引脚封装,尺寸小至3x3mm,是实时控制、触摸传感和连接应用的紧凑型解决方案。其I3C功能、灵活的外设和在三个独立电压域上工作的能力,非常适合在较大的整体系统中与主 MCU 配合使用。
该系列MCU可执行主MCU无法高效执行的任务,如处理传感器数据、处理低延迟中断和系统状态报告。中央处理器(CPU)在不同的电压域运行,而I3C外设的工作电压为1.0~3.6V。
英飞凌:面向汽车图形应用
2023年12月8日,英飞凌(infineon)推出搭载新型图形引擎的全新TRAVEO T2G-C系列车用MCU。在官网,英飞凌表示该产品“能以MCU的成本为汽车图形应用提供堪比MPU的性能”。
对此,英飞凌的解释是TRAVEO T2G-C系列配有专用的图形加速器,同时采用全新的智能渲染技术,可将图形处理所需的内存减少3至5倍,降低功耗和成本,从而能够以MCU的成本,助力打造具有微处理器性能的仪表盘、车载信息娱乐和座舱系统。
此外,该系列MCU采用基于英飞凌专利的创新的行缓存处理技术,与市面上同类半导体器件相比,只需要传统帧缓存方案10%的缓存大小,从而降低功耗、内存需求和BOM成本。
硬件方面,TRAVEO T2G-C搭载两颗频率320 MHz的Arm Cortex-M7内核,具有同类最佳ASIL-B/SIL-2 安全性能;具有6MB的闪存和4MB的内部显存或1GB LPPDR4显存,并配备EVITA高级硬件安全模块(HSM),通过硬件加密加速器提供高级安全性,并通过专用的Arm Cortex-M0+提供增强硬件保护;提供从500引脚BGA(通过216引脚TEQFP)到144引脚 LQFP封装选择;CAN-FD、LIN、千兆以太网和CXPI作为嵌入式外设提供;JPEG解码器、视频输入和输出以及两个串行存储器接口(SPI或xSPI)使整个产品组合更加完善。
瑞萨:布局图形和AI
2022年4月,Arm正式发布Cortex-M85处理器,那时候大家称呼它的名字是“地表最强M系处理器”。
2023年10月31日,瑞萨电子(Renasas)发布首款基于Cortex-M85的全新超高性能MCU:RA8M1系列微处理器。
紧接着,又在2023年12月12日推出RA8D1微控制器(MCU)产品群,成为作为瑞萨RA8系列第二款产品。
在跑分上,RA8系列很强,测试分数达到6.39 CoreMark/MHz,缩小了MCU与MPU之间的性能差距,与此同时:
包含Arm Helium技术,可提升DSP和AI/ML性能;拥有高级加密加速、不可变存储、安全启动、TrustZone、篡改保护等安全功能;拥有低电压和低功耗模式,节省能耗。而其最新推出的RA8D1 MCU主要目标是楼宇自动化、家用电器、智能家居、消费及医疗等广泛应用的各类图形显示和语音/视觉多模态AI。
德州仪器:MSPM0奔向汽车
提到德州仪器(TI)的MCU,很多人首先反应的是其最经典的C2000和MSP430,而在2022年10月,TI低调发布基于Cortex-M0+内核的全新MCU系列,命名为MSPM0。
2023年12月21日,德州仪器进一步拓展MSPM0家族应用,推出全新车规级通用MCU ,即符合AEC-Q100汽车标准 的产品。该系列面向车身控制应用,实现从工业级到车规级的拓展。
MSPM0-Q1的亮点主要包括:
MSPM0-Q1采用引脚对引脚的兼容设计,只要是同一种封装,全系列产品都可以互换,实现硬件的兼容;MSPM0-Q1提供了运放、ADC/DAC、比较器等的集成选项,满足不同的模拟信号链控制的需求;内置故障诊断机制和安全性扩展,帮助客户满足功能安全和故障诊断的要求;高度集成的高精度模拟外设、CAN-FD和LIN的通讯接口,减小布板空间并优化系统成本;提供了从32M到80M的CPU频率范围,满足不同的性能和存储需求;提供了16引脚到64引脚的多种封装选项,方便客户进行产品迭代和升级;内部集成的信号链IP支持内部互联,便于节省外部空间和外部元器件;在设计时,客户可以通过使用德州仪器低功耗MCU以及高速比较器、高性能定时器等组件来节省大量功耗。意法半导体:增强MCU图形处理能力
2024年1月18日,意法半导体推出带有专用图形加速器的新型STM32U5 MCU,让小型且成本敏感的产品能够实现更强大的用户体验。超低功耗STM32U5F9/G9和STM32U5F7/G7 MCU具有3MB SRAM,可为图形显示存储多个帧缓冲区,以节省外部存储器。它们还包含 ST 的 NeoChromVG 图形处理器 (GPU),可以与更昂贵的高端MPU图形处理功能相媲美。
