國內(nèi)MCU廠商在夯實(shí)產(chǎn)品系列的同時，逐步向中高端產(chǎn)品發(fā)展，上市成為這些廠商越級發(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（簡稱：芯旺微）科創(chuàng)板上市申請。招股書顯示，芯旺微擁有“自主指令集設(shè)計技術(shù)、自主內(nèi)核架構(gòu)設(shè)計技術(shù)、自主開發(fā)工具設(shè)計技術(shù)（C語言編譯器、IDE、編程軟件、編程調(diào)試器等）、車規(guī)級和工業(yè)級MCU產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)”等MCU設(shè)計領(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MCU研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、工業(yè)級和AIoT MCU研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、車規(guī)級信號鏈及射頻SoC芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、測試認(rèn)證中心建設(shè)項(xiàng)目，以及補(bǔ)充流動資金。

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+”的平臺型芯片設(shè)計企業(yè)，是國內(nèi)少數(shù)同時具備微控制器、存儲器和電源管理芯片設(shè)計能力和大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的IC設(shè)計企業(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MCU芯片升級及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、存儲芯片升級及產(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；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MCU產(chǎn)品（不完全統(tǒng)計）

相對于ADAS，車身域、座艙域等的領(lǐng)域的進(jìn)入門檻相對較低，但也容易形成紅海市場，因此，中高端車規(guī)MCU是國內(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、國產(chǎn)化需求推動下，國內(nèi)MCU廠商有更多機(jī)會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，少部分豪華車型會部分采用28nm制程。車載MCU側(cè)重于功能安全，對先進(jìn)工藝追求不高，國產(chǎn)的芯片代工廠商，如中芯國際和華虹半導(dǎo)體已經(jīng)具備自主制造的能力。國內(nèi)MCU廠商通過與上游代工廠協(xié)作，有望共同推動國產(chǎn)MCU性能升級，以中低端車規(guī)MCU領(lǐng)域?yàn)榍腥肟?，逐步?shí)現(xiàn)國產(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，這與此前國內(nèi)MCU惡性競爭的情況形成鮮明對比。

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

與簡單的替代不同，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，同時意味著需要建立、推動和推廣全新的生態(tài)，不僅需要創(chuàng)新的技術(shù)，而且還需要在一個較長時間內(nèi)持續(xù)投入人力和物力去運(yùn)營創(chuàng)新生態(tài)。資金投入對于每年都可以獲得大量理財收入和政府資助的上市公司并無多大困難，生態(tài)運(yùn)營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特定供應(yīng)商的依賴；創(chuàng)新和合作機(jī)會，RISC-V的開放性和可定制性鼓勵了各方之間的合作和創(chuàng)新，開發(fā)者可以共享設(shè)計和優(yōu)化技術(shù)，推動整個生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。

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

MCU在邊緣人工智能的潛力

除了汽車應(yīng)用，邊緣AI也是國內(nèi)MCU廠商發(fā)力的一個領(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。

語音識別、面部識別可能是典型的邊緣人工智能應(yīng)用，依靠云連接，只能在本地識別觸發(fā)詞或圖像，但是，此方法會引入延遲和設(shè)備安全漏洞的風(fēng)險，需要本地的、確定性的決策是一個優(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算資源。例如，一個智能攝像頭可以通過在MCU上運(yùn)行目標(biāo)檢測算法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時的目標(biāo)識別和跟蹤。

邊緣設(shè)備也能夠?qū)崟r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)模型對聲音、圖像等感知數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理，從而實(shí)現(xiàn)智能語音助手、人臉識別等功能。

在個性化體驗(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)用延伸的時候，有幾個產(chǎn)品趨勢也值得關(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，對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、定時器/計數(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)成本和時間。但同時，不可能針對每個用例調(diào)整或優(yōu)化MCU，有數(shù)千種不同的應(yīng)用對應(yīng)不同要求，包括存儲器、封裝、RAM、外設(shè)等，當(dāng)最終確定設(shè)計的時候，可能沒有足夠的市場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？

另一個產(chǎn)品趨勢是MCU與MPU的關(guān)系。嵌入式開發(fā)人員在為其設(shè)計選擇MCU系列時，投入了大量時間和金錢，因此希望盡可能長時間地使用該架構(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)工作則會提升。MPU的開發(fā)基于Linux，而不是RTOS。

小 結(jié)國內(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，上下游產(chǎn)業(yè)鏈健全，現(xiàn)在亟需應(yīng)用市場和場景讓國產(chǎn)MCU再次爆發(fā)。

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

審核編輯：湯梓紅