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多面性、易用性:MCU 的发展超出你我想象

时间:2018-07-16  来源:今日电子  浏览次数:1708  字体:"大" "小"

《今日电子》:您认为在M CU领域,这几年最大的技术发展是什么?

上海东软载波微电子有限公司(以下简称东软载波):在MCU领域这几年最大的技术发展是:工艺制程从0.35/0.25μm向0.135/0.11μm、90nm转移;从8位MCU向32位MCU转移,32位MCUCortex-M内核MCU逐步普及;低功耗和高抗干扰已经也为市场普遍要求。

瑞萨电子中国通用解决方案中心市场部高级专家王均峰:首先是MCU在高新能,低功耗等核心性能的持续改善,同时MCU的连接性,安全性,模拟模块等性能也在持续提升。

在这里我想重点讨论一下安全的问题,最为物联网的核心器件,MCU

的专业硬件加密功能,是实现安全之源。通俗说就是MCU会是那个可以放心存放你的私人密钥的最安全的地超出你我想象方。安全网络的全覆盖借助MCU才能实现,未来随着产品对产品安全级别需求的不断提升,这将是最具潜力的市场。

Silicon Labs亚太区区域营销资深经理陈雄基:近年来在激烈竞争的MCU市场中出现的最重要技术发展之一,就是基于MCU的集成。把各种功能集成到MCU中有许多益处,包括更低的解决方案成本、更小的占板面积和更高的功能集成度,进而可产生更高的性能和更低的能耗。为了满足物联网(IoT)市场的需求,市场上已经出现了一类全新的、高度集成的、支持多协议连接的无线MCU。我们认为这类多协议无线MCU(我们也称为多协议SoC)是异构MCU的一种形式。

作为将硬件和软件工程工作结合在一起的结果,我们看到能够支持多种无线协议的无线MCU和SoC实现了快速增长。多协议SoC也支持在所部署设备的生命周期中对它们进行无线更新,并且提供了一种简单的方法可以与传统的专有协议协同工作。开发人员力图在简化终端节点设计的同时添加无线连接功能,目前,来自多家供应商的、先进的多协议、多波段SoC正在为他们提供更大的灵活性和更多的开发选择。

Silicon Labs的多协议Wireless Gecko SoC可以为物联网设备提供灵活的无线连接和性价比合理的芯片选择。WirelessGecko产品系列集成了强大的ARM Cortex-M4内核、节能的Gecko技术、高达19.5dBm输出功率的2.4GHz无线收发器,以及先进的硬件加密技术。

意法半导体通用微控制器市场经理于引:随着通信、消费电子、工业和医疗领域取得激动人心的技术进步,市场对功能更复杂的MCU需求也越来越高。针对不同的应用需求, 意法半导体正不断突破技术极限,为客户提供高性能、低功耗以及兼具高性能和低功耗特性的一系列微控制器(MCU)产品。我们认为在未来几年内,人工智能、虚拟现实、物联网等技术会将MCU推向另一波巨大的技术变革浪潮。

东芝软件系统(上海)有限公司第二技术部部长马蓉:近年来,在MCU领域最突出的技术是电机控制和感知控制技术。东芝面向未来的基于ARM核的产品正是对应这类需求。例如,矢量引擎功能可以轻松的控制电机, 高分辨率高速度的模拟数字转换器可以更准更快的读出传感器的模拟数据。东芝的产品就内置了这样的功能。

兆易创新产品市场总监金光一:智能工业制造(工业4.0)、人工智能(AI)与物联网(IoT)是引领未来市场增长的三驾马车,更是MCU应用的主战场。GD32MCU提供了完善的产品组合与开发生态不断加速产业升级步伐。从电机变频、人机界面、现场总线,到智慧家电、VR/AR、智能硬件,再到电力电表、远程共享、802.15.4K/NB-IoT,以GD32 MCU为控制核心的电子系统无处不在,并持续为用户创造价值。

《今日电子》:MCU是个应用场景非常分散的市场,如何才能在这个市场取得领先?

