3月18日，在上海举行的“2021中国IC领袖峰会暨中国IC设计成就奖”颁奖典礼上，有五家公司的MCU产品获得了“中国IC设计成就奖之年度最佳MCU”殊荣。

下面分别详细介绍了这5款MCU产品（排名不分先后）：

1. 兆易创新 - GD32E50x Cortex-M33 MCU，

基于Arm® Cortex®-M33内核设计，采用台积电低功耗40纳米(40nm)嵌入式闪存工艺构建，处理器主频最高可达180MHz，内置硬件乘/除法器并提供了完整的DSP指令集和单精度浮点运算单元(FPU)，还配备了全新的硬件三角函数加速器(TMU)，可支持矢量、正余弦、指数、平方根、常用对数等数学三角运算，以减轻CPU负担并提高处理效率。GD32E5内置了全新的超高精度定时器 (SHRTimer)，它内部拥有5个独立的计数器，可以产生5组2路带死区互补输出的PWM控制信号，频率最高可达11.5GHz，分辨率最快仅为90ps，最高工作性能可达244DMIPS，CoreMark®测试可达547分。

GD32E5系列MCU包含了GD32E503、GD32E505、GD32E507和GD32EPRT等4个产品系列、23个型号选择，各系列软件和引脚完美兼容，优异的灵活性充分释放Cortex®-M33内核的卓越潜能。GD32E5系列MCU具备业界领先的处理能力、功耗效率、连接特性和更经济的开发成本，进一步推动嵌入式开发向高精度工业控制领域扩展，解决数字电源、电机变频、测量仪器、混合信号处理、高端消费类应用等多种功能集成和工作负载需求。

2、灵动微电子 - MM32SPIN0280系列MCU

MM32SPIN0280系列MCU产品是专门针对电机与电源领域所设计的基于Arm Cortex-M0的高性能微控制器，内核主频96MHz，PWM主频192MHz。QFN20以及TSSOP20极小封装可以实现三相永磁无刷电机（BLDC/PMSM）的FOC驱动；LQFP64的多管脚封装可以实现双电机驱动，内置了两个独立的3MSPS的12位高速高精度ADC，以及四路轨对轨高速运算放大器（OPA），可以极少的外围器件实现三相永磁无刷电机(BLDC/PMSM) FOC驱动算法中的双电阻采样或者单电阻采样的超静音高效方案，特别适用于家用空调室外机、吸尘器、高速吹风筒、伺服驱动器、无人搬运车、净化器风机、洗衣机、电动车以及其他高效率电机驱动设备。

产品特色：

• 工作电压范围2~5.5V
• 128K字节FLASH，8K字节SRAM
• 芯片工作温度范围-40°C~105°C
• 2组独立3MSPS的12位ADC，16通道
• 5组具有滤波功能的比较器，11通道
• 3组UART，2组多地址设计的I2C，SPI
• 2组带有死区功能的高级定时器，支持双电机驱动

MM32SPIN0280系列MCU，同时设计了硬件数学计算单元，以及高主频PWM设计，尤其在三合一空调（压缩机、PFC以及风机）的设计，双轮平衡车、无人自走车这类产品方案，原本需要至少2个MCU以及OPA等外围器件的设计，现大幅度降低了外围器件数量，生产一致性也大幅度提高。销售量自量产后，成长迅速，累积超过千万的出货成绩足以证明其产品优势与特色。

3、晟矽微电子 - TWS充电仓芯片MC9931

有灵活功能需求充电仓方案中，晟矽微电子TWS充电仓充放电管理专用MCU MC9931可取代专用充放电管理SOC芯片加MCU的双芯片。MC9931有外置MOS的MC9931A0ZQ和内置MOS的MC9931A1ZQ两个型号。MC9931既有专用充放电管理SOC芯片的稳定性，又有MCU的灵活性和集成度。其整体方案的高性价比可从容面对高性能、多功能与低价格诸多需求的挑战。正所谓夫唯大雅，卓尔不群！

资源介绍

硬件资源上MC9931除内置12位高精度ADC模块外，其特殊性在还于集成了BUCK-BOOST模块和两路独立负载检测与独立放电MOS电路，所以其功能可覆盖市场上大部分专用充放电管理SOC芯片而且性价比更高。MC9931还有的增值功能为内置载波通信用于耳机仓和耳机之间的通信。基于MC9931开发的软件可用到包括：8位RISC架构CPU、 2K*16字节OTP ROM、128字节SRAM等在内的资源，给用户提供足够功能的自定义空间。另外，此芯片采用QFN20 3*3封装，更好的支持散热和简化电路设计。

