1971年，當英特爾公司發(fā)明第一款4位微處理器intel 4004的時候，很多人想將其應用到小家電領域，但是，由于成本太高同時應用時還需要其他電路配合，這個設想最終被否定掉。

圖1?TI的TMS 1000系列MCU 后來，TI工程師的Gary Boone和Michael Cochran發(fā)明了全球第一顆微控制器（MCU）--TMS 1000系列（上圖），他們把一些外圍器件如存儲器、時鐘以及其他一些功能集成到一顆芯片上，這就是最早的MCU，一個IC新品類誕生了！之后，日本電子廠商開始生產(chǎn)汽車用微控制器，包括用于車內娛樂、自動雨刷、電子鎖和儀表盤的4位MCU，以及用于發(fā)動機控制的8位MCU。 后來，英特爾開發(fā)了一種針對控制應用進行優(yōu)化的MCU--這款芯片最終會應用到超過10億個PC鍵盤上。再后來，更多廠商進入MCU領域不斷豐富MCU的外設和功能，MCU終于成為半導體IC領域的生力軍。 最早的MCU采用EPROM來存儲程序代碼通過紫外線實現(xiàn)程序擦除，這樣很不方便，后來，EEPROM存儲器的引入使微控制器實現(xiàn)了快速原型開發(fā)和系統(tǒng)內編程，但早期EPROM成本較高難以讓MCU普及。

20世紀的90年代初，挪威理工大學的兩個研究生Alf-Egil Bogen和Vegard Wolla因不滿于當時主流的馮·諾依曼架構在計算性能和數(shù)據(jù)處理速度方面的局限性，開拓性的基于哈佛結構發(fā)明了一套Flash存儲器的RISC控制器架構，接下來的幾年里，?Alf和Vegard不斷完善設計，成就了后來赫赫有名的AVR單片機。

圖2 Alf和Vegard共同定義的AVR架構珍貴手稿 圖片來源：網(wǎng)絡 ? 后來，Atmel認可了Alf和Vegard的MCU創(chuàng)新架構。1997年首款以Alf和Vegard首字母命名的基于RISC指令架構的AVR單片機1890S1200成功上市并大獲成功！ AVR面世10年后的2007年，Atmel的AVR單片機年出貨量已經(jīng)高達3億片，一舉躍入8位MCU全球前五行列，并在2010年進入全球前三，Atmel因此獲得了巨大的商業(yè)成功。其實我們回顧MCU發(fā)展歷史就可以知道讓Atmel大獲成功的主要因素就是針對MCU應用解決了工程師開發(fā)痛點。這是因為MCU自出生起就打上了和CPU明顯不同的烙印--它是為應用而生的，有明確的應用場景，如今，50年過去了，MCU也步入了中年，經(jīng)過不斷演進，MCU的應用越來越廣泛，功能日益復雜，但它似乎卻忘掉了初心。 這個初心就是MCU是為應用而生，傳統(tǒng)上，MCU的應用領域明確而龐大，如玩具市場、工業(yè)控制、汽車電子、白家電等，但是在物聯(lián)網(wǎng)以及智能化浪潮來臨以后，傳統(tǒng)的MCU面臨卻越來越多的挑戰(zhàn)，它必須做出改變，去適應應用需求的變化，MCU該如何與時俱進呢？ ? ? ? 專用SoC是未來？ ? ? ?

圖3??上海泰矽微電子創(chuàng)始人兼CEO熊海峰 “近幾年物聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)式的增長以及傳統(tǒng)產(chǎn)品的智能化改造對MCU提出了新需求。傳統(tǒng)MCU需要添加越來越多的外圍器件才能滿足這些新需求。例如傳感器的普遍使用對MCU的片上運放、PGA和ADC都提出了更高的精度要求，而且要針對物聯(lián)網(wǎng)應用定制更低功耗的架構和各類外設以實現(xiàn)長時間電池續(xù)航，催生了帶AFE的SoC；無線應用的普及需要將無線無縫的融入應用系統(tǒng)，催生了Wireless SoC的產(chǎn)生……”上海泰矽微電子創(chuàng)始人兼CEO熊海峰在接受電子創(chuàng)新網(wǎng)獨家專訪時指出，“我們看到，越來越多的垂直領域MCU呈現(xiàn)專用SOC化的趨勢，就是“MCU+更多特定功能”。我認為高性能專用SoC更符合物聯(lián)網(wǎng)的應用需求?！?/p>

圖4? 通用MCU需要增加功能適應物聯(lián)網(wǎng)應用 他進一步解釋說，專用SoC采用多芯片融合，提升了集成度，減少客戶BOM成本，另外也提高技術門檻，避開價格廝殺和競爭同質化，還有物聯(lián)網(wǎng)垂直市場眾多，且單個市場體量巨大，在產(chǎn)品開發(fā)方面，通過在各垂直方向系列化，可以共用基礎平臺，降低開發(fā)邊際成本，縮短開發(fā)周期，這些策略都可以讓專用SoC快速適應物聯(lián)網(wǎng)的需求。 作為一名MCU“老兵”，熊海峰曾在Atmel工作9年，擔任過亞太區(qū)MCU事業(yè)部負責人，在Atmel工作期間，他深度參與了Alf與Vegard領導下的AVR產(chǎn)品從戰(zhàn)略制定、產(chǎn)品定義、開發(fā)到生態(tài)構建及產(chǎn)品商業(yè)化的全過程，可以說，他MCU充滿了熱愛，也同時對MCU的發(fā)展有敏銳的洞察。

