坐稳8位市场后，芯旺微将树立高可靠低功耗高性能32位MCU...

2019-12-5 18:31

本帖最后由 shirley00886 于 2020-3-19 14:09 编辑

MCU广泛地应用于家电、物联网、工控、汽车等各个领域，随着工业4.0、新能源汽车的发展，物联网以及汽车电子的庞大需求，驱动这一市场蓬勃发展。IC Insights的数据显示，从2018年到2023年MCU销售额的复合年均增长率为3.9%，并在2023年达到213亿美金。这期间MCU单位出货量的复合年均增长率达到6.3%，到2023年有望达到382亿片。

随着产品的更新换代以及应用领域的智能化发展，市场对于MCU的运算性能提出了更高的要求。32位MCU逐渐成为主流，它更符合物联网设备高性能低功耗的要求。32位MCU在2018年通用MCU出货量中的占比已经超过了60%，并且这一比例在持续增加。

历经六年的研发攻关，国产MCU厂商上海芯旺微电子也宣布步入32位MCU供应商的行列，将于年底量产32位MCU——KF32系列。在这个强敌环伺，竞争异常激烈的领域，芯旺微进军32位产品的“底气”何在？

十年磨一剑，坐稳8位MCU市场

芯旺微成立之初就定位于汽车级、工业级MCU市场，迄今已成功向专业芯片应用市场提供了KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等8位MCU产品，其中工业级通用8位MCU—KF8F系列，经历了十年的发展，多代产品的迭代，现已成为通用市场不可或缺的重要组成部分，同时也是芯旺微电子的中坚产品线。而拥有自主IP的KungFu8内核处理器架构也经过了10年的验证。工业级、车规级MCU已累计出货超5亿片。

在今年下半年芯旺微针对汽车市场推出了17款车规级的MCU，引起了行业内的广泛关注。这17款车规级MCU属于该公司高可靠性、高安全性的车规级MCU——KF8A系列，打破了车规级MCU一直被国外巨头垄断的局面，也是芯旺微在汽车市场多年沉淀的成果。

据芯旺微表示，车规级MCU的难点在于如何保证产品在如此复杂环境中安全稳定运行，这需要芯片公司严格按照AEC-Q100质量认证标准以及ISO-26262标准对MCU进行设计和验证。芯旺微在车规级MCU方面有着丰富的经验，这些经验大致可以总结成以下四点：
第一，宽工作温度范围，MCU需要在-40℃~125℃范围内各个模块均可以正常工作。例如内置的EEPROM可以在高温下保证足够高的擦写寿命，MCU内有着大量的模拟器件，需要保证这些器件在全温范围内的一致性，包括ADC、时钟、内部参考电压、运放比较器失调电压等；
第二，器件的抗干扰性能，包括抗ESD静电、EFT群脉冲、RS传导辐射等，MCU在这些干扰下能够做到不损坏、不死机、不复位；
第三，产品的批量一致性，如何把产品的不良率做到20PPM，甚至是10PPM以内，这对芯片公司的设计和品控都是一个非常大的挑战。设计时需要考虑如何降低功能和性能上的理论偏差，品控时测试要周密全面；
第四，MCU的研发设计需要满足ISO-26262标准中的ASIL安全等级，ASIL安全等级规范了汽车电子中具体器件的安全设计要求，根据不同的控制场景，则需要满足不同的等级规范，以提高器件的容错率和故障诊断覆盖率。以上四点为芯旺微车规级MCU保驾护航。

这些宝贵的经验和不断的实践让芯旺微坐稳了8位市场，十年的耕耘收获了多家世界500强企业客户，也使公司在MCU研发上摸索出丰富的经验和独特的心得，为32位MCU的量产夯实了技术基础，成为国内最早面向汽车和工业领域的微控制器供应商之一。

随着32位MCU逐渐成为市场主流，8位MCU已无法满足需求。在中美贸易战以及中兴、华为事件的影响下，市场也迫切需要更为安全可控的自主架构产品。在市场需求推动下，同时也立足于在8位MCU市场打下的牢固基础，芯旺微将目光投向了挑战更高的32位MCU市场。

强敌环伺，芯旺微如何攻克32位MCU难关？

作为嵌入式系统的重要组成部分，MCU是推动对象系统实现全面智能化的重要力量，智能社会的到来也促进了国内32位MCU市场的蓬勃发展。研究机构预测，随着智能物联网、工业4.0等新兴技术市场正酝酿爆发，以及汽车电子的庞大需求，MCU芯片市场规模不断扩大，预计到2025年中国MCU芯片市场规模将达到982.30亿元。然而在庞大的市场机遇前，国内MCU市场仍呈现中低端基本国产领导，高端市场被国外厂商占据的状态。

不过如今这一现状有望得到改变，国产MCU厂商在技术方面的突破也越来越多，在32位产品上已经涌现了包括芯旺微在内的多家国产公司，但是均面临着不少挑战。那么，强敌环伺之下，芯旺微如何定位自己的32位产品？如何提供差异化的技术服务？如何攻克这些难关并树立低功耗、高性能、高可靠的新标杆？

1、自主32位IP内核，从根本上建立差异化结构

当前32位MCU市场，被Arm内核占据垄断地位，MCU难以差异化发展。从IHS Market的数据来看，2018年中国Arm Cortex内核MCU市场份额基本上被国外企业所占据。另外，由于绝大多数32位MCU基于Arm内核，导致了产品同质化严重，难以做到差异化，而同质化产品的竞争导致了价格逐渐走低，虽然促进了32位MCU的普及，但也给MCU公司对于未来产品规划、定义和设计提出了更高的挑战。业内人士认为，在“华为断供”事件后，客户会对Arm内核的产品产生一定的担忧。

芯旺微在KungFu8的基础上开发了KungFu32内核架构，并经历六年研发了KF32系列32位MCU。KungFu32内核处理器吸纳了芯旺微多年的低功耗、高可靠性设计经验，在此基础上设计了高集成度的32位MCU，不存在芯片IP授权问题，也没有被禁用的风险。在产品定义上，也可以与其他Arm内核产品区别开来，更利于实现客户的差异化需求。

2、树立低功耗高性能高可靠MCU标杆，补齐行业短板

当下国产芯片厂商在产品研发上更多采用替代、仿照欧美芯片的策略，性能难以超越国际厂商。在MCU基础核心技术方面，国产厂商鲜有积累和创新，比如超低功耗、器件的可靠性、高精度模拟和存储技术。国产替代策略使得国产芯片大量聚集在中低端市场，互相厮杀，难以实现技术上的突破。

据悉，KF32系列在设计过程中经过了MPW，中试、研测、量测等不同过程，抗干扰、耐高温、数据可靠性、时钟可靠性、系统可靠性等方面又有进一步提升。例如，极低的功耗一直都是芯旺微产品的特色，KF32系列动态功耗仅有60uA/MHz，在Shutdown模式下功耗仅有0.2uA，与国际厂商的领先水平不相上下；在性能方面，高达120M/150DMIPS；在可靠性方面，在先进工艺制程下，ESD可以达到8KV(HBM)，EFT可以达到4.2KV，这在32位MCU产品中属于最高等级。此外，多I/O也是新产品的一大亮点，100PIN@97个I/O,48PIN@45个I/O，平均I/O占用率高达95%，是同类产品中最高比例，而Arm内核的32位MCU做不到这么高，目前只有ST在研究的单电源产品上有多I/O。集成度方面拥有高集成度的外设资源，除了常规的功能外设之外，还提供了一些特殊外设，例如LPUART、LPCAN、LPTIMER、LPTouch、CFGL（可编程逻辑门单元）等。