作者：刘丹

随着物联网和智能硬件等新兴市场打开，MCU的应用范围进一步扩大，在此市场环境下，外资MCU厂商具有较大优势，尤其是在处理性能更强大的32位MCU上，呈现垄断状态。要打破这一僵局国产MCU还有哪些路要走？国产MCU如何才能紧跟市场步伐在新领域下跑马圈地?

32位MCU主导市场大势所趋 物联网应用需求强劲

得益于物联网的快速发展，市场研究机构预测在2016~2019年间，整体MCU市场营收成长率将逐渐增强(2019年成长率预测为9%)，直到2020年仍有4%的成长率，MCU出货量则预测在该期间以CAGR为3.9%的幅度成长。在如此利好的形势下，本土MCU厂商纷纷加紧布局物联网领域，其中绝大部分MCU厂商看好32位MCU的发展。

上海灵动微电子股份有限公司总经理娄方超在接受本刊采访时表示，8位比较具有代表性的内核就是PIC8、80C51等，与32位核在运算能力上、结构上、存储器的类型上有非常大的不同，8位最常见的就是OGP型，存储空间在1K-4K之间居多，32位大部分都是Flash型，存储空间在16K-128K甚至更高不等。不同的存储结构MCU的程序编程方法、程序容量，处理业务的复杂程度也不一样。

正是由于上述结构上的不同，娄方超指出，8位、16位、32位MCU面向的终端市场非常不一样。娄方超进一步介绍道：“8位更多的是做一些简单控制或者程序控制，比如说像电饭锅小家电。而32位就可以应用于带流量、传感器、运动电机等这样一些比较复杂的场景中。”

上海微技术工业研究院设计服务市场总监孙新泰也表示：“现在8位元由于功耗和价格原因，市场方面已经很固定，也没有什么争议的，就是集中在玩具还有一些基本的家电。然而32位元的MCU产品就会越来越多，比如说玩具做得比较智慧一点，像玩具型的无人机就要用到32位元，或是一些比较复杂的遥控玩具。”

来自中天微系统有限公司的技术总监陈昊对此也表示赞同，此外他告诉记者，由于中天是做MCU的IP的，并与阿里巴巴有合作因此专门做了一些自主的市场分析，分析结果显示8位MCU目前仍有一定市场，但被32位MCU替代也很有可能。

陈昊称：“一个很可观的现实就是随着物联网的壮大，中天基于物联网的应用会与阿里巴巴做一个嵌入式阿里云的应用。基于此我们认为8位MCU不太能满足这种市场应用的发展需求，所以我个人认为8位未来可能还是在一些低端、成本要求低的应用领域上有一些量，但是要应用在物联网上，只要是跟“云”有一些关联的话，8位MCU可能就不太能满足市场需求。此外像中天现在32位的MCU从能耗比上可以做到跟8051直接竞争，因此如果32位MCU能在能耗比上做到跟8位MCU差不多的话，那8位MCU在市场上的生存空间也是会被进一步压缩的。”

除陈昊提到的能耗比这一问题外，孙新泰表示，8位MCU的优势主要还是在于价格方面。同时他也提出，只要任何带有智能、智慧标签的产品都会用到32位元，从目前来看64位目前还不太需要。因此孙新泰总结道，在家电部分，如果只是仪表控制那么8位元就够了，但如果智能到联网的话就需要32位的MCU来控制了。

对于32位MCU目前市场出货量比8位MCU低的问题，娄方超告诉记者，一方面是32位MCU推广时间相对晚，像8051从1981年发布到现在已经35年了，而且像PIC8位的集成度高，节约成本。但32位主要还是从2007年ST推广Cortex-M3这个系列才逐渐被人们接受，这几年市场增速才逐渐上来。

另一方面，从销售市场来对比，娄方超表示，一颗8位的MCU假设是0.1美金，一颗32位的MCU售价可能是在0.6美金，有数据表明2016年所有的4位、8位、16位售价总和小于32位MCU的售价总和，换句话说就是32位MCU出货量只是4位、8位、16位的1/6，但是因为其单价更贵，所以总价会更高。由此可以看出，从数量上32位并不能完全取代8位但取代的势头非常明显。如果大家能够定义出一个合适的32位MCU成本恰好能够取代成熟8位MCU市场，那么这个取代将是不可逆的。32位确实具有很多易用性、维护性、周边函数非常丰富，就像高级语言取代机器语言是不可逆的一样。未来这种趋势可能会很明显。

娄方超进一步表示：“目前很多人还是认为32位MCU处于高价、高性能的地位，但是随着加工的成熟，设计的优化，32位也有效往高集成度、高性价比的方向在走，像我们P011系列就是一个32位内核的产品，但是是定义在8位市场做竞争的，它有32位内核大量的优良特性，同时在其他方面也可以与其他8位MCU相媲美，此外P011一推出就接到很多客户的咨询。”最后娄方超告诉记者在同样外设情况下，32位内核本身并不会比8位MCU内核占的面积更大，成本更高。

抢滩物联网市场 本土MCU厂商的核心技术储备

既然32位MCU在市场空间上既有物联网这块大蛋糕，又大有取代目前出货量庞大的8位MCU的趋势，那么要在市场竞争中占有一席之地，本土MCU厂商在做何技术储备呢?

