《电子技术应用》

恩智浦跨界处理器能否改变市场格局

2017/7/12 6:00:00

近年来,MCU领域一直保持着较高的景气度,据IC Insights的市场研究报告中指出,2015年全球MCU市场产值达168亿美元(比2014年增长5.6%),出货量达209亿颗(比2014年提升12.4%),而平均每颗售价则是0.81美元。而未来到2019年,MCU的销售量仍维持逐年递增(年复合成长率CAGR约为6%)、ASP逐年递减的趋势,但整体MCU市场规模仍是上扬的。

物联网行业的快速发展是驱动MCU发展的一大动力。其中又因为汽车驾驶信息系统、油门控制系统、自动泊车、先进巡航控制、防撞系统等ADAS系统对于MCU的大规模需求,将刺激MCU的大幅增长。

于此同时,中国物联网市场正在经历高速发展,作为物联网安全架构中安全处理能力的代表,微控制器在我们的未来生活中显得尤为重要。

作为全球领先的安全连结解决方案领导者,恩智浦也为中国市场带来了大量用于物联网的微控制器新品。

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恩智浦的中国市场战略

从我们目前的中国市场行情来讲,IT技术已经进入高速发展阶段,互联网开始逐渐步入物联网的科技时代。如果说互联网上大量存在的设备主要是以通用计算机的形式出现,物联网的目的则是让所有的物品都具有计算机的智能但并不以通用计算机的形式出现,并把这些物品与网络连接在一起,可以说嵌入式开发技术在物联网领域应用最为广泛。

恩智浦资深副总裁兼微控制器业务线总经理Geoff Lees表示:“中国的嵌入式市场,过去3-5年里中国市场享受了一个很大的增长,我认为未来3-5年里这个增长势头是不会减慢的。”

1986年,恩智浦进入中国市场,现在在中国有7000个员工,50%的市场营收来自中国,如果加上国外设计在中国制造或是在国外设计在中国做附属设计的产品,这一比例将上升至70%。从2014年开始,恩智浦加大了面向中国市场进行产品定义、设计和制造的力度。

从2014年开始,恩智浦在中国设计,在中国生产,为中国市场做了一个产品线——KE1,该产品线主要针对中国的家电和工业。“我们在过去几年里真正做到了在中国定义、在中国设计、在中国生产、为中国要求非常严格的工业类物联网和一些付费应用的市场。我希望在未来几年里我们会加速中国这些团队的发展,给中国市场和全世界开发更多的产品。”

Geoff Lees表示,未来几年里市场对性能的要求,例如人工智能、机器学习、自动驾驶的要求,使得我们对于芯片性能的要求越来越高。除了刚才提到的纵向应用,对物联网应用的市场来说,精确的模拟器件、传感器、高压技术、无线RF技术和NVM技术,物联网市场都有其特殊的要求。那么,对微控制器来说,就需要考虑到很多横向方面的要求。

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恩智浦FD-SOI芯片意味着什么

随着人工智能、机器学习、自动驾驶等技术的发展,未来对芯片性能的要求会越来越高。芯片生产技术从微控制器(MCU)来说以前是130/90nm,现在已经有40nm的产品将要问世。微处理器(MPU)以前是40nm、28nm,现在已经有16nm、14nm、12nm、8nm、7nm的技术在讨论,未来肯定会有新技术出现。

对于Geoff Lees来说,这一新技术就是FD-SOI。

“在过去几年里,我们将重点放在FD-SOI的技术上。为什么呢?有三个原因,第一个原因是随着芯片技术的发展,成本和复杂度已经越来越多。更复杂的原因是需求变得多种多样,比如对模拟、RF的要求,有的应用要求低功耗,有的应用要求快速唤醒,可以和云端进行通信,各种各样的应用。最后,FD-SOI 的很宽的工艺范围,客户可以针对自己的应用对功耗和速度的要求,匹配相应的工艺设置,从而设计出多样化的产品。综合考虑下,我们觉得FD-SOI是最好的一个芯片技术。我们现在在微控制器和物联网上的投资的50%都是基于FD-SOI。”Geoff Lees在采访中表示。

中国半导体业处在一个特殊的环境中,为了自强自立,显然也需要发展SOI技术,这一点是无疑的。

目前中国的FD SOI技术尚没有实现规模化量产阶段,国内的IC设计公司可能尚处在多任务硅片MPW的设计验证阶段。据传中芯国际,及华虹宏力的SOI代工能力都己具备。因此国内自主生产SOI硅片及让更多的fabless公司采用SOI技术是个首要任务。

现在的趋势是,应用处理器价格和功耗已经越来越接近传统的微控制器,譬如A5、A7的产品功耗非常低,价格也非常好。另外一个趋势是,MCU在软件的开发和系统的设计上,性能和价格已经差不多了。

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恩智浦的跨界处理器是什么?