方案原理图：

方案功能特点

• 5V输入端过欠压保护
• 电池过充过放保护
• 充电插入检测
• 2路负载独立控制和检测，可做通信
• 负载小电流检测
• 负载过流保护
• 放电超时保护
• 电量指示：1-4颗LED、数码管等多样化

4、华大半导体-HC32F460

产品性能：

HC32F460系列是基于ARM® Cortex®-M4 32-bit RISC CPU，最高工作频率168MHz的高性能MCU。Cortex-M4内核集成了浮点运算单元（FPU）和DSP，实现单精度浮点算术运算，支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型，支持完整DSP指令集。内核集成了MPU单元，同时叠加DMAC专用MPU单元，保障系统运行的安全性。此款通用变频控制芯片特别适应于白色家电、电动车辆、无人机、电动工具等量大面广的变频电机应用领域对通用性与价格的要求。

技术创新：

①HC32F460系列集成了高速片上存储器，包括最大512KB的Flash，最大192KB的SRAM。集成了Flash访问加速单元，实现CPU在Flash上的单周期程序执行。轮询式总线矩阵支持多个总线主机同时访问存储器和外设，提高运行性能。总线主机包括CPU，DMA，USB专用DMA等。除总线矩阵外，支持外设间数据传递，基本算术运算和事件相互触发，可以显著降低CPU的事务处理负荷。

②HC32F460系列集成了丰富的外设功能。包括2个独立的12bit 2MSPS ADC，1个增益可调PGA，3个电压比较器（CMP），3个多功能16bit PWM Timer（Timer6）支持6路互补PWM输出，3个电机PWM Timer（Timer4）支持18路互补PWM输出，6个16bit通用Timer（TimerA）支持3路3相正交编码输入及48路Duty独立可设PWM输出，11个串行通信接口（I2C/UART/SPI），1个QSPI接口，1路CAN，4个I2S支持音频PLL，2个SDIO，1个USB FS Controller带片上FS PHY支持Device/Host。

③HC32F460系列支持宽电压范围（1.8-3.6V），宽温度范围（-40-105℃）和各种低功耗模式。Run模式和Sleep模式下可切换高速模式（8-168MHz）和超低速模式（<8MHz）。支持低功耗模式的快速唤醒，STOP模式唤醒最快至2us，Power Down 模式唤醒最快至20us。

5、国民技术 N32G/N32L系列

N32G/N32L系列通用安全MCU芯片基于国民技术安全SOC技术架构，采用32位ARM Cortex-M内核，具有高可靠性以及低功耗电源管理特色，集成数模混合电路，并内置多种密码算法硬件加速引擎及安全单元，形成以安全、高性能、高集成度、低功耗、低成本、简单易用为特色的通用安全MCU系列产品。N32G/N32L系列针对不同使用场景可提供各类适配型号，涵盖工业控制、电机控制、智能表计、智能家居家电、医疗健康、消费电子、电池及能源管理、生物识别、通信、机器人、汽车电子等广泛的应用领域。

N32G/N32L系列产品创新技术特点与应用优势：

1. 创新推出MCU安全机制，借助安全领域的领先优势，支持MCU内嵌多种安全技术，技术引领物联网广泛应用：

• 具有安全功能的MCU技术应用创新：支持多种安全功能单元，支持安全启动、多用户分区管理、安全存储、多种高速加解密算法、系统实时安全检测等。为系统稳定运行提供安全保障，为数据存储及传输提供基础能力支撑。
• 支持多种安全加解密算法：首款支持国密/国际双密码算法，于传统的软件算法，性能提高数10倍以上，系统资源消耗减少5倍以上，实现更快的硬件加速能力。
• 高性能：同等主频情况下，具有优异的指令处理能力，可实现无等待取指与执行，系统运行更快。
• 高集成度：集成多种模拟外设、电源管理电路、数模及模数电路、具备较低方案BOM成本优势。

2. 业内领先高性能MCU低功耗技术

• 针对高性能MCU领域，工艺制程上采用多电源域技术及动态电压调整技术实现极低漏电，达到功耗与性能的极佳平衡，待机功耗低至1uW，动态功耗低至60uA/MHz。
• 微秒级启动与功耗模式快速转换，具备更加快速的MCU响应处理能力。

3. 单芯片上集成度达到最佳平衡，基于N32G/N32L系列MCU形成的单芯片无磁智能表计方案、6合1单芯片安全智能门锁方案、多电机FOC控制方案等技术解决方案具有行业引领性。

