如何看待国产MCU替代进口芯片
国产MCU正越来越受到国内终端厂商的欢迎。目前，国内MCU有90%多还是靠进口，国产化的空间巨大。然而，MCU近期市场需求出现回落。在这样的背景下，国产MCU厂家——灵动微电子却实现了400%的年复合增长，其成功的秘诀用一句话概括就是对细分行业的深刻理解。
在日前的2019灵动微电子MM32协作大会上，我们得知该公司MCU已成功打入日本大厂Nidec（日本电产）的电机产品，靠的就是其去年面向电机应用推出的SPIN系列新品。今年，该公司在大会上再次推出面向未来5年的Core-S新系列产品，其又将创造怎样的佳绩？此外，本次大会还展出了22款采用MM32设计的网红产品，希望能为各位EDN读者带来创新启发。
MM32在五大领域大量出货，核心竞争力是什么？
灵动微电子MCU产品事业部总经理娄方超在发表“开放、包容的MM32合作共赢平台”主题演讲的一开始，就谈到一个振奋人心的数字——从2018年到2019年，MM32 MCU年复合增长400%！此外，其客户、订单和应用也都实现了同比大幅增长。
他介绍说，MM32正在以下领域大量出货：电冰箱、洗衣机、空调、吸尘器和厨电等白色家电；低速交通工具（电动二/三/四轮车、助力车、滑板车、平衡车）；从玩具到家电、从民用到工业等多种电机领域（MM32SPIN）；无线MCU（W系列，支持蓝牙、NB-IoT、LoRa和Sub-G）；从1.5到24英寸，从LED到TFT-LCD，多种接口显示终端全覆盖。
MM32 MCU的核心竞争力是什么？娄方超认为，高性能、低功耗、高安全、多连接，生态、服务、性价比这些竞争力都算不上核心，核心竞争力是对细分行业的深刻理解。
Core-S系列新产品
灵动微在大会上宣布了面向未来5年的全新Core-S MCU平台，今年也推出了其中的第一个产品——MM32F032。据介绍，它采用优化的S版架构，与 Core-n相比，性能提升30%，功耗降低80%。在可靠性上按照工业标准设计，参考车规标准认证。SRAM/Flash容量比从传统的1:8提升至1:4，64KB Flash搭配16KB SRAM，可支持更多更强应用；并且全系列标配RTC，可支持更优化更丰富的外设。
为什么要建MM32 MCU合作共赢平台？这要从MCU的2大属性说起：
中立性——MCU作为主控，居中连接传感器、射频、功率器件、执行器、图像、声音…
原创性——是很多新控制方法、新算法的策源地，MCU进步了，往往能带动上下游共同进步。MCU比拼的不是简单的规格、价格。
灵动微建立这个平台是希望与MCU有连接的合作伙伴们都能够合作共赢。
灵动微十大新产品和技术
据灵动微电子MCU事业部市场总监黄致恺介绍，除了前面介绍的S内核新产品之外，目前灵动微电子基于ARM Cortex-M0及Cortex-M3 内核的MCU包括五大产品线：通用高性能MM32F系列；超低功耗高安全MM32L系列；电机驱动及控制专用的MM32SPIN系列；带多种无线连接的MM32W系列；以及OTP型的MM32P系列等。
这次大会上，灵动微还从客户那里征集了20多款MM32 inside的网红产品，包括：遥控无人机、物流扫描枪、高端微型打印机、安防报警器、游戏手柄、音乐键盘、高端电子烟、共享充电宝、无线充电宝、工业温湿度检测仪、MIDI混音音效器、智能电子积木、MCU开发仿真器、激光测距仪、半导体指纹模组、电动车通讯仪表盘、全自动咖啡机、教育机器人、电动平衡车、电动筋膜枪、桌面型机器人。
灵动MM32生态/MM32固件开发平台
灵动微电子首席科学家刘强老师对灵动MM32生态做了介绍。他介绍说，MM32 FDS是灵动为MM32系列MCU开发的固件开发平台，向下兼容早期的外设驱动库，向上新增了设备驱动层和板级驱动层，同时还为客户建立了应用程序框架。
支持Keil和IAR集成开发环境，后续支持GCC。
