2020年MCU行業十大事件大盤點

電子發燒友報道（文/程文智）2020年還有幾天就將結束，這一年是下一個十年的開局之年，可這個開局并不完美。年初的新冠疫情幾乎打亂了所有行業的發展節奏，全年的中美貿易沖突讓很多國家和地區也深受影響。不過技術的創新依然在向前發展，5G如期而至、人工智能開始落地、自動駕駛也在穩步推進、SpaceX升級版貨運龍飛船首飛成功、中國嫦娥五號“攬月”而歸等等。
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在這些科技事件的背后，有一個產品在默默提供支持，那就是MCU。而今年的MCU行業也不平靜，比如給大多數MCU企業提供IP核的Arm公司賣身Nvidia、MCU缺貨與漲價之聲從年初延續到了年底、RISC-V內核的MCU開始多了起來……，為此，<電子發燒友>特意盤點了2020年MCU行業發生的十大事件，供大家回顧。
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一、MCU缺貨漲價潮從年初延續到了年尾

2020年12月份，多家MCU廠商都宣布漲價。ST在前幾天正式發布了漲價通知，2021年1月1日起，全線產品漲價；在ST宣布漲價之前，盛群（合泰）、凌通、松翰、閎康、新唐這五大臺灣MCU廠商也公開稱因成本上漲，同步調升產品報價，部分品項調幅超過10%，且有產品交期甚至拉長至10個月。另外，日本MCU廠商瑞薩電子也在不久前發布了漲價通知，交期拉長至4個月以上。
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MCU缺貨漲價的原因可能有以下幾個：
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一是，從晶圓到芯片出貨時間周期約要半年。一個芯片從設計、制造、封裝、測試，再到出貨，其實是需要很長一段時間的。即使不算設計和試產的時間，拿一個使用成熟工藝的成熟芯片來說，從晶圓制造開始，到封裝測試，再到出貨，一般也需要半年左右的時間。因此，芯片原廠都是按照訂單排期，預先安排產能的，畢竟晶圓備貨都是需要真金白銀的，要是備貨太多沒賣出去對原廠的傷害也很大。
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二是，芯片原廠減少了晶圓備貨。今年年初的新冠疫情，突入其來，一時間各行各業都受到了影響，不少工廠停工，貿易也受阻，不少企業裁員的裁員，減少支出的減少支出，上半年時，大家對未來預期普遍都不看好。原廠看到這種情況后，在上半年做計劃的時候，不約而同地都選擇了減少晶圓備貨，據說有的原廠減少了1/3以上的備貨。
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三是，華為受到美國政府的打壓，導致華為在晶圓代工廠加大了訂單，導致國內6、7、8月份國內的主要封裝家工廠訂單基本都是以華為為主，國內其他的半導體廠商基本很難拿到產能。只能往后排。
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四是，由于中美貿易沖突的問題，華為受美國影響較大，華為很多芯片類產品因為制裁原因不能生產了，比如華為的麒麟處理器芯片，智能電視用的鴻鵠芯片、安防芯片、服務器存儲芯片、巴龍系列芯片等等。
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特別是安防使用的IPC SoC芯片，華為之前在這塊市場占了70%以上的份額，現在一下子都不能生產了，但是市場需求卻沒有變小，這就需要其他企業的產品來填補這塊市場。因此，國內其他企業紛紛下單給晶圓代工廠，但這類芯片很多都是新進入的企業的新設計方案，流片試產都需要占用晶圓代工廠的產線，新芯片良率提升往往需要時間，現在這些新增的產品將會大大降低晶圓代工廠和封裝廠的生產效率，出貨緩慢。
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五是，國內電子行業在下半年開始整體恢復，特別是海外市場，上半年積壓的海外訂單一下子全爆發了，但是很多工廠在上半年的時候基本沒有備貨。一時間訂單暴增，芯片原廠之前的產能難以滿足需求。
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六是，晶圓代工廠在淡季的時候一般會把產線給MOSFET這類利潤比較低的產品，但一旦到了旺季，一般都會讓步給利潤高的IC，下半年國內和國外都是旺季。因此，很多MOSFET和利潤不高的MCU等產品，比較難拿到產能。
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七是國內新基建和信創產業需求大漲，原來削減了備貨計劃的原廠又開始加大備貨了，開始給晶圓廠下大訂單，這樣在大客戶擠壓的擠壓下，小訂單新客戶，以及小客戶的需求排期往往被延期。
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也正是在這些多重因素疊加，半導體市場開始了產能緊張，貨源緊張的情況，再加上晶圓代工廠和封裝廠漲價的因素影響，芯片原廠也不得不調高芯片價格。
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二、NVIDIA 400億美元收購Arm
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9月14日，英偉達（NVIDIA）與軟銀集團（SoftBank）宣布達成一項最終協議，根據該協議，英偉達將以400億美元的價格從軟銀集團和其旗下的愿景基金（Vision Fund）收購英國芯片設計子公司Arm。
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根據協議，英偉達將向軟銀集團支付120億美元的現金，以及價值215億美元的英偉達股票，其中還包括簽約時，即刻支付的20億美元。
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雙方在聯合聲明中表示，如果Arm未來的業績表現達到特定目標，軟銀還可能獲得額外的50億美元現金或股票。在收購之后，英偉達還將向Arm員工發行15億美元的股本。
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如果英偉達成功收購Arm，這將是今年以來規模最大的并購交易之一，也可能是有史以來最大的半導體交易。
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收購Arm將改變英偉達目前過度依賴于GPU產品的現狀，通過此次收購，英偉達將可獲得更多移動CPU/GPU IP，將極大的豐富自己的產品線，并將使得英偉達可以進入移動處理器領域，同時有望將其在顯卡端的優勢延展到移動端。
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不過，由于英偉達本身與一些Arm現有客戶存在競爭關系，這也使得外界擔心英偉達收購Arm后會影響Arm的中立性，從而導致Arm的客戶轉向其競爭對手RISC-V。
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三、RISC-V架構的MCU玩家越來越多

