國(guó)內(nèi)MCU廠商在夯實(shí)產(chǎn)品系列的同時(shí)，逐步向中高端產(chǎn)品發(fā)展，上市成為這些廠商越級(jí)發(fā)展的必經(jīng)之路。

芯查查APP顯示，近期，上交所正式受理了上海芯旺微電子技術(shù)股份有限公司（簡(jiǎn)稱：芯旺微）科創(chuàng)板上市申請(qǐng)。招股書顯示，芯旺微擁有“自主指令集設(shè)計(jì)技術(shù)、自主內(nèi)核架構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、自主開發(fā)工具設(shè)計(jì)技術(shù)（C語(yǔ)言編譯器、IDE、編程軟件、編程調(diào)試器等）、車規(guī)級(jí)和工業(yè)級(jí)MCU產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)”等MCU設(shè)計(jì)領(lǐng)域完整的技術(shù)體系。

芯旺微此次IPO擬募資17.3億元，投建于車規(guī)級(jí)MCU研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、工業(yè)級(jí)和AIoT MCU研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、車規(guī)級(jí)信號(hào)鏈及射頻SoC芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、測(cè)試認(rèn)證中心建設(shè)項(xiàng)目，以及補(bǔ)充流動(dòng)資金。

圖注：芯旺微募集資金用途（來源：芯旺微招股書）

另一家近期進(jìn)入IPO階段的MCU廠商是輝芒微電子（深圳）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱：輝芒微），目前已經(jīng)進(jìn)入“問詢”階段。招股書顯示，輝芒微是一家定位于“MCU+”的平臺(tái)型芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)少數(shù)同時(shí)具備微控制器、存儲(chǔ)器和電源管理芯片設(shè)計(jì)能力和大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的IC設(shè)計(jì)企業(yè)之一。輝芒微本次擬募集約6.06億元資金，用于工業(yè)控制及車規(guī)級(jí)MCU芯片升級(jí)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、存儲(chǔ)芯片升級(jí)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目等。

圖注：輝芒微募集資金用途（來源：輝芒微招股書）

從兩家廠商募集資金的用途來看，車規(guī)級(jí)MCU是其未來重點(diǎn)部署的領(lǐng)域。MCU在汽車上的應(yīng)用根據(jù)不同場(chǎng)景，產(chǎn)品的復(fù)雜程度有所不同，其中ADAS域控制器是較高級(jí)別的應(yīng)用。

MCU在ADAS域控制器中被融合？

汽車的安全功能日益普及，駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）裝機(jī)量和滲透率提升。

ADAS域控制器通常為性能增強(qiáng)的算力SoC搭配MCU。算力SoC也被稱為主控芯片，負(fù)責(zé)傳感器數(shù)據(jù)融合、運(yùn)行算法等，MCU則負(fù)責(zé)系統(tǒng)安全，監(jiān)控電源、通信等功能。

未來，算力SoC可能兼顧安全MCU的功能，也有另外一種可能，讓增強(qiáng)的功能安全MCU在算力SoC出現(xiàn)問題時(shí)候接管，實(shí)現(xiàn)最小功能安全的ADAS。從安全的角度來看，采用算力SoC+MCU兩顆芯片更為妥當(dāng)；從成本來看，算力SoC集成MCU功能，使用單顆芯片更有優(yōu)勢(shì)；從性能角度看，ADAS受算力SoC的模擬性能降低影響較低。

圖注：兆易創(chuàng)新車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品（不完全統(tǒng)計(jì)）

相對(duì)于ADAS，車身域、座艙域等的領(lǐng)域的進(jìn)入門檻相對(duì)較低，但也容易形成紅海市場(chǎng)，因此，中高端車規(guī)MCU是國(guó)內(nèi)MCU廠商的遠(yuǎn)期目標(biāo)。比較有利的一點(diǎn)是，汽車芯片供應(yīng)短缺、國(guó)產(chǎn)化需求推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)MCU廠商有更多機(jī)會(huì)與汽車上游伙伴建立聯(lián)系。

車載MCU的工藝節(jié)點(diǎn)集中在40nm-90nm，少部分豪華車型會(huì)部分采用28nm制程。車載MCU側(cè)重于功能安全，對(duì)先進(jìn)工藝追求不高，國(guó)產(chǎn)的芯片代工廠商，如中芯國(guó)際和華虹半導(dǎo)體已經(jīng)具備自主制造的能力。國(guó)內(nèi)MCU廠商通過與上游代工廠協(xié)作，有望共同推動(dòng)國(guó)產(chǎn)MCU性能升級(jí)，以中低端車規(guī)MCU領(lǐng)域?yàn)榍腥肟冢鸩綄?shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

