“MCU+”层出不穷,MCU未来如何演绎?

分享到:

Atmel社区网讯:随着物联网、智能制造、汽车电子等加快发展,MCU作为一类成熟的电子产品,展现出许多新的发展趋势:应用领域越来越广,家电、汽车、医疗、工控、照明、物联网……几乎无处不在;新的技术趋势不断出现,MCU+传感器、MCU+无线、MCU+FPGA、大小核MCU……未来,MCU还将出现哪些新的应用?厂商将如何进行产品开发方能满足需求?

市场:32/16/8位各有需求

2015年市场对MCU呈现何种需求状况?对什么类型的MCU需求较为旺盛?

谢文录:MCU作为一类通用电子产品,有足够的市场需求。无论应用行业如何变化发展,MCU总体能够保持坚挺。综合权衡来看,我认为16位是一个最为恰当的发展入口。从市场层面,选择16位MCU有着独特的市场定位和稳中有升的市场增长率。在一些特定领域,16位比8位和32位要有优势。例如,在工业仪表及个人医疗应用领域,有超低功耗的需求,也有较高处理能力的要求,同时也有成本的限制。16位是一个好的选择。

森太郎:2012年,从4位到32位的嵌入式MCU市场状况普遍不是很景气。但是,现在市场已经开始恢复,预期年复合增长率可达3%。在家电领域,随着变频器和快速数据处理功能的数字视听设备的增长,许多以前使用8位MCU的客户正在切换到32位的MCU。预计32位MCU的市场比8位MCU的市场增长要更快。特别是基于ARM Cortex内核的MCU,其市场需求更大。所以东芝现在关注于Cortex-M0、M3和M4的MCU,并将进一步扩张TXZ系列的产品线。

曹锦东:MCU整体市场需求还在增长,特别是高性能32位MCU部分,这主要归功于可穿戴式和物联网应用的兴起。


庄文聪:MCU市场应该是保持着平稳增长态势,但是中国市场相对增长较快,预计中国市场年增长在10%左右。就应用类别来看,物联网将是最为旺盛的市场。智能社会必然是由互联互通、精确可控、安全节能的终端所构成的,MCU正是实现这些功能的核心器件。

Daniel Cooley:8位MCU有很强劲的需求,其对于成本、尺寸和功耗敏感型的应用来说仍然是重要的。尤其是对于物联网应用,超低功耗的MCU越来越重要。除了睡眠和活动模式的数据表规格外,开发人员仍然在想办法去评估众多可选MCU的整体能效。

吴雄昂:随着物联网的不断发酵,市场对于MCU的需求也日益增加。未来5年,全球市场产值将增长到250亿美元,我们也将通过新的软硬件技术,与产业体系合作伙伴一同提升市场占比。

技术:降功耗成共识

低功耗是MCU开发的一个发展方向,现在低功耗MCU产品开发上有哪些新的进展?

Daniel Cooley:我们的EFM32 MCU平台不仅关注工作功耗和睡眠功耗,更重要的是,我们关注如何为客户降低整体系统功耗。当CPU处于睡眠模式时,我们的EFM32 MCU架构允许我们的许多低功耗外围设备自主工作。由于无需CPU参与,外设反射系统(PRS)允许片上的外围设备相互作用。我们的低功耗传感器接口(LESENSE)功能允许用户在消耗μA级电流的情况下感知环境的变化,这一特性对于可穿戴设备来说特别有用。

对于电池寿命来说重要的是一项应用的整体能耗。如果不能被用于应用中,那么一款MCU在上电模式中的电流消耗无论多低也无关紧要。Silicon Labs正在致力于确保能耗模式的有用性。这允许应用在更多的时间内都处于睡眠模式,实现能耗的大幅降低和电池寿命的增加。

谢文录:华虹设计的SHC16L系列80251 16位MCU,比标准的80C51处理能力快40倍;具有9种模式的功耗管理系统,其超低功耗表现已经到达国际水准。SHC16L系列面向成本敏感的消费电子市场,被众多工程师认可和接受,其生态系统也较为成熟。

Alexis Alcott:Microchip始终致力于低功耗领域的创新,在单片机中集成了一些新的模式,比如低电压休眠模式,该模式允许在电流消耗不到1A的情况下保持RAM数据。此外,采用超低功耗(XLP)MCU还能带来许多系统级低功耗优势,比如Vbat功能,可依靠备用电池运行及维持时钟/日历功能。然而,低功耗应用还需要确保可靠的工作,因此我们的XLP MCU提供了一种特殊的低功耗BOR,以便在电池耗尽或更换时保护应用运行。凭借这些特性,应用可以更智能地执行代码,休眠更长时间并使低功耗应用的电池使用寿命最长。

