浅谈国产MCU的未来

只看该作者 · 2018-1-8 13:25

本帖最后由 hsxp8888 于 2018-1-8 13:27 编辑

在物联网时代，各类终端需求的持续发酵下，市场重燃了对MCU这个已面世数十年产品的热情。无论是国际知名的NXP、ST、瑞萨、TI，还是国内的航顺芯片或者华大半导体，都在这个市场上各出奇招，卡位MCU的新风口。在中国市场，由于本土OEM厂商需求量大，ARM内核授权的便利性，加上当地服务的天然优势，催生了不少MCU的初创企业。国产MCU和其他半导体产品一样，需要走的是一条艰难曲折的突围路。

打破MCU高度垄断铁桶阵，国产正当时根据IHS的统计显示，2017年，全球MCU供应商的销售总额约为3532亿美元亿，其中前十名就占了当年营收的58.6%，厂商以欧、美、日、韩为主。毫无疑问，这是一个被国际巨头高度垄断的市场。

2017年MCU营收前十供应商表面看来，对于后进的中国厂商，MCU市场是一个难以突破的铁桶阵。但国产MCU供应商航顺芯片CTO刘吉平教授则认为，现在正是国产MCU崛起的好时机：

首先，国内整机企业领先于全球的飞速发展，带给国产MCU更多的机会；

刘教授介绍，现在的国产整机企业，尤其是新兴产品的整机企业发展迅猛，甚至领先于国外同行业竞争者。他们对芯片的需求和理解、对器件的要求都走在了时代的前列；国际MCU大厂为他们提供专用芯片，是有一定难度的。无论是时效性，便捷性以及毛利率要求方面，都给了国内原厂提供了进场机会。

其次，国家对芯片国产化有需求，并成立了大基金支持，嗅到了机会的资本也非常活跃。用资本的力量去推动产业发展，对企业来说，会更容易做大做强。

第三，国际知名企业为国内培养了充足的人才。过去近十年，外资MCU厂商在国内的发展，为我们培养了大量人才，尤其在上海，更是聚集了全中国近一半的MCU高手，这为国产MCU的发展提供了软实力的支持。

第四，与我们合作的晶圆代工厂产线发展成熟。刘教授告诉半导体行业观察的记者， MCU生产需要晶圆代工厂的特种工艺支持，在过去的几十年中，国内的代工厂产线愈发成熟，IP库的丰富和技术的沉淀，为提高产品的性能表现和可靠性打下了扎实的基础。综上所述，无论从技术、人才、市场、生态上看，现在都是国产MCU崛起的好时机。航顺MCU入局，争当自主工控MCU排头兵面对这样一个机遇，航顺芯片技术研发有限公司义不容辞，迅速整合旗下资源，承担起国产工控MCU的发展重任。

刘教授指出，MCU并不是一个很高大上的产品，但几乎所有的电子产品都会用到。这个看起来不复杂的产品，要想做好也不容易。由于MCU占整机成本的比例特别小，但功能与可靠性要求又特别高，因此客户通常不轻易更换供应商，这在MCU的商务推广上提出了挑战。

再者， MCU的开发过程中需要非常多的技术和经验的积累，属于技术密集型产业，而每个人的能力又往往局限在某一专业领域，于是需要更多的专家投入不同的技术发展领域研究，才能保持产品的持久竞争力。更多的优秀的人才需求意味着更高的成本，盈利周期自然就加长了。工业控制，分为现场层、控制层和管理层三个层次，MCU应用在这三层中都有活跃的表现：在现场层，主要完成采集、传感、检测、输入等功能，像各种仪器仪表、传感器，都属于这个层次。具体来说，现场需要测量一个东西，并显示出来，或者现场进行一些简单的智能化处理，都是属于现场层MCU的功能。意味着这些终端需要时刻“醒”着，随时快速反应系统唤醒的要求，但同时又要保持极低的功耗，避免因为能量耗尽，过早的离线失去功能。“安静”的待机，恰如其分的描述了终端的这种状态。

因此对MCU提出以下要求：中小的处理能力、丰富的物理接口、超低功耗。由此归纳出航顺半导体的第一条产品线定义——超低功耗MCU芯片系列。刘教授告诉记者。

现场层还要解决的问题就是采集并运算数据之后的反馈执行，在工业控制领域，更多的表现在对电机运动的控制，这就引出了航顺的第二条产品线——电机控制芯片。

刘教授称，这类MCU的特点是具有强大的运算能力和非常有效率的算法，让电机转的更舒服、柔和，启动速度更快，更便于控制。近几年出现在工业风筒、加工中心上的变频技术，就是电机控制芯片技术提升的结果。

这两大类MCU产品，正是航顺半导体定义的“一静一动”产品系列。除了这两条产品线外，航顺还有第三条产品线——系统控制芯片，这一系列应用主要活跃在控制层。相比起“一静一动”产品系列强调在专业应用方面的适配性和能力，控制层MCU则更强调运算能力和通用性、兼容性、工具的完备性，

