探讨物联网时代的MCU,是一件十分有意义的。因为从1981年MCU诞生至今,MCU已有40年历史。看看MCU的过去,才有可能深刻地了解物联网时代的MCU,进而预测
MCU的未来走向。我们可以将40年来MCU的演化划分成三个时代,用眼下时髦的划分办法,不妨将它们称为MCU1.0、MCU2.0、MCU3.0时代。MCU1.0时代,是MCU诞生与传统电子系统的智能化改造时代,实现了联网;MCU2.0时代,是智能化电子系统的创新时代,又称嵌入式系统时代;MCU3.0时代,是物联网系统的创新服务时代,已成为时下物联网的核心部分。
当前MCU市场聚焦
市场 ● 技术 ● 厂商
- 从市场表现和技术发展方面来看,32位MCU的增长速度已经远远超出8位和16位MCU。32位MCU在全球的年增长速度是15%以上。32位MCU的快速增长离不开IOT的推动。MCU亦称为微控制器,大众喜欢叫单片机。以乐鑫ESP32为代表,它是把CPU、存储器(Flash和RAM)、计数器、GPIO、SPI、A/D转换、UART、CAN、I2C、I2F等周边接口甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,所以也是一种片上系统(SOC)。MCU是电子产品的心脏,小到体温计、无线充电器和智能手环,大到数控机床、汽车和工业机器人都有MCU的身影。
- 从MCU芯片厂商来看,全球市场主要由ST、NXP、Renesas等领先企业占据,我国本土MCU企业在高端产品布局、芯片产值、业务规模等方面与国外巨头仍有较大差距,特别是能真正生产32位通用型MCU的企业屈指可数。代表的企业仅有乐鑫科技、兆易创新、灵动微电子等几家,其它MCU企业,主要生产应用于较为低端的4位和8位MCU产品。但可喜的是,在细分领域市场以乐鑫为代表的国产WIFI MCU已成为全球物联网wifi芯片的龙头之一,占据全球市场40%以上的份额,而且还在渗透扩展。
- 物联网时代下,对MCU的需求更加多样化,以前靠一颗产品打天下的日子一去不复返,希望国产MCU品牌不断提高产品品质,不断创新产品,像乐鑫一样,能在细分市场赛道上占据主要席位。
MCU助力物联网快速发展
IC insight近期市场研究报告指出,到2022年MCU在IOT设备中应用将高达40亿颗,MCU正在IOT设备和应用中发挥核心的技术作用,比如运算处理、安全、联网、感知和控制以及传统的电机控制和电源管理都离不开MCU。毫无疑问,IOT应用对MCU提出更高的要求:更高的处理能力,更多的安全组件,多种连接能力和更低功耗;
- 以乐鑫WIFI MCU为例,从上图可以看出,乐鑫科技的产品已从Wi-Fi MCU这一细分领域扩展至“处理”+“连接”的领域,“处理”涵盖AI和RISC-V MCU,“连接”涵盖以Wi-Fi和BluetoothLE为主的无线通信技术。
- IO接口从ESP32所提供的32个的可编程的GPIO口到目前ESP32-S3高达44个可编程 GPIO 以及 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、DAC、UART、SD/MMC 主机控制器和TWAITM 控制器等常用外设接口来看,乐鑫的WIFI MCU具有很高的集成度,无需其他芯片、插槽和通信总线(I2C 总线)。从而减小了电路板的尺寸,降低了复杂性、功耗和成本,同时能满足通信和主控功能。
多元应用场景 激发更多创新点,MCU悄然呈现出新的应用生态
- MCU应用领域十分广泛,是信息产业和工业控制的基础。物联网的发展、人工智能的兴起、汽车电子和工业控制的升级需求,都给MCU的发展带来了诸多应用场景和增长机会。
- 开放指令集的RISC-V更是为中国MCU企业打开了一个新的窗口。中国集成电路老前辈许居衍院士曾指出:RISC-V当前最适合用于IOT之类的“看不见的计算”中,现在看来,RISC-V要形成生态,希望很可能在中国。
- 去年12月乐鑫新发布的ESP32-C3就集成 RISC-V 32 位单核处理器MCU,时钟频率高达 160 MHz。具有 22 个可编程 GPIO 管脚、内置 400 KB SRAM,支持通过 SPI、Dual SPI、Quad SPI 和 QPI 接口外接多个 flash,满足各类物联网产品功能需求。
尾声:
- 物联网时代下的MCU,有人说物联网行业的快速发展是驱动MCU发展的原动力,也有人说MCU助推着物联网设备智能化的快速升级。
- 笔者认为,不用刻意去判断谁是谁非,物联网是一个笼统的名词,它着眼于许多不同应用中广泛的硬件、软件与服务等机会,MCU厂商需专注其目标市场,并集中精力于所投入的市场特定价值。在智能时代飞速发展的大背景下,物联网与MCU更多的一定是相互成就。
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