新工业、新智造
“ST将专注增长最快的工业应用市场”，意法半导体市场营销、传播及战略发展总裁Marco Cassis日前在其举办的首届工业峰会上表示，相对于工业化水平较高的欧美国家而言，亚洲国家在工业化升级方面有着更大的提升空间。以中国为例，随着人口红利逐渐消失，劳动密集型企业对工业自动化有了迫切的需求。
2019~2022年全球MCU市场规模及出货量预测。（来源：IC Insights）
目前，亚洲地区的工业市场规模达到了44亿美元，虽然规模庞大，但却呈现高度碎片化趋势。为了更加深耕亚洲市场，ST目前为止已经在亚洲范围内建立了5个技术能力中心，包括电机控制与工业技术能力中心、物联网中心、智能手机中心、电力与电源中心、新能源汽车中心。上述5个中心在中国均有相应机构，尤其是新能源汽车中心，该项目目前正在中国进行，项目一期将于2019年完成，2020年实现全部竣工。
汽车、工业、个人电子设备、通信设备，计算机与外设是ST当前主要关注的四大终端市场。其中，工业市场约占ST总销售额的30%。Marco Cassis援引IHS Markit的数据称，未来三年内(2018~2021)，工业市场总体复合年增长率将会达到6%，ST所服务的市场的复合增长率将会超过7%。
如果继续细分，四大终端市场中的智能汽车、电源和能源、物联网正成为ST的三大关键战略应用，并由此带动ST形成广泛的、强有力的产品组合系列。例如面向智能汽车的专用汽车IC、分立器件/功率晶体管；面向电源和能源战略的模拟器件/工业芯片/功率转换IC、通用MCU/通用MPU/安全MCU/EEPROM；以及面向物联网的MEMS/专用影像传感器和基于ST专有技术的ASIC芯片。
Marco Cassis将更多自主控制系统需要的智能和感知、更高能效、以及安全可靠的利用物联网技术，列为推动半导体行业发展的三大工业应用趋势。以智能工厂为例，当前，自动化水平正在向分布式控制发展，人们需要更安全的工作环境、新的人机交互模式和具备更高能效比的机器设备/数字电源。同时，机器设备还需要被连接至云端，其状态数据要能够被捕获并进行预测性维护。
尽管ST能够向工业应用提供包括微控制器、功率器件、模拟器件、MEMS传感器、BCD，RF/FD-SOI/eNVM CMOS、封装技术在内的完整方案，但他也提醒业界说，在智能工业发展过程中，考虑到工业行业对实时性的严格需求，找到大数据的分析和解决之道将更为重要。也就是说，只有充分的利用人工智能和边缘计算对大数据进行分析、理解和处理，才能够预测出最好的机器控制方法，不断降低信息传达的延迟性，从而将传统工业真正转化成为智能工业。
在这一过程中，5G扮演的角色不可忽视。由于自身具备高性能、高传输速率、低延时的传输特性，借助5G技术的物联网才能通过海量传感器、机器人和信息系统产生的高频优质数据不断训练人工智能的模型，帮助工业企业分析和决策，从而使企业管理者更高效地管理工厂，实现价值链上商品的实时跟踪，对产品进行从零售货架到消费者的全程跟踪。
双面恩智浦
AI-IoT时代，MCU的开发者们在软件、硬件和生态系统上遇到了很多新的变化与挑战，比如云服务商开始进入嵌入式开发领域，系统安全的重要性远远超过器件安全本身等等。恩智浦资深副总裁兼微控制器事业部总经理Geoff Lees此前在接受《国际电子商情》专访时，以下图为例，阐述了嵌入式处理的未来：纵向—人工智能、机器学习、自动驾驶等应用对芯片性能的要求越来越高，直接推动了计算的发展；横向—精密模拟、传感器接口、非易失性存储、高压集成和RF等多样化技术，又推动了物联网发展。这对于专注微控制器和微处理器的恩智浦来说，学会如何在两者间找到适当的平衡非常关键。
为此，恩智浦在2017年提出了“跨界”嵌入式处理器的概念。这种新型应用处理器的最大特点是采用了MCU内核，但基于应用处理器的架构方式，因此既能实现应用处理器的高性能和丰富功能，同时又兼具传统MCU的易用性和实时低功耗运行特性，从而突破了应用处理器和MCU之间的界限。
