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MCU/MPU加速融合,恩智浦首推跨界处理器引关注

时间:2017-06-30 作者:邵乐峰 阅读:
在过去的一两年中,MCU厂商之间发生了数起大规模的并购交易。根据一些市场分析机构的数据来看,发生了并购行为的MCU业务取得了较大幅度的增长,而那些按兵不动的厂商则增幅较小。那么规模效应对MCU厂商扩大营收到底有多大影响?

“关于中国的故事我们已经讲了十年了。”恩智浦(NXP)资深副总裁兼微控制器业务线总经理Geoff Lees说自己每年都会来到中国,每次来也都会发现很多新的想法和应用都始于中国,最近听到的故事则是共享充电宝。“中国嵌入式市场在过去3-5年里享受了一个很大的增长,我认为未来3-5年里这个增长势头是不会减慢的。” g37EETC-电子工程专辑

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中国嵌入式市场增幅迅速g37EETC-电子工程专辑

押宝FD-SOI技术

目前NXP在华拥有超过7000名员工,50%的市场营收来自中国,如果加上国外设计在中国制造或是在国外设计在中国做附属设计的产品,这一比例将上升至70%。从2014年开始,NXP加大了面向中国市场进行产品定义、设计和制造的力度,KE1X系列MCU、i.MX 6ULL/i.MX 6SLL应用处理器、以及最新的跨界处理器i.MX RT系列就是最好的证明。g37EETC-电子工程专辑

Geoff以下图为例,阐述了嵌入式处理的未来:纵向,人工智能机器学习自动驾驶等应用对芯片性能的要求越来越高,直接推动了计算的发展;横向,精密模拟、传感器接口、非易失性存储、高压集成和RF等多样化技术,又推动了物联网发展。这对于专注微控制器和微处理器的NXP来说,学会如何在两者间找到适当的平衡非常关键。g37EETC-电子工程专辑

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FD-SOI就是NXP极为看好的技术之一,据说Geoff所领导的这个部门当前50%以上的投资都是基于FD-SOI技术的,未来这一比例还有可能增加到80%。为什么要做FD-SOI? Geoff给出的原因是该技术可在不影响执行速度的情况下提供出色的电池寿命和高性能,制造成本相比FinFET要低不少。“目前FD-SOI技术已经达到了18nm工艺,很快就会演进到12nm,我个人认为它的性能绝对要强于3D FinFET。再加上FD-SOI制造成本和工艺复杂度比较低,也非常适合中国厂商使用。”g37EETC-电子工程专辑

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NXP十分看好FD-SOI技术g37EETC-电子工程专辑

规模效应对MCU厂商有多重要?

在过去的一两年中,MCU厂商之间发生了数起大规模的并购交易。根据一些市场分析机构的数据来看,发生了并购行为的MCU业务取得了较大幅度的增长,而那些按兵不动的厂商则增幅较小。那么规模效应对MCU厂商扩大营收到底有多大影响?g37EETC-电子工程专辑

Geoff对此回应称,现在市场上独立的MCU公司已经不多了,要么增长迟滞要么被人收购。这既与大的经济环境相关,也与MCU的应用环境变化相关。10-15年前,MCU是一个独立的器件,应用到各自独立的不同的领域中。但现在不同了,MCU现在是物联网的核心之一,它需要同很多设备连在一起。所以当飞思卡尔与NXP选择合并这条道路时,就意识到只有增加规模效应,才有可能实现优势互补,才有能力和资金去开拓更新的技术与市场。g37EETC-电子工程专辑

但他并不认为MCU市场最终会像手机处理器市场一样形成两三家独大的局面,因为客户、市场应用都太过分散,不是一个高度集中的垂直市场。此外,他也谈到了中国的MCU厂商,“我知道中国国内近几年突然诞生了不少MCU公司,但他们未来只是为了进行IPO上市,还是心怀理想要做成世界级的企业,最终还是应该由市场来决定。”g37EETC-电子工程专辑

走自己的路,让别人无路可走

在嵌入式处理领域,设计人员和制造商通常依据设计的必要性提供两种不同的解决方案:需要经济实惠和灵活实用的应用场合使用微控制器(MCU),超出MCU功能范围的设计则会选择使用应用处理器(MPU)。g37EETC-电子工程专辑

