MCU扮物聯網要角 國際大廠產品策略各有千秋

微控制器(MCU)在全球晶片產業向來扮演極為重要的角色，在各類垂直應用領域都能見其蹤影，儘管這類晶片價格遠低於手機、筆電處理器等產品，但不論市場規模還是對消費者的日常生活來說，都不能忽略其重要性。有鑑於此，DIGITIMES在11月11日假台北華南銀行國際會議中心舉辦D Forum微控制器論壇，邀請各方產業界人士，分享目前全球MCU及其相關物聯網市場的變化與各自的產品策略布局。

Arm盼以完整解決方案加速物聯網市場發展

Arm Principal FAE Rickie Chang談到，2021年Arm推出了一個Total Solution for IoT，是針對物聯網領域的全面性解決方案，目的是簡化物聯網應用的開發流程，進而加速整個物聯網系統的布建速度。

它主要由三個要素組成，第一是Corstone，主要是由矽智財方案與相關的軟體方案所組成的子系統。第二個是Arm近期所推廣的虛擬硬體技術，該技術主要建置在雲端環境中，可以讓軟體開發人員與OEM業者，在晶片仍未進入Tape out之前，就能進行開發與設計，以大幅縮短上市時間。第三則是Project Centauri，主要是將標準、安全與生態系三者結合在一起，其目的是希望能讓軟體的開發成果能再被利用，像是不同MCU業者平台之間的轉換，都可能透過此一技術完成。推出該技術的背後動機，著眼在物聯網的應用過於破碎，開發時間太冗長，Arm希望透過這些方式，來解決現階段市場所面臨的問題。

大廠競逐各應用市場，近期主力產品策略不一而足

恩智浦半導體邊緣運算事業部大中華區行銷經理李宜儒表示，眾所皆知，NXP的主力營收來自於車用電子，但邊緣運算相關領域的應用也具有相當貢獻，像是在非車用MCU領域，比較為人所熟知的就是i.MX RT平台，在應用端方面，像是AI、HMI與無線連結等，NXP都有完整的開發環境與軟體能讓客戶使用。

NXP在AI方面的做法，主要是可以預先收集各個感測點的資料後，利用這些資料進行模型訓練，再將這樣的模型轉移成演算法，再進一步移植到NXP搭載Cortex-M4、M7與M33等MCU產品線。LPC系列的MCU比較偏重消費性應用，像是電競類滑鼠或鍵盤大多使用NXP產品；KV系列就偏重馬達控制領域的應用；而今年推出的MCX系列產品線，可以說是集先前的LPC與Kinetis系列，以及現今市場極為重視的機器學習技術之大成。MCX的主力CPU，採用Cortex-M33的CPU，依照現今CPU的頻率劃分，目前的規劃會分成四個系列，其中W系列會以無線連網技術的支援為主。

意法半導體亞太區產品行銷經理張世昌則是談到，意法目前的MCU共有18條產品線，以產品線搭配封裝類型來區分，共有3千多種的封裝組合，其中近期意法最新的產品是STM32U5系列，發佈時間為2021年的第四季，該產品所採用的CPU為Cortex-M33，採用40nm製程，這個家族的主要特點就是聚焦超低功耗為主。

這個系列主要導入了低功耗背景的自主運作模式，在CPU進入休眠時，周邊元件仍然可以保持其運作模式，像是資料擷取，等到任務完成之後，再來喚醒CPU執行後續工作。張世昌指出，這個功能極為重要，對於一些需要電池協助才能維持運作的物聯網應用來說，可以拉長電池壽命。此外，STM32U5也有導入獨立的AES技術，可以阻絕駭客的旁路攻擊，同時也新增三角函數運算加速器，可以降低CPU本身的工作負載，進一步優化馬達控制應用的處理工作。在記憶體方面，由於SRAM的容量有所提升，再加上該系列本身也具備基本的繪圖處理功能，所以對於影像處理工作也能有所因應。

