物聯(lián)網(wǎng)為MCU帶來(lái)了龐大商機(jī)，由于廠商競(jìng)爭(zhēng)激烈，如何降低成本同時(shí)提高效能以達(dá)到更好的性價(jià)比，成為眾業(yè)者的重要課題。

因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)多樣化的應(yīng)用需求，微控制器(MCU)開(kāi)發(fā)商近來(lái)不斷提升產(chǎn)品性價(jià)比(Cost–Performance Ratio)，在新一代解決方案中增加更多新功能。同時(shí)亦透過(guò)提供各種不同的周邊服務(wù)與良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境，以協(xié)助物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)商提高產(chǎn)品性能并加快上市時(shí)程。

意法半導(dǎo)體亞太區(qū)資深產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理?xiàng)钫硎?圖1)，在未來(lái)，無(wú)論是消費(fèi)型、商用、工業(yè)用電子產(chǎn)品都將持續(xù)往注重感測(cè)、連線功能這樣的趨勢(shì)進(jìn)化，最終會(huì)出現(xiàn)一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)架構(gòu)。然而，目前還在此趨勢(shì)進(jìn)化的過(guò)程中，因此物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的MCU成長(zhǎng)空間與應(yīng)用想像空間都非常驚人，商機(jī)可期。

圖1 意法半導(dǎo)體亞太區(qū)資深產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理?xiàng)钫硎?，物?lián)網(wǎng)相關(guān)的微控制器(MCU)成長(zhǎng)空間與應(yīng)用想像空間都非常驚人，商機(jī)可期。

也正由于物聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)的眾多可能性，使得MCU的任務(wù)越來(lái)越多元，各種功能之間該如何整合成為廠商的重要課題。楊正廉指出，由于投入物聯(lián)網(wǎng)MCU的廠商眾多，使得MCU的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。在此紅海市場(chǎng)，該如何提高性價(jià)比成為重要的進(jìn)展方向，各家廠商也祭出看家本領(lǐng)以達(dá)到市場(chǎng)需求。

PPAC四大要點(diǎn)評(píng)估MCU性價(jià)比

在穿戴式裝置、家庭自動(dòng)化、感測(cè)等等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，要將不同功能串接在同一項(xiàng)設(shè)備之中的需求，將為MCU帶來(lái)考驗(yàn)。除了降低硬件成本之外，如何提升MCU效能成為拉抬性價(jià)比的另一重要方向。晶心科技總經(jīng)理林志明分享(圖2)，晶心在評(píng)估MCU的工作效能時(shí)，通常會(huì)透過(guò)「PPAC」四大要點(diǎn)評(píng)估。也就是功耗(Power)、效能(Performance)、面積(Area)、程式碼尺寸(Code Size)四大指標(biāo)。

圖2 晶心科技總經(jīng)理林志明分享，晶心在評(píng)估MCU的工作效能時(shí)，通常會(huì)透過(guò)「PPAC」四大要點(diǎn)評(píng)估。

林志明進(jìn)一步說(shuō)明，首先在MCU的功耗方面希望能夠做到盡量省電；其次在運(yùn)算效能上要做到高即時(shí)性，不能出現(xiàn)延遲；另外，MCU的相對(duì)面積必須要小，在一樣效能表現(xiàn)的時(shí)候或是MCU所占用的面積較小，便能相對(duì)提高價(jià)值；最后，由于MCU是以程式碼作為基礎(chǔ)，必須要想辦法使其盡量精簡(jiǎn)，由此也能提高M(jìn)CU的效能。

另一方面，為因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)需求，晶心召集了有關(guān)資訊安全、物聯(lián)網(wǎng)規(guī)格相關(guān)廠商，一同制定物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用的Knect.me生態(tài)系統(tǒng)。該生態(tài)系統(tǒng)的社群伙伴共同為連結(jié)裝置設(shè)計(jì)人員提供SoC開(kāi)發(fā)平臺(tái)、軟件堆疊、應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)及開(kāi)發(fā)工具，可助其建構(gòu)出高度競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)日新月異的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。

ASSP MCU強(qiáng)調(diào)應(yīng)用最佳化

由于萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)需求將帶動(dòng)各種不同產(chǎn)品將搭載連線功能，對(duì)于MCU領(lǐng)域而言將是一大挑戰(zhàn)。不同的設(shè)備在連動(dòng)感測(cè)、無(wú)線聯(lián)網(wǎng)在與MCU串連時(shí)，都將面臨不同的系統(tǒng)整合考驗(yàn)。在此狀態(tài)下，專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP) MCU成為了傳統(tǒng)家電投身智能家電時(shí)性價(jià)比最高的選擇。