东软载波:专注于产品性能和差异化应用,才能在MCU这个完全竞争的市场上获得领先。在高集成度的MCU SOC继续做突破。

王均峰:对于通用型MCU,瑞萨电子通过对市场的长期积累和对现在以及未来需求的深刻理解,在MCU产品线的布局既有低功耗、高性价比的RL78 系列,也有高性能的RX系列,及包含质保软件的Synergy平台,并通过细分化的管脚数量、ROM、Flash配置,涵盖市场的大部分需求。同时对于专用市场,例如电机控制、电表、人机界面、触摸控制、网络连接, 安全加密,我们都有专门的对应产品。向客户提供简单,易用及完美契合的理念是瑞萨一直保持领先的核心价值。

陈雄基:MCU的确拥有多样化的应用,所以没有任何一家MCU供应商能够一款产品包打天下。今天,不同细分市场中的不同应用要求差异化的功能,而不是通用的控制与计算。工业物联网(IoT)是当今最令人关注的市场机遇之一,如果能够进入工业监控和自动化系统领域内推出新产品,通常都会有很高的投资回报率(ROI)。通过改进监控和控制,工厂通常可以减少故障时间、提高产品质量和降低成本;并且在许多案例中,仅在几年内就可以收回在IIoT上的投资。

我们相信未来物联网应用中,每个终端节点都将会有越来越高的智

能。这是一个MCU必须以更聪明的方式去适应传感器数据处理的应用领域。然而,我们将很可能看到许多其他类型的应用,它们需要以聪明的方式对我们周围的事件做出响应。当前的MCU,尤其是那些电池供电型应用中的MCU,所面临的一个挑战就是在消耗足够低的电能时,还有足够高的性能来处理手头上的任务,这种情况正在逐步改善。

于引:经过十年的发展,意法半导体已跻身MCU市场领导者行列。过去十年来,意法半导体不仅高度重视指令集架构,提供最具创新性和实用性的MCU产品,同时还构建了强大的开发生态系统。该系统旨在为工程师们创造巨大价值,提供出色的设计和调试支持服务,为他们指明清晰的未来开发路线。客户对我们的产品和服务也给与了高度评价。如今,意法半导体已成为业界和客户公认的MCU产品阵容最强大(包括超低功耗、增强图形处理功能、高集成度和安全性的产品)、功能设计最具创新性、同时还能以极具竞争力的价格保有最强大生态系统的业内公司之一。

从耐用、经济的8位MCU,到基于ARM CortexM0和CortexM0+、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7等内核、提供多种可选外设的32位闪存微控制器,意法半导体的MCU产品组合可谓种类繁多、品种齐全。除MCU外,意法半导体还提供超低功耗MCU平台。我们的多样化产品组合几乎可以满足各种设计开发需求。

马蓉:我们不认为东芝的MCU产品系列应该覆盖所有应用。我们关

注那些需要应用到先进的电机控制和感知技术的市场。如白色家电和机器人。

金光一:GD32 MCU为客户提供了丰富的选择,全面覆盖到各种高中低端应用需求,包括入门级的超值型产品、资源均衡的主流型产品及高性能的增强型产品系列齐备。并且各个产品系列间全兼容,用户可以灵活的自由切换。

另外,GD32 MCU的性价比可以做到最优。GD32F450系列全新32位MCU基于200MHz Cortex-M4内核,持续以业界领先的强大处理效能与低功耗、高集成度、高可靠性和易用性的最佳组合,为工业控制与物联网等高性能计算需求提供高性价比解决方案。GD32F330/350系列Cortex-M4内核通用MCU,又能够以低至30美分的价格刷新行业记录,为入门级应用提供超值应用的开发首选。

藉由日益壮大的本地化半导体制造生态系统,GD32 MCU采用55nm业界最先进的MCU工艺制程成熟量产,不仅提供更高的处理性能,在功耗方面也进一步优化,更具备优异的成本价格。兆易创新从晶圆到封测都是双产能保障,产品设计和生产制造均在国内完成,以优化的本地全供应链体系提供了业界迅捷的交期服务,还提供了业界最为灵活的客制化MCU服务,从而节省用户时间,极大的加速了研发项目的落地和量产。

GD32 MCU持续打造以智能工业制造、消费性电子和物联网应用为主的应用范例,目前在工业控制、小型家电、汽车周边与智慧家庭等应用领域均有非常多的行业标杆用户。

《今日电子》:64位的单片机时代会在今年内到来吗?

