从MCU到SoC：繁荣和现实

2022-08-16 09:54

MCU的架构之路

接下来的问题是，MCU何以越战越勇？

实际上，MCU从上个世纪70年代推出，至今已有50多年的历史。从架构来说，经历了从INTEL的8051发展到AVR（哈佛结构）再到各家自定义架构，直至如今广泛用于32位通用MCU的ARM架构的历程。

根据总线或数据暂存器的宽度，MCU划分为4位、8位到32位（未来64位）。其中，8位MCU工作频率在16～50MHz之间，16位MCU工作频率在24～100MHz之间。而32位MCU工作频率大多在100～350MHz之间，现在是MCU市场主流。

MCU当前的竞争格局形成主要是架构变化加上并购整合带来的。其中的主导者，当然就是英国的ARM，在国内叫做安谋中国（介绍ARM的话，可以写一本书，所以省略哈）。2007年后，ARM架构开始爆发并且迅速占领了32位MCU市场。

其实，近年ARM有进入汽车领域的强烈意愿。然而，欧洲和美国两大汽车市场的汽车芯片巨头非常强势，ARM的IP难以进入。因此，ARM找到中国这个突破口，2018年底，亿咖通和安谋中国等公司共同出资成立芯擎科技，所以，ARM应该好好感谢中国市场哈。

回转来讲，ARM在RISC（精简指令集体系）的地位越发牢固。业内有个段子，说各大MCU厂商推出新品的速度，已经赶不上ARM推出新架构的速度。

在其Cortex－M55推出仅半年之后，ARM又发布了全新Cortex－M85处理器，同时还推出了新的物联网全面解决方案，包括采用Cortex－M和Cortex－A（主要面向通用处理应用市场，像智能手机、移动计算平台等领域）的最新Corstone子系统和ARM虚拟硬件……

这里简单介绍下，目前ARM Cortex根据应用范围的不同可分为三个系列，分别为Cortex－M、Cortex－R与Cortex－A系列（性能及复杂度由低到高）。

其中，车企所用的MCU主要是Cortex－M系列处理器，包括Cortex－M0、Cortex－M0＋、Cortex－M1、Cortex－M3、Cortex－M4、Cortex－M7等多个类别。

当然，ARM不是高枕无忧。由于受到ARM内核高昂授权费的影响，很多MCU厂商开始转型或入局RISC－V内核MCU。免费、完全开源，RISC－V内核就像当初的LINUX，发展趋势非常喜人。

RISC－V具有袖珍化、低能耗的特点，而这对于嵌入式应用可能至关重要。并且由于RISC－V是一个新兴领域，国内外MCU厂商在上面的技术和生态差距不大，因此RISC－V也成为国内MCU新的驱动力。

这方面，有爱普特微电子推出的基于RISC－V内核（平头哥玄铁E系列）开发的32位高性能高可靠性MCUAPT32F1／7。还有先楫半导体 HPM6000系列旗舰产品HPM6750（双RISC－V内核），还创下了MCU高于9000 CoreMar和4500以上的DMIPS性能新记录。不过，还是那句话，有待验证。

国产MCU现状

最后说一下，在前五大海外厂商CR5主导（据2019年CSIA数据，CR5达74％；而据IC Insights统计，2021年CR5提升至82．1％，行业格局进一步集中）的国内MCU市场，国内厂商也在慢慢崛起。

当然，除了地平线、黑芝麻等SoC芯片厂商，实际上国产MCU厂商们现在还大多集中于中低端市场。

国产厂商目前主要采取的突围方式，还是做小做精，从细分领域切入，以时效和价格为驱动，从专用领域做起进驻行业客户，不断提升产品的性能和稳定性，然后迈向通用领域。

按照中金公司的分析，在汽车领域，国产MCU厂商的产品主要集中于车窗、照明、冷却系统等相对简单的控制应用上，目前仅比亚迪半导体、杰发科技、赛腾微电子、芯旺微、国芯科技等少数企业实现车规级MCU量产。

就拿比亚迪来说，从2007年进入MCU领域，2018年推出第一代8位MCU芯片，2019年推出第一代32位MCU芯片，今年3月推出车规级8位MCU BS9000AMXX系列，芯片用的还是S8051内核，主频最高为24MHZ。虽然不断在突破，然而离巨头的差距还“略远”不是？

那么，为什么车规级MCU技术壁垒这么高？