N32G/N32L系列通用安全MCU产品目前已发布达70余款量产型号，已在多个行业领域得到重要客户认可和量产应用。与此同时，更多的型号陆续在研发中，以覆盖全方向、全系列应用为目标，为行业及客户提供完善的解决方案和服务支撑。

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作者：liping09003

IC的设计过程可分为两个部分，分别为：前端设计（也称逻辑设计）和后端设计（也称物理设计），这两个部分并没有统一严格的界限，凡涉及到与工艺有关的设计可称为后端设计。

前端设计的主要流程

1、规格制定

芯片规格，也就像功能列表一样，是客户向芯片设计公司（称为Fabless，无晶圆设计公司）提出的设计要求，包括芯片需要达到的具体功能和性能方面的要求。

2、详细设计

Fabless根据客户提出的规格要求，拿出设计解决方案和具体实现架构，划分模块功能。

3、HDL编码

使用硬件描述语言（VHDL，Verilog HDL，业界公司一般都是使用后者）将模块功能以代码来描述实现，也就是将实际的硬件电路功能通过HDL语言描述出来，形成RTL（寄存器传输级）代码。

4、仿真验证

仿真验证就是检验编码设计的正确性，检验的标准就是第一步制定的规格。看设计是否精确地满足了规格中的所有要求。规格是设计正确与否的黄金标准，一切违反，不符合规格要求的，就需要重新修改设计和编码。设计和仿真验证是反复迭代的过程，直到验证结果显示完全符合规格标准。仿真验证工具Mentor公司的Modelsim，Synopsys的VCS，还有Cadence的NC-Verilog均可以对RTL级的代码进行设计验证，该部分个人一般使用第一个-Modelsim。该部分称为前仿真，接下来逻辑部分综合之后再一次进行的仿真可称为后仿真。

5、逻辑综合――Design Compiler

仿真验证通过，进行逻辑综合。逻辑综合的结果就是把设计实现的HDL代码翻译成门级网表netlist。综合需要设定约束条件，就是你希望综合出来的电路在面积，时序等目标参数上达到的标准。逻辑综合需要基于特定的综合库，不同的库中，门电路基本标准单元（standard cell）的面积，时序参数是不一样的。所以，选用的综合库不一样，综合出来的电路在时序，面积上是有差异的。一般来说，综合完成后需要再次做仿真验证（这个也称为后仿真，之前的称为前仿真）逻辑综合工具Synopsys的Design Compiler，仿真工具选择上面的三种仿真工具均可。

6、STA

Static Timing Analysis（STA），静态时序分析，这也属于验证范畴，它主要是在时序上对电路进行验证，检查电路是否存在建立时间（setup time）和保持时间（hold time）的违例（violation）。这个是数字电路基础知识，一个寄存器出现这两个时序违例时，是没有办法正确采样数据和输出数据的，所以以寄存器为基础的数字芯片功能肯定会出现问题。STA工具有Synopsys的Prime Time。

7、形式验证

这也是验证范畴，它是从功能上（STA是时序上）对综合后的网表进行验证。常用的就是等价性检查方法，以功能验证后的HDL设计为参考，对比综合后的网表功能，他们是否在功能上存在等价性。这样做是为了保证在逻辑综合过程中没有改变原先HDL描述的电路功能。形式验证工具有Synopsys的Formality。前端设计的流程暂时写到这里。从设计程度上来讲，前端设计的结果就是得到了芯片的门级网表电路。

Backend design flow后端设计流程：

1、DFT

Design ForTest，可测性设计。芯片内部往往都自带测试电路，DFT的目的就是在设计的时候就考虑将来的测试。DFT的常见方法就是，在设计中插入扫描链，将非扫描单元（如寄存器）变为扫描单元。关于DFT，有些书上有详细介绍，对照图片就好理解一点。DFT工具Synopsys的DFT Compiler

2、布局规划(FloorPlan)

布局规划就是放置芯片的宏单元模块，在总体上确定各种功能电路的摆放位置，如IP模块，RAM，I/O引脚等等。布局规划能直接影响芯片最终的面积。工具为Synopsys的Astro

3、CTS

Clock Tree Synthesis，时钟树综合，简单点说就是时钟的布线。由于时钟信号在数字芯片的全局指挥作用，它的分布应该是对称式的连到各个寄存器单元，从而使时钟从同一个时钟源到达各个寄存器时，时钟延迟差异最小。这也是为什么时钟信号需要单独布线的原因。CTS工具，Synopsys的Physical Compiler

4、布线(Place & Route)

这里的布线就是普通信号布线了，包括各种标准单元（基本逻辑门电路）之间的走线。比如我们平常听到的0.13um工艺，或者说90nm工艺，实际上就是这里金属布线可以达到的最小宽度，从微观上看就是MOS管的沟道长度。工具Synopsys的Astro