盛群半導(dǎo)體業(yè)務(wù)行銷(xiāo)中心副總經(jīng)理蔡榮宗分享(圖3)，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求多元，因此盛群針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)不同的設(shè)備需求開(kāi)發(fā)了多種ASSP MCU產(chǎn)品。以個(gè)人健康保健產(chǎn)品為例，近年來(lái)血糖計(jì)、血壓計(jì)、耳溫槍等等產(chǎn)品，都會(huì)有連網(wǎng)需求，也需要能夠串連手機(jī)App達(dá)成健康數(shù)據(jù)監(jiān)控功能。然而，不同設(shè)備的感測(cè)技術(shù)不同，對(duì)于放大器(OPA)、類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器(A/D)、輸入/輸出(I/O)等等技術(shù)的要求皆有不同，因此MCU也必須要針對(duì)不同感測(cè)技術(shù)量身訂做。

圖3 盛群半導(dǎo)體業(yè)務(wù)行銷(xiāo)中心副總經(jīng)理蔡榮宗分享，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求多元，因此盛群針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)不同的設(shè)備需求開(kāi)發(fā)了多種ASSP MCU產(chǎn)品。

蔡榮宗進(jìn)一步表示，相對(duì)外商大廠而言，盛群的22億資本額相對(duì)較小，但也相對(duì)不受大量生產(chǎn)的產(chǎn)品線壓力影響。盛群的最大優(yōu)勢(shì)便是在于靈活且具彈性、效率的產(chǎn)線調(diào)配，能快速因應(yīng)需求達(dá)成少量多樣的生產(chǎn)，進(jìn)而滿足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的多種MCU需求。

另一方面，蔡榮宗分享，也由于物聯(lián)網(wǎng)的多元需求，相關(guān)的供應(yīng)鏈需求日益復(fù)雜形式也一直在轉(zhuǎn)變。舉例而言，感測(cè)器廠商也會(huì)希望進(jìn)一步將類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換功能MCU內(nèi)建在產(chǎn)品內(nèi)，成為一個(gè)更完整的模組銷(xiāo)售。針對(duì)此需求，盛群亦開(kāi)發(fā)出相關(guān)的MCU產(chǎn)品，與該類(lèi)型廠商合作。期盼在此趨勢(shì)之下，能夠順應(yīng)潮流創(chuàng)造更多不同的合作機(jī)會(huì)。

因此，盛群除了思考持續(xù)穩(wěn)固IC、MCU實(shí)力之外，也于2016年成立子公司倍創(chuàng)科技，直接銷(xiāo)售電子模塊。蔡榮宗說(shuō)明，倍創(chuàng)的產(chǎn)品即是將盛群的MCU加上PCB銷(xiāo)售，讓創(chuàng)客、學(xué)生、個(gè)人工作室都能夠加快商品化速度，縮短開(kāi)發(fā)過(guò)程。若是確認(rèn)要大量生產(chǎn)，可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)向盛群直接購(gòu)買(mǎi)MCU以降低大量采購(gòu)成本。

開(kāi)發(fā)平臺(tái)降低MCU應(yīng)用開(kāi)發(fā)成本

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連線需求隨著使用情境而有差異，對(duì)于MCU的需求也有不同。對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)激烈的MCU廠商而言，除了追求硬件成本的競(jìng)爭(zhēng)力之外，客戶的應(yīng)用開(kāi)發(fā)成本、上市時(shí)間也是必須考量的重要環(huán)節(jié)。因此，開(kāi)發(fā)平臺(tái)的完善與否，也是MCU供應(yīng)商的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。

德州儀器半導(dǎo)體行銷(xiāo)與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)總監(jiān)詹勛琪認(rèn)為(圖4)，物聯(lián)網(wǎng)的特性使得MCU的客制化需求備受重視，其中研發(fā)所投入的時(shí)間、人力資源更是一大成本。該支出也許無(wú)法直接反應(yīng)在物料清單上，然而投入的資金有時(shí)比晶片采購(gòu)成本還高。

圖4 德州儀器半導(dǎo)體行銷(xiāo)與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)總監(jiān)詹勛琪認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的特性使得MCU的客制化需求備受重視，其中研發(fā)所投入的時(shí)間、人力資源更是一大成本。

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，連線通訊功能成為MCU主要必須導(dǎo)入的重要技術(shù)，然而在工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、智慧家庭等等使用場(chǎng)景皆有不同的連線需求。以智慧家庭為例，在***住宅環(huán)境以公寓大樓為主，Wi-Fi與BLE技術(shù)即能滿足多數(shù)應(yīng)用需求，然而在智慧工廠使用情境中，所需要的連線距離可能必須使用ZigBee Mesh技術(shù)才能滿足需求。若是再考慮需要傳輸?shù)?a href="http://www.www27dydycom.cn/soft/" target="_blank">數(shù)據(jù)資料量，又多了許多考量的因素。

詹勛琪認(rèn)為，MCU要達(dá)到高性價(jià)比，除了硬件、軟件本身的成本考量之外，降低研發(fā)所投入的資源也是提高性價(jià)比的另一種思維。以物聯(lián)網(wǎng)使用情境所需要連線功能MCU為例，如何建立一個(gè)平臺(tái)，創(chuàng)造更多可以重復(fù)使用的價(jià)值，并且能夠以更快的速度提供客制化的MCU產(chǎn)品，亦是創(chuàng)造高CP值產(chǎn)品的途徑之一。