由于在架构上中天采用的是本土架构，因此与ARM有所不同，陈昊告诉记者：“ARM前期比中天耕耘时间更长，中天在架构上采用的是自研且向所有厂商开放的一种MCU架构，因此具有自主知识产权，而且大家也是希望看到有国产的MCU这种架构出来，客观上来说，从合作方式、研发方式以及性价比等方面，从市场推广的效果来看还是蛮受大家欢迎的。当然这两年的出货量也是突飞猛进的。所以我们是有自主知识产权的一个MCU的IP core，这个IP core从整个的工具链到软件编程方式再到与客户的合作都是开放性的。”

陈昊强调，中天自主研发的MCU IP core不仅得到市场的良好反馈，同时得到得到时任浙江省委书记张德江同志的首肯以及支持。“研发自己的MCU核，这也是我们一直坚持的一个方向，此外我们不仅仅是做一个产品，我们也是在做一个平台，虽然我们之前很多年一直很低调的在做产品和研发，但在市场上仍然有不少公司和我们合作，而且从客户反馈都还挺不错。”陈昊告诉记者。

对于中天目前要做的改变，陈昊形容现在的社会为一个“网红”时代，所以中天接下来不仅要在技术上继续耕耘，在市场上也会有所行动。陈昊表示，要让客户在使用中天的产品或者中天的IP后就认可中天这便是其努力的方向。对于中天微现在的市场情况，陈昊介绍目前已有60多家客户在和中天进行合作，有上百个得到License授权的项目，目前会与阿里巴巴进行YunOS的合作，针对阿里巴巴提出的Internet device的ID已经通过ITU-T(国际电信联盟通信标准化组织)并确立为首个物联网国际标准。

“由于ARM被软银收购，因此ARM接下来是不是会继续走IP这条路这是整个行业的人都十分关注的事情，反过来说，这对中天反而是个非常大的机会，因为继MIX被收购后ARM也被收购了，目前也就中天还在独立运作，而中国作为IC最大的产出与消耗国，中天希望能够抓住这次机会，立足国内行业，将客户利益放在第一位由此取得成功。”陈昊告诉记者。

当然自主研发MCU IP的挑战远比上述几个方面复杂，孙新泰表示，因为ARM是走一个生态路线，且已经形成一个完整的产业链闭环。如果今天有另外一家要进来，从一个小圈子里建立这样一个庞大的生态系统是非常具有挑战性的，其开发难度很大且推广难度也非常大，但是对于国内MCU厂商来说其授权费也会大大降低。

正是由于开发及维护一个MCU IP需大量资源，而市场上已有成熟的8位MCU及32位MCU生态，因此本土厂商更多选择基于已有的MCU IP并根据市场应用领域的不同推出不同的MCU产品。

娄方超表示，作为一个像灵动这样的专业的MCU厂商，如果去开发和维护一套8位的处理器系统，总的投入远大于去购买32位的ARM授权。娄方超告诉记者，有一些厂商会省去ARM授权这一环节，但同时也失去了支持最为广泛的全球MCU的生态。因此虽然采用ARM内核可能单颗芯片是会有额外成本，但就整个生态资源而言厂商实际上是赚了。

娄方超进一步表示，因为所使用的内核都是来源于ARM公司，所以本土MCU产品和欧美大厂是在同一个起跑线上，因此对本土MCU厂商而言，采用ARM内核不仅开发周期短，资源更成熟，最重要的是可以在产品一推出就直接与国际厂商竞争，这也是本土MCU厂商的一大机遇。

然而在实际产品开发过程中，由于32位MCU主打与物联网相关的领域，但是对于物联网，哪怕是专家也很难去定义清楚物联网的具体形态是什么。娄方超告诉记者：“物联网本来就是物与物相连的一种形态，所以目前的物联网给人的感觉还是比较笼统比较虚化的，但是我们在看到的是一个个新的应用出现，比如说无线POS机等，因此MCU厂商要做的更多时候是将应用的底层需求抽象出来，针对新的应用定义好一款产品。”