5、寄生参数提取

由于导线本身存在的电阻，相邻导线之间的互感,耦合电容在芯片内部会产生信号噪声，串扰和反射。这些效应会产生信号完整性问题，导致信号电压波动和变化，如果严重就会导致信号失真错误。提取寄生参数进行再次的分析验证，分析信号完整性问题是非常重要的。工具Synopsys的Star-RCXT

6、版图物理验证

对完成布线的物理版图进行功能和时序上的验证，验证项目很多，如LVS（Layout Vs Schematic）验证，简单说，就是版图与逻辑综合后的门级电路图的对比验证；DRC（Design Rule Checking）：设计规则检查，检查连线间距，连线宽度等是否满足工艺要求，ERC（Electrical Rule Checking）：电气规则检查，检查短路和开路等电气规则违例；等等。工具为Synopsys的Hercules实际的后端流程还包括电路功耗分析，以及随着制造工艺不断进步产生的DFM（可制造性设计）问题，在此不说了。物理版图验证完成也就是整个芯片设计阶段完成，下面的就是芯片制造了。物理版图以GDSII的文件格式交给芯片代工厂（称为Foundry）在晶圆硅片上做出实际的电路，再进行封装和测试，就得到了我们实际看见的芯片。

来源：EETOP电子网(ET创芯网），转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。

作者：电子创新网 张国斌
目前，全球集成电路东移的趋势非常明显，我国台湾地区和中国大陆集成电路设计公司都将因此而长期受益，台湾地区IC设计业起步比大陆早，得益于岛内有全球最大的晶圆制造企业和封测企业，台湾地区IC设计企业积累了丰富的设计经验和IP，涌现出一大批包括联发科技在内的优秀IC设计企业，而大陆IC设计企业得益于坐拥全球最大的IC应用市场而快速发展，这两个地区的IC设计如何优势互补抓住技术东移趋势大发展？在11月30日的2016 DITis东莞市IT产业峰会暨集成电路高峰论坛上，来自大陆和台湾地区的IC专家给出了这样的建议。

中国半导体行业协会副理事长陈贤:

从大企业来讲，台积电是全球十大半导体之一，全球销售第三，国内的中芯国际差得很远。说到联发科也是全球知名，我们和台湾企业比，比如海思和联发科比也还有很大差距。台湾的企业应该讲在产业基础、在技术先进性和在市场开拓能力方面有很大优势。大陆的优势在什么地方？大陆的优势就是的市场非常大，除了互联网、物联网市场外，大陆还有很多整机企业，比如高铁企业、白家电，黑家电企业，这是实实在在的集成电路应用市场。另外大陆有人才，这些年的发展还积累了一定产业基础的，所以使在新的产业环境下或在新的市场下比较然容易成功，未来市场，我们海峡两岸合作一定是很有前途的。

支招一、未来台湾IC设计企业要IP化?

“台湾必须要开放半导体IC设计的技术，因为台湾跟大陆相比，台湾强在前端设计，研发设计方面比较领先，工艺也是比较领先，管理上也比较领先。大陆这边在整合后端和生产优势明显，如果台湾半导体技术不跟大陆合作未来台湾企业会慢慢被收掉。但如果让台湾转变成前端设计，然后由大陆这边做整合，还有做生产流程以及市场方面的业务行销，这样才能够达到两岸的半导体共荣圈。台湾也可以慢慢转型成前端设计。”台湾擷发科技总经理杨健盟认为，“大陆这边也因为跟台湾良性互动，迅速获得IP，然后能够迅速发展更先进的应用IC，这样才能够形成良性循环。”

他表示擷发科技所做的调查显示大陆平均一个电子产品的生命周期不会超过18个月，大陆IC公司如果自己从头设计一颗IC，那他这颗IC还没上市就会被淘汰了。

“我们在上海张江、南京的客户就跟我们说，杨总，你只要提供给我们IP，只要我们有IP就可以，然后他们赶快做后端，赶快做流片，赶快抢市场，这是大陆这边的IC设计公司所需求的。但是IP从那边来呢？”他解释说，“内地这边的技术方面没办法支撑，而美国或者欧洲的IP库有的有比较强烈的管制，而台湾很多IC设计公司有非常好的IP，台湾很多IC设计公司是我们的会员，大陆这边的IC公司可以迅速取得他们的技术，迅速抢市场，做更多差异化创新。我一直认为台湾的IC设计非常好，台湾的IC设计公司跟大陆这边的IC设计公司如果是平行线的时候，那就是两败俱伤。”