10月份時日本MCU廠商瑞薩電子宣布與RISC-V 架構嵌入式 CPU 內核及相關 SoC 開發環境的供應商——Andes Technology 啟動技術IP合作。瑞薩選擇AndesCore 32位RISC-V CPU內核IP，應用于其全新的專用標準產品中，并將于2021年下半年開始為客戶提供樣片。
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12月份，中微半導體(深圳)股份有限公司(簡稱CMSemicon)，宣布正式發布首款集成RISC-V內核的32位微控制器-ANT32RV56xx。該系列芯片搭載芯來科技(Nuclei System Technology) N100系列超低功耗RISC-V處理器內核，集成模擬外設并簡化設計，輕松應對消費電子對高算力、低功耗的要求。
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同樣也是在12月，中科藍訊也推出了起自主RISC-V內核32位MCU芯片------藍訊驕龍AB32VG1，該MCU提供了125MHz的運算主頻（最高可超頻至192MHz），片上集成RAM 192Kbyte，Flash 1Mbyte，ADC，DAC，PWM，USB，SD， UART，I2C等資源。藍訊驕龍AB32VG1評估板將同步推出，并提供完整的SDK，開發者可使用免費的RT-Thread Studio集成開發環境快速上手，并便捷的完成代碼編寫、編譯、調試、程序燒寫等一系列開發流程。
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在他們之前兆易創新與在2019年時就推出了RISC-V內核的MCU產品，平頭哥推出并開源了其RISC-V芯片設計平臺。
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可以看得出來，逐漸開始有越來越多的玩家加入RISC-V陣營，RISC-V的生態也開始變得豐富起來，未來，RISC-V不僅僅會獲得關注，更會獲得更大的發展。
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四、車規級MCU需求增長

12月4日，有媒體報道稱半導體產業產能緊張問題傳導至汽車產業，由于缺少汽車芯片導致ESP(電子穩定程序系統)和ECU(電子控制單元)兩大模塊，上汽大眾和一汽大眾將面臨停產風險。
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雖然12月5日，一汽大眾就做出了回應，稱新車生產確實受到了一定的影響，但并沒有如外界傳言的那樣全面停產。從回應中，可以看處，汽車級芯片短缺是確確實實存在的。
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車規級芯片可分為MCU、存儲芯片、功率器件（IGBT和MOSFET） 、ISP、電源管理芯片、射頻器件、傳感器（CIS、加速傳感器等）、GPU/ASIC/FPGA/AI芯片等。
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2020年，全球車規級芯片市場規模預計為3000億人民幣，占全球半導體市場份額約10%。據測算，未來車規級芯片單車價值將從2800元提升到12000元。
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比如在MCU方面，傳統汽車平均每輛車用到70顆以上的MCU芯片，而每輛智能汽車有望采用超過300顆MCU。車規級MCU的需求將大幅提升。
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另外，全球車規級芯片企業主要包括恩智浦、英飛凌、瑞薩、德州儀器、意法半導體等，前八大公司市占率達63%。目前車規級芯片市場主要被國外廠商占據，國產替代空間巨大。
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五、AI與MCU相結合的趨勢越來越明顯

