最近几个月来，随着半导体需求和行业的转变，国内MCU行业迎来新的挑战。

一方面，需求不振给MCU行业带来的不仅是销售困难，曾经确定的生产库存也给他们带来了前所未有的压力，这也是国内从业者感叹MCU进入新一轮“鬼行情”，且开始出现了杀价的原因。

另一方面，两大MCU巨头ST和TI在今年都带来了他们的全新的、基于Arm Cortex-M0+的32位新品。在MCU行业资深从业者看来，这吹响了他们用32位MCU，卷死8位MCU”的号角。更有人认为，这将在国内MCU行业推动大洗牌。

8位MCU有需求

我们先简单介绍一下MCU，以及其中的的“位”是什么意思。

回看MCU的发展历史，历经了4位、8位、16位再到现在的32位的变化。。这里的“位”是指指MCU的“字长”，也就是一次运算中参与运算的数据长度。按照一般理论上看，位数越大，运算效率越高，性能越强，但这仅仅是理论。因为判断一个MCU是否适用，这不是唯一的考量因素。例如频率、功耗甚至尺寸等，也都是开发者需要关注的点。这也是为什么在32位大行其道的当下，8位MCU依然拥有市场的原因。

Steve Kennelly指出，随着技术成本日益降低，越来越多的系统将利用各种技术来制造速度更快、性能更强和易用性更高的产品。例如以前的全模拟应用正在逐渐向“智能”系统转变（这类应用的示例包括照明开关、充电线缆和恒温器）。正是这一趋势促使对各种MCU的需求不断增加。

“最近，我们发现有一些生产32位器件的竞争企业取消了其产品组合中存储器较小且引脚数量较少的产品，导致该领域对8位PIC和AVR MCU的需求增加。此外，我们的MCU经常与32位MCU一起出现在许多系统中。”Steve Kennelly接着说。他同时指出，在某些领域中，8位MCU更适合现有任务，其客户也选择了公司的PIC和AVR来实现模拟“协处理器”、系统管理IC和创建定制灵活外设等功能。

需要指出的是，这里的PIC是指Microchip自研的哈佛架构MCU，而AVR则是他们收购Atmel所获得的MCU产品线。从Steve Kennelly的介绍我们得知，对于嵌入式控制系统来说，PIC和AVR MCU一直有两个众所周知的优势：简化代码开发和加速硬件设计。借助一系列片上模拟功能，例如运放和多电压输入/输出端口、具有计算功能的模数转换器、软件可配置逻辑单元以及虚拟数字端口。

正是因为拥有这些特性，PIC和AVR 8位MCU被广泛应用在上述的“智能”市场。也被用于在更为复杂的多芯片系统中（如数据中心服务器、商用航空网络和手术机器人等应用场景）实现特定功能。此外，因为PIC和AVR MCU具有全新的独立于内核的外设，所以其应用范围十分广泛，并可用于通常不采用8位MCU的应用。

“这些器件可以作为主系统处理器发挥双重作用，但在更加复杂的系统中，通常与32位MCU搭配使用。”Steve Kennelly举例说。

两大MCU巨头，各有“芯”事

ST和TI进军Cortex M0级别的32位MCU，除了看好8位MCU所深耕市场带来的机遇外，还与他们本身的发展现状和市场的竞争格局有关。

首先看ST，如下图所示，虽然自2010年以来，他们都位于全球8位MCU供应商排行榜第三的位置。但是如MCU从业者张羽（化名）所说，在国内市场，在过去几年国产厂商的冲击下，其STM8的市场份额日渐下降。而且，正如ST在上述文章中所说——未来，STM8 的产能规划不会增加，这意味着ST不会推荐新客户和新应用继续采用STM8。

于是，ST推出了平替8位/16位设计的Arm Cortex M0+内核系列产品STM32C0。

按照ST所说，STM32C0是为8位/16位典型应用而生的产品。其外设简单，经济适用，非常适合工程师开发；与市场上同类产品相比，STM32C0具有更强大的性能、质量可靠性和稳定性，此外，STM32C0还具有STM32庞大成熟的生态系统，供货稳定，更可加快产品开发和上市，是实现8位/16位典型应用的完美之选。

对于TI来说，情况则稍有不同。

从上图可以看到，自2005年以来，TI在八位市场就进不了全球TOP榜单。针对TI大举发力32位通用MCU这个事情，MCU资深从业者李路（化名）认为，这主要是因为TI引以为豪的低功耗产品MSP430在过去几年里每况愈下，尤其是在国内市场，更实在众多海内外厂商的围攻下节节败退。在32位MCU市场，TI虽然能够凭借C2000系列的长盛不衰取得一席之地。但准确来说这是一个DSP，只在一些特定市场发挥作用。

“换句话说，TI在32位通用MCU市场没有太大的影响力，这也是他们嵌入式市场表现不尽如人意的原因之一。”李路强调。

基于这些方面的原因，TI也在近日带来了基于Arm Cortex-M0+的MSPM0。TI方面表示，这次推出的MCU新品为客户提供了增强系统传感和控制功能所需的灵活性，同时降低了成本、复杂性，并缩短了设计时间。而在首次推出数十款产品以外，TI计划在今年推出100多款MCU，将 MSPM0产品系列打造为业界品类齐全的Arm Cortex-M0+ MCU产品组合。

