MCU芯片又成香饽饽
2021年一度出现的缺“芯”潮令许多非专业人士也熟悉了微***（MCU）这个专业名词。但MCU的受关注点绝不仅局限于市场供需层面，虽然已经是相对成熟的产品技术类型，可在人工智能、新型存储、生物识别等技术的带动下，近年来MCU厂商持续进行产品迭代创新，MCU展现出许多新趋势，应用范围也不断扩大。这或许是其当初面临缺货的一个重要原因。
“高主频+先进工艺”成就高性能
随着云计算向边缘延伸，边缘计算实现了资源和服务向边缘位置的下沉，从而降低交互延时，减轻网络负担，优化业务服务。作为边缘计算设备核心的MCU就需要具备更强的处理运算能力，同时支持高速通信、多种通讯协议解析，甚至是集成嵌入式AI等。更高性能、更加智能、更大集成度成为近年来MCU发展的一个趋势。比如恩智浦最新推出S32K39系列MCU，集成DSP，支持机器学习算法，提供灵活的数字滤波，支持TSN以太网络，集性能、集成、网络、信息安全和功能安全于一体，与传统意义上的MCU已经大不相同。
为了实现上述改变，MCU厂商普遍采取提高主频，及配置多个内核的方式，提升处理运算能力。S32K39便搭载了4个工作频率达320 MHz的Arm Cortex-M7内核。为了应对高主频带来的功耗问题，厂商又纷纷采用更加先进的芯片制造工艺。根据兆易创新产品市场总监金光一的介绍，当前MCU制造工艺还主要停留在40nm甚至更老一些的工艺节点上，但是有越来越多的厂商，在积极布局28nm、22nm甚至16nm。MCU的工艺制程在不断进化演进，先进的工艺可以制造出同时兼具高性能、低功耗、低成本的芯片产品。
配置协处理器也是MCU厂商应对高性能、高集成的策略之一。如高算力的MCU产品可以集成嵌入式神经网络处理器（NPU）作为协处理器，支持诸如本地语音识别、人脸识别、关键词唤醒等边缘计算和TinyML等人工智能算法。ECU***可集成电机控制协处理器，实现更高性能和精度控制。总之，未来的MCU将承担越来越多的本地计算能力。
对此，恩智浦半导体车辆控制和网络解决方案全球营销总监Brian Carlson强调，平衡将是MCU设计中非常关键的一环。芯片的性能可以通过很多的方面来实现，比如配置多颗内核、硬件加速器、专用处理器等。事实上，整个的设计越有具体应用场景的针对性，其能效就会更好。如何更有针对性呢？其核心就是平衡，即确保芯片的设计、选择的内核、功耗、技术等方面的恰当，最后实现性能和功耗的平衡。
车载MCU开启嵌入新型存储新尝试
存储单元是MCU的重要组成，MCU一般均会集成CPU、SRAM、非易失性存储器如NAND，以及丰富的专用外设，其中存储单元对MCU性能有着重要影响。然而，随着时间的推移，闪存却逐渐开始成为制约MCU提高性能、降低功耗的瓶颈之一，特别是在车用领域。汽车芯片具有更高的可靠性、耐用性需求，车载MCU中集成的闪存，可擦写次数太少，使其不适合作为数据存储器。这就使得越来越多MCU大厂开始选择在MCU中集成新型存储器，比如阻变存储器（RRAM）、相变存储器（PCM）和磁性存储器（MRAM）等。
英飞凌和台积电最近宣布，两家公司正在努力将RRAM添加到英飞凌新一代 AURIX系列 MCU中。RRAM与NAND一样具有非易失性，断电状态下不会失去数据，且允许按位写入而无需擦除，可以扩展到28 纳米甚至更先进的工艺。可以说，RRAM是更理想的嵌入式存储器。
意法半导体则是PCM在 MCU嵌入式存储器中应用的支持者。2018年，意法半导体便宣布，内建ePCM的28nm FD-SOI车用MCU技术架构和性能标准，开始向客户提供搭载ePCM的MCU样片。2021年8月，意法半导体开始向主要汽车厂商交货其首批采用ePCM的Stellar SR6系列车用MCU，计划于2024年量产。ePCM 可以提供更快的读取和写入速度，同时集成ePCM 存储元件采用 28nm 嵌入式闪存成本更低，因此在汽车应用中有着更大的发展潜力。