真正的All in One。用户只需建立一个项目，支持MM32全系列MCU，无须增加、减少或更换文件。
在同一项目中，通过改变定义宏即可支持硬件抽象层访问（HAL）或寄存器访问。
八个函数（CreateFile、DeleteFile、OpenFile、CloseFile、ReadFile、WriteFile、inp、outp）支持所有外设操作。在实现相同功能的情况下，代码少，速度快。
方便裁剪、移植、扩展和学习借鉴。
优点：用户只需关心应用程序的编写，灵动微帮助写驱动。缺点：极少的应用需要裁剪后使用。
圆桌论坛：探讨国产MCU替代进口、MCU+AI、RISC-V等热门话题
在大会的圆桌论坛环节，EDN小编也有幸客串了一下主持人，针对国产MCU替代进口、MCU+AI、RISC-V等热门话题向与会嘉宾展开提问。
如何看待国产MCU替代进口的趋势？
在国家大力发展IC行业以及美国对华发动贸易战的背景下，国产MCU正越来越受到国内终端厂商欢迎。有嘉宾谈到，目前国内MCU的用量大约有400多亿颗，其中90%多都是靠进口，而国产只占到2~3%，进一步提高份额肯定是趋势。另外，国产MCU的眼光不能局限在国内市场，还要走出去，灵动密切注意市场动态，推出特色产品系列，例如针对电机市场推出SPIN系列，针对物联网市场推出无线系列。这些都表明国产MCU在不断出彩。此外，国产MCU打开市场不只是简单的替换，更重要的是要培养用户的使用习惯，让他们习惯于国产MCU厂商灵活定义的芯片，并提供完全自主可控的产品。
如何看待MCU中增加AI的趋势？
MCU和AI或AIoT还是有很多性能差异，很多应用还是传统MCU或增强型MCU更为适合。MCU增强并不一定增强在AI、计算或边缘计算，还包括接口增强、功能增强和性能增强等等。从MCU的定义看，它着重于控制，包括各种外设，以及满足低功耗的使用场景。现在MCU越来越强大，允许实现一定的计算。但未来的应用即便增加AI内核，也离不开MCU的驱动与控制。
RISC-V现在在中国比较火，如何看待这一新的架构与生态？
其实设计CPU并不难，难在如何让大家都用上并认可它。以英特尔的x86架构为例，围绕在它周围衍生出来数亿的应用软件，才是一个CPU架构的魅力所在。Arm也是一样。灵动微看好其多年以来耕耘获得的生态，将长期生产和销售Arm内核的产品。而对于RISC-V也会保持长期关注。
RISC-V要真正火起来，有两个方面：一是生态，即用户拿到芯片后容易上手，包括开发的生态环境和技术支持环境；二是性价比。
生态很重要。现在编译器越来越强，同一套代码可能移植到不同处理器上。在这种情况下，哪个核可以实现更小的空间或用更小的工艺去做，就体现出优势。就像Arm之于X86，RISC-V有可能像新兴的Linux市场一样，生态慢慢起来。
国产MCU厂商如何做生态？
另外，在谈到生态时，我们知道，对于一颗单价不高的MCU来说，背后的研发投入是巨大的，各种库函数，上万页的文档以及大量的开发板和开源算法，都是能让这颗MCU跑起来必须的生态。
生态不仅仅是销售的敲门砖，更是建立客户粘性的关键。娄方超表示，“所以本土MCU也在快和慢、‘用户的想法’与‘MCU的根本规律’中抉择，如果去做生态。”灵动微的做法更加兼顾，长期以来提供两套开发套件，满足不同行业、不同客户的需求，这也是娄方超口中所强调的“对细分行业的深刻理解”。
黄致恺对此表示认同，国产MCU起步较晚，要实现替代国外厂商，很多客户一开始会要求Pin to Pin，甚至烧录、软件兼容，越快越好。但这样的做法上位快，被淘汰也快。只有做出更有核心价值、有差异化的产品，不仅仅满足于“替换”、“复制”和“兼容”，才能真正构建生态链。
汽车芯片最缺的MCU，为何国产替代进度缓慢？
本文来自微信公众号：半导体产业纵横（ID：ICViews），作者：付斌，原文标题：《什么在阻挡国产单片机发展？》，头图来自：视觉中国