2020年8月，恩智浦(NXP)發布了eIQ機器學習（ML）軟件對Glow神經網絡（NN）編譯器的支持功能，針對恩智浦的i.MX RT跨界MCU，帶來業界首個實現以較低存儲器占用提供更高性能的神經網絡編譯器應用。Glow編譯器由Facebook開發，能夠集成特定于目標的優化，恩智浦利用這種能力，使用適用于Arm Cortex-M內核和Cadence Tensilica HiFi 4 DSP的神經網絡算子庫，最大程度地提升i.MX RT685以及i.MX RT1050和RT1060的推理性能。此外，此功能已集成到恩智浦的eIQ機器學習軟件開發環境中，在恩智浦的MCUXpresso SDK中免費提供。
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ST在2019年就推出了STM32Cube.AI工具包能夠與流行的深度學習庫進行互操作，將任何人工神經網絡轉換并應用于STM32微控制器（MCU）。Cube.AI工具是CubeMX的AI擴展包，可以在CubeMX內下載或者單獨下載。
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STM32Cube.AI支持的神經網絡模型框架有Lasagne、Keras、Caffe、ConvNetJs、Tensorflow Lite、可以導出為ONNX標準的框架（PyTorch?,Microsoft? Cognitive Toolkit, MATLAB? 以及更多）。
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12月，國產物聯網操作系統RT-Thread在其開發者大會上推出了面向開發者的端側AI開發套件AI Kit，幫忙解決端側部署AI的碎片化問題，該工具采用開放式的架構，通過工具側的平臺搭建，把從上游的模型到具體的硬件平臺用的引擎和運行庫順暢地整合到一起變成一個RT-Thread的整合框架工程。因此，RT-Thread的AI kit可以一鍵部署而無需了解處理器優化方法，開發者可以把大部分的精力放到產品研發上。
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六、國產MCU出貨大增

據北京兆易創新科技公司市場總監金光一介紹，從2013年到2019年，GD32出貨量持續攀升，年復合增長率達到201%，反映產品持續發展勢頭，持續為物聯網領域智能硬件的發展助力。截至到2020年10月，MCU的出貨量已經超過1.5億顆，公司已經累計出貨5億顆MCU產品，客戶數量超過2萬家，MCU已經成為兆易創新占比第二高的產品。
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華大半導體有限公司張建文在曾在公開場合透露，華大還提供了中國ETC系統中車載OBU設備需求的MCU，50%的需求量。2020年從疫情爆發到11月份，華大至少為市場提供了2500萬顆測溫儀芯片。
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除了這兩家，靈動微電子、國民技術、極海半導體、航順、中微半導體等MCU廠商在今年的出貨量也都增加了不少。
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七、Arm中國“星辰”處理器量產
7月，安謀中國（Arm中國）發布了首顆面向中國本土的處理器——“星辰”處理器（STAR-MC1）的研發過程、特點以及落地情況。目前，該處理器已正式進入商用階段。
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STAR-MC1作為“星辰”系列產品的第一款產品，支持現有的Armv8-M架構的所有特點以及最新的指令擴展。根據安謀中國產品研發副總裁劉澍的說法，該款處理器是一款非常緊耦合性的高效微處理器，性能達到1.5DMIPS/ MHz -4.02Coremark/MHz，同時繼承Armv7和Armv8結構的DSP指令和浮點計算單元。同上一代Arm處理器相比較，在同一主頻下，這些新結構體系的升級可以使STAR-MC1的性能提升20%。
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八、MCU玩跨界

3月，恩智浦半導體宣布i.MX RT600跨界微控制器（MCU）上市，這是一款面向音頻、語音和機器學習等超低功耗、安全邊緣應用的理想解決方案。i.MX RT600跨界MCU在功耗、性能和存儲器方面具有顯著特點。主要包括：
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主頻高達 300MHz 的Arm? Cortex?-M33內核。

可選的Cadence? Tensilica? HiFi 4 音頻、語音數字信號處理器（DSP）。運行主頻高達 600MHz，并支持四組 32x32 MAC。

多達4.5MB 片上 SRAM，支持關鍵指令和數據的“零等待”訪問。

28nm FD-SIO （耗盡型絕緣硅）工藝，提供更低的工作電流和漏電流。

內置恩智浦卓越的嵌入式安全技術 - EdgeLock 400A。

可使用 Glow 神經網絡編譯器，優化機器學習性能。
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ST也跨界推出STM32MP1，這是第一顆通用型STM32 MPU，雙核Cortex-A + Cortex-M的多核架構，算力更強；靈活的架構可以滿足高性能、硬實時、低功耗和安全性的性能；同時，還傳承了 STM32 的生態系統，不僅有多種硬件開發板、三類軟件開發包等，并可將之前基于M4的控制移植到MP1上，從而加快產品開發進度。
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九、無線MCU的進擊之路