瑞萨则支持MRAM技术的应用。MRAM拥有非易失，读写次数高，写入速度快、功耗低特点。今年6月的VLSI 研讨会上，瑞萨宣布已开发出用于STT-MRAM测试的电路技术，使用22纳米工艺制造，具有快速的读写*作。
针对车用MCU的发展，瑞萨电子我国汽车电子事业部副部长赵坤指出，汽车电子无疑仍是接下来的一个应用热点，尤其是新能源汽车的发展给这个市场带来了新的发展机遇。新能源汽车因为没有太多旧技术的牵绊，可以更好的采用新一代的电子电气架构，域***的使用将会对MCU提出新的更高的需求，同时也推动着产品更快的迭代更新。
加载生物识别模块，MCU安全功能在升级
随着物联网的发展呈现多样化的应用特征，基于联网以及远程信息交互的考虑，安全逐渐成为物联网对MCU的基本需求。越来越多的MCU开始配置数据加密、安全存储等特征，在部分应用中，还具有高安全等级的认证需求。在金融应用中，目前的主流方案是配合专用的安全芯片形成整体的解决方案，随着技术进步以及应用发展，提升MCU安全等级要求，满足特殊应用场景要求成为必然趋势。
意法半导体最近宣布已完成其STPay-Topaz-Bio生物识别支付卡平台的 EMVCo1 认证。该平台与意法半导体的STM32L443 MCU共同封装在符合EMV规范的模块中。STM32L443 MCU可提供多种防御措施，包括用于持卡人身份验证的生物识别模板匹配。ST表示，该认证确认了平台的安全性及其与支付**的互*作性。恩智浦LPC55S69虽然没有集成生物安全模块，却集成了多种安全加密功能。其不仅支持TrustZone，提供可靠的安全特性，PRINCE模块对写入片上Flash的数据也会进行实时加密，且支持读取过程中实时解密，支持AES-256，SHA1/SHA2，提供SRAM PUF生成和存储密钥等安全措施。LPC55S69可说是LPC5500系列中最具物联网安全特性的产品。
对生物识别等安全单元模块的集成与支持，未来必将成为MCU的开发的重要方向。安谋科技产品总监陈江杉此前接受采访时指出，更安全的平台架构可以保证万物互联时代的信息安全。这个安全应该成为一个业界标准。
超低功耗渐成MCU新市场
功耗一向是衡量MCU的重要指标，特别是物联网类应用逐渐走入工业和消费领域后，在水气热表、穿戴设备、医疗电子、智能家居、远程测控、无线传感等应用中，衍生出大量低功耗类需求，以致于低功耗微***成为MCU的一个细分市场。相关资讯显示，在全球微***市场份额中，低功耗微***约占15%～20％。
很多国际厂商在低功耗领域布局很早，面向常规低功耗应用领域，已经形成多系列的产品布局，如意法半导体、微芯、SiliconLabs、德州仪器等厂商都有各自的低功耗系列产品。瑞萨半导体推出超低功耗微***RE系列。该芯片采用其独有的SOTB（Silicon on Thin Buried Oxide）工艺制程，可同时降低运行功耗及待机功耗。RE系列微***的电流消耗在工作状态下可低至25μA/MHz，待机状态下可低至400nA。这样的超低功耗指标可显著延长嵌入式设备的电池寿命。
北京中科芯蕊科技有限公司总经理胡晓宇指出，通常低功耗微***都采用了与通用微***不同的设计方法和工艺选择，以降低微***的能耗和漏电流，从而使得微***可以在使用相同能量的前提下，可以工作更长的时间，为电池或能量采集等方式供电的设备提供更持久的续航能力。在穿戴电子、便携式医疗电子、传感器终端、远程测控等物联网应用，“智能化、小型化、轻重量、长续航”是终端节点持续追求的目标，而低功耗是实现这一目标的最关键因素。
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