国内32位MCU产业发展趋势及技术壁垒分析

摘要：MCU是一种广泛使用的集成电路器件，它集成了CPU、片上存储器、输入输出接口、以及信号采集、控制等电路。随着应用设计需要的资源越来越多，32位MCU将逐步取代8／16位MCU，占据主要市场。本文详细论述了国内32位MCU产业的发展现状和发展趋势，同时，针对国内本产业的发展现状，指出该产业的技术壁垒，并提出相应的攻克路径，以推动国内32位MCU产业的发展。
关键词：MCU；发展趋势；技术壁垒

0 引言
中国是全球最大的家电、电子产品整机生产国，也是MCU的最大应用国，每年的MCU消耗量在20亿美元以上。在20亿美元的国内MCU市场中，虽然8／16位单片机仍占有主要市场份额，但近年来32位MCU已有了飞速的发展，市场份额也有了稳步的提高。32位MCU的特点是：低成本、低功耗和高性能等，可以替代目前工业市场和消费电子市场中一些16位MCU。

1 国内外发展现状
MCU集成了CPU、片上存储器、输入输出接口、以及信号采集、控制等电路，广泛应用于制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、医疗电子和消费类产品等领域，是最关键的嵌入式系统处理芯片。
就MCU产品来说，国际大型半导体公司，如Renesas、NEC、FreeScale、NXP、ST、Ti等，依靠其高品牌声誉、技术实力、完善的销售网络，仍然占据主要市场。同时，随着应用设计需要的资源越来越多，32位MCU市场正受到市场追捧。众多知名半导体厂商，纷纷将32位MCU视作策略性产品加以发展。国产的MCU虽已有相当发展，如海尔集成电路、中颖电子、深圳中微等企业已经有相当多的8位MCU产品应用，但大多集中在中低档次的8位MCU领域。对于32位MCU，目前在内地基本还没有本土芯片提供商。

2 产业发展趋势分析
随着人们需求的发展和科技的进步，绿色、节能、智能化是家电发展的三大趋势，尤其是节能与智能化，这跟MCU有着密切的联系。通过实地调研，结合当前国际国内发展情况，MCU面临着以下几大发展趋势。
(1)高性能，低价格。物联网、智能家电等应用，要求MCU不再仅仅是一些简单的开环、开关控制，而需要处理更复杂的物理传感信号，具有更加细腻、智能的控制策略，如TCP／IP等的网络协议、无线网络的复杂路由控制以及多线程问题等；同时，丰富的人机界面要求处理器也具有更高的处理性能、分辨率更高的LCD显示器、细腻的触摸屏等输入设备，要求嵌入式系统具有强大的GUI系统的支持。为满足以上要求需要处理器具有更高性能。相对DSP、FPGA等器件，又应具有成本相对低廉、开发高效的特点。
(2)32位MCU未来还会向多核方向发展。我们知道多核应用目前主要集中在数据中心服务器中，但是伴随密集计算需求的产生，比如汽车电子、图像处理和视频监控行业，将会出现多核MCU，比如今天我们看到的飞思卡尔MPC563xM系列包括32位汽车动力总成MCU，用以改善拥有一至四个气缸的小型引擎的效率和性能。MPC563xM器件韵MCU核是基于多核PowerArchitecture和DSP引擎技术；另外一个例子是TI达芬奇TMS3 20DM644X数字媒体处理器就是由双核MCU(ARM9+C64X DSP)组成的。
(3)在8／16／32位之间的无缝移植的技术方案。大量的嵌入式应用过去和今后一段时间还将集中在8／16位机上，但是考虑到市场竞争的加剧，推出高性能的升级产品已经是产品设计初期必须考虑的问题之一，便于实现轻松升级的灵活MCU架构将得到欢迎。比如Microchip最新推出的32位MCU PIC32的时候重点强调也是和PIC24／disPIC DSC的引脚、寄存器和外设兼容，新版本的MPLAB开放环境在原有8／16位MCU上增加了32位PIC32支持和16位通用外设API库，这样同样的开放环境在更换MCU的时候只是重新编译一下代码就可以运行了，同样思路的产品线是飞思卡尔的Flexis QE128，包括了8位S08和ColdfireV1的六款内核的升级方案。