受2020年新冠疫情影響，MCU生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的晶圓、基板等材料，產(chǎn)能持續(xù)收緊，出現(xiàn)短缺，加之后端封測(cè)廠商產(chǎn)能飽和，導(dǎo)致MCU缺貨嚴(yán)重，價(jià)格瘋漲。用不起、買不到芯片的窘境對(duì)方案商和中小終端廠商來(lái)說(shuō)更是一場(chǎng)關(guān)乎生死存亡的噩夢(mèng)，也有部分廠商喊出“做多賠多、直接停工“的無(wú)奈之策。深圳易靈思在此次缺“芯”浪潮下，作為國(guó)內(nèi)中高端FPGA廠商，發(fā)揮FPGA可編程邏輯器件靈活可變的優(yōu)勢(shì)，提供基于FPGA的RISC-V方案替代ARM核的部分MCU市場(chǎng)，成為“破解”MCU市場(chǎng)缺“芯”困局的理想選擇。

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關(guān)于MCU

MCU芯片是微控制單元的縮寫，又名單片機(jī)。是把中央處理器、內(nèi)存、計(jì)數(shù)器、串口等周邊接口都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同控制功能。廣泛應(yīng)于汽車電子、家電、智能家居、消費(fèi)電子、工業(yè)控制、物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域。在諸多應(yīng)用中也和FPGA進(jìn)行搭配使用。

全球MCU供應(yīng)商以國(guó)外廠商為主，行業(yè)集中度相對(duì)較高：瑞薩電子（日本）、恩智浦（荷蘭）、英飛凌（德國(guó)）、微芯科技（美國(guó)）、意法半導(dǎo)體等，TOP7頭部企業(yè)市占率超過(guò)80%。國(guó)內(nèi)MCU芯片廠商具備中低端市場(chǎng)替代能力。

關(guān)于Cortex-M0

當(dāng)前主流的32位MCU產(chǎn)品是基于ARM??Cortex?-M0、M0+、M3、M4、M33、M7及A7內(nèi)核并具備豐富外設(shè)選擇的微控制器及微處理器。

Cortex-M0處理器于2009年發(fā)布，是一款具有開(kāi)創(chuàng)性的產(chǎn)品，因其實(shí)第一個(gè)將32位處理器在同8位和16位處理器差不多大小的硅片實(shí)現(xiàn)的，在保持可用性的同時(shí)還具有極佳的能耗效率，并且對(duì)于32位處理器而言，它的性能也是可以接受的。

M0和M0+處理器的應(yīng)用：

·?????? 一般的數(shù)據(jù)處理和I/O控制任務(wù)

·?????? 超低功耗應(yīng)用

·?????? 8位/16位微控制器的跟新/替代

·?????? 低成本ASIC、ASSP

關(guān)于RISC-V

?RISC-V是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校發(fā)明的全開(kāi)源的內(nèi)嵌式處理器架構(gòu)，RISC-V的“V”表示從RISC-I開(kāi)始的第五代指令集構(gòu)架。

?作為X86和ARM重要替代方案，自從推出以來(lái)得到國(guó)內(nèi)外廠商的大力支持，發(fā)展迅速。之所以廣受歡迎，一方面是RISC-V給予了廠商極大的自由度；另一方面，RISC-V發(fā)展時(shí)間短，架構(gòu)設(shè)計(jì)上沒(méi)有歷史包袱，采用的理念和方法較為先進(jìn)。與動(dòng)輒有1000多條指令的主流架構(gòu)X86和ARM相比，RISC-V的指令不到100條，篇幅更少，即便順應(yīng)時(shí)代需求，增加與AI結(jié)合的定制化處理，最終的架構(gòu)也會(huì)相對(duì)更簡(jiǎn)單。隨著許多國(guó)際大廠的支持，RISC-V有著更廣闊的發(fā)展前景。谷歌，惠普，Oracle，西部數(shù)據(jù)，華為，三星，英偉達(dá)等均加入RISC-V陣營(yíng)，眾多芯片公司已經(jīng)開(kāi)始或者計(jì)劃使用RISC-V進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

這其中也包括FPGA廠商，易靈思就是一家提前布局RISC-V的國(guó)產(chǎn)FPGA廠商。易靈思已經(jīng)開(kāi)發(fā)多款RISC-V IP，是國(guó)產(chǎn)FPGA中RISC-V支持最完備，且最先量產(chǎn)的廠商。從量產(chǎn)客戶反饋來(lái)看，易靈思提供的基于FPGA的RSIC-V方案性能穩(wěn)定、接口豐富，可以靈活定制、自由裁剪，開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)單易上手，為各行業(yè)客戶提供專業(yè)及時(shí)的應(yīng)用支持。