刘教授补充说。经过了三年多的发展，航顺半导体在超低功耗领域布局了32位ARM Cortex-M的产品，Flash容量也覆盖了16KB到128KB，管脚数量从20pin到64pin的完整超低功耗MCU产品。32位超低功耗MCU的功耗表现在国内无出其右，在国际上也处于第一梯队。

前面提到，做MCU其实是一个风险极大的尝试。就算鼓起勇气进入到这个行业，做产品布局的时候，也会有很多顾虑。是集中精力单品突破还是分散投资全面进攻？在这种决定**的选择上面，很多公司会因为一着不慎而陷入万劫不复。

但刘教授看来，事情并不复杂。

他认为一定要把公司体量做到足够大，包括公司的品牌、战略、投资各方面的综合实力。这样客户在做产品选择的时候，能被给予足够的信心。航顺半导体以那些中型的客户为目标，用产品线的宽度、可靠度和适用度来征服客户。

刘教授指出，一般创业公司的做法都是先做一个细分市场的芯片，有了好的市场检验，反馈回来再做修正。这样做的好处在于初期的投入较少，缺点在于周期太长。他进一步表示，初创MCU企业的第一颗、第二颗芯片通常是不挣钱的，前期design-in、design-win的周期会很长，第一轮周期一般要3年左右。航顺半导体提出了 “宽电压、高中低端同时起步”的方案，其MCU产品内核覆盖了ARM Cotex M0+、M 3、M 4，工作电压从传统的2.0V-3.8V一跃升级成1.8V-5.5V，工作频率从几十兆HZ到160兆HZ都覆盖，Flash也是从几K到1兆，覆盖了国内主流MCU的绝大部分市场。 “对于我们来说，设计上会有些风险，但从过去几年的磨合期来看，我对我们的团队还是非常有信心的”，刘教授说。经过几年的发展，航顺半导体的MCU团队吸引了一批来自知名外企、拥有十几二十年经验的资深人才，总数已近50人，这规模在国内MCU公司中算是屈指可数了。这些员工也都抱着一颗为国产MCU奋斗的决心，希望能通过自己的努力，把中国品牌的MCU做出来。在他们的努力下，航顺也取得了不错的成绩。

据介绍，2017年第四季度基于ARM Cortex M3 32位新产品的上市，未来公司新增业务主要将来自于32位MCU系列，其中就包括了HK32F103系列，HK32L系列，HK32F030系列HK32F031系列。找准优势，向第一名发起冲刺虽然现在是做MCU的最好时机，但要想获得更大的成功，就要在面对直接竞争的时候，保持住自己的优势，循迹击败对手。在被问到如何在强手林立的MCU市场砥砺前行的时候，刘教授告诉记者，最重要的是找到自己的优势领域。

他指出，MCU市场太大、应用太广，里面总有一些细分领域是已有的大公司兼顾不了或者还没发现的，这就给我们提供了机会。

另外，从人才的吸引、晶圆代工厂的资源、流片的费用、毛利的要求等方面来看，国内厂商所具备的优势，是国外厂家无法比拟的。

对于公司未来的发展，刘教授表示，主要是遵循以下几个阶段：第一个3年目标：在产品线方面，未来产品线要达到200个产品型号，在对应的应用领域里覆盖率达到80-90%；在规模的方面，产品不仅能经得起市场考验，得到行业和大客户的认可，而且专利数量和人员规模也希望能达到相应的指标。 “比如专利我们希望有100项，人员希望达到200人，”刘教授补充说。

最后，是要能进入到国家和重点行业客户的战略布局里。“我们希望经过三年的发展，让大家一提起国产工控MCU，就能想起航顺半导体。”刘教授告诉半导体行业观察的记者。第二个3年目标：就是要向第一名发起冲刺。

他表示，对那时的总销售额要求最低10个亿，产品线方面，各个产品能走到细分市场行业的前三名，成为国内屈指可数的MCU原厂。

伴随着MCU国产化的时代大潮，航顺半导体作为国家队技术排头兵，也一定能够在这个新时代，发展成为持续创新、追求卓越、受人尊重的IC设计引领者，成为客户最为信赖的伙伴，共同携手创造未来。

HK32系列都支持的通用资源：

通信外设：USART、SPI、I2C;
定时器：Multiple general-purpose timers;
直接内存存取：Multiple DMA;
看门狗和实时时钟：2x watchdogs、RTC;
PLL和时钟电路：Integrated regulator PLL and clock circuit;
数模转换：Up to 3x 12-bit DAC;
模数转换：Up to 4x 12-bit ADC(Up to 5 MSPS);
振荡器：Main oscillator and 32KHz oscillator;
内部振荡器：Low-speed and High-speed internal RC oscillator;
工作温度：-40 to +85 °C and up to 105 °C operating temperature range;
低电压：Low voltage 1.8V-5.5V (depending on series);
内部温度传感器：Temperature sensor;