新通讯 2016 年 12 月号 190 期《 封面故事 》
文．廖专崇
物联网的发展将带动MCU后续几年的成长契机，未来相关应用十分强调在个别系统中的垂直整合能力，所以MCU厂商必须培养平台化开发能力，从系统的角度，软硬结合打造完整的产业生态体系，并与各领域伙伴深度合作，才能够在物联网时代取得竞争优势。
微控制器(Microcontroller, MCU)过去几年面临产业成长动能不足的问题，然而，随着智慧家庭、智慧医疗、智慧工厂、智慧城市等议题发酵，带动物联网(IoT)相关应用与发展，2014年开始，MCU产业出现一波波整并风潮，延续到今年更催生半导体产业史上最大的一笔并购案，可以看出整个MCU产业都在为物联网未来几年的发展做布局。
恰巧就在台积电董事长张忠谋于2014年提出物联网为Next Big Thing的观点后，产业对前景的预期转趋乐观，发展的阴霾一扫而空。物联网装置，尤其是终端节点数量惊人，各界对市场的预测规模从20到500亿皆有，其特点包括具备控制、通讯、感测等功能，而且物联网的应用很多都是系统化架构，因此芯片供货商必须有提供整体解决方案的能力，所以厂商积极透过整并扩大产品线，并发展平台化设计能力，建构自有的产业生态系(Ecosystem)。
物联网商机无限
根据市调机构Gartner的调查指出，2016年全球物联网半导体市场规模约141亿美元，较2015年的115亿美元成长22.6％，三大应用类别包括消费性、汽车与产业应用等。而从组件类别来看，处理器、感测与通讯组件为最主要的三个组件类别，当中以处理器组件所占产值与比重最高，包括MCU、应用处理器(AP)、FPGA、微处理器(MPU)等等。
再将三大应用层面仔细拆开来看，物联网的应用五花八门，除了汽车本身的多项应用之外，还包括商用室内LED照明、联网智能玩具、智能电视、监视器、防盗标签、蓝牙耳机、智能插座、LED照明、智能电(水)表、智能手表、智能打印机、智能型烟雾感测装置、无线喇叭等。工研院IEK产业分析师范哲豪(图1)表示，物联网的应用领域广泛，很难有一家通吃的状况出现，尤其在消费性领域。
未来不同应用的物联网产品外型依然强调美观与轻薄短小，可携式或终端节点依然要求省电，低价、执行速度快等特点。但是未来的物联网应用，在个别系统中又很强调垂直整合能力，所以MCU厂商必须培养平台化开发能力，从系统的角度，软硬结合打造完整的产业生态体系，提供整合性的解决方案，才可以满足客户需求。
物联网的市场到底有多大？从科技产业的发展来看，PC的市场规模约是每年2∼3亿台，智能型手机每年以十亿计，物联网终端将从20亿起跳，并朝百亿节点迈进。Mckinsey Global Institute Analysis 2015年发表报告，预测2025年物联网产业每年产值最高可能达到11兆1千亿美元。物联网不是新发明的技术，而是许多现有的软、硬件科技发展到一定高度后的集合应用。而MCU就是物联网中的关键零组件。
MCU高度发展 高度整并
MCU其实已经是一种高度成熟的技术与产品，所以因技术创新而来的产业成长动能并不多，2014年开始，MCU产业出现很明显的整并现象，透过不同方式的整并，一则强化规模，以便提供更完整的产品与服务，一则整合能力，发展平台式、系统化的设计能力，尽管目前物联网部分领域还在发展与成形当中，我们将透过观察这些厂商的布局，一窥未来产业样貌。
物联网产品从目前需求较为强劲的应用来看，有几个大趋势，即少样多量、低耗电与高效能，资策会MIC资深产业分析师兼产品经理杨正瑀(图2)表示，MCU产品种类与应用领域分散，需要特性也各不相同，很难出现独大的厂商，不同垂直应用间专业度差异很大，在不同领域会出现不同的领导厂商，厂商需要建立更多不同的技术支持能力，并保留设计与制造弹性，以因应多样化终端发展需求。
在产业整并部分，如图3所示，这两年来透过复杂的整并过程，达成扩大市占率、取得联网/安全技术并扩及其他垂直应用市场的主要目的。其中最经典的案例莫过于2015年初恩智浦(NXP)甫以120亿美元并购飞思卡尔(Freescale)，成为一拥有400亿资产、年营收超过100亿美元，并在车用与标准型MCU居领导地位的厂商。不过两家公司完成收购作业不满一年的2016年10月底，高通(Qualcomm)又以破纪录的470亿美元天价并购NXP，挟通讯领域优势变成车用解决方案前三大业者。