娄方超表示，灵动在攻克嵌入式闪存技术时花了很大精力，因为灵动认为嵌入式闪存技术取代原有的OGP技术，EEPROM技术是不可逆的。他进一步解释称，因为嵌入式闪存更符合开发工程师的开发习惯，可以很容易的直接采用C语言做开发，这就改变了以前采用汇编去开发的方式，而且现在已经有部分厂商开始进入图像化编程的时代，这将对存储系统要求更高，而迎合大众的编程习惯才是目前最重要的事情。

同样做MCU产品的SITRI，针对MCU低功耗做了多种省电模式，对于其中的挑战，孙新泰表示，首先晶圆工艺上的一个挑战就是当关掉MCU的时候，漏电流低。例如台积电采用的工艺0.18um的ULL(Ultra Low Leakage)工艺，也正是SITRI所采用的，华虹宏力也在推出一种低功耗的工艺，中芯国际也专门为IoT推了一个55nm的工艺，因此当MCU不使用的时候省电多少主要依赖于工艺上晶圆漏电能做到多低;其次，当MCU在使用过程中，MCU厂商需做到在不需要微处理器运行的时候就尽量不要用，因为以低功耗的角度来讲的话，不用才是最省电的，因此要设计各种不同的省电模式，比如有时候只开RTC不开CPU，或是只开SENSOR不开RTC之类的情况。而设计这些省电模式的目的就是为了尽量不唤醒CPU，在确实需要唤醒的时候做到短时唤醒。

产品定义决定产品“生死”

在技术上，由于内核由现成的MCU IP公司提供，因此MCU厂商更多的只需将外设进行完善，而这一完善就涉及到产品的定义。

“定义决定生命！”娄方超这样告诉记者，“产品定义非常敏感，一般是经过多方调研后慎重决定的，所以今天所见灵动微电子每款MCU产品留下来的规格都有其很长的故事。”

“首先我们在内核选择上，看中了ARM成熟的生态，选择成熟生态后就可以很快与欧美大厂进行竞争，第二就是我们会去选择领域，去分析判断哪个领域的MCU卖得最好，比如M0卖得最好的就是带4K SRAM，32K Flash的，M3因为性能更强，所以SRAM要加倍，Flash也要加倍，然后将成本核算好并将其与目标市场做一个对比之后，如果有机会那就进行投入。再加上我们自己开发的函数、参数进行评估等使得我们产品被行业所接受。”娄方超强调，灵动与其他MCU公司最大的区别就在于一直在思考如何定义好一个产品，即要把MCU做成什么样子，要销往何处。

对此孙新泰也表示，由于目前SITRI主要做低功耗的MCU产品，而低功耗一个突出的特点就是采用电池，即无源设备(主要包含一些便携消费类电子)，而这些设备主要用到的还是M0/M3/M4这个三种内核，因此SITRI推出的是基于ARM Cortex M0+的MCU产品。

因为做MCU基本上一半的成本都决定在产品的定义上，因此对于MCU厂商来说，产品定义非常重要，所谓产品定义并不是说做得多就好，而是要看准一个对的方向。因此孙新泰表示，SITRI仍然会沿着M0继续做优化。

“因为我们定义在物联网，而物联网的每个节点都需要带一个MCU，而每个节点都需要去收集数据，MCU就是在数据收集完成后做第一期的处理，再把有用的数据送到云端。”孙新泰告诉记者。

对于如何结合产品定义选择内核这一问题，孙新泰告诉记者，其主要的技术就在于Library，Library写得比较完整的话对上面写应用程序的人来说就会比较方便，而ARM的话库函数非常齐全，且许多属于开放源码，因此国内厂商在采用ARM系列芯片的话会非常方便。所以国内厂商基本都是基于ARM内核对MCU外设存储等进行的一些扩充，所以对系统开发来讲，一种就是应用场景，就是根据对使用者经验的了解做最好的软件，另外一种就是针对某种特殊应用开发一种自己的算法，例如最近炒得最多的就是指纹辨识，而识别算法则是由一些专门的算法公司提供。

为切合上述要求，陈昊告诉记者：“中天的MCU IP是具有灵活度的CPU，是可以灵活裁剪的core。比如做一个基础的IP core上面有一些基础指令集，基于基础指令集我们可以帮助客户去设计一些专用的客选指令集，另外一些运算单元也可以做比如DSP或者浮点单元等的引擎，架构也是与中天的核绑定在一起，做成一个屏幕核的模块，基于客户需求，我们将这些可配置的紧耦合模块进行逐步累加，以此来实现组合和裁剪。”