2020年Q3的一波涨价缺货热潮和地缘政治摩擦的“二重奏”下，MCU（单片机）作为最重要的器件，其国产替代成为研发工程师钻心研究的重点。眼看2021年的日子所剩无几，一些“尝遍百草”的工程师向ICViews透露，国产MCU仍然存在一些显而易见的问题，虽然浓浓的“中国芯”情绪下能够给国产足够的时间，但的确影响目前的使用体验。问题到底出现在哪里？
“国产MCU借着芯片荒这个‘东风’着实火了一把”，一名尝试多次国产替代的工程师如是说。从IC insights调研数据来看，2019年全球MCU市场规模约为164亿美元，而2020年MCU全球市场规模下滑8.6%至150亿美元。
反观中国MCU市场，行业增速稳定， IC Insights调研数据显示，国内MCU市场在2019年规模达到约42亿美元，占全球市场26%左右。值得一提的是2015-2019年复合增速高达9%，预计2020～2025年间的年复合增长率将达9.2%。无独有偶，Gartner也得出中国MCU市场总量（TAM）在2020～2025年的年复合增长率达到9%的结论，高于全球MCU市场总量7%的年复合增长率。
国产MCU乘势而上
回顾2020年上半年，疫情给了全球汽车一记“沉重打击”，而到20年下半年汽车行业复苏远超车厂预计，导致MCU供需出现严重问题，而这种问题也从汽车蔓延至工业工控领域。
MCU缺芯之下，一些工程师告诉ICViews记者，从去年到今年公司不断要求将原有方案更换为国产MCU产品，国产MCU确确实实乘着这股“热潮”在各产品中获得导入的机会，同时国产MCU的研发和更迭明显加速。
特别是在最近，IC Insights预计今年整个IC市场的需求都非常强劲，整个IC市场销售额有望增长24%，并将首次在历史上突破5000亿美元。虽然在2020年中国大陆芯片自给率仅为15.9%，但可预见国产MCU的机会。
来源：IC insights
从应用上来看，全球MCU中，33%集中在汽车电子中，25%在工控/医疗，23%在计算机，11%在消费电子。而与全球MCU格局不同，中国MCU中占比最高的是消费电子领域， 占据了26%的整体市场，其次是计算机网络，占据了19%的整体市场，而工业与汽车则占比低于全球水平。
虽然国内本土MCU厂商已在百家以上，但合计市占率却不足15%，且工控和汽车有待拓展。因此这几年整个MCU圈子飘来浓浓的“上车风”，“得车规者得天下”，能够胜任汽车的高安全标准的产品，必然是“强者的证明”。 记者在走访多家企业时获悉，MCU“上车”都成为企业的最高一个“台阶”。
一些企业力求“全面开花”，保证其通用MCU产品能够覆盖产业各个领域。据了解，国民技术的MCU产品覆盖多达11个应用领域，航顺芯片的产品线也拥有高性能、低功耗、车规/工业级、经济型、专用型覆盖各种应用场景。
事实上，虽然国内MCU企业从缺芯中获得了一波“红利”，也无法摆脱行业“魔咒”，上游供应问题之下，同样也会面临关键材料缺货的窘境。 一些企业选择了引导用户进行内核的转换，华大半导体曾表示会引导部分客户从m0+到产能不是很紧张的m4产品上，其他一些企业则是将产品线不断扩大，保证拥有M0/M0+/M3/M4/M7/M23/M33的齐全产线。还有其他企业布局RISC-V指令集，诸如兆易创新、沁恒、航顺芯片等，也有Arm+RISC-V的双处理器产品逐渐浮现。
从位数来讲，8位和32位国产MCU几乎包揽整个市场。芯知汇数据显示，2020年中国通用型MCU市场规模占比中，32位占比54%，8位占比43%，4位占比2%，16位占比1%。全球MCU结构分布上，62%的产品使用的是32位产品，23%使用的是16位产品，15%使用的4/8位产品。随着系统任务复杂化，计算能力的需求越来越高，这促使MCU开始迈向32位时代。
国产MCU显而易见的问题
既然国产MCU拥有如此庞大的市场机会，为什么还是有抵触国产MCU的声音？记者与多名大量试用国产进行替代的工程师进行对话，得出以下几个主要问题。
