MCU的身影已廣泛出現在手機、PC外圍、汽車、工業(yè)等領域，但物聯(lián)網眾多的應用將會催生MCU更大的商機。不過，為了滿足物聯(lián)網智能家居、智能汽車、智能制造以及可穿戴設備、人工智能等眾多應用的需求，MCU的連網性能、豐富的接口、更多的集成必不可少，性能、功耗、安全性的提升同樣不容忽視。物聯(lián)網到底需要什么樣的MCU？

物聯(lián)網催生大商機 MCU可塑性及通用性發(fā)揮重要作用

IHS早前預估針對連網汽車、可穿戴設備、建筑物自動化以及其他有關物聯(lián)網應用的MCU市場預計將以11％的CAGR成長，2019年時達到28億美元的市場規(guī)模。IHS Technology資深分析師Tom Hackenberg表示：“事實上，如果少了物聯(lián)網應用成長的影響，MCU市場將會在未來10年停滯不前?！毙枰赋龅氖荌HS將物聯(lián)網市場劃分為三個不同的類型：控制器、基礎架構以及節(jié)點。Hackenberg進一步指出，物聯(lián)網的發(fā)展趨勢與MCU市場的關系密不可分，無論是連接用的小型節(jié)點、收集與記錄數據的傳感器中樞，主要都以MCU平臺為基礎。

廣州周立功單片機科技有限公司產品經理郭志銳接受《華強電子》采訪時表示：“MCU在物聯(lián)網時代的價值可以從兩方面去看，一方面物聯(lián)網整個產業(yè)鏈都還有很多不確定性，行業(yè)的需求也在定型當中，MCU的可塑性對整個行業(yè)有很強的適應性，非常適合做新產品的開發(fā)和調研。當然，MCU有豐富規(guī)格供選擇，32位Cortex－M系列MCU從M0、M0＋、到更高性能M4、M7，以及更為復雜的A7、A9，可以涵蓋從終端到網關到后臺的監(jiān)控的應用。另一方面，MCU本身通用性很好，并且也已經做了多年的推廣，不會增加用戶的學習成本，常用的ARM的不同平臺其實都大同小異，升級換代也很簡單，MCU無疑是物聯(lián)網時代非常好的選擇?！?/p>

迎來“第三個春天”與物聯(lián)網眾多應用密切相關的人工智能同樣將促進MCU市場的增長。富邦證券預估人工智能所創(chuàng)造的半導體芯片產值2025年將超過700億美元，AI在機器智能學習發(fā)展的突破中催生了ASIC芯片需求，也衍生了IP、SSD、MCU的大商機。其中，機器人、工業(yè)應用、機器視覺、聽覺等需求增加使模擬數據的產出也明顯提升，利用MCU與傳感器來得到外界信息的解決方案需求也將隨之上揚。

意法半導體（ST）MCU市場部區(qū)域經理彭祖年

更具體來說，意法半導體（ST）MCU市場部區(qū)域經理彭祖年接受采訪時表示：“現在大部分人工智能都是在處理器或服務器級別的計算設備上實現的，MCU以前都是做一些相對簡單的實時性應用，數據處理應用比較少。隨著MCU制造工藝的變化使其與CPU之間的界限也開始變得模糊，MCU性能的提升使其可以多做一些算法，也能輔助人工智能的開發(fā)。ST推出的Cortex－M7內核高性能的MCU可以輔助大數據處理計算系統(tǒng)，也可以滿足對實時性要求比較高的應用。比如在人工智能的一些神經網絡引擎，已經可以在MCU上實現，可以幫助用戶實現諸如場景識別等算法；另一方面，MCU所能提供的低功耗運行，將為消費類電子的AI算法應用帶來更佳的用戶體驗。”

集成聯(lián)網功能及更多接口滿足物聯(lián)網需求 MCU安全問題不容忽視

既然應用于物聯(lián)網，那么無論是現在還是未來MCU的連網能力都是用于物聯(lián)網連接設備中關鍵的特性之一。強大的無線連接能力不僅對許多物聯(lián)網應用而言是必需的，而且這些應用也需要更先進的特性，例如對多協(xié)議無線的支持，可用來處理諸如多種網絡的調試和共存這樣的問題，無線連接能力也將簡化的應用開發(fā)，使無線產品能夠更快上市。

就MCU的連接能力，郭志銳表示：“傳統(tǒng)的聯(lián)網方式在中高端MCU產品中都已經有了，MCU集成無線連接技術已經成為了趨勢，Wi－Fi、藍牙、LoRa、NB－IoT都會集成到MCU的方案里，未來我們會根據具體的需求和應用場景決定集成的連接技術供客戶選擇，同時也將加快產品的開發(fā)速度以滿足市場的需求?！芭碜婺瓯硎荆骸盡CU聯(lián)網功能已經成為了ST的重點市場策略之一，對于不同的聯(lián)網產品形態(tài)我們都接受，現在比較著力于LoRa、NB－IoT、低功耗藍牙等低功耗聯(lián)網技術，我們認為這一塊市場未來的發(fā)展將比較快?！?/p>

