MCU或許是最讓原廠“愁腸百結”而又“欲罷不能”的IC產品了。一方面,MCU市場穩步增長,應用不斷拓寬,吸引老將新兵不斷征戰。就拿中國市場來看,據IHS研究顯示,2013年到2017年其年復合增長率將達到7.7%,從31億美元增長至45億美元。另一方面,ARM架構成席卷之勢,多家大廠已經放棄專有核而投入ARM懷抱,“百家爭鳴、一花獨放”可描述目前的MCU市場。MCU原廠不僅要著力尋求差異化,著力提供包括開發工具在內的完整解決方案,而且隨著MCU價格的“直落式”下行,如何保證合理的利潤也是廠商的“心結”。無論如何,既然選擇了這條路,就要承受所有的崎嶇和變數:不變的是核,變的是如何集成、如何差異化、如何未雨綢繆。
集成考驗持續
整合將從提升性能、降低功耗、縮短面世時間、降低成本等方面展開。
在ARM核已成主流的情況下,近年來MCU廠家也注重在MCU的外設上進行不同的整合和創新,如此才能求同存異,彰顯自身價值。
從今年的市場情況來看,MCU廠商的整合在不斷加快。但整合顯然不是一蹴而就的事,帶來的是對廠商持續的挑戰和考驗。賽普拉斯大中華區PSoC業務拓展經理王冬鋼表示,在整合中需要考慮應用工程師面臨的挑戰,即對處理器性能的要求、降低開發調試難度的要求、消費電子應用對于電容式觸摸的要求等等。未來的整合將繼續從提升性能、降低功耗、縮短面世時間、降低成本四個方面展開。
“只有全能冠軍才可執市場之牛耳。”中穎電子股份有限公司MCU事業部總監包旭鶴用這樣的話來描述MCU整合的難度。他指出,因MCU整合模塊主要為高精度模擬模塊、高電壓大電流電源或驅動模塊、無線通信模塊等,這對MCU廠商是一個綜合技術能力的考驗。
雖然理論上大部分功能都可以被整合,但是還要考慮工藝、安全性和成本控制等等。瑞薩電子通用和SoC產品中心副總監吳曉立也提到,整合主要應考慮客戶生產的方便性與安全。例如高壓部分與人機界面控制整合在同一芯片上有可能為客戶的產品設計帶來風險,某些模擬IP的整合對設計也是挑戰。安森美半導體三洋半導體產品部數字方案MCU及閃存部主管山田進則認為,MCU的功能整合取決于應用。今后,MCU將整合無線通信功能而非有線通信功能。
差異化也是整合的關鍵因子。飛思卡爾資深全球產品經理林明也表示,高速度、高性能和低功耗的模擬系統是差異化競爭的關鍵。另外,針對物聯網多元化應用來設計系統外設和解決方案也能帶來足夠的差異化空間。“內核架構為MCU提供平臺和生態系統,片上的各種外設則為不同的客戶和應用提供附加的價值。隨著物聯網的發展,簡單易用、高能效的單芯片系統將受到市場的青睞。”林明表示。
GigaDevice MCU產品經理金光一也提到,Flash閃存技術作為MCU產品實現差異化并提升性能的關鍵技術將對MCU市場布局產生重要影響。另外,存儲器與控制器的結合也有助于發揮系統級解決方案的優勢。
SoC成為方向之一
SoC確實是MCU未來的發展方向之一,但它仍將和通用MCU共存。
隨著MCU無論是集成IO,還是模數混合都越來越豐富,那么SoC是否是MCU未來的一個發展方向?
對此,包旭鶴指出,我們應辯證地看待這個問題,應該說SoC是一個趨勢,大部分情況適用,但不可一概而論。他進一步分析道,在實戰中SoC成為包袱的例子也不少:比如整合的技術變化太快,一旦淘汰即成包袱;整合的模塊不一定能使用到,用戶寧可只用MCU加外圍IC保留靈活性,備庫存也單一。“故是否需要SoC不能只看SoC的成本或組裝優勢,還要考慮技術變化和客戶需求等風險因素。” 包旭鶴強調說。
雖然SoC確實是MCU未來的發展方向之一,但它仍將和通用MCU共存。英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子事業部高級總監兼業務負責人徐輝指出,SoC的優勢顯而易見,比較適合那些市場需求量大、對功率驅動要求不高、單一應用的領域,在消費類電子、工業電子和汽車電子應用中都有一定市場。而通用MCU則以其廣泛的適用性、應用的靈活性等特點,將依舊占據很大的市場。對于一些新興領域,開始階段會需要通用的MCU,等市場成熟后,則會考慮SoC的需求。
“MCU會和SoC以其不同的特點在市場上共存。目前MCU在整合通信及網絡、預驅、小功率驅動及多媒體接口等方面已趨于成熟。這種整合過程就是市場細分、差異化及特定應用的產品定位的過程。未來的整合還會繼續,不同的應用將越來越多地主導SoC的整合方向。”徐輝進一步指出。
山田進同時認為,在復雜系統方面,SoC將代表MCU的未來發展趨勢。
同構和異構角逐
在不同應用中,市場會在MCU、DSP及FPGA之間有不同的選擇。
除了SoC外,多核也是MCU值得關注的走向,而同構和異構多核技術最典型的搭配方式有MCU+DSP、DSP+FPGA、MCU+FPGA等,未來究竟誰主沉浮?