数据源：资策会MIC
飞索(Spansion)在2014年并购了富士通(Fujitsu)的MCU部门，又在2015年与赛普拉斯(Cypress)合并，Spansion的车用与嵌入式内存与Cypress的MCU形成产品互补，且双方客户群的整合，可以有效提升自家产品的经济规模。另外，微芯(Microchip)分别在2014年并购台湾蓝牙芯片厂创杰与2016年斥资35.6亿美元并购爱特梅尔(Atmel)，成为业界少数同时提供MIPS和ARM核心MCU的厂商，并持续发展Microchip与Atmel 32bit系列产品。同时，在8bit MCU产品也是领导厂商。
另外，中国IC设计前三大的华大半导体宣布，旗下晶门科技以2,300万美元收购Microchip的触控技术资产，意图布局OLED触控屏幕控制器市场。瑞萨电子(Renesas Electronics)也在9月宣布以3,219亿日圆并购英特硅尔(Intersil)，预计2017年6月完成并购程序，强化其电源、模拟产品在车用、航天与垂直产业应用领域的实力。
MCU厂商积极布局自有生态系
除了同业一波又一波的整并，预计未来将出现更多异业整并的状况，近期比较著名的就是今年7月ARM以320亿美元的高价被软件银行合并，一瞬间就从英商变身成日商，一般观察也是软银为了进军物联网所致。而在产业整并之外，进一步将自己的产品与技术能力扩建成完整的生态系，恐怕才是在未来物联网时代致胜的关键。
在前五大MCU厂商中，过去两年在这波风起云涌的整并潮中，显得相对低调的意法半导体(STMicroelectronics)大中华暨南亚区资深产品营销经理杨正廉(图4)表示，该公司过去几年MCU的发展策略大致稳定，一直专注在32bit产品在线，秉持着往高效能与低功耗的方向发展，近期因应物联网的兴起，也将发表新产品线。
有鉴于物联网的发展还处于成长期，所以产业样貌尚未稳定，杨正廉强调，与客户的合作必须保持弹性与积极主动，并深入了解客户需要，ST目前的产品线就致力于提供多样化的解决方案，以因应物联网发展过程中各式需求，该公司产品线目前总共能提供700个产品组合与解决方案，并且会保持弹性，以因应产业需求与变化，过去有些应用就是公司与客户深度合作而开发出来的，如手机传感器整合控制解决方案。 过去几年在MCU市场稳定保持领先的瑞萨，面对这两年的产业变化，在宣布并购Intersil之前，也没有太多扩张的动作，台湾瑞萨电子营销事业部兼营业暨应用事业部协理王裕瑞(图5)说明，与日系企业稳健的风格有关，该公司这几年也非常关注市场趋势，但是并没有太大手笔与积极的并购动作，整并Intersil的金额与近期的其他类似案件相较，并不算太惊人之举。
瑞萨花费更多心力在建构产品发展平台上，王裕瑞强调，该公司源自多家公司整并的背景，所以产品线本来就比其他竞争对手丰富，不过在物联网的应用上，瑞萨将以32bit ARM Cortex-M系列为主，并且推出名为Synergy的开发平台，希望能协助客户解决上市时程(Time to Market)、整体拥有成本(Total Cost of ownership)与进入门坎(Barriers to Entry)等三大目标，这也是该公司长期以来发现客户最想要解决的问题。
台湾瑞萨营销事业部泛用市场营销部主任王仲宇(图6)表示，Synergy是一个整合式平台，随附完全整合的软件、可扩充的MCU，以及统一的开发工具，可协助嵌入式系统开发人员更快推出创新物联网装置的应用产品。Synergy平台的核心是Synergy软件套件(SSP)，由瑞萨审查合格、提供支持、保固并负责维护。SSP包含实时操作系统(RTOS)、中间件以及通讯协议等，且皆可透过应用程序设计界面(API)存取，让客户不必再处理一些较低阶的细节。开发人员可在API层级立即开始进行MCU软件开发，以便将资源及人力聚焦于各自产品的差异化。