森太郎:东芝采用65nm工艺设计了新MCU系列,第一批ES计划在2016年第二季度发布。它的一个主要优势就是超低功耗。为了实现超低功耗,采用小型化设计,通用的逻辑门控,致力于低功耗的Flash和Flash接口的开发,追加设计新的模拟IP电路,而且在低功耗模式下,东芝一直充分使用诸如电源隔断电路等公司自有技术和开发资源。通过使用低功耗技术(设计),在运行中实现了功耗60%的下降(东芝内部基准),预计能达到100μA/MHz。

曹锦东:低功耗产品设计和布局一直是意法半导体MCU的重要策略之一,现在已经形成了以Cortex-M0+、M3和M4为内核的 STM32L0、STM32L1和STM32L4的全系列产品,覆盖从低端到高端的应用需求。

王均峰:瑞萨电子在低功耗MCU上投入了大量的资源。目前瑞萨电子的主力MCU产品线RL78、RX100、RX200系列都是以低功耗为主打方向。在未来的发展方向上,瑞萨电子在下一代超低电压MCU的产业化方面取得了显著成果,瑞萨已经在DevCon Japan 2014上展示了0.4V供电的MCU样品,并计划推出更多适合不同产业应用的新产品。

应用:物联网与汽车前景持续看好

物联网对MCU的需求是什么?

谢文录:如今,万物互联的趋势使得安全问题备受关注,而MCU作为主控芯片,其安全性决定着整个系统的安全。对于物联网底层的安全一般涉及存储、外围通信接口、身份认证以及系统控制平台本身的安全性。华虹在安全领域拥有十多年的丰富经验,包括加密技术在内的一些能力都将体现到其产品及未来的整体解决方案中。

森太郎:市场对微控制器+通信的设备有更大需求,并且要求支持低消耗电流、小尺寸和OTA。

曹锦东:低功耗和高性能的兼顾是物联网对MCU的长期要求,意法半导体在设计工艺、架构优化、低功耗外设方面投入了巨大的研发,现在已有许多产品在物联网相关领域应用。

庄文聪:性能和功耗永远是矛盾的,所以还是要针对具体的需求来做取舍。瑞萨已经推出MCU+BLE的单芯片解决方案,我们也会陆续推迟其他各类解决方案。

Daniel Cooley:物联网的一些重要需求趋势是低功耗、联通性和安全性。对于诸如MCU+无线这样的集成化解决方案的需求也在不断增长,其在许多情况下可以提供更优的占板面积、成本和功能。物联网领域的性能需求变化很大。为了限制带宽使用并提供更高质量的输出,一些传感器节点在传感器数据被发送到云端之前需要对其数据进行重要的处理。在这些情况下,高性能可能是重要的。其他的应用则拥有一种完全不同的情况:这时节点大部分时间都处于睡眠状态,并且对于应用来说最重要的事情是拥有一个低睡眠电流。

MCU在汽车中的应用趋势有哪些?

李兴:未来汽车技术的创新主要依赖于电子技术的创新,作为汽车电子模块中的核心,MCU在汽车中的数量会持续增长,应用的领域也会越来越广,很多传统的机械控制会被新一代的电子控制所取代。其中,32位MCU增长速率最快,在很多ECU中都是主流的选择,飞思卡尔的汽车电子MCU新产品也是以32位为主。从应用方面来看,高级驾驶辅助系统(ADAS),包括车道偏移报警、盲点检测、360度环视等具体应用,会有快速的增长。新能源汽车的一些ECU应用,包括电池管理等,也很有潜力。

森太郎:在现实中越来越多的人关注如何实现车辆的自动控制。在2020年开始扩大自动操作趋势的背景下,安全技术、高速通信技术、容错技术将是下一代汽车电子MCU的基本技术要求。目前,基于EVITA安全技术的硬件IP和软件正处于MCU的实施阶段。用于汽车控制的以太网标准作为高速通信的一种方式正不断进步。另外,在容错技术方面,ISO26262中关于故障操作标准化的调查也已经开始了。

游理查:MCU在汽车中的应用非常广泛,比如车载系统、驾驶员座舱、辅助系统、便利功能等。复合年均增长率达到18%的ADAS技术是目前汽车电子领域成长最快的应用。这些技术是实现全自动驾驶系统的基石,需要在控制架构开发中集成强大的功能安全,这也就意味着需要配备具有高性能代码执行和数据吞吐能力的处理器。根据ARM的预测,相较于2016年的车型,配备先进驾驶辅助系统(ADAS)的车辆在2024年将被要求提升至少100倍的计算能力,其中,功能安全将成为行业的首要考量。ARM的不同款处理器,包括Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M处理器都已被用在汽车上。此外,ARM还针对其Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M处理器提供功能安全支持,并已开放授权,为车用行业提供更加强大的协同支持。

中国:智能制造MCU扮演重要角色

随着《中国制造2025》规划的发布,智能制造成为中国市场热点,MCU在智能制造中可以发挥哪些作用?