先進(jìn)制程助MCU效能

由于物聯(lián)網(wǎng)的興起，使得整合性、低功耗需求變高，此需求將進(jìn)而將促使MCU必須要做到更先進(jìn)的制程。恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)微處理器及微控制器產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理黃健洲指出(圖5)，先前的MCU制程主要是以0.18或是0.13為主，然而未來(lái)若MCU要持續(xù)提升整合性與降低功耗，勢(shì)必要走向90納米甚至是40納米制程，以達(dá)到效能的提升。

圖5 恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)微處理器及微控制器產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理黃健洲指出，由于物聯(lián)網(wǎng)的興起，使得整合性、低功耗需求變高，此需求將進(jìn)而將促使MCU必須要做到更先進(jìn)的制程。

黃健洲認(rèn)為進(jìn)一步分享，若要達(dá)到高性價(jià)比，壓低成本與提高效能二進(jìn)展方向缺一不可。以恩智浦的產(chǎn)品規(guī)劃而言，消費(fèi)性的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品目前是以32位元MCU為主。然而，由于在工業(yè)應(yīng)用情境之中，8位元MCU產(chǎn)品依然有其重要性，市占也依然很高，因此，恩智浦也將會(huì)持續(xù)拓展、維護(hù)8位元MCU產(chǎn)品線。

IoT拉抬32位元需求16位元市場(chǎng)逐漸萎縮

林志明指出，盡管目前8位元與32位元MCU市占比例不相上下，然而8位元MCU市場(chǎng)已達(dá)飽和，而32位元將會(huì)由于物聯(lián)網(wǎng)需求而持續(xù)成長(zhǎng)。因此，32位元MCU會(huì)是晶心未來(lái)主要投入的業(yè)務(wù)推廣方向。另一方面，隨著人工智慧以及越來(lái)越復(fù)雜的儲(chǔ)存需求，未來(lái)也將會(huì)開(kāi)發(fā)64位元的MCU應(yīng)用。

楊正廉預(yù)測(cè)，由于未來(lái)MCU將持續(xù)往滿足物聯(lián)網(wǎng)需求的方向進(jìn)化，因此8位元MCU也將逐漸被32位元取代。意法半導(dǎo)體的策略布局便是以各種不同功能的32位元通用型MCU，滿足客戶的所有需求。目前，意法半導(dǎo)體已有超過(guò)700顆不同頻率、記憶體尺寸、功能的通用型MCU，更制作了手機(jī)App讓業(yè)務(wù)人員能夠與客戶溝通推廣MCU產(chǎn)品時(shí)更加順暢(圖6)。

圖6 意法半導(dǎo)體已有超過(guò)700顆不同頻率、存儲(chǔ)器尺寸、功能的通用型MCU，更制作了手機(jī)App讓業(yè)務(wù)人員能夠與客戶溝通推廣MCU產(chǎn)品時(shí)更加順暢。

在ARM核心的開(kāi)放開(kāi)發(fā)環(huán)境之下，研發(fā)人員利用32位元微控制器(MCU)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的成本逐漸降低，晶片價(jià)格亦因?yàn)楣?yīng)商眾多而隨之下降。盡管如此，8位元MCU具備更低廉的價(jià)格，加上低階應(yīng)用市場(chǎng)的規(guī)模依然龐大，因此，盡管32位元MCU出貨量急起直追，仍未超越8位元MCU。相較之下，16位元MCU便成為被8位元與32位元MCU夾殺的產(chǎn)品。

蔡榮宗認(rèn)為，以目前全球市場(chǎng)看來(lái)，盡管32位元MCU產(chǎn)值較高，然銷(xiāo)售數(shù)量依然是以8位元MCU為大宗。16位元MCU則處于被夾殺的狀態(tài)，由于8位元MCU的效能持續(xù)提升，目前已足以滿足較為低階的16位元MCU應(yīng)用需求；32位元MCU的成本逐漸降低，則瓜分了高階的16位元MCU市場(chǎng)。

另一方面，也由于8位元MCU的市場(chǎng)已相當(dāng)成熟，32位元盡管是后進(jìn)規(guī)格，然而在ARM的推廣之下已建立了相當(dāng)友善的開(kāi)發(fā)環(huán)境與資源。若廠商計(jì)畫(huà)投入16位元市場(chǎng)，則須另建立一套標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，研發(fā)成本過(guò)高。由此可預(yù)見(jiàn)，未來(lái)16位元MCU市占將逐漸萎縮。

蔡榮宗指出，目前市面上依然能見(jiàn)到一些16位元MCU的應(yīng)用，傳統(tǒng)車(chē)用市場(chǎng)便占有相當(dāng)比例。然而，依照未來(lái)車(chē)輛逐漸往自動(dòng)化、電動(dòng)車(chē)的發(fā)展方向之下，車(chē)用MCU也將由16位元逐漸轉(zhuǎn)移至32位元。