雅特力科技產品與行銷處長杜立博表示，雅特力在2018年就鎖定以55nm製程為基礎，同時搭配Cortex-M4來規劃其產品線，最主要的好處是規格和性能與其他同業相較都較為出色，自2018年開始銷售至2021年底，其銷量就累積了上億顆。而雅特力在今年也推出一款單核Cortex-M4且核心時脈高達288MHz的MCU產品線，最低時脈有96MHz，單以核心時脈就略高於同行表現，也能讓系統早點進入休眠狀態。與此同時，雅特力也開始布局Cortex-M0產品線，所有的產品線都採55nm製程，接腳也完全相容。此外，藍牙產品線也有布局，現階段已有藍牙雙模的產品線，以兼顧傳統與低功耗模式。

AMD力推SOM，打造一站式工廠自動化解決方案

安富利應用工程經理彭俊魁，則是以代理AMD旗下FPGA產品線為主軸，討論近期System On Module(SOM)的產品能為客戶帶來哪些價值。AMD在上半年已經推出Kria KV260系列，而在下半年打算主推的SOM則是Kria KR260 Robotics Starter Kit，讓客戶可以自由地客製化自己的載板，要放置哪些介面功能全憑客戶的想法與需求而定。

彭俊魁解釋，在工廠端其實很容易遇到量產產品的轉換，加上工廠本身又要高度自動化的情況下，產線本身需要有高度的彈性來讓客戶自由地調整，甚至廠房也有物聯網應用與機器手臂的需求，所以資料收集本身也是無可避免的應用場景。在機器手臂方面，除了要具備低延遲性外，也要有多軸馬達控制的能力，甚至也需加入機器視覺來判讀物件檢測是否可以過關，而SOM都能滿足前述所談及的應用情境。

馬達控制為MCU業者主戰場之一，性價比與支援完整度皆是關鍵

德州儀器資深應用工程師黃世緯以C2000系列產品線為主軸，描述TI在數位電源與馬達控制的產品布局。TI的C2000系列產品，主要是繼承八零年代至九零年代在數位訊號處理的技術架構，雖然本身是MCU產品，但也有相當優異的數位訊號處理功能。在處理時間上，無論是各種類比或數位訊號處理工作，基本要求都是在ms到ns的範圍，意即C2000系列的產品，在即時運算的效能表現相當出色，像是數位電源或是馬達控制都能有優異的發揮。直到近期，TI推出新一代產品線F280013x系列，從低階到高性能產品都有相當完整的布局，價格方面，則從0.79美元(以千顆計)到2.93美元左右。

黃世緯強調，以C2000系列的MCU產品來說，CPU本身就已經具備DSP與FPU(浮點運算)功能，再加上內建許多乘加法或是開根號運算加速器等單元，在可以做到專業分工的情況下，單以120MHz的效能來看，TI本身所具備的C2000 CPU幾乎等同於240MHz的Cortex-M7 CPU，意即TI的產品具備極高的性價比，可以滿足各種類型客戶的需求。而在馬達控制上，TI也有推出一系列以C2000為主的開發板與函式庫，像是BLDC(無刷直流馬達)以及PMSM(永磁同步馬達)等，都有極為豐富的開發資源。

盛群半導體經理何祖盛博士則是完全聚焦於高效能BLDC所對應的MCU產品線。何祖盛博士引述國外調研數據指出，單以全球BLDC的市場規模，2022年就高達189億美元，2025年預計可達到223億美元。而觀察BLDC市場的MCU產品發展走向，隨著馬達朝向微型化方向發展，MCU整合驅動IC的態勢顯然也是勢在必行。以目前盛群所鎖定的BLDC應用來看，涵蓋了風扇、個人護理、白色家電、手持工具、工業控制與電動滑板車等應用。