他指出台湾地区在过去三四十年就是全球的电子产品从研发、设计到生产制造的重镇，等于参与了全球电子产业发展，从80年代的PC到90年代的笔记本电脑到2000年的手机产品，台湾的系统厂非常强大，积累了很多好的IP。

支招二、共同打造垂直应用小生态

“台湾和中国大陆可以是一个非常好的结合，过去讲生态系统，生态系统做得更细致就要对是一个个垂直市场进行耕耘。中国大陆市场很庞大，而且也起了带头作用，中国大陆在各个垂直市场都可以起带头的作用，把生态系统做起来，让每个人在这个生态系统里面都可以获利，做一个更聚焦应用。这样对大家都有好处。”台湾联华电子股份有限公司处长黄克勤指出，“因为以前的赢家是顺应摩尔定律，你往前推展摩尔定律越快就获胜，未来不是这样的，未来的赢家一定是以系统应用情景为主导的生态系统。我们辅导一些公司设计，开发不同制程的MEMS，比如麦克风跟智能算法结合，垂直市场以应用情景为主导的生态系统，大家努力的方向就很清楚，不会浪费精力，这样就会更有力道来做差异化。”

他表示联华电子有独特的优化工艺，可以帮助大陆IC实现组合式的创新。

在我参加ICCAD2016年会时，湖南国科微电子总裁助理隋军 也表示目前看IC设计要实现大的颠覆创新很难，对于本土IC公司来说，针对应用实现组合式创新是个方向，而如果跟台湾晶圆制造企业一起联手则可以实现IC的功耗性能进一步的优化。

支招三、大陆企业说我们一起共同挖掘人工智能

大陆已经是全球最大的IC消费市场，仅以东莞地区为例，《东莞市集成电路产业发展白皮书》显示，2015年东莞市IC应用市场的规模达1500亿元！是广东省仅次于深圳的集成电路应用重镇，以如此大的规模可以支持非常多的本土集成电路设计企业发展。那么，本土整机企业对本土IC设计企业和台湾地区IC设计企业有哪些需求和期待?

主攻机器人的东莞凡豆信息科技董事长田学红表示田学红指出从整机企业来看，本土IC设计企业以前采取跟随和follow的策略，现在，中国整机应用创新已经做到了领先，做到了第一梯队，开始主导创新了，但本土IC设计企业没有跟上系统厂商的步伐，其创新性难以支撑本土系统厂商的应用。而台湾地区的IC设计企业也和本土系统厂商缺乏沟通，导致本土系统厂商还是要从国外半导体厂商来支持。“我希望台湾地区的半导体厂家要和大陆一线创造性的厂家加强合作，我们确实有需求，但是我们大陆的半导体设计企业还支持不了。”他举例说，“包括跟我合作的两个国外厂家我们都不太满意，不是他们的技术不行是他们响应太慢，在这个领域里面确实要有大陆和台湾的IC设计企业。”

他还特别指出在东莞地区有大量对人工智能处理的需求，“目前语音处理缺乏智慧部分，很多企业需要AI算法，例如开发宠物自动饲养设备，就需要从人工智能的角度提供宠物训练，还有小孩的玩具，我们需要更智能，更强大的处理系统，我们要分辨清楚家里有多少个人，哪个人说的话，或者是去除干扰噪声，这方面的芯片我们自己的企业还不能提供。”他举例说。“另外一块是图像处理，语言和图象处理是人机交互下一步最主要的两个点。这两个点看本土IC做的很差，差到我看到的在智能机器人领域基本没法用，要想做就需要定制化。”

主攻绿色电能解决方案的易事特集团股份有限公司副董事长徐海波表示目前在巨大市场需求推动下，将来有很大的创新机会。国内高铁建设、电动汽车、新能源结构调整等都需要大量新的半导体解决方案。“所以我们两岸可以一起，搞一个互动创新，真正能够形成合作关系。我们不求别的，就希望共同发展，共同创新。”他指出。

不过集邦科技股份有限公司董事总经理董昀昶提醒两岸合作的时候需要有明确的法律框架，“根据我们这几年来在合肥、松山湖这几个园区的规划经验和两岸厂商的状况，两岸合作上我认为有一个缺失地方在于国内对于外资公司不管是资金或者权益法律上的保护是缺乏的。双方在洽谈的中间会有一些较大的疑虑，其他部分的进展和合作都要先从这个地方补强，怎么保障外资企业的权益以及引进的外部人才本身法律上的权益，可以借鉴国际上比较先进的自贸区和贸易区做法。”

关于两岸IC设计合作，大家有什么高见，欢迎评论发布！