该产品内置NeoChromVG,是首款具有硬件加速矢量运算的STM32 MCU,可用于渲染 SVG 和矢量字体。专用GPU还可以实现旋转、Alpha混合和具有精确透视功能的纹理映射等高端效果。此外,MCU还拥有处理 MJPEG 电影的 JPEG 编解码器。 这些功能使产品开发人员可以在智能家电、智能家居控制器、电动自行车和工业终端中使用动画徽标、不同字体、可缩放地图和视频播放等技术。意味着消费者可以期待更有吸引力、更有趣、更容易理解和使用的新一代产品。
硬件方面,采用 Arm Cortex-M33,在160MHz下执行高达240 DMIPS和464 ULPMark-CoreProfile;拥有3MB SRAM和4MB片上内存;可实现简单的4层PCB设计,从而避免与信号路由和电磁兼容性 (EMC) 相关的常见挑战;200nA待机模式、具有部分RAM保留和快速唤醒功能的多种停止模式以及运行模式下16μA/MHz的高效运行增强了优化节能和性能的灵活性。
目前,ST授权合作伙伴Riverdi 已使用STM32U5F9/G9 MCU来创建具有高级图形功能的新产品。
国内也在持续布局
MCU赛道,国内厂商布局非常积极,纵览国内厂商,重点也是AI和汽车,但与国际厂商不同的是,国内更强调产业链与自主。
海思:专注AI的新MCU和MPU
2023年12月16日,海思宣布A²MCU和MPU全面支持openEuler。海思A²是海思针对家电、能源、工业、汽车等领域推出的全新解决方案,它不仅涵盖了基于RISC-V的系列化的MCU,还包含了高性能兼容ARM指令集的MPU,以及与之紧密配合并优化的操作系统。
海思在文章中表示,AI技术嵌入到端侧最底层的MCU芯片,已成为业界领先MCU企业都在探索的新方向,由于MCU硬件性能限制、AI软件的复杂度高、行业应用实时性要求高、能耗限制严格、数据安全性要求高,嵌入式AI在MCU的行业应用落地需要业务团队同时具备丰富的AI知识经验,以及嵌入式软硬件能力。
海思嵌入式AI提供了超轻量级的AI技术框架、极致性能完全满足MCU的推理要求、并能够将多模型快速转换为代码并导入工程,开发者进行方便快速的产品部署。
据官网介绍,海思A² MCU目前包含了三款产品:Hi3065H是基于海思自研RISC-V内核的高性能实时控制专用MCU;Hi3061H是海思针对电机控制设计的专用MCU;Hi3061M则是海思针对家电、工业等领域设计的高性价比MCU。MPU方面则包含Hi3093一款产品,面向工业、电力、能源、IOT等领域设计。
目前海思A²MCU和MPU方案已经在多个行业场景进行了部署。比如在家电场景,海思MCU可以实现空调调温阶段节能16%。在工业运动控制场景,海思MPU芯片可以实现在125us运动周期控制下,把时间抖动控制在1us以内,从而帮助半导体、激光等领域场景实现更快的任务处理和更高的确定性。
豪威:瞄准车规MCU
2023年11月22日,豪威在其公众号上发布文章宣布推出车规MCU—OMX14x系列芯片。
根据豪威介绍,豪威于今年7月份发布OMX14x系列之后,现已经可以提供量产版本芯片样品供客户测试。目前已有多家Tier 1有定点项目测试并使用。
OMX14x系列中OMX14xN为全国产化供应链的车规MCU,从Fab,到封测全部为国产厂家,同时得益于豪威集团多产品线在供应链的协同优势,除了产品有性价比,更能提供安全稳定的供应。
兆易创新:全新车规MCU
回顾2022年9月,兆易创新推出的GD32A系列车规级MCU产品,目前已在行业知名车厂陆续量产。
就在一个月前,2023年12月7日,兆易创新又推出全新GD32A490系列高性能车规级MCU,以高主频、大容量、高集成和高可靠等优势特性紧贴汽车电子开发需求,适用于车窗、雨刷、智能车锁、电动座椅等BCM车身控制系统,以及仪表盘、娱乐影音、中控导航等智能座舱系统。
根据官方介绍,GD32A490系列车规级MCU持续发挥本土供应链优势,采用成熟完善的车规工艺制程,产品开发及生产管理已通过汽车行业质量体系IATF 16949:2016认证,符合AEC-Q100车规级可靠性和安全性标准,并具备出色的静电防护和抗干扰能力。能够在极端温度、电磁干扰和振动等高风险条件下可靠运行,以应对车辆行驶环境中的严苛条件和复杂任务。
在硬件方面,GD32A490系列车规级MCU搭载Cortex-M4内核,运行主频达240MHz,配备高达3072KB片上Flash及768KB SRAM;支持代码执行零等待,性能达355 DMIPS;提供4个USART和4个UART,3个I2C,6个SPI,2个I2S,其中USART支持与LIN通信互传;为满足车载网关应用所需,支持2个CAN2.0B、100M以太网及USB2.0 FS/HS通信;片上集成了TFT LCD控制器及各种多媒体接口,适合车载中控、娱乐影音、仪表盘等多元化场景;配备3个采样速率高达2.6M SPS的12位高速ADC和2个12位DAC以支持车用电机控制,140个GPIO可以实现BCM模块多负载控制。