为此,恩智浦特意提出了跨界处理器的概念,那么什么是跨界处理器呢?

在恩智浦副总裁兼LPC和低功耗微控制器产品线总经理于修杰看来,在嵌入式处理领域,设计人员和制造商通常依据设计的必要性提供两种不同的解决方案:需要经济实惠和灵活实用的应用场合使用微控制器(MCU),超出 MCU功能范围的设计则会选择使用应用处理器(MPU)。

然而,对处理方案融合的需求已形成最新的趋势,这一趋势已经在嵌入式市场开启了产品领域的新篇章。产品设计人员越来越需要高效、高性能的嵌入式处理器,这一产品升级可以在不必增加成本和功耗的前提下,满足更丰富的显示功能、更强大的数据处理能力和更简单使用的要求。

作为应用处理器和MCU的业界领先制造商,恩智浦提供了行业领域的独特优势,有助于用户横跨这两个不同的产品组设计出新产品。

于修杰表示,目前很多像Cortex-A这个产品,性能高,有很多的应用,软件上是像Linux、安卓这样的开源的操作系统。微控制器这个市场上,主要是以Cortex-M为主,它主要跑实时操作系统,外面量产的有300M的,还有400M的,有各种各样的开发工具是通用的。

所以恩智浦才针对这种特殊的需求,提出了跨界处理器的概念。

于修杰在采访中说,以恩智浦全新的i.MX RT系列为例,这类新型跨界处理应用的成功实践,填补了工业和消费市场性能与使用简易性之间的空白。

据了解,i.MX RT系列的内核运行速度高达600 MHz(相比之下,目前市场上竞争解决方案的最高速度只有400MHz)。作为目前具有最高性能水平的Cortex-M7解决方案,可提供3015 CoreMark/1284 DMIPS的处理速度。与其他同类产品相比其优势明显:性能高出任何其他Cortex-M7产品50%以上,性能高出普通市场Cortex-A5产品100%以上,速度是现有Cortex-M4产品的2.5倍。

“除了现在做的i.MX RT,恩智浦还在做i.MX6,也是其非常具有市场竞争力的一个产品系列,i.MX6采用的是40纳米的技术,已经有11个产品在市场上卖。这次恩智浦还推出的i.MX6SLL,在今年已经正式发布,并且可以量产,它是1GHz主频,是目前功耗最低的Cortex-A9产品,也是i.MX6这个系列中的一个部分,拥有非常好的上下通用性,软件和其他i.MX6都是兼容的,非常简单,可以向上移向下移,性能可以到双核四核,价格可以单核、A7的产品比较,而且这个产品也是中国团队设计、在中国制造的。”于修杰表示。

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跨界处理器能否改变市场格局

恩智浦独辟蹊径,创新的提出了“跨界”嵌入式处理器的概念,并推出了首款产品—i.MX RT系列。按照恩智浦半导体微控制器产品线全球资深产品经理曾劲涛的说法,这种新型应用处理器的最大特点是采用了MCU内核,但基于应用处理器的架构方式,因此既能实现应用处理器的高性能和丰富功能,同时又兼具传统MCU的易用性和实时低功耗运行特性,从而突破了应用处理器和MCU之间的界限。

i.MX RT系列提供高度集成的Cortex-M7处理器,从而帮助MCU客户开发包括多媒体在内的高级GUI和增强型人机界面(HMI)设计。还可通过多样性的外部存储器接口选项(包括 NAND、SDRAM、eMMC、QuadSPI NOR 闪存和并行 NOR 闪存)提供更大的设计灵活性。

就连接性而言,通过 i.MX6系列中包含的丰富外设提供对多种无线标准的支持,如 Wi-Fi、蓝牙、BLE、Zigbee、Thread等。

i.MX RT处理器具有高度的安全性,兼具128位AES加密和真随机数生成器(TRNG)高安全启动(HAB)与即时QSPI闪存解密功能。

此外,通过恩智浦全球ARM生态系统提供的基础软件如FreeRTOS、SDK、ARM mbed,在线工具和相应的技术支持,客户可以轻松实现快速原型制作和开发。还可以使用与 Arduino硬件盖板兼容的恩智浦低成本评估套件(EVK)来加快开发。

“我们坚信开发人员渴望突破现有嵌入式处理平台的局限,自由、努力实现产品的创新升级。恩智浦致力于突破产品领域界限,高效无缝填补高端微控制器与低端应用处理器之间的空白,从而推动新设计、功能和产品走向市场,促进产业升级迭代。”曾劲涛表示。


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