盛群自2020年後就開始陸續推出以Cortex-M0+為主的BLDC產品，2022年再將產品線分成兩個路線，其一是以Cortex-M0+為基礎，進一步整合閘極驅動元件的MCU產品；另一則是維持既有的8位元MCU產品，但同樣也整合了閘極驅動元件，甚至連LDO(線性穩壓器)也一併整合在內，擁有相當高度的整合能力。另外在BLDC領域常見的驅動技術，像是弦波、方波與FOC(向量)等，盛群的MCU產品都能加以支援。

資安重要性日漸提升，燒錄器業者成MCU重要夥伴

岱鐠科技總經理曹忠勇表示，岱鐠科技的主力業務是以IC燒錄器為主，可以協助客戶進行代燒服務。他進一步談到，過去探討資安議題，主要還是以PC領域為主，隨著物聯網興起，駭客攻擊的範疇也擴大到與物聯網相關的各種垂直應用領域，像是汽車，駭客也會滲透進車內任意竄改軟體，因此客戶會希望在資安軟體的防護上，也能與智慧型手機一樣，可以隨時就完成更新工作。

曹忠勇引述資料指出，2025年將有4.7億台車輛有連網能力，每台汽車在每個小時可以產出25GB的資料量，長期來看汽車未來將走向全自動化，資安議題的重要性也就跟著水漲船高，上下游的供應鏈自然也都無法倖免於此。面對此一趨勢，曹忠勇提出零信任概念，其主要精神是，系統以100%不信任外來資訊的前提下，來進行外界資訊的確認，在確認完畢沒有問題之後，才會讓資料進入到系統內。所以它必須符合六個基本指標，包含保密機密性、完整性、可用性、真實性、不可否認性，以及權限性。

崇貿科技總經理簡偉達則是透露，隨著資安議題的重要性提升，像是恩智浦、意法半導體與瑞薩電子，以及軟體業者如IAR等，都是崇貿科技的合作夥伴。而崇貿科技為何會廣泛地跟多家業者合作？主要原因是客戶需求十分多元，而崇貿科技並沒有自己專屬的資安解決方案，因此崇貿科技就以開放性平台，嘗試整合國際主要大廠的解決方案，藉此滿足不同客戶的需求。在燒錄方面，崇貿科技現今的解決方案，也可以做到數量控管，不會有燒錄數量過多的情況出現。

32位元MCU成市場主力，國際大廠產品策略各有巧妙

資深媒體人暨半導體產業分析師姚嘉洋則是從全球MCU市場出發，探討MCU市場的發展走向。依據全球調研機構統計，32位元MCU的市場產值近年來的表現，已經超過8位元與16位元產值的加總，顯然市場對於高效能與AI運算的需求甚殷，且差距也有逐漸拉大的跡象。以2022年來說，32位元MCU產值自6月開始至9月止，其年成長(YoY)都有超過40%以上的成績，反觀8位元與16位元MCU的成長則逐漸趨緩，尤其8位元MCU在9月份已有衰退跡象，顯見該領域受大環境衝擊較大。整體來說，可以確定32位元MCU是引領MCU市場的發展主流，以IC Insight數據來看，32位元MCU市場產值，2021至2026年的CAGR預計可達9.4%。

而針對國際主要MCU大廠的產品布局，姚嘉洋也一一解析各大廠的MCU產品發展走向。以現今觀之，Cortex-M7與M33的CPU採用狀況已有明顯提升，而TI所推出的AM24XX系列，更是罕見地採用四核心的CPU設計引入MCU產品中，也是相當令人耳目一新的作法。此外，各大廠在第三方CPU的採用亦是沿用自主設計的作法，基本上各有巧妙，也端視各大廠的產品策略而定。姚嘉洋最後引述台灣海關進出口的數據指出，台灣在交流與高功率輸出等馬達相關產品的出口總值，在2021年達到8.63億美元，這對於台系亦或是國外的MCU業者來說，都是可以留意的市場商機。