东软载波:我们公司具有自主知识产权的8位MCU内核,并引入了Cortex-M 32位内核,目前已经建立了完整的SMART产品线,面向家电、消费电子和工业控制应用领域,因此,短期内不会进入64位MCU领域。

陈雄基:64位MCU的时代还有数年之遥。当今的8位和32位MCU拥有庞大的安装基数和完善的开发生态系统。我们相信,在可预见的未来,8位和32位MCU架构将仍旧是嵌入式应用和物联网终端节点应用的首要选择。此外,64位设计并不在Silicon Labs的MCU产品路线图中,也很少有MCU供应商在积极开发64位MCU,或者在近期内将其推向市场。但是话说回来,64位微控制器一定会在高性能计算应用中占有一席之地。

于引:目前我们的STM32系列发展势头很好,仅在这一块的业务已十分繁忙,所以32位的地位非常稳固,64位的普及还需时日。

马蓉:通用微控制器的主流依然是32位。

《今日电子》:MCU在中国市场的表现是怎样的,哪些应用最快成长?

东软载波:东软载波微电子在MCU市场是高抗干扰、高靠性、高性价比得到市场客户的认可,在家电、小家电、消费电子、工业仪表、安防、汽车电子等领域中得到广大用户的认可,迅速成长为中国通用MCU微控制器供应商中的领军企业之一。

陈雄基:中国拥有世界上最大的MCU市场之一,但是与其他区域市场相比也是截然不同的。在宏观层面上,我们可以将中国市场划分为两部分,本地市场和出口市场。就本地市场而言,我们必须满足由我们的客户定义的需求或本地标准,而且价格竞争通常也很激烈。这方面很好的案例就是光收发模块,我们与客户紧密合作来定义规格,然后交付产品。就出口市场而言,我们必须开发适合全球市场的产品,并且为客户提供参考软件或软件库来帮助他们开发自己的产品。这方面很好的案例是Zigbee市场,Silicon Labs不仅为自己的客户提供无线MCU,还提供经过完全认证的Zigbee协议栈。

中国市场上的价格竞争一直都很激烈!作为一家为中国市场提供MCU产品的领先供应商,Silicon Labs倾向于考虑整个解决方案的总成本,而不是一个元件的成本。我们通过提供高度集成的解决方案来帮助客户降低总体物料清单(BOM)成本。目前,客户正面临两大难题,产品复杂性和上市时间。在这方面,Silicon Labs正提供一流的工具来帮助我们的客户。我们的Simplicity Studio不仅允许我们的客户支持MCU,也允许他们在同一个开发环境中将Silicon Labs的无线产品和传感器添加到自己的产品中。

于引:意法半导体于2007年6月在中国北京推出了首款STM32微控制器,去年是STM32问世10周年,我们为此举行了盛大庆典。截至目前,意法半导体已经交付了超过30亿颗通用STM32微控制器,我们认为这是一个惊人的增长速度。STM32被广泛应用于智能物件和安全物件领域,在工业、消费电子、物联网、移动、医疗、健康和可穿戴设备以及汽车等几乎所有领域都能看到STM32的身影。事实上,由于STM32太受市场欢迎,所以很难说出具体哪些应用领域增速最快,因为相关排名几乎每个月都在变化。

马蓉:我们认为在中国市场上工业用机器人和护理机器人正在高速成长。

《今日电子》:MCU的种类繁多,从高性能到低功耗,针对的应用市场多种多样,如何简化各行业工程师使用MCU进行开发设计的难度?

