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作者：鵬程
MCU（Microcontroller Unit）即微處理器，也稱單片機(jī)，是一種緊湊型集成電路，集成了邏輯模塊、內(nèi)存模塊和輸入/輸出（I/O）外設(shè)，旨在控制嵌入式系統(tǒng)中的特定操作。通過編程，MCU可以對外圍接口進(jìn)行配置和控制，從而實(shí)現(xiàn)與外部環(huán)境的交互。MCU應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋了汽車電子、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等多個(gè)領(lǐng)域。據(jù)Yole研究報(bào)告顯示，2023年全球MCU市場規(guī)模約229億美元，預(yù)計(jì)至2028年將以5.3%的年復(fù)合增速達(dá)到320億美元。2024年，在市場與技術(shù)的雙重驅(qū)動(dòng)下，本就多元化的MCU市場正迎來新一輪的競爭。近幾年，在MCU賽道，涌入了不少的新國產(chǎn)廠商。
數(shù)據(jù)顯示，目前國內(nèi)MCU市場仍然是國際MCU廠商占據(jù)主要市場份額，國內(nèi)公司占比較小，且國際MCU廠商企業(yè)的終端應(yīng)用主要集中在汽車電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域，國內(nèi)MCU企業(yè)則主要集中在小家電和消費(fèi)電子等中低端市場。而據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，提供MCU產(chǎn)品的國內(nèi)上市半導(dǎo)體公司已經(jīng)有23家之多，這還不包括MCU產(chǎn)品還沒有產(chǎn)生多少收益的思瑞浦；MCU+（面對特殊應(yīng)用設(shè)計(jì)的專用驅(qū)動(dòng)/信號鏈MCU）產(chǎn)品剛開始量產(chǎn)的納芯微；以及不久前才宣布收購了一家MCU企業(yè)的晶華微等等，內(nèi)卷程度可見一斑。而就在10月份，國內(nèi)知名模擬芯片公司思瑞浦宣布解散其MCU團(tuán)隊(duì)。可見如果沒有核心技術(shù)，上下游產(chǎn)業(yè)鏈支持、持續(xù)的財(cái)力和研發(fā)投入，淘汰是必然的。本文特別整理了2024年，國內(nèi)外企業(yè)發(fā)布的MCU芯片新品，以饗讀者。?
01、2024年MCU新品有哪些？
本次統(tǒng)計(jì)供涉及24家企業(yè)，合計(jì)27款MCU產(chǎn)品。其中高性能AI MCU芯片新產(chǎn)品CCR7002為國芯科技和賽昉科技聯(lián)合研發(fā)，目前內(nèi)測成功；NS800RT系列實(shí)時(shí)控制MCU為納芯微電子和芯弦半導(dǎo)體聯(lián)合推出。
02、MCU發(fā)展趨勢
技術(shù)進(jìn)步是MCU產(chǎn)業(yè)突破的核心動(dòng)力。面對新的發(fā)展形勢，今年MCU新產(chǎn)品也呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。
特點(diǎn)一：AI
不難看出，MCU界，特別是龍頭企業(yè)也開始卷AI了，2024年推出的多款MCU都集成了NPU單元。德州儀器推出的兩款MCU，第一款是業(yè)界首款具有集成神經(jīng)處理單元（NPU）的實(shí)時(shí)微控制器產(chǎn)品組合TMS320F28P55x系列（簡稱F28P55x系列）C2000 MCU，可實(shí)現(xiàn)高精度和低延遲的故障檢測。這還是首個(gè)64位MCU。據(jù)了解，NPU可應(yīng)用在太陽能及供電系統(tǒng)中的電弧檢測以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測性維護(hù)上，目前這兩大應(yīng)用都是C2000的主要戰(zhàn)場。F28P55X的故障檢測的準(zhǔn)確率可高達(dá)99%，且相對于CPU，在處理CNN模型時(shí)效率提升5-10倍。