由此可以看出中天由于采用了具有自主知识产权的架构，因此与ARM的指令集不同，但是中天微作为一种开放的MCU开放平台，陈昊表示可支持标准C的开发甚至可提供底层开发包，因此客户用起来也十分方便也感受不到与ARM内核的差别。

组合模块为MCU锦上添花

在未来的物联网应用领域，陈昊告诉记者，市场上MCU+传感、MCU同核异构等方式中天均可以像ARM一样实现通用。此外，陈昊还强调，中天的CPU或MCU可以做一个复合式的SOC，例如有客户的SOC中采用了中天微的高性能的CPU用以计算处理，而传感器管理或功耗、安全管理则是采用的中天的MCU。

娄方超也表示，MCU未来肯定是要与WIFI/传感器组合在一起的，而且灵动目前也已经往这个方向发展。娄方超称：“目前已有公司提出将MCU提供给他们然后将传感器与MCU组合在一起，这样传感器将不再与外部处理器做信号传输，而是直接传给MCU，MCU处理好以后直接将处理结果传到外部去。”

“这是一定会发生的，并且好几种无线+MCU的模式我们都已经在做了，年底就会送样了，MCU+FPGA也已经有公司在做，但是FPGA难度比较大，且FPGA往往内部也有内置一颗MCU，所以灵动在这一块并没有涉猎。而大小核目前已经有M系列的核加A系列的核，我认为这是一个非常好的idea，之前也有厂商有这样的诉求，所以这一组合灵动接下来也会有所考虑。此外MCU+DSP可见于ARM的Cortex-M7系列便已集成。”针对未来不同的应用组合方式，娄方超做出上述总结。

而孙新泰则告诉记者，因为要推出一种新的组合方式，其开发成本很高，时间投入也会非常大，如果产量不够大很有可能之前的开发费都赚不回来。因此这主要是一个经济上的考量并不是技术上的障碍。

面对“万物互联”这一趋势，本土MCU厂商深耕细作，从产品定义出发，贴合市场不断进行自主IP架构、低功耗、外设扩展性能等方面的技术创新，发挥本土服务支持优势，相信在物联网广阔的应用空间下定有一方热土。

2016年9月28日，上海市浦东新区金融促进会新三板专业委员会正式成立。上海证监局副局长韩少平、浦东新区金融服务局局长兼浦东新区上市办主任施海宁、上海上市公司协会副秘书长史美健应邀出席会议并致辞，来自100家会员单位的近150名会员代表出席了会议。上海灵动微电子股份有限公司做为首届会员单位参加了此次大会。

关于灵动

上海灵动微电子股份有限公司（股票代码：833448，股票简称：灵动微电）是国内专注于MCU产品与MCU应用方案的领先供应商，是中国工业及信息化部及上海市信息化办公室认定的集成电路设计企业，同时也是上海市认定的高新技术企业。自2011年3月成立至今，灵动微电子已经成功完成十余款MCU产品设计及推广，包括基于8051、ARM® Cortex®-M0、ARM® Cortex®-M3内核的Flash MCU、OTP MCU、EEPROM MCU等产品，产品及方案广泛应用于工业控制、智能家电、智慧家庭、可穿戴式设备、汽车电子、仪器仪表等领域。

近日，2016年第五届中国创新创业大赛（上海赛区）落下帷幕，上海灵动微电子股份有限公司经过多轮角逐，荣获上海赛区企业组优胜奖并进入全国赛。

中国创新创业大赛由科技部、教育部、财政部等发起，由科技部火炬高技术产业开发中心、科技部科技型中小企业技术创新基金管理中心、科技日报社等单位承办。本次大赛上海赛区的比赛于5月拉开帷幕，分为海选、初赛、半决赛、决赛、总决赛等阶段。上海灵动微电子股份有限公司经过激烈角逐，荣获企业组优胜奖。

9月24日，浦江论坛之“创·未来”亚洲创新创业合作论坛暨2016“创业在上海”创新创业大赛颁奖典礼在上海国际会议中心举行。政府代表、海内外投资界代表、孵化器代表、创业者代表以及创新创业大赛优秀企业和团队代表等近600人出席了本次活动。灵动作为2016年第五届中国创新创业大赛（上海赛区）优胜奖获得企业受邀参加了此次颁奖仪式。

此次活动由中华人民共和国科学技术部和上海市人民政府主办，科学技术部火炬高技术产业开发中心、上海市科技创业中心共同承办，东方财经·浦东频道独家电视支持。

活动现场，数位来自政府、投资界、孵化器、以及创新创业大赛获奖企业代表进行了TED分享，并通过圆桌会议共同探讨了“上海创业生态环境及绿色发展使命”。同时，通过对“创业在上海”创新创业大赛优胜企业和团队表彰，弘扬创新精神，助力上海建设具有全球影响力的创新中心。