在當(dāng)前MCU嚴(yán)重缺“芯”的局面下，深圳易靈思基于FPGA開(kāi)發(fā)的RSIC-V方案可謂應(yīng)時(shí)而生，能夠解決部分MCU市場(chǎng)的供貨短缺問(wèn)題。

目前，深圳易靈思提供三個(gè)級(jí)別的RSIC-V IP,配合易靈思Trion系列FPGA，能夠勝任Cortex-M0/M3級(jí)別MCU的應(yīng)用，基于RISC-V豐富的接口資源，客戶可以選擇合適的外設(shè)進(jìn)行擴(kuò)展。

易靈思三個(gè)版本的RISC -V如下：

1.Opal

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2.Jade

3.Ruby

在此次MCU缺“芯”浪潮中，意法半導(dǎo)體STM32系列成為主角，占比最多達(dá)29個(gè)，其中 STM32F103 型號(hào)10個(gè)，STM32F030 型號(hào) 6 個(gè)，STM32F407 型號(hào)4個(gè)，STM32F105型號(hào)3個(gè)；其中103是主流入門級(jí)，030屬于入門級(jí)，303是103的升級(jí)，帶DSP和模擬外設(shè)，407是高性能，帶DSP和FPU。

可以看到，基于40nm工藝的Trion T20F256 FPGA在內(nèi)核主頻上可以與MCU產(chǎn)品保持相當(dāng)，而基于易靈思16nm工藝的鈦金系列FPGA Ti60，甚至可以在300Mhz頻率下穩(wěn)定工作。除此之外，發(fā)揮FPGA本身高效靈活、接口豐富的優(yōu)勢(shì)，我們支持用戶自定義指令，讓您根據(jù)特定的應(yīng)用需求開(kāi)發(fā)定制指令，擁有一顆“可編程的CPU”。

在開(kāi)發(fā)工具方面，嵌入的RISC-V內(nèi)核可以通過(guò)Eclipse IDE進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作；使用易靈思自主開(kāi)發(fā)的全流程開(kāi)發(fā)工具Efinity則可以進(jìn)行FPGA相關(guān)的設(shè)計(jì)。二者的完美結(jié)合，配合簡(jiǎn)單易用的IP管理器、Debugger等工具，讓您的開(kāi)發(fā)過(guò)程“毫無(wú)痛感”，輕松上手。

下方框圖是易靈思內(nèi)嵌RISC-V軟核處理器的SoC FPGA在激光雷達(dá)中的應(yīng)用（T20F169 FPGA已通過(guò)車規(guī)級(jí)認(rèn)證），可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距測(cè)速、生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)和主機(jī)通信的功能，并且仍保持了低功耗的優(yōu)勢(shì)：使用T120FPGA功耗保持在1W以內(nèi)。

易靈思作為國(guó)內(nèi)首家提供16nm FPGA的廠商，已經(jīng)量產(chǎn)40nm和16nm兩個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品，目前提供從4K到120K LE產(chǎn)品。針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)短缺而且使用非常廣泛的Cortex MO/M3系列32位MCU產(chǎn)品，易靈思推薦兩款性高價(jià)比的Trion系列產(chǎn)品——T20F256和T13F256，在其中嵌入RISC-V內(nèi)核，只需要大約1美元就可以覆蓋不需要ADC等模擬器件的大部分32bit MCU應(yīng)用。再結(jié)合RISC-V的定制指令進(jìn)行加速，F(xiàn)PGA構(gòu)成的可配置的RISC-V在80MHz的速度，可以和運(yùn)行在100MHz的Cortex M3 MCU性能相當(dāng)，我們已經(jīng)有在工業(yè)客戶中成功的案例。配合我們成熟的RISC-V內(nèi)核、配套開(kāi)發(fā)工具和FAE支持，相信一定能進(jìn)行平滑切換。

? ? ? 得益于易靈思多年備貨經(jīng)驗(yàn)，且第一代40nm Trion系列產(chǎn)品在中芯國(guó)際SMIC生產(chǎn)，有超高的良率和品質(zhì)保證，目前供貨非常穩(wěn)定。希望能夠成為您在MCU缺貨浪潮下的理想替代選擇！