瑞萨将自有核心的产品线设定在业务较稳定的客户上，在Synergy平台的推广上，王裕瑞特别强调「差异化」，物联网尤其是终端产品，如果都以Me Too的思维开发，很难获得市场或消费者的青睐，Synergy就是希望透过差异化来建立价值。
国内MCU厂夹缝中求生存
与国际大厂相较，资源较不丰富的国内业者，如新唐、盛群、义隆等，规模与外商差距较大。台湾MCU产业发展时间不算短，不过国内厂商在全球MCU产业产值合计仅约占3％，跟其他半导体应用领域相较，面对都是百倍规模的竞争对手，更需要透过策略找寻利基市场，面对未来物联网时代国际大厂积极掠食的状况，国内厂商的经营更显挑战。
近年专注在32bit MCU经营的新唐科技微控制器应用事业群副总经理林任烈(图7)指出，台湾的MCU厂商规模虽然小，但物联网市场与潜力都很大，只要深耕技术与客户，并不难找到可以发挥的领域，新唐虽然没有资源发展自有的大型开发平台包括RTOS软件，但也采用IP供货商ARM的开发资源，并提供开发工具，结合网络上的免费自由软件，提供客户开发产品时更多完整的支持服务。
透过多样化的产品组合，新唐也可以提供多达400∼500种产品组合，林任烈进一步说明，针对最近热门的无人机、车用人机接口、健康照护、智能温室、智能制造、3D打印机、无线充电等应用都推出参考设计；另外，开发平台有针对自造者(Maker)提供的开发工具包、简易的积木式开发平台、路由器平台、穿戴式产品开发平台等。并因应电子商务的发展，推出全球在线销售平台，期望打破过去产业固定的营销结构，发展更为灵活的营销模式。 台湾半导体产业过去以垂直分工闻名，但物联网时代更强调整合的能力，所以厂商必须反其道而行，与更多不同领域厂商策略合作，建立虚拟IDM的合作体系，才有与国际大厂抢占物联网新兴应用大饼，取得市场先机的可能。
扩大开发社群 提供开发板
国际大厂进军IoT除了透过并购取得关键技术、产品与市场之外，有资源的厂商还从广度—号召开发社群，以及深度—提供开发工具包(板)两个面向深入布局，像是Qualcomm就从专长的行动通讯领域，透过并购跨足局域网络与穿戴式应用，再一脚踏入汽车电子，并且号召Allseen开发社群。联发科(MTK)虽不是MCU厂商，也由应用处理器的角度投入物联网市场的发展，其推出数款LinkIt开发板，满足专业开发者早期开发需求，深耕开发社群。
另外，包括市场较为熟知的Arduino、Raspberry Pi等业界知名的开发板，还有由国内网通厂瑞昱推出的Ameba开发板，都是近期业界锁定物联网应用的开发工具包。由于市面上超过九成的MCU都授权ARM架构，ARM也特别投入推广产业链合作，除了其原先针对MCU的Cortex-M系列核心之外，还特别因应省电与高效能产业趋势，推出ARMv8-M架构，并推广mbed RTOS，期待能在共通架构的现况下，扩大互通软件平台的整合效益。
展望未来，在已经成形且持续成长的车用、工业控制市场，国际大厂将持续角力，除扩大市场规模、提升产品应用范畴之外，在未来潜力更大的消费性应用市场，将以市场需求带动产业成长，国际大厂也会不断提高芯片产品规格，拉大领先门坎，根据IC Insights的统计数据显示，2016∼2020年，MCU的平均年复合营收成长率约5.9％，出货量有4.5％成长，产品平均单价也因应IoT成长需求开始回升，从2015年谷底的0.72美元缓步成长至2020年的0.78美元，显示产业正向健康的趋势发展。
在技术或应用发展趋势方面，更聪明便利的界面如触控解决方案、低电压省电技术、嵌入式电源管理技术、智慧健康照护解决方案、多屏幕显示解决方案、电动车/智慧车/无人驾驶车、智慧家庭(智慧光源控制、智慧家庭保全、人体红外线感应PIR等)在未来几年都是有潜力的明星。
物联网将接续行动通讯成为引领下一波科技产业成长的发动机，但与过去PC/SmartPhone应用相较，IoT更需要创意，软硬整合与深化的服务更为重要；产业链上下游的紧密合作是胜出的关键之一。相较于过去非常强调技术先进尤其是硬件，在物联网时代应用整合度比技术重要，整合度高的低阶应用依然可以获得市场与消费者青睐。