9月1日，“2016中芯国际技术研讨会”在上海浦东嘉里大酒店举行，灵动微电子做为本土MCU产品与MCU应用方案的领先供应商，赞助了此次会议，并在会议上展出了灵动MM32MCU及数十个应用解决方案。

此次展会展出了基于ARM® Cortex®-M0开发的MM32F031MCU、基于ARM® Cortex®-M3开发的MM32F103MCU，应用方案无人机、平衡车、直流电机驱动等方案。灵动微电子的项目、销售人员向与会的各位专家讲解了以上产品及方案的特点及优势，并在实际应用的相关问题上与各位专家进行了深入的交流。

在昨天的灵动微电子2016秋季新品发布会上，国内最有名的MCU专家周立功教授在谈到国产MCU如何才能做好时，分享了他过去多年来推广MCU成功的经验。作为NXP MCU的国内分销第一人，他认为，国产MCU必须要有自己的特色，对待客户要像对待丈母娘一样。“自己老妈的话你可能不听，但丈母娘的话，你一定会听，也必须要听。”

灵动微电子昨天在深圳举行秋季新品发布会，向业界宣布了三款新品，它们分别是则是基于Cortex-M3内核的MM32F103系列MCU，基于Cortex-M0内核的MM32F031系列MCU和MM32P011系列的MCU，其中MM32F031系列MCU有突出的性价比特性，主打IoT及消费类市场。

灵动微电子MCU事业部总经理娄方超这三款MCU采用了0.18um的工艺，基于ARM的内核设计，由华虹宏力代工。灵动微电子MCU事业部总经理娄方超表示，目前推出了参考设计方案有平衡车、无人机、电子烟、电子标签、LED显示控制、BLDC无刷电机驱动、打印机、智慧家庭等。将来也还有计划进入工业控制、汽车电子和IoT等领域。

灵动微电子的产品定位

灵动微电子的研发骨干有着强大的IC设计技术背景，娄方超本人就是从事过华为海思K3第一代芯片的设计。灵动微电子从芯片设计服务起步，在2015年8月挂牌新三板，2016年5月正式完成Cortex-M0 MCU芯片设计方案，现在主推自己的MCU。数方超表示，公司业务还是会两条芯片设计服务和销售自主品牌MCU“两条腿走路”。

灵动微电子董事长兼CEO吴忠洁博士介绍，灵动微电子给客户提供“保姆式”的服务，包括提供开发板、开发板外设模块、MiniBoard、原厂的开发调试环境支持和丰富的下载烧录手段。吴忠洁还表示：灵动微的愿景是要成为“中国本土MCU第一推动力”。

中国MCU不乏成功的案例，例如本土MCU厂商STC，已经成为全球最大的8051单片机的供应商，8位以下的MCU事实上已经是中国本土厂商在做主角。不久前另一家国产MCU芯片公司兆易创新也成功上市，这家公司主推Cortex-M3，在众多ARM MCU国际玩家中取得了成功。

作为国内第二家ARM MCU芯片公司，在与众多ARM MCU厂商竞争时，到底市场前景是否看好？娄方超认为目前ARM MCU主要还是国外厂商在竞争，说明这还不是8051单片机那样的红海市场。“我认为ARM MCU还是蓝海市场，作为一家中国公司，肯定有机会在这个市场上取得成功。”他认为。

不过，作为一位在MCU上取得过让人炫目的成功的专家，ZLG单片机的老板周立功教授则认为，目前ARM单片机国外厂家众多，如果是做人有我有肯定不行、拼价格的公司也不会成功。“打价格战的公司最后都会死掉，因为你没有钱开发下一代的产品。”周立功认为，“我们不能做人有我有的产品，国外IC设计能力不会比国内差，但是他们的工程师离市场远，决策要慢。”

周立功以自己的成功经验介绍说，“做MCU最重要的就是产品定义。我给原厂定义过几颗MCU，就是针对市场需求提出来的。开发出来后降低了BOM成本，只要60多块，比竞争对手的BOM成本100多块少了40块RMB。所以客户们都喜欢用。”

他还补充说，“做MCU不要什么都放进去，例如放一个9位的ADC，又没什么用。12位的ADC有用，但是你又做不出来。怎样才能定义出一颗好的MCU？多听客户的反馈。”

周立功最后说，MCU型号不要求多，要让客户喜欢你的产品，要让他用了你的MCU后就不愿意再用第二家，那你的产品就成功了。