按照TI所说，基于自有的生产制造基地，能够很好地保证这些产品的供给。

虽然从定价上看，ST和TI的这两系列的Arm Cortex-M0+在与国内厂商相比并没有太大优势。国际大厂方面，英飞凌和NXP也都已经推出了 Cortex-M0+的产品。但在王飞看来，在国内当前的MCU竞争格局下，这两家MCU大厂的入局，或将在国内引起洗牌。

MCU 迁移到 32 位的速度比预期的要快

由于8 位（和 16 位）MCU 市场缓慢萎缩的原因，越来越多的人倾向于在新设计中使用 32 位而不是 8/16 位。

嵌入式行业的特点是“渐强”。总之，如果新产品所需要的功能是全新的，不能通过扩展现有设计来实现，如果可以通过对现有设计进行返工来完成，那么最好遵循设计并可靠地开发它。

至于可靠性，如果我们能在一定程度上掌握现有产品的特殊性和故障率，当然，即使最后做适当的验证，使用现有产品的衍生模型更可靠。所以笔者认为，距离8/16位MCU不再用于新产品的那一天还有10到20年的时间。

由于新冠疫情导致半导体短缺，这种前景被打破了。简而言之，8位 MCU 已经没有了。就Sourcengine去年11月发布的Q4 2022 Lead Time Report来看，8/16位 MCU的采购暂时需要相当长的lead time，解决这个问题的可能性不大。换句话说，只要你使用的是8/16位的MCU，产品制造就需要这么多的交货时间。简而言之，产品无法发货。在这种情况下，别无选择，只能使用任何可用的东西进行制造，即使它是分销库存。

在这种情况下，8/16位 MCU就很吃亏了。由于内存量本来就很小，所以代码是以针对每个体系结构优化的形式编写的。将这样的软件移植到其他MCU上是非常困难的，或者更确切地说，它比移植更接近于新开发。而且，你现在能拿到的MCU，以后不一定都能拿到。

最近Arm和RISC-V MCU的快速崛起，是因为多家厂商发布了基于相同架构的产品，所以厂商之间切换（外围电路，内存映射等）相对容易，即使改变了， CPU 内核的架构很常见。为了吸收外围电路、内存映射等硬件的差异，最简单的方法是在两者之间用HAL（Hardware Abstraction Layer）进行抽象。为此，RVM-CSI提供了 8/16 位中不存在此类措施。

因此，由现有 8/16 位 MCU 扩展支持的新产品开发正迅速转向 32 位 MCU。于是，原以为要提前10年到20年的“8/16位MCU不再用于新产品的那一天”，似乎比预想的要早很多。

Arduino 项目当然提供基于 8 位 AVR 的套件，例如现有的 Arduino Uno，但最近该项目专注于配备 32 位 SAMD21 的 MKR 系列。从 8 位到 32 位的转变逐渐变得明显。

随着时代的流逝，本以为8/16位终究会从市场上消失，没想到这种趋势竟然加速到现在。

国产MCU向中高端市场发起冲击

MCU是全球缺芯潮的重灾区。数据显示，11月芯片整体交付时间达到22.3周，其中以电源管理芯片和MCU的交期延长最为严重。在这种趋势下，国内客户采用本土芯片厂商MCU产品的意愿有所提升。

“今年确实有很多车企或者零部件厂家，给我们提供了一个窗口，这个窗口对于国产MCU厂家来说是很大的机遇，但机遇往往和挑战并存的。我们怎么能在这样的时间窗口里面，把产品做出来，并且顺利上车，通过客户的验证测试，再包括未来用什么样的产品去继续提升或者提高占有率，对于我们来说是非常重要的。”王超说。

虽然供应链的窗口期已经开启，但高端MCU有着更严格的技术指标，也对本土厂商的开发能力、技术应用、内部研发和管理流程提出了更高的要求。

“中高端市场的应用几乎集中在具有32位数据处理能力的MCU以及SoC, 其主频更高、内存更大、资源更多、功耗更低，工艺制程更加先进。因为MCU要处理大量数据，连接众多的外部设备，比如无线模块，传感器等，甚至需要多核MCU的协同。”航顺芯片产品经理陈水平向《中国电子报》记者指出。

目前，本土MCU厂商已经向中高端领域市场发起冲击。兆易创新在投资者关系活动中表示，公司最新的车规MCU 产品很快会流片回来，目前公司 MCU 产品在汽车、工业领域占比有较大成长，公司 MCU 产品在对性能、可靠性有高要求的领域及应用场景（包括大家电）预计将持续成长，市场需求旺盛。国民技术的32位通用安全MCU已经批量应用于工业机器人、工业无人飞行器、汽车电子等领域。

除了更高的技术规格，AIOT、车规、工控等高端市场也是最先与智能技术触电的领域。这也意味着本土厂商要进入高端市场并具备竞争力，需要率先抢占智能技术的风口。

陈江杉向记者表示，更智能、更安全、更可靠已经成为IoT设备未来的技术趋势，MCU作为IoT设备的核心，也需要顺应这个趋势。首先是更新的工艺节点。当前MCU制造主要停留在40nm甚至更老的工艺节点上，但是有越来越多的厂商在积极布局28nm、22nm甚至16nm。二是更高的主频和每单位主频的计算能力，特别是数字信号处理的能力。未来MCU将承担越来越多的本地计算能力，同时也要兼顾面积和功耗的限制。三是更安全的平台架构，来保证万物互联时代的信息安全。四是丰富的接口、存储技术以支持更多样化的IoT应用。五是更高的可靠性以满足工业领域和自动驾驶的需求。

文章来源： 中国电子报，半导体产业纵横，半导体行业观察