ARM中國嵌入式市場總監耿立峰表示,在ARM的合作伙伴中,確實看到有很多這樣的應用嘗試,比如Microsemi的SmartFusion2,被稱為SoC FPGA,除了FPGA外,還有一個Cortex-M3的CPU內核。另外Cypress最新的基于Cortex-M0內核的PSoC4系列,他們稱為可編程SoC,也是在CPU以外又集成了可編程的邏輯外設,增加用戶使用的靈活度,同時也可以保護他們的知識產權。至于MCU+DSP的例子,我們看到TI的F28M35x系列,把ARM的Cortex-M3和TI的C28x DSP集成到一個SoC芯片中,DSP去做一些算法運算應用,比如太陽能逆變/電機控制等,而Cortex-M3去做系統控制。當然也有一些合作伙伴采用一個Cortex-M4內核來同時實現運算和系統控制任務。
而這樣的“加法”也呈現一些新趨勢。“業內新趨勢是通過集成如Cortex-M系列內核來對感知的信息進行處理,比如Sensor Fusion。雖然目前對于這種Mixed Signal的設計還有一些工藝上的顧慮,但我們認為這將是未來一個很大的發展趨勢。” 耿立峰提到。
徐輝也指出,在不同應用、不同商業模式及性價比等因素影響下,市場將在MCU、DSP及FPGA之間有不同的選擇。例如英飛凌的下一代汽車MCU就集成了多核MCU及DSP處理功能,在實現汽車功能安全的基礎上,提供多任務、高速(圖像、模擬/數字)信號處理,實現高效低功耗,已被全球主要汽車廠家應用在控制系統中。
市場格局釀變
擁有更完整的產品組合和生態系統的廠商將會成為最后的贏家。
隨著競爭激烈程度的加劇,MCU市場的格局發生了較大變化。一方面某些歐美日大廠陸續退出或部分退出及重組,另一方面留下來堅守的大廠也逐步走下價格“圣壇”,加入價格戰以求市場份額。
談及未來市場的格局走向,林明表示,擁有更完整的產品組合和生態系統的廠商將成為最后的贏家,包括全線、全系列基于ARM價格的MCU產品和完整的軟件工具、開發環境和參考設計。
在競爭激烈的市場立足,也要著重考量整合、并購的“力量”。近期Spansion收購富士迪半導體MCU及相關業務、兆易創新進入32位MCU市場等都表明MUC市場起伏難定。Silicon Labs亞太地區MCU高級市場營銷經理彭志昌表示,未來Silicon Labs將繼續關注一些供應商整合、戰略投資和收購。一個典型的例子就是Silicon Labs近期對Energy Micro的收購。這次結合對兩家公司而言實現了雙贏:Silicon Labs通過收購獲得大約250種ARM產品,極大地擴展了其ARM產品組合;同時世界上最為節能的32位MCU產品現在可以通過Silicon Labs的全球分銷渠道供貨。
在MCU市場嶄露頭角的中國本土廠商的選擇亦決定了未來的發展。中國本土的集成電路設計企業數量多、規模小,產品同質化嚴重,在未來的一段時期內出現購并潮是一個必然的趨勢。包旭鶴指出,本土MCU企業需要在激烈的市場競爭中經受鍛煉,磨煉出自身頑強的生命力,通過不斷的整合購并,最終中國將出現國際級別的MCU企業。在這個過程中,國家政策的扶持對于發展壯大中的本土MCU企業是非常重要的,如產業扶持政策、人才政策等將加速推進MCU行業的進一步發展。
中穎電子股份有限公司MCU事業部總監包旭鶴:
追求性價比與服務是生存之道
MCU市場生存之道有二:一是性價比,性價比不是單純講低價,還有許多內涵,比如細分市場的量身定做、高集成度SoC、有創意的差異化方案等。二是服務,近幾年來出現一個趨勢,使用MCU的整機廠商希望把研發人力投在產品如何符合消費者需求上面,反而對后端的研發實現和導入生產投入減少。對于這類的MCU應用,為了提升產品競爭力快速切入市場,加大在應用方案及客服方面的人力投入,給用戶提供全方位的技術服務,成為中國MCU市場的一個流行趨勢。MCU供應商不僅要服務,還要拼服務質量和效率。最終服務成本也是產品成本的一部分,所以服務效率越高,服務成本越低,產品成本也越低。另外還有一種服務即定制化。要在中國MCU市場取得領先地位就必須貼近用戶,了解市場需求并設計出滿足中國市場需求的產品。近幾年來,為用戶提供定制化的MCU產品也成為眾多MCU供應商搶占市場的重要手段。
瑞薩電子通用和SoC產品中心副總監吳曉立:
平衡成本與性能應對多元需求
中國MCU市場的需求是非常多元化的。既有對成本控制的追求(特別是BOM成本),也有對性能的追求(例如電機控制),同時中國客戶對產品質量的要求也越來越嚴格,不少客戶已經有成熟的產品不良分析設備和流程。
