MCU成萬物互聯(lián)的核“芯”

沈叢

如今，萬物互聯(lián)已成為全球最重要的發(fā)展趨勢之一，物聯(lián)網(wǎng)影響著人們生活的方方面面。BI In-telligence調(diào)研報告顯示，預(yù)計2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達(dá)340億臺，使用中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)240億臺。

MCU（Microcontroller Unit，微控制器），是將CPU、存儲器等主要部件集成在同一塊芯片上，形成芯片級計算機(jī)，幾乎是每一個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的關(guān)鍵元件，可以說是“萬物物聯(lián)”的核“芯”。那么MCU在物聯(lián)網(wǎng)中，究竟發(fā)揮著怎樣的作用？在未來又有哪些困難需要解決？

MCU是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的

核心要素

MCU作為智能設(shè)備控制的核心，具備寬廣發(fā)展空間。因此物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展成為驅(qū)動MCU需求成長的主要原因之一。根據(jù)ICInsights預(yù)測，隨著嵌人式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)萬億級市場持續(xù)發(fā)展，設(shè)備接人量以數(shù)百億計算，因此，未來MCU出貨量將持續(xù)上升。2019年以及2022年全球MCU市場規(guī)模分別達(dá)204億美元和239億美元，預(yù)計單位出貨量將以11.1%的復(fù)合增長率增長。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及正在深刻影響著各行各業(yè)，MCU在這其中扮演著重要的角色。兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場總監(jiān)金光一介紹，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)在于感知信息、處理信息和傳遞信息，即包含傳感器、處理器和通信網(wǎng)絡(luò)三大要素，而MCU在這三大要素中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。航順芯片資深FAE/產(chǎn)品經(jīng)理陳水平認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)萬物互聯(lián)必須靠類似人的大腦來協(xié)調(diào)、分工、融合，那就必須用到MCU來實現(xiàn)全盤統(tǒng)籌，實現(xiàn)各個模塊之間的通信。

物聯(lián)網(wǎng)對MCU

提出“芯”要求

在未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，對于MCU產(chǎn)品的需求也會急劇增加。同時，為了順應(yīng)千差萬別的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，對MCU芯片和相關(guān)組件的功耗和功能都有了不同的要求，低功耗、集成度高等成為未來MCU芯片市場角逐的主要技術(shù)方向。

“為了在物聯(lián)網(wǎng)中，能夠便捷地進(jìn)行通信連接，同時保證數(shù)據(jù)和設(shè)備的安全，對于MCU產(chǎn)品的功耗和尺寸要求非常嚴(yán)格，要求低功耗的同時高集成化，若想實現(xiàn)實屬不易。”瑞薩電子中國MCU市場部高級專家吳頻吉同記者說道。

同時，吳頻吉認(rèn)為，高集成化MCU產(chǎn)品是未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢。隨著智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，無線RF、傳感器、電源管理等搭配MCU成為一種新趨勢。高度集成的MCU不僅可以仿便客戶開發(fā)產(chǎn)品，還可減少印刷電路板的占用空間，從而能夠降低一部分成本，將來非常具有市場潛力。

基業(yè)長青經(jīng)濟(jì)研究院公開資料顯示，目前有四種MCU改進(jìn)路徑能夠讓設(shè)計廠商具備較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)能力，并且在內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)計工藝上進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的市場需求。其一，可以通過采用雙CPU或多CPU結(jié)構(gòu)、拓展總線寬度以及開發(fā)串行接口總線結(jié)構(gòu)并簡化MCU外部接口電路連接的方式來改變CPU的架構(gòu)，從而提升MCU的處理能力;其二，可以采用CHMOS等新型制程工藝來幫助芯片降低功耗;其三，通過儲存容量擴(kuò)大化以及編程在線化，使得片內(nèi)程序存儲器從EPROM、E2PROM改為Flash或ISPFlash存儲器能夠有效提升儲存器的性能;其四，將一些應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件固化于片內(nèi)ROM中可以簡化用戶應(yīng)用程序開發(fā)工作。

此外，金光一還認(rèn)為，對于MCU廠商來說，除了芯片本身的集成度、功耗、成本與安全性不斷進(jìn)化，且打造一個廣闊的產(chǎn)品平臺以外，還需要從多重維度來推進(jìn)，以應(yīng)對層出不窮的應(yīng)用需求。例如，為了使MCU具有推理和運算能力，面向更多的智能交互應(yīng)用，GD32MCU將配備更強(qiáng)的計算能力和更高的存儲容量，并且會根據(jù)需求增加圖形和AI硬件加速器或多核異構(gòu)來更好的適應(yīng)邊緣計算的需求。