1. 资料难求
这是工程师反映最为严重的问题，一位多次替代却每次都卡在资料上的工程师坦言，国外品牌之所以屹立不倒，是因为整条产线成熟，开发资料唾手可得，甚至随意搜索便可获得大量资料和问题解答。
他提到一个颇为有意思的问题，国外品牌拥有许多嵌入式教育机构，这些教育机构不仅拥有最详细的教学教程，还翻译了较难“啃”的英文手册， 成为小白在学习阶段最好的帮助。这就导致，企业在招收工程师时，市场上都在学习国外产品，成为了一种良性循环，而反观国内MCU产品还没有中文手册，更不要说视频教程了。
2. 售后无门
“售后电话永远打不通，打通了问题永远是工程师”，一位在资料匮乏状态下无奈拨通售后电话的工程师如是说。事实上，从国外产品转向国内产品多少会遇到错综复杂的问题，环境变量也非常影响产品运行效果。
当然，国内MCU也不乏售后服务非常好的企业，“之所以这些产品未被接受，是因为部分工程师根深蒂固对国产品牌的不信任感”， 一位完美替换国外产品的工程师表示，国外也并非全部都有好的售后服务，相信时间的力量，国产MCU总会被人们接受。
当然，也有人强调，服务质量关乎公司口碑，在有限的人力资源下，能够理解公司选择最佳的人力投入占比，但也希望公司能够花更多钱去建立优质服务，以建立更好的口碑。
3. 周期较长
公司的效益与开发时间息息相关，而一些产品能够带给工程师的替换时间非常少，公司也会有限考虑替换周期较短的产品，只有简单易替换bug少的MCU才有机会被“翻牌子”。
然而，这就又绕回了上述两个问题，工程师快速解决问题的方法无非查资料和找技术支持，但事实上是能够提货成百上千的大客户都能获得非常好的技术支持，个人研发者在面对完善团队时也会出现服务不响应的情况。
除了技术支持和查看技术手册，工程师也有其他解决问题途径，包括论坛、博客等，但毕竟国外产品在国内积累时间长，国产MCU相关问题获取资料途径有限。
相关问题正在逐渐跟进
当然，这样的问题国产MCU厂商并非没有意识到，但冰冻三尺非一日之寒，国外MCU产品长期支配市场，相关资料积累谈何容易。
一些厂商围绕资料和生态着重进行建立，上海复旦微电子集团股份有限公司电力电子事业部技术市场总监梁磊曾向记者表示，公司长期运维自己的开发者论坛和微信公众号，积极开展与合作伙伴方案对接、平台互通、系统兼容的工作，更是花费两年时间设计了图形化配置工具-魔方，记者通过搜索引擎试验后发现这些资料非常容易被找到。
“若要追求半导体自主，需先构建自主技术生态系统”，上海芯旺微电子副总裁丁丁曾经得出这样的结论。实际上，假若工程师拥有一个统一的平台进行项目开发，能够极大加快开发效率，而国际大厂也在主推自主的平台，使得未来用户产生更强的粘性。
一些厂商则围绕服务完整性建立作为公司重点， 某厂商FAE曾向记者透露，公司服务已建立服务考核机制，得不到响应而被投诉FAE会有相应的惩罚，同时公司也不断壮大后服务的团队，定期进行专项培训。
还有一些厂商不断降低MCU的开发门槛，具体表现在成品方案或半成品方案的提供、参考设计等方面，成熟的方案不仅大大加速上市时间，也能够减少bug的产生。
“有些国产品牌真的非常不错，自己所使用的品牌也从未出现售后和技术支持问题”，一位长期使用国产MCU的工程师如是说。但使用国产MCU也不能是“开盲盒”式的，国产MCU仍需“抱团取暖”。
资料和售后显而易见是短期的问题，在长期的建立之下必然都可获得极大的改善。反观国外MCU技术，除了继续提高能效比、安全性和降本降功耗，市面MCU产品也逐渐增加硬件加速器，甚至将MPU的部分功能放到MCU内。在未来的时间内，国内MCU解决重重阻碍仍需“打持久战”。
本文来自微信公众号：半导体产业纵横（ID：ICViews），作者：付斌
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