圖注：主要MCU晶圓代工廠和MCU廠商工藝節(jié)點(diǎn)

由簡(jiǎn)單替代走向自研

此外，兩家進(jìn)入IPO的兩家MCU廠商都強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)的能力，在技術(shù)上比拼，這與此前國(guó)內(nèi)MCU惡性競(jìng)爭(zhēng)的情況形成鮮明對(duì)比。

針對(duì)ST和NXP特定料號(hào)打造替代產(chǎn)品，快速切入MCU市場(chǎng)，這是過去國(guó)內(nèi)MCU行業(yè)常有的一種做法。扎堆做進(jìn)口替代，也形成一個(gè)嚴(yán)酷的局面，即造成國(guó)內(nèi)廠商之間內(nèi)卷，去年以來國(guó)內(nèi)MCU廠商利潤(rùn)大降、庫(kù)存高筑、股價(jià)大幅度下跌。

與簡(jiǎn)單的替代不同，圍繞架構(gòu)的創(chuàng)新和差異化目前顯得更加重要。一些MCU具有高度可配置的模擬和數(shù)字模塊，借用了與FPGA相似的架構(gòu)概念。

完全獨(dú)立自主創(chuàng)造一種架構(gòu)也成為一種途徑，同時(shí)意味著需要建立、推動(dòng)和推廣全新的生態(tài)，不僅需要?jiǎng)?chuàng)新的技術(shù)，而且還需要在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)投入人力和物力去運(yùn)營(yíng)創(chuàng)新生態(tài)。資金投入對(duì)于每年都可以獲得大量理財(cái)收入和政府資助的上市公司并無多大困難，生態(tài)運(yùn)營(yíng)在上下游伙伴和服務(wù)機(jī)構(gòu)支持下也是可行的。

RISC-V架構(gòu)在MCU產(chǎn)業(yè)的滲透將會(huì)加大。MCU廠商運(yùn)用這種架構(gòu)帶來的好處，包括：開放和可定制，RISC-V是開放源代碼的，任何人都可以免費(fèi)獲取、使用和修改；避免供應(yīng)商鎖定，采用RISC-V架構(gòu)的處理器可以避免對(duì)特定供應(yīng)商的依賴；創(chuàng)新和合作機(jī)會(huì)，RISC-V的開放性和可定制性鼓勵(lì)了各方之間的合作和創(chuàng)新，開發(fā)者可以共享設(shè)計(jì)和優(yōu)化技術(shù)，推動(dòng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。

但也要認(rèn)識(shí)到RISC-V面臨的挑戰(zhàn)，例如，相對(duì)于傳統(tǒng)的指令集架構(gòu)Arm，RISC-V在市場(chǎng)份額和生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)模上還有差距。此外，由于RISC-V是一個(gè)相對(duì)較新的技術(shù)，軟件和工具鏈的支持相對(duì)有限。

MCU在邊緣人工智能的潛力

除了汽車應(yīng)用，邊緣AI也是國(guó)內(nèi)MCU廠商發(fā)力的一個(gè)領(lǐng)域。智能邊緣設(shè)備是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，這個(gè)領(lǐng)域的MCU突出低功率特性，也正在實(shí)現(xiàn)部分人工智能應(yīng)用。

由于MCU資源和能力的限制，將人工智能引入到MCU中可能面臨一些挑戰(zhàn)，如模型大小和復(fù)雜度的限制，計(jì)算能力的限制等。但隨著技術(shù)的發(fā)展和研究的進(jìn)展，越來越多的優(yōu)化和適配方法將被提出，以更好地在資源受限的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)人工智能（主要是tinyML），因此基于MCU的人工智能應(yīng)用，還是具有一定的可能性。

語(yǔ)音識(shí)別、面部識(shí)別可能是典型的邊緣人工智能應(yīng)用，依靠云連接，只能在本地識(shí)別觸發(fā)詞或圖像，但是，此方法會(huì)引入延遲和設(shè)備安全漏洞的風(fēng)險(xiǎn)，需要本地的、確定性的決策是一個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。通過在MCU上實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以使邊緣設(shè)備具備智能決策和推斷的能力，設(shè)備可以在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，而無需依賴云端的計(jì)算資源。例如，一個(gè)智能攝像頭可以通過在MCU上運(yùn)行目標(biāo)檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的目標(biāo)識(shí)別和跟蹤。