森太郎:工业4.0需要各种设备连接到网络。这个领域的市场需求包括吞吐量的提高、机器工作效率的提升、恶化部分自动感应和零件替换等。这些支持技术包括有线通信的以太网、无线通信的WiFi、BT等,以及功能安全、传感器、音频、图像处理、人机界面如触摸面板。东芝的微控制器已采用了含功能安全的紧耦合系统,并实现了“更安全且低成本的解决方案”,并从第三方认证机构获得了SIL3及IEC61508的I级技术报告。紧耦合系统含有这样一种诊断电路,它能参考处理核心的内部信号然后自动执行比较和自我诊断。因此,与传统的双核系统的硬件比较,东芝的系统可以实现更小的软件开销。

王均峰:MCU在智能制造中主要用作主控单元,是智能制造产业的核心部件。瑞萨电子有一系列应用于工业领域的MCU、MPU产品,包含RL78系列、RX系列、SH系列、RZ系列产品,适用于智能制造的各个领域的主控应用。另外,在智能制造/工业4.0的发展中,实时、高速、大容量通信也是非常重要的环节,瑞萨电子顺应工业发展趋势而推出的TPS-1,R-IN等的一系列工业以太网通信产品,支持多种工业以太网通信协议,可以很好地帮助工业客户实现实时、高速、大容量通信。

Daniel Cooley:工业4.0主要是使我们的生产线更智能、更有预测性,允许更高的可靠性和更低的制造成本。为了实现这一目的,一家工厂需要在每个地方都安装传感器,以便深入观察制造过程。为了收集和处理传感器数据,以及在许多情况下为生产线提供局部反馈,MCU也是必需的。局部反馈使得在处理过程中拥有一个更严格的控制。这些局部节点也需要拥有通信的能力,既可以彼此通信又可以与整体系统的管理系统通信。因此,这些MCU要么需要无线功能,连入Thread或Zigbee这种网状网络等,要么需要有线连接功能,例如CAN总线或以太网。MCU将在工业4.0中扮演一个重要角色。

谢文录:中国需要有自己的MCU,除了谈得最多的信息安全问题,还有生产安全的因素。华虹设计作为国有公司已开发出国内首颗超低功耗MCU,其超低功耗及安全性方面的特点,十分适用于智能制造等工业领域。随着供应链和工艺的成熟,对比国外厂商产品,MCU在功能、性能和品质上已经没有太多差距,而在性价比上华虹的产品会更有吸引力。

 

更多Atmel及科技新闻请关注:  
Atmel中文官网:https://www.atmel.com/zh/cn/
Atmel技术论坛:https://atmel.eefocus.com/
Atmel中文博客:https://blog.sina.com.cn/u/2253031744
Atmel新浪微博:https://www.weibo.com/atmelcn

继续阅读
5G为智能城市提供了哪些可能?

现在提起智慧城市,想必很多人都不陌生,“智慧城市”最早由IBM所提出,其实质是“利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长”

智慧便捷之城如何打造?看大数据下的深圳试点先行

手机点一点,就能解决上下班通勤难题;眼睛眨一眨,就能办好100项政务服务;鼠标动一动,就能享受快捷的便民服务。在深圳这样一座科技创新之都,大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能等新兴技术风起云涌,正在给人们的生活带来巨大改变。

智慧城市落地发展,这一问题需先解决

  智慧城市建设正成为一个国际化趋势,在技术革新、应用落地、政策支持推动之下,我国却迟迟没有一个标杆性城市产生,究其原因,数据开放成为了目前亟待解决的关键问题。

当物联网遇上区块链,会擦出什么样的火花?

物联网与区块链两大热门概念的组合,将迸发出什么样的火花?这似乎不再受行业与技术的限制,而是创造力的问题。因此,笔者认为,未来在这领域中将会有更多的参与者。其中,“古典”物联网企业、寻求数字化转型的传统企业以及区块链领域的初创企业,都将迎接这一次行业变革的挑战和机遇。

超级英雄拯救世界?比他们更快的是城市物联网

  今年早些时候,美国的50个州、5个地区和哥伦比亚特区都选用了FirstNet,这是第一个面向公众的全国性通信平台,致力于为全国各地的第一响应者服务。FirstNet将公共安全能力与物联网相结合,为创造更智慧的城市和更高效的响应创造了机会。

©2019 Microchip Corporation
facebook google plus twitter linkedin youku weibo rss