恩智浦半導(dǎo)體（NXP）也推出了全新的i.MX RT700跨界MCU，旨在為AI邊緣計(jì)算提供強(qiáng)勁的支持。i.MX RT700的亮點(diǎn)在于集成的eIQ Neutron NPU，該處理單元專為AI和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用而優(yōu)化，相較于通用處理器可以實(shí)現(xiàn)172倍的性能提升，且能效表現(xiàn)也優(yōu)異。借助eIQ機(jī)器學(xué)習(xí)軟件開發(fā)環(huán)境，開發(fā)者可以輕松將如TensorFlow Lite等機(jī)器學(xué)習(xí)框架轉(zhuǎn)化為適合在NPU上加速的計(jì)算圖。這種便捷的開發(fā)流程，使得從傳統(tǒng)嵌入式應(yīng)用向智能化管理轉(zhuǎn)型變得更加高效。至此，恩智浦MCU、跨界MCU、應(yīng)用處理器三大系列均擁有了NPU。也就是說，恩智浦整個(gè)產(chǎn)品線都內(nèi)置了AI/ML加速器功能，算力覆蓋從10G到幾T TOPS。國產(chǎn)企業(yè)在AI賽道上也不甘落后，國芯科技和廣東賽昉科技有限公司共同研發(fā)推出的高性能AI MCU芯片CCR7002也在公司內(nèi)部測試中獲得成功。
特點(diǎn)二：安全
MCU的安全性也是企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)之一，比如德州儀器基于TI的新型64位C29 DSP CPU內(nèi)核構(gòu)建，提供具有集成功能安全和信息安全功能的高級架構(gòu)，以支持系統(tǒng)級ASIL-D功能安全解決方案。兆易創(chuàng)新的GD32A7系列MCU在安全可靠性方面，符合功能安全I(xiàn)SO 26262 ASIL B標(biāo)準(zhǔn)，GD32A74x系列符合功能安全I(xiàn)SO 26262 ASIL D最高等級標(biāo)準(zhǔn)。滿足國際Evita-full標(biāo)準(zhǔn)信息安全要求，支持國密算法SM2/SM3/SM4。紫金山實(shí)驗(yàn)室更是發(fā)布了全球首款內(nèi)生安全MCU芯片。據(jù)了解，內(nèi)生安全技術(shù)是由鄔江興院士11年前提出，是中國獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)，開辟了開箱即用、默認(rèn)安全的新路徑。此次發(fā)布的內(nèi)生安全MCU芯片，從設(shè)計(jì)之初就構(gòu)建了動(dòng)態(tài)異構(gòu)冗余三核架構(gòu)體系，能夠有效抵御黑客攻擊，保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
特點(diǎn)三：瞄準(zhǔn)汽車市場
過去MCU主要集中于工業(yè)市場，但今年發(fā)布的多款MCU都瞄準(zhǔn)了新能源汽車領(lǐng)域。隨著汽車電動(dòng)化和智能化的推進(jìn)，對芯片的需求大幅增加。傳統(tǒng)燃油車每輛車大約需要500-600個(gè)芯片，而新能源汽車則需要1000-2000個(gè)芯片，其中MCU（微控制單元）芯片的需求尤為突出。與工業(yè)用的MCU不同，汽車市場需要符合車規(guī)級的標(biāo)準(zhǔn)。車規(guī)級MCU對產(chǎn)品的使用環(huán)境（如溫度、濕度、電磁兼容性等）、可靠性、安全性、一致性、使用壽命和長期供貨能力的要求極高。全球車規(guī)級MCU市場長期以來被國際廠商如瑞薩、恩智浦、英飛凌等占據(jù)，這些廠商占據(jù)了超過95%的市場份額。而在今年，國產(chǎn)廠商在車規(guī)級MCU市場取得多項(xiàng)突破。
長城汽車牽頭聯(lián)合多方成功研發(fā)出了首顆基于開源RISC-V內(nèi)核設(shè)計(jì)的車規(guī)級MCU芯片紫荊M100。其技術(shù)特點(diǎn)尤為引人注目。模塊化設(shè)計(jì)、內(nèi)核可重構(gòu)、4級流水線設(shè)計(jì)，這使得紫荊M100在處理速度、耗時(shí)優(yōu)化以及未來升級擴(kuò)展方面表現(xiàn)出色。今年11月，由東風(fēng)汽車牽頭組建的湖北省車規(guī)級芯片產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合體在武漢召開2024年大會，發(fā)布中國首個(gè)完全國產(chǎn)自主可控高性能車規(guī)級MCU芯片——DF30芯片，及其符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)的OS（操作系統(tǒng)）和MCAL（微控制器抽象層），進(jìn)一步填補(bǔ)國內(nèi)行業(yè)空白。此外，紫光同芯發(fā)布的THA6206 MCU是國內(nèi)首顆通過ASIL D產(chǎn)品認(rèn)證的 R52 +內(nèi)核車規(guī)MCU。
