电子发烧友网报道(文/程文智)这几年,随着人工智能、物联网,以及工业自动化的快速发展,对MCU产品的需求也越来越大,特别是32位MCU。据IC Insights统计,2021年MCU的出货量增长了12%,达到了309亿颗,市场规模为197亿美元,预计今年将会增长10%左右达到215亿美元。未来5年32位MCU的销售额的年复合增长率约为9.4%,到2026年将会达到200亿美元。这其中最大的推动力来自汽车、工业控制和物联网。
从全球市场来看,目前在高性能MCU市场,主要还是以瑞萨、恩智浦、英飞凌、意法半导体、Microchip等海外MCU企业为主。国内MCU企业虽然两数量很多,但主要还是以低端市场为主,从32位MCU市场来看,国内MCU企业90%都采用了Arm的Cortex-M系列内核,主要集中在针对低端市场的M0、M0+系列,针对中端市场的M3、M4、M23系列等,针对中高端市场的M33、M7、M35P和M55系列鲜有国内公司采用。当然,近几年来,也有些厂商推出了RISC-V内核的MCU产品。
针对中高端市场推出MM32F5系列MCU新品
之前国内MCU企业热衷于M0和M0+系列产品,主要是因为这类MCU产品的入门门槛更低,市场需求更大,更容易养活自己。如今,经过多年的技术积累,一些国内MCU企业也开始在中高端市场发力了,灵动微电子(MindMotion)就是其中之一。
“虽然在过去几年,国产MCU的市场率比之前提高了,但在高性能MCU方面,国产MCU的市占率还非常低。”灵动微电子市场总监王维表示,所有国内高性能MCU产品加起来的市占率都不到2%。
4月12日,灵动微电子通过线上发布的方式推出了与安谋科技(Arm China)合作的一款针对高端工业和物联网市场的高性能MCU新品MM32F5系列产品,该MCU采用了安谋科技的“星辰”STAR-MC1内核。
据王维介绍,本次发布的MM32F52系列产品搭载了安谋科技Arm v8-M架构“星辰”STAR-MC 1处理器,最高主频可达120MHz,集成了DSP和浮点运算单元(FPU),性能达到了4.02 Coremark/MHz,与M3/M4内核相比,性能提升了20%;
在通信接口方面,MM32F5系列集成了以太网、USB、双FlexCAN接口和多达14组UART、SPI和I2C等串行通信接口,特别适合工业和汽车相关应用;
存储方面,MM32F提供了从256KB到2MB的Flash选项,并使用了双分区配置,可提高系统运行的稳定性。支持高达192KB多分区RAM、4KB L1 I/O Cache、支持QSPI和FSMC外扩存储;
模拟功能方面,提升了SAR ADC和定时器的配置。3MSPS采样率和256倍硬件过采样设计的12bit ADC,及支持8路的互补PWM输出的定时器,可让电机控制方案更方便;
此外,MM32F5系列还引入了灵动微电子独创的专业功能模块,如MindSwitch,它是一种在任意外设和GPIO之间实现独立互联的机制,结合多路组合逻辑处理单元CLU,完成更多无需CPU干预和处理的互联功能。
MM32F5总共规划了三个型号,MM32F52、MM32F53和MM32F55,主频分别为120MHz、150MHz和200MHz。王维表示,当“星辰”STAR-MC1内核主频达到200MHz时,相当于250~300MHz M3或M4内核MCU,目前在通用MCU市场上,能达到这一水平的M3或M4内核MCU还很少,而这一性能可以支持到例如人脸/物体识别、视觉和语音处理的应用。
目前灵动微电子已经率先推出MM32F52系列中的两款产品,即MM32F5270和MM32F5280,其中MM32F5270最高可提供256KB的Flash容量,MM32F5280的Flash最大容量为2MB。
在应用方面,MM32F5270和MM32F5280应用面非常广,典型应用包括工业自动化、电梯应用、消防应用、电源应用、扫地机器人等应用。就应用落地场景而言,工业PLC、变频器,甚至一些专用伺服应用都可以采用该产品。
在生态支持方面,灵动微电子会提供非常完整的生态链支持,例如IDE、调试器、开发板评估套件、RTOS 支持以及详细的用户手册、应用笔记、第三方工具等。另外,据王维透露,MM32F5系列MCU将于今年下半年量产。
星辰STAR-MC 1有哪些看点?
接下来,我们看一看MM32F5采用的STAR-MC 1内核有哪些看点,首先,这是安谋科技自研的一款MCU内核,参与开发的人员基本都是国内的研发工程师,且是在Arm的M-Profile架构演进路线上开发的。据安谋科技CPU产品总监陈江杉介绍,在第一代Arm v6-M架构上,Arm开发出了Cortex M0和M0+处理器;在第二代Armv7-M架构时代,Arm加入了SIMD/DSP和FPU(SP)(M4和M7支持),开发出了Cortex M3、M4和M7,这也是目前高性能MCU主流的内核;最新第三代的架构是Arm v8-M Mainline,Arm v8-M Mainline强化了低功耗和安全,把原本用于手机处理器的Cortex-A中的安全技术TrustZone下放到M系列,并且在价格上,v8会有更多可定制性和灵活性,他预计,未来v8会进一步增加计算密度。
其次,安全方面,STAR-MC 1采用了TrustZone技术,并提供更全面的内存保护;
计算方面,更强调性能与功耗均衡的配置,具有1.50 DMIPS/MHz和4.02 Coremark/MHz的性能,在同主频下,比M3/M4内核有20%的性能提升;
在灵活性上,“星辰”STAR-MC1内核具有v8架构下的可定制性和延展性,包括定制指令集和协处理器接口等,这给用户提供了面向需求和性价比的选择。例如,得益于M7内存子系统的下放,STAR-MC1内核可更好地满足对实时任务的响应和更好的缓存系统的需求,增加整个系统级的数据吞吐率。
生态支持方面,Arm生态经过这么多年的发展,已经非常完善,不论是工具链、编译器、操作系统,还是仿真器都非常丰富。值得一提的是,操作系统的支持方面,除了传统的Arm Mbed OS、freeRTOS、Zephyr等之外,还加入了国产的操作系统的支持,比如OpenHarmony等。
结语
未来不论是汽车市场,还是工业控制市场,或者说物联网市场,国内市场的增长潜力都非常大,如何伴随国内市场共同成长,是国内半导体企业需要重点考虑的事情。很明显,灵动微电子已经开始行动了,据王维透露,他们接下来将会推出更多高性能MCU产品应对市场需求。
当然,我们希望可以看到更多的半导体企业能够参与进来,一起把饼做大,而不是相互替代,内卷。
原文标题:用高性能MCU产品冲中高端市场,这家国内MCU企业开始发力
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审核编辑:汤梓红
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