该系列MCU提供了BGA176和LQFP144两种封装、四个型号选择,目前已经正式量产供货。
芯海科技:经济型信号链MCU
2023年12月26日,芯海科技推出CS8M320系列的经济型信号链MCU ,集成12位全差分ADC、低温漂基准、电容测量模块CVC等信号链模块,精准满足常规的电压、电流、温度、电容信号测量需要 。同时,M320还提供标准通信接口(I2C和UART)以及PWM输出,为用户提供丰富的信号输出选项。
在性能方面,M320采用芯海科技自主知识产权的8位RISC内核、内置8K×16位Flash和488字节SRAM,具有强大的数据处理能力。此外,它还具有低功耗和宽工作电压(1.8V~5.5V)等特性,在电子烟、个人护理、TWS充电仓、工具电池包、传感器等应用场景中表现出色。
东软载波:RISC-V和电机控制新品
2023年12月29日,东软载波推出高可靠性、高性价比以及外设丰富的32-bit RISC-V内核 ES32VF2264系列产品,适用于高端白色家电、工业控制、储能逆变以及PC周边等应用领域。
根据官方介绍,ES32VF2264系列采用RISC-V内核,主频为72MHz,时系统效能评分可达81 DMIPS和149 CoreMark,指令吞吐量和运算能力接近Cortex-M3。此外,产品增加了内部关键电路的冗余备份设计如Flash安全保护,硬件CRC校验等,利于客户应用系统可靠性设计,大幅降低终端应用的失效率,有效提升终端用户的体验感。
此外,同日,东软载波还推出ES32M0502系列电机控制MCU,面向白色家电和工业控制推出电机控制系列MCU及电机算法解决方案。
根据官方介绍,ES32M0502系列采用全新SoC架构及软硬件协同优化设计,支持Cortex-M0在96MHz主频运行,配合软件算法硬件加速器,可以达到国外Cortex-M3电机控制MCU同等效果,同时支持5V工作电压、2路高速ADC、4路运放和2路比较器等资源,便于实现单、双电机高速控制。
思瑞浦:开始发力MCU
思瑞浦(3PEAK)作为模拟及信号链企业,最近开始做起来了MCU。2022年12月,思瑞浦对外发布MCU,同时,官网也是把“头条”让给了MCU产品。根据官网,思瑞浦两款产品主要包括TPS325M0和TPS325M5。
事实上,思瑞浦做MCU的决心要从2021年说起,彼时思瑞浦成立了MCU事业部,跨界新领域,总计划投资2亿。
2024年1月18日,思瑞浦又宣布与IAR联合,,IAR旗舰产品IAR Embedded Workbench for Arm已全面支持思瑞浦TPS32混合信号微控制器主流系列产品,为开发者提供更完整、高效的开发解决方案。
思瑞浦表示,经过两年的潜心研发,精选工艺,严控质量,思瑞浦成功打造了首款数模混合信号MCU平台。TPS32是思瑞浦自主研发的混合信号微控制器芯片系列产品的旗舰品牌。凭借对垂直应用的深入洞察和对客户需求的持续挖掘,目前已经推出应用于泛工业领域的TPS325M0和TPS325M5两个系列产品,迅速获得了行业龙头客户的广泛采用和好评。
MCU领域,正在变革
汽车已经成为现代人出行的必备工具,随着科技的进步,它不仅提供了便捷的交通方式,还逐渐成为未来生活的“第三空间”。驾驶者和乘客对汽车的舒适性和功能安全性也提出了更高的要求,这也推进了车身控制领域MCU的智能化发展。
对现在MCU来说,车规MCU热得发烫。虽然对企业来说,车规认证长则三五年,但当MCU成功打入供应链,拥有至少10年以上的供货期,长期收益可观。
AI则是嵌入式领域正经历一场深刻的变革。很多应用领域都在推升边缘计算在性能和功能方面的需求,诸如工业自动化、机器人、智慧城市和家居自动化等。在过去,这类系统中的传感器要简单得多且互不相连,然而,现在人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 提升了本地智能化水平,在端侧即可完成决策的制定,这在过去使用的简单控制算法是无法实现的。
当前,开发者正在利用安全且性能增强的AI技术实现小型低功耗嵌入式系统的开发,赋予过往无法想象的语音、视觉和振动等应用,而这些应用正在改变着世界。
从近期巨头们的布局不难看出,它们都想通过不同角度尽快占领这块市场。反观国内,做MCU的公司已经超过400家,其中约有30余家已经推出车规产品。
可以说,未来的市场会很卷,但厂商们都在不断寻求更多空间,让MCU愈加强大。