MCU技术发展线路 - 全球MCU市场和技术发展趋势

MCU技术发展线路

开发工具

8位MCU 时代，开发工具很简单，MCU 功能简单，存储器容量很小，应用代码甚至可以使用汇编语言书写， 简单的下载和编程工具可以胜任开发工作，后来随着MCU 功能增加，存储器容量增加，C语言逐渐成为首选，集成开发环境（IDE）和JATG 调试渐成主流，这种方式主导了过去20年MCU开发模式。

随着物联网的兴起，大量的电子产品急需智能化升级，联网就成为基本需求，特别是无线网络，RTOS 从以前的嵌入式系统中“奢饰品”变成今天的“必需品”。得益于开源社区和开源软件的帮助，开源的RTOS 比如像FreeRTOS、uC/OS和Contiki已经成为开发者的优选。 专门针对物联网应用的物联网OS 也应运而生，比如ARM mbed OS 、庆科 MicoOS和华为LiteOS， 其实这几种物联网OS的内核也是基于开源的RTOS技术。

开发工具（IDE）价格昂贵，让创业者望而却步，借助开源软件，MCU企业纷纷推出自己的IDE，比如瑞萨的e2studio、芯科的Simplicty Studio和NXP的 LPCXpresso，这些IDE 是基于开源Eclipse，编译软件也是开源的GCC ARM 。芯片公司的IDE 虽然在功能和优化上无法与Keil和IAR 相比，但已经完全到达可用的程度。 ARM 开发了基于Web的mbed工具，开发者不需要购买和安装任何IDE，只要有一块mbed兼容的开发板，就可以进行嵌入式开发。如果你使用的是Arduino开发板，Arudino IDE 集成大量开源硬件知识库，让你开发如虎添翼，事半功倍。

今天，有了强大的开源的生态环境，MCU 开发者不再会因为缺乏资金无法购买开发工具，无法获得技术支持，因而耽误项目开发而犯愁了。

制造技术

摩尔定律推动了芯片产业辉煌了40年，其中制程工艺发展是重要的助推剂。传统的MCU，比如8位OTP MCU ，长期是使用0.5u的制程工艺，随着时间的推移，设备和技术更新，现在主流的MCU 制程是180nm，甚至90nm技术，展望不远的将来，使用40nm甚至28nm制程工艺的MCU 也不是遥不可及事情。

我们知道，更先进的制程工艺会在MCU内部集成更多的晶体管，使处理器实现更多的功能和更高的性能。这样MCU核心尺寸的大小就不是很重要的因素了，更多的32位MCU 核心将替代8位，芯片的体积也不会变大，功耗反而会更小。此外，先进的制程工艺还能带来片内FLASH 容量的增加，未来1MB甚至4MB 的FALSH MCU 也是常见的产品了。

当然，制程工艺将会给MCU 生态环境带来挑战，比如初期制造成本的增加，芯片设计复杂性增加。32位核心导入，软件开发难度增加，以及物联网应用带来MCU和RF 以及Sensor集成，进而带来功耗管理和PCB设计上一系列棘手问题。

应用设计方案

MCU应用五花八门，从最小的消费电子产品，到大型工业机器人，几乎涵盖了所有嵌入式电子产品。早期的MCU芯片公司只是提供应用指南和参考设计代码，方案性的设计一般是客户自己完成，或者由专业的方案公司和代理商完成，然后交给设备厂商生产，这样模式至今依然大量存在。

随着物联网兴起，电子产品智能化需求越来越多，传统产业升级已经迫在眉睫，电子产业急需MCU 厂商提供更多更好的创新型设计方案。随着电商时代到来，渠道的扁平化，传统芯片代理商已经无力投入日趋复杂的方案设计，行业日趋细化和深入，传统的方案商已经转型成产品提供商，应用设计方案的重任再次落在MCU 公司身上。

今天我们看到全球领先的MCU企业，比如ST、NXP、TI 和瑞萨等公司，他们都能提供许许多多MCU 应用解决方案，这些方案的技术越来越前沿，功能越来越完善。比如STM32峰会上展示的预防黑客侵入的智能锁的安全解决方案，可以在小屏幕上实现美观流畅的游戏界面的超低功耗MCU 智能手表方案，以及基于低成本STM32F7MCU的LoRa网关。

近年兴起的创客运动也是MCU 应用方案的一大贡献者。创客们大量采用的Arduino 开源硬件，Arduino采用的MCU是Atmel公司的AVR系列处理器； 机器人项目Pibot则采用Arduino作为核心控制板。 在开源硬件环境下，没有开发基础， 只有创意的开发者， 也可以完成自己的产品开发。 开发门槛的降低了， 将吸引更多的人实现创意， 极大地增加产品的种类和数量， 从而导致对MCU需求的增长。