作為STM32 RF 連接產品組合的補充，STM32WL 片上系統在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 無線控制單元，是世界上第一顆將LoRa收發器集成到SoC芯片上的無線微控制器。之前，市場上的LoRa無線解決方案，要么是分立的微控制器和收發器，要么是兩個組件使用同一封裝，但使用不同的裸片，即系統級封裝。STM32WL通過實現更簡單、更靈活、更高集成度和更節能的設計，賦能物聯網應用。
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今年10月，STM32WB無線MCU產品線再添新丁，STM32WB55的低成本版本STM32WB35/30將性價比推向極致。
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在成本方面，STM32WB55/50相比，STM32WB35的成本更低。STM32WB30則是成本最低的ST藍牙+ 802.15.4解決方案。
在外設方面，同STM32WB55相比，STM32WB35沒有LCD；
在射頻方面，STM32WB55支持動態多協議， STM32WB35/50/30 只支持某一種協議；
在封裝方面，STM32WB55封裝類型最多，STM32WB35/50/30只有QFN48，且和STM32WB55 QFN48 pin 2 pin兼容。
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今年7月，恩智浦宣布MCUXpresso支持其Wi-Fi?/藍牙?組合解決方案和i.MX RT MCU跨界處理器，從而大幅簡化產品開發。借助這種全新的集成能力，恩智浦擴展了EdgeVerse? 邊緣計算和安全平臺的連接能力。
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通過在MCUXpresso SDK中預先集成驅動程序支持，恩智浦為開發人員提供靈活且可擴展的平臺，以幫助加快實現合規、大幅縮短產品上市時間并簡化Wi-Fi或Wi-Fi/藍牙組合的部署。這些新平臺使MCU、Wi-Fi或Wi-Fi/藍牙組合設備的強強聯手成為可能，從而幫助開發人員靈活地滿足物聯網、工業、汽車和通信基礎設施應用的性能與功耗的要求。
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十、MCU應用百花齊放

從IC Insights在今年8月份發布的一份報告來看，2019年，全球MCU市場的規模約為160億美元，由于受新冠疫情的影響，預計今年會下滑到149億美元，下降幅度為6%左右。但在國內，MCU市場規模其實是增長的，國內的MCU企業在上半年的出貨量基本都實現了正增長。
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其實國內MCU的市場規模也不小，據統計國內2019年的市場規模是366億元，預計到2024年可以達到484億元，只是國產MCU產品的市場占有率還不高。在國民技術的鐘新利表示，全球來看8位MCU和32位MCU各占一半的樣子，但國內主要還是以8位MCU為主，32位MCU目前還處于追趕階段，增長趨勢比較明顯。
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極海半導體的劉濤也持相同觀點，但他給出了另一個數字，那就是國產MCU產品的市占率目前占比還不高，在國內市場，國產MCU的市占率不足10%，工業類國產MCU不到5%，汽車類的國產MCU占比更低，他估計不到1%。
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其實近幾年來，國產MCU企業的出貨量是在穩步提升的，根據<電子發燒友>的觀察，國內MCU企業出貨量出現正增長的原因，主要是有以下五個因素的驅動，給MCU市場帶來了新的增長動力。
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首先是，5G和物聯網的發展帶動了智能家居的興起；
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二是家電MCU更新換代，讓MCU市場的規模得到增長；
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三是電動行車新國標的落地，加上疫情的影響，電動自行車市場迎來的新的增長機會。比如說在歐洲，由于政府的補貼和疫情期間公共交通的不方便，很多人都選擇了電動自行車出行，刺激了國內電動自行車的出口；
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四是鋰電池管理芯片應用越來越多地用到MCU；
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五是中美貿易戰，讓越來越多的國內系統廠商更加傾向于使用國內的芯片產品。
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在劉濤看來，前面提到的需求是一方面，二是國內MCU企業已經具備了32位MCU的開發能力，不僅能夠開發M0、M3、M4的開發能力，也具備了M7、A7，以及A9等高端MCU的開發能力；三是國內的購買力比之前也提升了，他舉例說，現在的人們就連購買風扇也會首先考慮購買直流變頻風扇了，而直流變頻風扇就需要MCU的支持。
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結語
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從MCU行業的這些事件中可以看處，目前來看MCU前景一片大好，希望所有國內的MCU企業好好琢磨，做好MCU、把中國的芯片技術做到世界領先水平。
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