随着物联网和智能硬件的快速发展,32位MCU的需求呈现快速上升趋势。据相关数据统计,2015年全球MCU出货量255亿颗,比2014年提升了12.4%。虽然今年全球的经济相对低迷,但是MCU的需求仍然有望增长20%左右,预计2016年全球MCU市场出货量将突破300亿颗大关,其中32位MCU市场未来几年会保持30%左右的高速增长!

创新三板挂牌记录,灵动微欲成本土MCU第一推动力

虽然目前MCU领域仍然是以国际半导体厂商为主导,随着中国本土半导体厂商的崛起,特别是中国政府以及民间资本的大力扶植。以灵动微电子为代表的国产MCU厂商正迅速崛起。目前,灵动微电子已经成功完成十余款MCU产品设计及推广,包括基于8051、ARM® Cortex®-M0、ARM® Cortex®-M3内核的Flash MCU、OTP MCU、EEPROM MCU等产品,产品及方案广泛应用于工业控制、智能家电、智慧家庭、可穿戴式设备、汽车电子、仪器仪表等领域。 image001 2016年8月23日,上海灵动微电子股份有限公司在深圳成功举办2016年秋季新品发布会。除了灵动微电子董事长兼CEO吴忠洁博士、灵动微电子MCU事业部总经理娄方超先生外,包括灵动微电子的生态合作伙伴,ARM物联网应用市场经理耿立锋先生以及云汉芯城产品副总裁程凯先生,深圳蚁石(OCTANT)科技有限公司总经理朱才智,周立功单片机创始人周立功均到场为灵动微站台。《国际电子商情》也第一时间进行了全程活动报道。 image003 灵动微电子董事长兼CEO吴忠洁博士

灵动微电子董事长兼CEO吴忠洁博士首先介绍了灵动微电子多年来的发展历程,并表示灵动微电子的愿景就是成为“中国本土MCU第一推动力,致力于发展成为中国本土MCU产品与MCU应用方案的开拓者和领导者。 image005 据介绍,灵动从启动挂牌到新三板正式挂牌不超过6个月,同时引入了国家大基金为北京的战略投资者。成为中国大陆第一个,也是目前唯一在公开市场发行股份的集成电路设计服务领域公司。

灵动微MM32系列新品介绍

image007 灵动微电子MCU事业部总经理娄方超

灵动微电子MCU事业部总经理娄方超先生则介绍了灵动微电子三款新品:它们分别是则是基于Cortex-M3内核的MM32F103系列MCU,基于Cortex-M0内核的MM32F031系列MCU和MM32P011系列的MCU,其中MM32F031系列MCU有突出的性价比特性,主打IoT及消费类市场。 image009 MM32F103是灵动目前的主打产品线,基于嵌入式闪存工艺,提供不同的封装形式,现在市场上已经供货。 image017 与国际主流MCU对比,MM32F103在性能上强于竞品,未来推出加强型的产品在主频性能方面将会更强。 image013 这次推出的F031基于M0内核,性能略弱于F103系列。这个产品目前交货周期是4~8周。灵动的渠道合作伙伴云汉芯城会即时上线这个产品。如果以价格和性能作为X和Y轴的话,不同的MCU内核分别应对不同的市场。未来灵动还将推出M4内核的产品。 “我们的MM32是5月在会展中心推出。到今天也差不多3个月的时间,对于新兴品牌时间比较短。包括我们很多伙伴确实在出货,我们希望这个产品在未来的3到5年能够保持百分之几百的增长。” 娄方超表示。

没那么简单,MCU十大构成要素

image015 灵动微电子总结的MCU十大构成要素

“做MCU不是仅仅把IP做出来,很多东西要针对MCU的环境做特定的优化。”娄方超表示,MCU要推广开来,需要准备大量的周边,他把这些年做MCU的心得归纳为十大要素。 其中内存控制器是做嵌入式闪存必不可少的。内存控制器很多MCU都是被接管的,不仅仅影响到系统运行的效能,更对调试结果有极大的影响。“我们可以很自豪的说,我们的内存控制器丝毫不落于下风。” 然后是架构,一个好的架构非常重要,在架构上可以把优秀的系统整合出来。“大家知道我们很多是基于汇编做开发,现在还有些图形化的开发语言,这些都是构建在强大的Driver上。” 加密和安全对于MCU来说也是非常重要的,很多IDH的客户在开发方案上有多年的积累,他们急迫希望MCU厂商有行之有效的加密手段。灵动微电子从做第一颗芯片开始,在安全性方面做得非常出色。 image017 灵动微的MiniBoard开发板,界面的友好,驱动的完备都会对潜在用户产生非常大的影响。 image019 除了低功耗,对于MCU来说一大优势就是易于开发。这也是为什么芯片合作方在开发MCU的时候要能够围绕芯片开发很多周边应用软件以及工具。

image021 做嵌入式开发需要接触到各种Link,它的主要功能是做调试使用。 image023 灵动还提供一套Debug的工具,它的好处是底层代码向合作方开发。 image025 很多量产客户需要的脱机下载器,提供批量烧录使用,一些IDH的客户希望把算法放到脱机下载器中,可以实现一键烧录。有了这个下载器可以为客户拓展很多使用场景。 image027 脱机下载器可以和自动烧录结合,直接实现批量自动烧录。同时也支持各种下载方式。 image029 值得一提的是,灵动微的MM32系列在今年3月份正式被ARM的KEIL.ARM网站收录。目前被全球范围内真正的全球厂商只有不到19家,而且这个list被不断的收紧中。“灵动作为本土企业能位列其中,非常荣幸。” 娄方超表示。 MM32针对四大市场及方案介绍 image031 总的来说灵动的MM32系列MCU主要针对四个市场:第一类是IoT/低功耗应用,目前这个市场被归类到消费市场。 第二类是工控、汽车电子,这个市场门槛高,利润率高,但是周期长。 第三大类是传感器、MEMS应用,所有的MEMS应用后面都贴了一颗ASIC或MCU。 第四大类是加密安全应用,一个是MCU本身的加密,另一个是为行业客户提供服务。