邊緣設(shè)備也能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)外部環(huán)境變化。例如，在智能家居設(shè)備中，MCU可以使用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)聲音、圖像等感知數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，從而實(shí)現(xiàn)智能語(yǔ)音助手、人臉識(shí)別等功能。

在個(gè)性化體驗(yàn)上，通過在MCU上實(shí)現(xiàn)人工智能算法，可以將設(shè)備的行為和響應(yīng)個(gè)性化定制。例如，在智能音箱中，MCU可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來學(xué)習(xí)用戶的偏好，從而提供更加智能化和個(gè)性化的服務(wù)。

圖注：Arm發(fā)布了各種機(jī)器學(xué)習(xí)嵌入式評(píng)估套件

通用MCU與專用芯片各有側(cè)重

MCU產(chǎn)品在持續(xù)向汽車、邊緣AI等中高端應(yīng)用延伸的時(shí)候，有幾個(gè)產(chǎn)品趨勢(shì)也值得關(guān)注。

通用MCU仍然是主要產(chǎn)品形態(tài)，廠商運(yùn)用自身產(chǎn)品線優(yōu)勢(shì)，對(duì)MCU做加法，添加一系列固定功能模塊，從A/D和D/A轉(zhuǎn)換器到串行連接、DSP、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、GPIO和加密加速器等，以適應(yīng)廣泛的應(yīng)用。

多年來，也出現(xiàn)許多特定應(yīng)用的MCU，以滿足電機(jī)控制、無線連接和超低功耗等用例的要求。專用芯片往往側(cè)重于大批量用例，有利于降低用戶開發(fā)成本和時(shí)間。但同時(shí)，不可能針對(duì)每個(gè)用例調(diào)整或優(yōu)化MCU，有數(shù)千種不同的應(yīng)用對(duì)應(yīng)不同要求，包括存儲(chǔ)器、封裝、RAM、外設(shè)等，當(dāng)最終確定設(shè)計(jì)的時(shí)候，可能沒有足夠的市場(chǎng)需求證明這種需求的合理性。

MCU達(dá)到極限微處理器MPU更有吸引力？

另一個(gè)產(chǎn)品趨勢(shì)是MCU與MPU的關(guān)系。嵌入式開發(fā)人員在為其設(shè)計(jì)選擇MCU系列時(shí)，投入了大量時(shí)間和金錢，因此希望盡可能長(zhǎng)時(shí)間地使用該架構(gòu)。MCU通常比微處理器（MPU，可視為增強(qiáng)版CPU）消耗更少的功率、成本更低。MPU通常根據(jù)軟件決策、接口選擇或純性能進(jìn)行選擇，而MCU的選擇通常與硬件因素有關(guān)。MCU和MPU性能之間一直存在一定程度的重疊，過去的MPU已經(jīng)達(dá)到200MHz和400MHz，MCU很容易趕上這一點(diǎn)。

因此，基于MPU的應(yīng)用很可能有遷移到MCU，例如帶有顯示屏的高端智能恒溫器，MPU和MCU兩種方案的單位成本差異較大，遷移到MCU的方案可以降低功耗和成本。但是軟件開發(fā)工作則會(huì)提升。MPU的開發(fā)基于Linux，而不是RTOS。

小 結(jié)國(guó)內(nèi)MCU廠商已經(jīng)建立了體系的技術(shù)團(tuán)隊(duì)、客戶群體、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在產(chǎn)品上各有專長(zhǎng)，上下游產(chǎn)業(yè)鏈健全，現(xiàn)在亟需應(yīng)用市場(chǎng)和場(chǎng)景讓國(guó)產(chǎn)MCU再次爆發(fā)。

其中，邊緣計(jì)算的興起，對(duì)更強(qiáng)大、更智能的MCU芯片的需求也在增加。車載MCU是國(guó)內(nèi)廠商向中高端轉(zhuǎn)型的催化劑，隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的增長(zhǎng)和技術(shù)實(shí)力的提升，我國(guó)MCU廠商有望扮演更重要的角色。

審核編輯：湯梓紅