圖5? 2019MCU國內市場對比 “在傳統(tǒng)MCU市場，國內市場約400億民幣，但國產(chǎn)化率只有6%左右，高可靠性市場仍為歐美日韓品牌壟斷，國內品牌集中在同質化嚴重的低端市場，而通用MCU的高端市場又存在切入門檻高，周期長的特點，本土公司要打破這個局面難度很大?！彼赋觯岸覀兛吹?，近幾年物聯(lián)網(wǎng)市場復合增長率約28%，遠超通用MCU的4%，此外，物聯(lián)網(wǎng)應用價格敏感度高，需持續(xù)降低產(chǎn)品BOM，而且物聯(lián)網(wǎng)應用主要集成通信、算法、電池和各類傳感器等，基于現(xiàn)有MCU的方案需增加外圍電路 ，而鑒于通用MCU與需求之間的鴻溝比較大，所以越來越多大客戶選擇定制SoC，這就是力推專用SoC的原因?！? “當然，另外一個重要的原因和優(yōu)勢是目前泰矽微的核心團隊來自于成建制的Atmel MCU團隊，我所負責的團隊中有一支專注于垂直市場應用的方案團隊。在那里，我們積累了大量的各類應用方案。”他補充說。

圖6圖7 ?泰矽微獲得芯師爺兩項大獎 借助物聯(lián)網(wǎng)中傳感器的典型應用對通用MCU和泰矽微帶AFE的專用SOC進行了比較。憑借著舉例中的這款AFE的SOC，泰矽微也剛剛榮獲了由芯師爺主辦，慕尼黑電子展協(xié)辦的“2020年度硬核中國芯”評選中獲得“最佳國產(chǎn)MCU”和“最具潛力IC設計企業(yè)“兩項大獎。以及在2020年上海進博會上獲得由畢馬威舉辦的”芯科技“新銳企業(yè)50評選中獲得殊榮。 他進一步舉例說明傳統(tǒng)MCU在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用的短板---芯片復雜、面積大、成本高！而如果采用泰矽微高性能專用SoC，則可以實現(xiàn)簡單、小面積和低成本的方案！下兩圖是對比。

圖8? 通用MCU功能框圖

圖9? 泰矽微專用AFE SoC框圖 最早的物聯(lián)網(wǎng)市場呈現(xiàn)碎片化的特點，單品類應用難以起量，但是現(xiàn)在，隨著物聯(lián)網(wǎng)市場爆發(fā)，細分的單品類應用開始起量，采用定制專SoC成為可能---所謂專用SoC就是在原先采用MCU的賽道上識別出比較大的垂直市場機會，然后用定制的方式整合原先通用MCU的功能，以及之前MCU沒有的功能。 對于開發(fā)者來說，他可以繼續(xù)以MCU的思路和開發(fā)專用SoC，只要把增加的部分作為外設來對待就可以?！疤┪Ｓ肧oC將通用MCU架構與專用模擬電路、通信、電源硬件加速器等融合來滿足特定應用的SoC芯片。我們這個AFE SoC方案的特色是單芯片無縫對接傳感器，成本降低50%以上！”他強調，“我們的方案基于專利技術Tinywork，在傳感器應用中可實現(xiàn)uA級工作電流，是基于常規(guī)MCU功耗的1/5，此外我們有高精度信號鏈，支持24bitADC，內置低噪聲運放，內置參考電壓、參考電流，此外還免外部時鐘源和退耦電容解決方案。” 熊海峰表示泰矽微專注于數(shù)字+高性能模擬／射頻混合的專用SoC芯片市場，對標是德州儀器（TI）；Microchip等國外巨頭。他已經(jīng)制定了5年發(fā)展計劃：1、2020年定制打造低功耗、低成本、高可靠性的SoC芯片平臺；2、2020-2021年基于定制SoC平臺開發(fā)數(shù)個專用SoC芯片3、2021-2022打造一套通用軟件框架和工具鏈4、基于平臺持續(xù)拓展專用SoC，內部開發(fā)+外部合作

圖10 幾個主要器件市場規(guī)模 “泰矽微的策略是消費電子、行業(yè)和工業(yè)并舉，聚焦信號鏈、電源和射頻三大領域，與MCU進行融合，這些領域的規(guī)模遠超過MCU領域。”他指出。 據(jù)他透露，目前泰矽微精心打造的兩款SoC已經(jīng)流片成功，一顆集成各種信號鏈組件，高性能AFE SoC覆蓋絕大部分傳感器應用。還有一顆集成射頻和無線通信協(xié)議，電表無線通信專用SoC，支持國際和國內主流標準。此外，泰矽微還在聯(lián)合其他應用領域的頭部廠商，開出了多個規(guī)格的產(chǎn)品，多個產(chǎn)品在開發(fā)過程中，其中不乏和頭部消費類產(chǎn)品廠商共同定義的潛在爆款產(chǎn)品。目前，泰矽微已與多家行業(yè)頭部廠商簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議或意向訂單。這意味著泰矽微的專用SoC已經(jīng)獲得了市場的認可。熊海峰表示泰矽微近日也開始啟動A輪融資，本輪計劃融資5000萬人民幣，用于更多專用SoC芯片研發(fā)投入，構建SoC平臺級芯片公司。據(jù)悉 ，泰矽微擁有成熟的芯片研發(fā)團隊、強大的渠道能力和豐富的客戶資源。創(chuàng)始團隊均來自于國際知名芯片廠商Atmel、TI、Marvell、海思等，平均積累了20多年芯片銷售資源和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗，有幾十次成功流片經(jīng)驗，也有數(shù)億片量級芯片產(chǎn)品的量產(chǎn)和運營經(jīng)驗。 ?

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