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image035 娄方超也介绍了一些合作客户的案例。比如去年比较火的平衡车的方案。 image037

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以及深圳的蚁石科技推出的无人机方案,主要针对玩具、航拍市场 image041 高清显示的电子相框的方案 image043 电子标签方案,采用的字库芯片来自上海高通,是国家信标委唯一授权的合作方 image045 LED屏方案,应用于广告标牌、信息指示 image047 BLDC无刷电机,这是一个特色市场,进入门槛比较高。可以实现正弦波驱动,可以实现霍尔信号监测,实现一万转的演示。 image049 微型打印机方案 image051 电子烟方案 image053

最后介绍的是智慧家庭方案。娄方超预估,未来5年,全球物联网节点会达到240亿个节点。

MM32后续技术路线图

image055 灵动微电子的技术路线图。概括了灵动微过去和未来要做的事情。从这个技术路线图来看MCU产品趋势,第一个趋势是功耗和成本逐渐下降,第二个趋势是性能和功能逐渐提高。

娄方超认为,MCU并不是性能越高越好,而是合适的性能,恰当的功能。芯片从定性到设计到量产交付,差不多要18个月,因此产品定义的时候会决定未来一两年的市场反馈。

“我们对MCU的工艺、周边场景有独到的理解,目前我们的工艺在0.18μm工艺,最成熟的产品是F103,更年轻的是F031,F系列是标准品的代号。我们预计在今年底明年初会推出L系列,L是我们超低功耗的代名词。我们L系列在去年已经投入验证,我们去年的功耗在0.4个微安。” 娄方超表示,明年灵动微电子还会推出B/R/W系列。其中B系列指的是蓝牙,R系列指的是RF,而W系列则是Wireless,这个系列在工艺上有可能达到40nm。

“做一颗芯片不难,但是要做好,把客户的需求都满足是很难的。” 娄方超表示,为了更贴近和支持珠三角地区的客户。灵动微电子已经在深圳科技园南区成立了全资子公司,希望24小时内帮助客户解决困难。“跟欧美企业相比,我们的优势就是提供保姆式的服务。”

除了cortex-M系列,MCU应用其实还包括A系列和R系列

作为灵动微电子的重要合作伙伴,ARM物联网应用市场经理耿立锋先生也到场为其站台。他从工具、生态系统建设、商业模式等各个发展介绍了ARM如何更好地与本土公司合作。 image057 ARM物联网应用市场经理耿立锋先生 image059 “以前我们更多在支持一些国外的芯片厂家,今天很荣幸能支持国产MCU在市场上有新的进展。”耿立锋表示,对于MCU市场来说,ARM除了M系列,还有A和R系列内核。其中A系列适合跑大的系统,处理能力提高到非常高的角度,这个时候就会过渡到MPU,把MPU也归到MCU的范畴。R系列比较适合一些高性能的需要实时运算的场合。比如汽车电子领域,这个场合不允许信号处理、等待、需要功能、安全,从市场来说,汽车电子、医疗本身对于系统的实时性要求,M系列有局限。 image061 M系列针对的应用市场非常广泛,几乎所有的场合都可以适用到。 image063 耿立锋表示,在过去的几年32位MCU的份额已经超过4位和8位的MCU。在过去的7、8年中,ARM基于CortexM的内核MCU已经超过171亿。2015年ARM MCU出货达到了64亿颗,其中M3是ARM最早推出的MCU内核。 image065 虽然目前MCU的领导厂商主要是欧美、日系厂商,但是国产厂商也开始逐渐崭露头角。 image067 从MO到M7是ARM整个MCU的IP组合。耿立锋认为,M3是非常均衡的内核,在性能、功耗、成本可以很好覆盖主流市场。后期推出的M0和M0+的内核,满足成本敏感,对主频性能要求降低,使得应用场合更好的弥补。 M4内核可以结合M3的控制技术上,加上DSP的算法。DSP与运算能力有一定的结合,后来ARM又推出了M系列中性能最高的产品M7。做一些非常复杂的算法,有一些内存做扩展的时候,M7就是非常好的选择。 image069 F031是基于M0的内核,M0从定位上是整个M内核中出货量仅次于M3的内核。M0的增长幅度非常高,在中国市场M0非常容易能被市场接受。

MCU技术发展趋势,生态系统为王

image071 一个趋势是随着工艺的演进,MCU的成本开始逐渐提高。一方面硬件成本会下降,同时整个项目成本上升。 image073 生态系统是ARM乃以生存的根本。耿立锋表示,目前M系列在嵌入式系统中有很多传统的做RTOS的客户,也有众多的做开发工具的公司。同时还有一些做IDE和调试工具的公司。随着MCU复杂度的提升,越来越的客户需要开发越来越复杂的嵌入式系统。 image075 耿立锋表示,ARM进入中国超过10年,2015年有超过15亿颗基于ARM的中国芯。 目前为止,更多ARM的国产芯片是围绕消费电子,以A系列内核为主。另外一方面,国产MCU的力量还比较薄弱,ARM也希望更多灵动这样的公司能加入第一阵营。