然而,在恩智浦微控制器业务线全球资深产品经理曾劲涛看来,当前的设计趋势越发清楚的表明,为了在不增加成本和功耗的前提下,满足更丰富的显示功能、更强大的数据处理能力和更简单使用的要求,产品设计人员对高效、高性能嵌入式处理器的需求越来越迫切。g37EETC-电子工程专辑

在名为《跨界嵌入式处理器—填补高性能与易用性之间的空白》的白皮书中,NXP方面明确指出,对于嵌入式设计师而言,在MCU和应用处理器之间实现无缝扩展并非易事,他们在取舍间通常会遇到几个痛点,包括:g37EETC-电子工程专辑

• 需要比MCU更多的功能(更高的性能、更多显示、更多连接选项),但不能增加成本或复杂性

• 缺少经验丰富的员工和/或预算资源,难以为基于Linux的应用处理器设计提供支持

• 既需要实时系统,也需要应用处理器级别的性能和集成度

• 必须为应用处理器的设计降低整体物料成本,同时保持性能水平不变
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于是,NXP独辟蹊径,创新的提出了“跨界”嵌入式处理器的概念,并推出了首款产品—i.MX RT系列。按照曾劲涛的说法,这种新型应用处理器的最大特点是采用了MCU内核,但基于应用处理器的架构方式,因此既能实现应用处理器的高性能和丰富功能,同时又兼具传统MCU的易用性和实时低功耗运行特性,从而突破了应用处理器和MCU之间的界限。g37EETC-电子工程专辑

其实,有人是对“跨界”嵌入式处理器这一概念提出过异议的,认为NXP不过是在玩所谓的“文字游戏”而已。但曾劲涛对此并不认同,并列举了一连串的数字用以证明自己观点的正确性。比如i.MX RT系列的内核运行速度高达600MHz(相比之下,目前市场上竞争解决方案的最高速度只有400MHz),可提供3015 CoreMark/1284 DMIPS的处理速度,性能高出任何其他Cortex-M7产品50%以上,高出普通市场Cortex-A5产品100%以上,速度是现有Cortex-M4产品的2.5倍,应该是目前市场上具备最高性能水平的Cortex-M7解决方案。g37EETC-电子工程专辑

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i.MX RT跨界处理器架构g37EETC-电子工程专辑

i.MX RT系列的售价为10,000件单价不超过3.00美元,采用经济实惠的10x10 BGA封装,球距为0.65mm,可实现低成本的四层PCB设计。无需片内闪存的设计被视作降低成本的重要利器之一,曾劲涛解释说,由于跨界处理器采用了应用处理器架构,它们能够在高级技术节点(40nm和更高水平)上制造,使得集成高密度SRAM比嵌入闪存更加经济高效。在跨界设计架构中,SRAM可以配置为具有“零等待”单周期访问的紧耦合内存(TCM),从而大幅提升系统性能。g37EETC-电子工程专辑

如何定位i.MX系列?

伴随i.MX RT一同发布的,还包括i.MX 6SLL处理器,这也是i.MX 6系列中的第11名成员。采用Cortex-A9内核,主频1GHz,包括2D图形加速、16位并行相机接口、24位并行LCD显示控制器等多媒体功能,并高度集成2X高速USB OTG、3X EMMC、UART、I2C等多类型接口。g37EETC-电子工程专辑

Geoff将视觉和声音控制列为未来推动i.MX系列处理器持续增长的主要动力。他认为与手机不同,以Amazon Echo音响为代表的产品开启了共享技术的大门,未来人们将更多的通过声音、视觉和手势识别对智能家庭、智能汽车、远程办公进行操控,这是人机交互的主要趋势。g37EETC-电子工程专辑

为了实现这一目标,NXP加大了在音视频编解码、图像处理与开源技术方面的投资,希望能够在更多价格亲民的产品中实现上述功能。“我们要教育市场,教育用户,让他们从过去固有的‘控制’概念转变为‘互动’概念。我相信未来几年内会有更多的工程师加入到声控、视觉控制生态系统中来,一起把这个市场做大。”Geoff说。g37EETC-电子工程专辑

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i.MX 6SLL处理器结构框图g37EETC-电子工程专辑

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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