i.MX RT1050是恩智浦跨界处理器系列的首款产品。进入2018年后，恩智浦接连宣布推出该系列的最新产品：RT1060、更具性价比的RT1020以及采用新封装工艺的RT1050，而基于40纳米工艺，售价1美元以下的i.MX RT1010则是2019年的新产品，主打超级性价比优势，由中芯国际北京Fab 2工厂代工生产。恩智浦微控制器事业部全球产品总监曾劲涛认为i.MX RT1010并非传统意义上的MCU，因为“通常情况下，不到1美元的价格只能获得100MHz或以下的性能；而要想得到500MHz的性能，MCU产品价格通常会在5美元之上”，能在这个价位上提供如此高性能的产品，RT1010是第一款。
Geoff Lees说另一个值得关注的市场新趋势是随着产品功能的日益丰富，对存储单元的要求正水涨船高。例如对RAM而言，由于要运行Wi-Fi、蓝牙、图形处理等多重功能，RAM容量也时刻看涨，以前几KB甚至Byte级别的RAM配置水平现在完全没有市场。同时，由于串口闪存价格不断下跌，很多MCU厂商选择将闪存放在片外，给片上RAM留出扩容空间，以便其更快更安全的运行，这是目前MCU的设计趋势。但此举又对安全加密提出了新要求，因为一旦选择将闪存置于片外，就必须同时提供一套边读取、边在线加解密的系统，以防资料被窃取。
他提到了现在半导体行业追逐的热点——MRAM技术。MRAM具有高速读写能力，同时也能永久地保存数据，所以既属于RAM，又能兼顾非易失性。但MRAM不是用来替代闪存的，而是用来处理运算过程中产生的数据。2017-2018年间，NXP联合其他几家合作伙伴一起开发了MRAM测试芯片，i.MX RT团队正在研究将其内置于下一代产品中，预计将于今年内推出样片。
如果说采用“MCU+应用处理器”理念的跨界处理器，在某种程度上体现了NXP在产品设计上采取的双重属性，那么NXP身上具备的另一个双重属性——既是中国最大的ARM MCU供应商，同时也是RISC-V基金会的白金级会员和董事会成员，同样值得关注。
“事实的确如此。我们有RISC-V芯片，但目前并不公开出售，只是用来做软件测试。对于RISC-V架构和生态，我们只有一个准则，那就是和全球RISC-V社区在一起。”Geoff Lees从以下几方面对该准则进行了解读：
首先，RISC-V会以IP核的形式存在于NXP的产品序列中。目前很多大型系统的子系统异常复杂，甚至超过了普通的MCU和处理器，对于那些以前老旧的内核产品来说，由于缺乏及时的软件和开发工具支持，导致生命周期锐减。如果使用Arm架构的话，出售给客户的系统内有的子系统可以收费，有的却又是免费，从而带来复杂的收费系统。相比之下，RISC-V就非常有优势，内核非常灵活。
其次，RISC-V指令集架构非常稳定，同时它现在也拥有一个快速增长的生态系统，是一个非常理想的选择。目前，NXP提供了两个开源内核产品，一个是RI5CY，相当于Arm Cortex-M4；另一个是ZERO-RI5CY，相当于Arm Cortex-M0+，均集成在恩智浦VEGA平台中。据称，工程师能够很容易地将以前在Cortex-M4上运行的软件移植到RISC-V上。
“我们为VEGA中文取名为‘织女星’，意思是希望能够激励自身像织女一样辛勤地耕耘RISC-V生态。”Geoff Lees说恩智浦今年5月已经宣布在中国推出第一个RISC-V应用和设计大赛，主要面向学生和年轻的工程师群体。同时，恩智浦还向RISC-V全球社区捐赠了2000块开发板，用以支持开发者们开发属于自己的创新应用。
但他也坦诚，受制于开发环境和生态系统的成熟度，RISC-V现在的商用规模还不大，要想在工业和汽车领域看到RISC-V量产可能还需要几年，当前也没有出现客户坚决要求不用Arm，而只用RISC-V的现象，所以一切都还处于耕耘阶段。但可喜之处在于，高校、研究机构和政府部门目前对RISC-V的兴趣甚至超过了Arm，RISC-V社区里也诞生了很多新的想法。未来某一天，基于RISC-V架构诞生的创新产品如果超过Arm，也不是一件令人感到意外的事情。
本文为《国际电子商情》2019年8月刊杂志文章。
