新应用驱动下的MCU产业：更高集成更大算力

智能浪潮下的MCU新角色

随着科技的飞速进步，从机器人到智能家居，智能应用如雨后春笋般崭露头角，它们正在逐渐渗透到我们生活的方方面面。在这些新兴领域中，MCU（微控制器）扮演着至关重要的角色。作为AIoT终端和机器人的核心控制部件，MCU承载着驱动它们前行的关键任务。面对新兴市场的强劲需求，MCU正在不断进化，以应对更复杂的挑战。未来，它将通过整合不同功能模块，实现更低的带宽要求、更低的功耗、更低的延迟和更高的安全性。

MCU：应用市场的新宠儿

在智能时代的大背景下，MCU已不仅仅是家用电器、手机和无线对讲机等传统行业的标配。AIoT以及机器人等新应用市场的崛起为MCU提供了更广阔的空间。与此全球物联网连接数的激增预示着MCU的市场需求将呈现爆发式增长。从智慧医疗到智能家居，从智慧城市到智能产业，MCU正以其强大的控制能力渗透到每一个领域。据数据显示，到2021年，国内AIoT市场规模已达数千亿元大关，预计在未来几年内还将持续增长。全球范围内，AIoT市场的潜力更是不可估量。

广阔的新天地：物联网与MCU的完美结合

近年来，全球非物联网连接数增长放缓，而物联网连接数却保持了惊人的增长势头。预计未来五年内，全球物联网连接数将以每年近19%的速度增长。这一趋势为MCU带来了巨大的机遇。随着物联网技术的普及，从智慧物流到智慧零售，各种智能产品的涌现使得MCU的应用空间愈发广阔。在这样的背景下，MCU不仅要满足传统的控制需求，还要适应物联网环境下更复杂、更多元化的应用场景。这一变革不仅推动了MCU技术的创新，也促进了整个智能产业的飞速发展。在这个智能浪潮中，MCU正以其独特的优势，成为推动科技进步的重要力量。随着智能化、自动化工厂的普及，机器人行业展现出了巨大的增量市场潜力。当前，工业控制型机器人已成为MCU的第二大应用市场，紧跟在汽车电子之后。预测全球机器人市场规模在2021年将达到335.8亿美元，且年均增长率约为11.5%，显示出工业机器人市场的广阔前景。

赛迪顾问的高级分析师刘暾在接受《中国电子报》的采访时谈到，目前服务类机器人市场，如扫地机器人和擦窗机器人，虽然已有扩张趋势，但市场体量仍有待进一步拓展，这为MCU在机器人市场的应用提供了巨大的机遇。

与此随着机器人功能的日益丰富，对单片芯片的要求也越来越高。以扫地机器人为例，一款具备自动避障功能的机器人需要搭载摄像头、AI图像处理能力、通信能力和强大的计算能力。这意味着单片MCU需要集成多种功能，不仅要获取传感器信息，还需要进行建模和计算，发挥系统化的协同作用。

兆易创新产品市场总监金光一指出，无论是工业领域还是消费电子领域，MCU的需求都在不断扩大。在工业领域，高精度的工业控制和高性能的数据处理成为新的需求；在消费电子领域，多种类型的有线和无线连接、灵活便捷的图形化应用界面及显示，以及实现智慧家电、智能家居和AI应用创新的需求愈发凸显。

在这个大背景下，机器人技术正朝着更大运算量、更高集成度的方向发展。未来，随着技术的不断进步和市场的需求扩大，机器人将在更多领域得到应用，为MCU在机器人市场的应用带来更为广阔的发展空间。随着机器人智能化水平的不断提高，对微型计算机单元（MCU）的需求也日益增强，特别是在配备AI加速模块方面。如果将MCU视作微型计算机，那么AIoT和机器人等前沿应用则要求MCU必须集成通信、AI计算和传感等多元化模块。刘暾在接受《中国电子报》采访时如此表示。在单片MCU中集成的模块越多，每个模块的体积就必须越小，而在芯片面积保持不变的情况下，还需要实现计算能力的提升。

为了满足这一挑战，MCU需要使用更先进的制程技术。当前，全球MCU制造主要依赖40nm及以上的成熟制程。三星认为28nm工艺在物联网MCU的成本、功耗和性能上更具优势，因此推出了“28FDS”技术和产品。格芯、中芯国际等代工厂也在积极推动28nm制程工艺的发展。尽管28nm制程的进入成本较高，工艺转换风险较大，且目前尚未达到足够的量和毛利率，但国内厂家仍在观望其未来发展潜力。

除了先进的制程技术，行业趋势还表现在MCU产品各个节点工艺的代际升级上。刘暾指出，将原有工艺转移到更先进的制程是提升MCU性能的关键。例如，将原先90nm的工艺升级到55nm工艺生产，将40nm产品转移到28nm上。这些升级对于实现更高集成度至关重要。

值得一提的是，RISC-V架构或许将成为市场的宠儿。在AIoT和机器人领域中，32位MCU是最常见的类型。当前，基于Arm架构的32位MCU在市场上占据主导地位，其丰富的内核产品线和完整的生态系统为其赢得了广泛认可。例如，Arm Cortex-M23和Cortex-M33内核支持的TrustZone安全架构能够大幅提升物联网终端的信息安全设计。随着技术的发展，我们期待看到更多创新和突破，推动MCU行业的持续发展。在AIoT与机器人的广泛应用中，众多移动终端的需求催生了对MCU芯片的小型化、轻便化、低功耗的要求。面对这一庞大而多元的市场，芯片设计者面临的挑战显而易见。为此，开源的RISC-V架构以其模块化的ISA指令集，正受到越来越多开发者的青睐。这一架构的灵活性使其能够定制满足物联网应用场景的MCU产品。

专家刘暾认为，RISC-V为MCU生态发展指明了方向，并可能对市场领导者Arm构成挑战。在AIoT的市场需求下，RISC-V展现出巨大的潜力。事实上，多家领先的公司如阿里平头哥已经推出了基于RISC-V架构的MCU芯片平台。核芯互联、兆易创新等企业也紧跟其后，推出了自己的RISC-V芯片产品，其中不乏物联网芯片。

从提高国内厂商的国际竞争力角度看，RISC-V有望助力打造国内MCU产业生态。目前，AIoT和机器人所需的32位MCU市场仍由海外公司主导，如瑞萨、恩智浦等。国内企业在MCU的种类和覆盖范围上仍有较长的路要走，面临通用性、稳定性、种类、生态建立等多重难题。在软硬件融合能力和软件适配性日益重要的当下，完善RISC-V产业生态是国内企业提升行业地位的关键路径。通过拥抱RISC-V，国内企业不仅能在技术上实现突破，更能在市场竞争中占得先机。