东软载波:我们公司经过十多年的努力,逐步形成了中国本土独特而完整的MCU芯片设计平台iDesigner,包括具有自主知识产权的MCU芯片设计和工具链平台。其中,iDesigner工具链平台包括集成开发环境(IDE)和C编译器等,它集成了8位HR7P内核MCU编译器HRCC和32位 Cortex-M0内核MCU编译器Dorado的仿真开发和编程界面,配合其自主开发的ES10M和ESLINK等开发硬件,形成了MCU产品线完整的工具链,具有兼容标准C语言、编译效率高等优点,良好的代码开发和编辑界面,直观方便的调试环境也满足不同层次开发工程师的工作习惯。同时,针对特定行业应用,开发了不同产品的应用模块,供客户工程师直接调用和参考;建立网上实时技术支持平台,开展网上直播产品研讨会等方式,加快产品的市场推广力度。

王均峰:市场的需求千变万化,尤其是针对IoT,对市场参与者提出了诸多挑战:

产品开发周期的要求越来越高,如何快速占领市场?如何在快速变化的市场中控制产品的总体成本?如何开拓许多有不确定性的全新的市场?

针对这些挑战,我们需要一个坚实的针对物联网和嵌入式开发的平台,这个平台应具有以下特点。

-平台专为开发者定制,符合大多数项目开发的需求,且需要持续提升品质,可以直接用于最终产品的生产制造。

-平台的内容要全面完整,且通过一定的国际标准的认证,并可以提供完善的支持。

-平台能将工程师从乏味的底层基础架构设计和编程中解放出来。

-最终能将复杂的产品更快地推向市场, 并成为创新引擎。

瑞萨Synergy平台正是为此而打造,将完全改变嵌入式系统的开发流程。

陈雄基:SiliconLabs提供带有不同的硬件集成度和连接功能的MCU和无线MCU,以提升整体的系统集成度,并帮助开发人员降低系统成本。Silicon Labs也为嵌入式产品开发人员提供一种灵活易用的开发环境,以便他们能够及时定制任何设计。Silicon Labs正在采取的一项战略举措是为其EFM32 MCU和EFR32 WirelessGecko产品组合提供Micrium OS支持,它是一种领先市场的实时操作系统(RTOS),可支持开发人员以友好的方式去管理多任务,以便使用功能更强大的MCU和无线MCU。

通过使用EFM32 MCU和EFR32 Wireless Gecko SoC,开发人员可充分发挥Micrium OS的强大功能,因为这种OS汇集了Micrium多位嵌入式专家开发的最新软件组件。这是只对Silicon Labs的客户提供授权许可的依靠μC/OS5这一专业级内核的OS,它是一种已在Micrium深受欢迎的μC/OS-II和μC/OS-III产品中经过验证的技术。对于那些选择Silicon LabsMCU和无线MCU的设计师,μC/OS 5是可以免费获得的,因而从技术和成本的出发点来看,该内核都是一个新项目的理想选择。

于引:意法半导体的开发生态系统包括STM32 Nucleo开放平台和简单的快捷许可授权机制,方便客户轻松、快速地评估智能物件和物联网创新应用,从而开发原型并推向市场。

我们的STM32开放式生态环境能让广大客户借助最新的意法半导体产品开发原型和创新设备,为客户提供了一种快捷而经济的选择。

目前,意法半导体已向市场交付了100万套STM32微控制器开发套件,这些工具让全球的产品设计师都能够针对各种不同的应用快速开发智能产品。

为进一步强化我们的生态系统、加快应用开发速度,意法半导体于2017年12月收购了专为Arm?内核微控制器设计集成开发环境软件(IDE)的嵌入式系统公司Atollic。 Atollic是TrueSTUDIO?的供应商,TrueSTUDIO?是一款获得专业认可的关注度很高的集成开发环境软件(I DE),适用于专注ARM?Cortex?-M内核的微控制器(如意法半导体市场领先的STM32系列32位微控制器)嵌入式开发社区。我们收购了这一强大的软硬件生态系统,并让STM32开发人员免费使用,将有助于客户进一步加快应用开发。

另外,意法半导体的STM32软件生态系统还新增了Sigfox软件包,可简化物联网设备开发,提升物联网设备与远距离低功耗无线网络连接的灵活性。

马蓉:我们提供各种方案和参考板,希望可以帮助工程人员减轻开发的负担。同时,我们也为工程人员准备了通用样例软件。

《今日电子》:贵公司的MCU有何独到之处,未来有怎样的发展规划?