我們的RL78系列產品選擇范圍廣、功耗低,強化了安全功能(IEC60730硬件支持),集成了很多外設(如高精度OCO、Data Flash、POR/LVD、溫度傳感器、復位電路、看門狗),性價比突出,覆蓋通用、液晶驅動、馬達控制、USB、照明、儀表、觸摸按鍵、便攜式醫療等多種應用場景,深受客戶歡迎,成為主要客戶產品升級換代的首選產品。
我們的RX系列產品有著強大的性能(165DMIPS,Flash零等待/速度100MHz,內嵌FPU)、豐富的外設(專為電機控制應用設計的PWM/ADC、為網絡應用設計的USB/CAN/以太網MAC)、提升的安全性能(強化ESD,硬件支持IEC60730),在電機控制應用和網絡設備市場中占有率領先。
除了全面推廣我們陣容強大、富有競爭力的RL78和RX產品,我們也為中國市場開發了一系列面向特定應用的MCU(如煙霧傳感器、微波爐、電動自行車、觸摸按鍵等),并已經開始批量供貨。
英飛凌科技(中國)有限公司汽車電子事業部高級總監兼業務負責人徐輝:
技術成熟質量可靠最關鍵
中國是全球MCU最重要的消費類市場,對成本極度敏感,短頻快的風格顯著。產品開發簡單、成本低,產品供應靈活,能適應市場變換的節奏,是適合中國市場需求的關鍵。在工業領域,MCU應用處于穩步增長階段,中國的本土研發能力不斷提高,因此會更關注產品性能的提高,可靠性、技術支持會顯得更為關鍵。
在汽車領域,MCU市場在持續快速增長,應用中以質量可靠性和技術成熟度為主要考量點。要在此基礎上,提供性價比更高的產品給客戶。英飛凌汽車MCU已被廣泛地使用在汽車動力總成系統、混動/電動汽車的電機驅動系統、汽車安全及車身舒適性系統中,產品技術成熟、性能可靠,已被全球汽車行業所認可,并被大量應用。
恩智浦半導體大中華區市場總監金宇杰:
加強先期溝通貼近客戶需求
中國MCU的使用量占據全球市場的1/3以上。中國市場的特點首先是對產品的性價比要求非常高,其次是要求廠商的支持范圍很廣,比如一些驅動器和軟件工具的支持。
現在很多生產廠家已經能夠對未來所需要的MCU提出更細致的要求。中國市場開始從原來的接受芯片、接受方案,到現在開始有自己的想法了。所以,近來我們從整個產品的定義到未來產品的規劃,都越來越多地與用戶進行先期溝通。了解他們的需求,再加上我們的判斷,才能推出適合客戶需求的產品,更貼近應用,更容易使客戶滿意。
ARM中國嵌入式市場經理耿立峰:
豐富的生態系統資源為產品增色
雖然8位MCU在中國MCU市場依然有龐大的需求基數,但現在中國市場已經不再一味地以價格作為唯一的考量標準。越來越多的廠家都在尋求創新,希望在系統中增加更多的功能。產品經理或者項目工程師在選擇芯片平臺時,會更多地考慮自己的軟件資源方案是否可以重復使用,平臺升級時是否可以最大限度地縮短項目開發周期,是否有穩定的芯片供貨以及豐富的資源選擇。ARM的Cortex-M之所以如此受歡迎,一方面基于內核自身的良好特性,包括優化的代碼密度節省系統成本,以及內核升級時的指令集兼容從而方便客戶項目開發。另外一方面還跟ARM豐富的生態系統資源息息相關,其中既有眾多的MCU廠商不斷推出他們基于Cortex-M系列內核的MCU產品,同時還有豐富的第三方解決方案資源,涵蓋了MCU應用開發所需要的包括Compiler、IDE、RTOS、Middleware等在內的不同方面,為身在ARM生態系統的合作伙伴提供強有力的支撐。
Silicon Labs亞太地區MCU高級市場營銷經理彭志昌:
優化產品組合降低成本
價性比依然是中國市場的一個重要考慮因素,而領先的MCU供應商對此的回應是,在不犧牲性能和功能的基礎上優化其8位和32位產品組合進而降低成本。MCU供應商正提供帶有無數片上功能的、更加創新的產品以便為應用增添價值,如精確的模擬外設等。超低功耗依然是在滿足電池供電和無線連接設備的市場需求時,應關注的一個重要的設計考慮因素。我們現在也看到對32位ARM Cortex-M級的、更高性能混合信號MCU的需求在增加。像Silicon Labs這樣的中等規模供應商正在向混合信號和超低功耗技術投入更多的研發資源,以求能夠在中國以及全球市場上與比它大得多的公司有效地競爭。此外,為支持中國市場,Silicon Labs已經在本地化的銷售、FAE支持、培訓項目、網上資源、分銷商的合作伙伴關系與供應鏈效率等領域投入了大量資金。
越來越多的中國開發人員正在尋找擁有高集成度的MCU解決方案,它們將有助于降低物料清單(BOM)成本與設計復雜性。
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