除了聯(lián)網功能，高效的傳感器接口、各種功能和集成也是關鍵。有業(yè)內人士表示，將各種功能集成到MCU中有許多益處，包括更低的解決方案成本、更小的占板面積和更高的功能集成度，進而可產生更高的性能和更低的能耗。郭志銳進一步表示：“更高集成度標準方案不僅成熟度更高，也可以節(jié)省用戶開發(fā)、測試的成本，這將有利于方案和產品的推廣。另外，穩(wěn)定性非常重要，不過穩(wěn)定性沒有一個標準，也不可能一開始就做到很穩(wěn)定。但MCU能做的就是運算能力的提升，因為系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升需更多的資源，MCU運算能力的提高是系統(tǒng)穩(wěn)定的保障。除此之外，MCU的功耗仍然需要加強，物聯(lián)網的很多節(jié)點都不是標準的節(jié)點，MCU會放在很多的產品之中，特別是那些可移動性的節(jié)點希望有很長的待機時間，MCU作為一個主控，在功耗很低的情況下整體控制達到一個很理想的狀態(tài)，不僅能夠保證功能的正常，實現方案的多樣化，更能省去更換電池的麻煩?！?/p>

彭祖年還強調了靈活性，他表示：“物聯(lián)網拓撲可以分為云－管－端，云端MCU的應用相對較少，MCU主要關注管和端。端的部分多種多樣，取決于不同的產品形態(tài)和聯(lián)網形式。物聯(lián)網節(jié)點需要的功能五花八門，因此一個系列的MCU產品無法應對所有需求，一個靈活的平臺奠定了用戶開發(fā)的基礎，靈活的平臺具有伸縮性的方案設計，能讓用戶做簡單的加減法。因此一個能夠快速上手加快產品開發(fā)的靈活平臺能夠幫助客戶降低節(jié)點功耗，提升通信安全性?！?/p>

提到安全性，彭祖年進一步表示：“MCU不僅僅是控制單元，也會與物聯(lián)網應用場景中的云、電池、能源管理等有越來越緊密的結合，因此除了高性能、低功耗，集成聯(lián)網技術和更多前端接口之外，安全功能也是MCU集成程度越來越高過程中不可忽略的部分。安全性是物聯(lián)網非常重要的問題，不過這個問題之前沒有被大家足夠重視，很多物聯(lián)網產品主要考慮功能的實現，沒有注重數據的安全，系統(tǒng)防攻擊能力也不夠強，因此出現了許多物聯(lián)網竊聽或者偷窺的工具，不經意間個人隱私就遭到了泄露。ST早已意識到安全問題，在安全領域也一直比較有優(yōu)勢。我們有智能卡技術，包括加密技術，常用的加密算法發(fā)明人也是ST的員工，另外也有很深厚網絡安全包括數據安全的技術積累。我們致力于打造一個從節(jié)點到云端的安全物聯(lián)網架構和平臺，舉例來說，在我們的智能鎖參考設計中，加入了許多安全、加密認證，提升產品的安全級別?！?/p>

周立功單片機同樣在很早就注意到安全問題，郭志銳說：“我們從硬件和軟件兩方面提高MCU安全性。硬件方面通過加密芯片，在可控的范圍內做一些很實在的測試，看能否達到要求，軟件部分在應用上加入加密功能，讓客戶的方案更加保密，也能進行個性化的加密。” 還需要指出的是，對于安全性問題，兩位受訪專家都認為除了硬件與軟件的加密，更要從系統(tǒng)的角度去考慮整體的安全問題，通信、數據等部分也需要考慮。

性能與功耗仍是關鍵 物聯(lián)網多應用刺激32位MCU迅猛增長

提升聯(lián)網能力、集成度、靈活性、安全性對MCU滿足物聯(lián)網應用必不可少，但如何在增加功能的同時實現更高性能和更低降低功耗仍然是MCU的挑戰(zhàn)。彭祖年表示：“內核和工藝限制MCU性能的提升，與CPU需要把所有程序都放到內存運行不同，MCU是將程序放到片上Flash進行讀取和執(zhí)行，Flash的工藝包括讀取速度都影響MCU性能的提升。不過隨著新的IP技術的出現，比如ART加速器在MCU內部的廣泛應用，這些限制性能的瓶頸已經被突破。功耗方面，之前MCU普遍采用180nm甚至更高制程工藝，ST現在推出的量產MCU基于40nm工藝，新的工藝不僅能降低功耗，也能對性能提升有所幫助。”

可以看到，M7內核的產品可以實現比較高的性能，更高性能的MCU產品也已陸續(xù)推出，郭志銳看好MCU產品性能的提升并強調MCU的功耗。他表示：“從供應商的角度，很重視功耗問題。從性能規(guī)劃上來看，無論是50MHz、100MHz還是高性能400MHz、500MHz的系列都會有低功耗的產品。目的就是盡量在不降低性能和減少功能的前提下做到功耗最低，讓客戶有更好的選擇。當然，要達到這個目標除了硬件方面的優(yōu)化，軟件方面也需要進行優(yōu)化。因此不僅需要MCU廠商去努力，也需要方案廠商等的共同努力。另外，MCU的性價比在不斷提升，與專用芯片的性價比越來越接近，這有利于MCU在物聯(lián)網市場的推廣?！?/p>

在不同應用的性能和功耗的需求下，性價比的重要性也能通過不同位數MCU的出貨量體現出來。隨著32位MCU 開發(fā)應用的成本逐漸降低，在消費電子、通訊產品、工業(yè)、醫(yī)療等領域已經得到了廣泛的應用，32位MCU出貨量急起直追，但仍未超越8位MCU。其中很重要的原因就是8位MCU性能的持續(xù)提升以及本身的價格優(yōu)勢。不過據記者了解，在人工智能、智能汽車等智能化應用的推動下，繼全球領先的MCU企業(yè)之后大部分MCU企業(yè)都已經全面進軍32位MCU領域，32位MCU將迎來更大幅度的增長。