东软载波:东软载波微电子在2012年就已形成了SMART产品线的发

展规划。SMART产品线包括:S(安全芯片系列)、M(8/32位工业微控制器芯片系列)、A(智能电网领域专用芯片系列)、R(无线通信芯片系列)和T(触控芯片系列)五大系列上百款集成电路产品。同时,不断整合专用电路的DSP化,降低程序运行的功耗。

东软载波微电子具备基于ARMCortex-M0和ARM Cortex-M3的MCU研发和量产经验,尤其是在深亚微米工艺平台,已经在工业控制专用领域提供高品质的32位MCU芯片。

东软载波微电子以非标无线互联芯片为起点,结合企业高性能低功耗MCU产品线提供的丰富外设,将面向市场陆续推出BLE(低功耗蓝牙)、WiFi、GPS/北斗等低成本高性能标准无线协议栈产品。

东软载波微电子的发展目标以集成电路设计为基础,开展以融合通信为平台的技术研发,为国家信息安全提供可靠保障,努力成为智能化、能源互联网这两个新兴战略领域的一流企业。

陈雄基:我们相信,多协议能力将是2018年增长最快的趋势之一。为了满足这一市场需求,Silicon Labs提供了一个无线Gecko多协议SoC的组合,支持Zigbee、Thread、低功耗蓝牙和私有的无线连接。除了提供广泛的连接选项之外,无线Gecko平台还允许开发人员利用相同的工程专有技术和重用硬件和软件,跨越多种应用来应对不同的需求。这种多协议方法在开发新产品时带来了敏捷性和效率。

为了降低MCU产品的能耗,Silicon Labs一直关注多个重要领域。最明显的领域是在执行代码、无线传输或接受数据包时的能耗。这些时候的电流应该尽可能地低,这将给大多数时间都处于工作模式的应用带来好处。然而许多应用都使用非常小的电池,所以在这些场景中,让MCU尽可能多的处于睡眠模式是很重要的。在Silicon Labs的EFM32 Gecko MCU和EFR32 Wireless Gecko SoC中,大多数的外设在深度睡眠模式下都可以继续工作。

于引:今天,意法半导体凭借业内最广的产品线跻身基于ARM Cortex 的MCU市场前列。STM32共有11大产品系列(F0,F1,F2,F3,F4,F7,L0,L1,L4,H7,L4 +)和800多款产品。

除此之外,意法半导体开发生态系统还包括开放平台和快捷许可授权机制,方便客户轻松、快速地评估有关智能物件和物联网的创新应用,从而开发原型,推向市场。

马蓉:在电机应用领域,东芝提供了种类多样的半导体器件的组合。我们开发的概念就是高效率。

东芝致力于从半导体器件端减少热消散,提高电机驱动的性能,缩小产品封装尺寸。我们的单片机产品具有高处理性能、低功耗、专门的电机驱动功能以及丰富的产品系列。

除了单片机产品,东芝还有众多系列的电机驱动芯片(MCD),智能功率器件(IPD), IGBT及光耦产品等适用于电机控制系统。

今后东芝也会从系统级建议的角度不断的丰富我们的产品系列。

金光一:兆易创新GD32 MCU作为中国高性能通用微控制器领域的领跑者,中国第一个推出的ArmCortex-M3及Cortex-M4内核通用MCU产品系列,已经发展成为中国32位通用MCU市场的主流之选。并以累计超过1.5亿颗的出货数量,超过1万的客户数量,19个系列300余款产品选择所提供的广阔应用覆盖率稳居市场前列。未来也会继续丰富产品线,面向超低功耗、无线传输、汽车电子等热点应用方向推出相应的MCU产品和行业解决方案,助力科技创新。