嵌入式应用，MCU厂商各显神通

受益于AIoT、工业控制、汽车电子等领域不断扩大的需求，全球嵌入式系统市场规模正呈现出快速增长的态势。数据显示，预计到2027年，嵌入式系统的全球市场将增长到3300亿美元以上，并将继续保持高速稳定的增长。

作为嵌入式系统的核心硬件之一，MCU性能不断创新，推动实现更强大的嵌入式系统。在全球智能化浪潮的冲击下，无论是工业控制、汽车电子，还是日益兴盛的AIoT，传统的嵌入式系统已经开始无法满足所有应用场景新的需求，高效、智能、安全与互联逐渐成为了其发展的核心关键词。

3月29日，由电子工程领域中全球领先的技术媒体机构AspenCore主办的2024国际集成电路展览会暨研讨会（IIC Shanghai）在上海张江科学会堂盛大开幕，同期举办的“MCU与嵌入式系统应用论坛”上，来自国内外的多家优秀半导体企业专家，介绍了自家最新MCU产品在无线、电机、汽车和多媒体等领域的应用状况。每家的优势不同，每款产品也针对不同嵌入式应用术业有专攻，可谓“八仙过海，各显神通”。

无线MCU赋能工业物联网

意法半导体拥有广泛的MCU/MPU产品组合，其中始于2007年的STM32堪称全球嵌入式开发人员发挥自身创造力的关键推动因素。除了能够为嵌入式开发人员提供尖端的硬件和软件技术、全方位的支持以及高品质的可靠产品，STM32还能帮助他们打造出更加智能、连接性能更强且更加安全的设计方案。

根据2022年Aspencore嵌入式产品调查，STM32是全球开发人员在32位MCU上的首选。会上，意法半导体无线产品市场经理宋志武主要介绍了2.4GHz和sub-GHz产品系列。

意法半导体无线产品市场经理宋志武

2.4GHz 系列中的STM32WBA针对低功耗、相对短距离，支持蓝牙低功耗5.4、Zigbee、OpenThread以及基于Thread的matter的多协议SoC。从制造工艺来说，STM32WBA采用40nm工艺，+10 dBm输出功率支持更多的低功耗模式。此外STM32WBA系列产品基于100MHz的ARM® Cortex® -M33内核， CoreMark 评分达407分。通过SESIP Level 3认证，符合美国网络信任标志和欧盟无线电设备指令(RED)法规。

sub-GHz系列中的SPIRIT 系列射频收发器，包括SPIRIT2(S2-LP)和SPIRIT1，是主要用于sub-1GHz应用的专用射频芯片；STM32WL SoC则是全球首个支持LoRa的长距离无线微控制器系列。最新的STM32WL3 内置高能效、多协议射频收发器，采用全球免许可的工业、科学和医疗(ISM)专用无线电波段进行远距离通信。除了主射频收发器外，STM32WL3微控制器还集成了超低功耗射频收发器，在连续监听唤醒信号期间，系统可以关闭这个子射频收发器，从而节省电能。

电机控制产品要考虑的核心要素

成立于2015年8月的南京凌鸥创芯，是一家专注于控制及驱动集成电路及总体解决方案设计的国家高新技术企业。公司核心业务为MCU、预驱(Gate Driver)、以及电源模块(IPM) 。凌鸥创芯市场方案总监王超群重点介绍了公司的车规级芯片，包括应用在嵌入式电机驱动器的AT039；以及MCU+Drivers集成产品AT086。

凌鸥创芯市场方案总监王超群

据介绍，凌鸥创芯的车规级产品均通过AEC-Q100 认证，在电机控制上采用集成Gate Driver+MOS+OPA+LDO架构，支持CAN/ LIN 总线通讯。“我们在产品创新理念上，遵循让器件更少、PCB更简洁、更易开发的原则。”王超群说道，在电机控制产品尤其要考虑核心要素，即对电流电压等输入信号采样精准可靠，“精度、抗干扰和稳定性是一大挑战。”

凌鸥创芯的控制方案涉及电动工具、清洁电器、高速风筒、大家电等，车用芯片方案主要用于车载空调压缩机、汽车水泵/油泵/通风扇、汽车电子膨胀阀/ 风门/ 进气格栅等。同时在生态建设方面，除了官网选型表和开发板，还有图形化设计工具LKSMotor和调试工具LKS SCOPE，量产服务商提供量产烧录工具。

每次迭代，都要解决之前未能解决的问题

武汉芯源半导体是上市公司武汉力源信息技术股份有限公司全资子公司，主要产品是微处理器MCU、小容量存储芯片EEPROM、功率器件SJ-MOSFET等。其中在MCU领域，已推出通用高性能CW32F003/030系列、安全低功耗CW32L083/031/052系列、无线射频CW32W031/CW32R031系列、车规CW32A030系列产品，广泛应用于消费电子、智能家居、物联网、工业控制、医疗电子以及汽车电子行业。

“2021年我们推出了自己首款基于Cortex-M0的MCU产品，采用虹宏力110nm ULL（超低漏电）工艺。2023年我们又推出了一款超低功耗产品，从此在超低功耗的道路上越走越远。” 谈到MCU行业的发展，武汉芯源半导体技术总监张亚凡认为，针对传统行业及新兴物联网领域，超低功耗MCU仍大有可为。

武汉芯源半导体技术总监张亚凡

但要做到真正的低功耗，需要满足快速唤醒、外设省电、外围电路简洁等苛刻要求，于是MCU厂商在内部IP上不断迭代，在新工艺上试产投片并进行验证测试，以期望将之前产品未能解决的问题在新产品中解决。

张亚凡举了一系列芯源半导体在产品迭代中实现功能拓展的例子。例如，将UART和I2C的电平适应性拓展到全电压范围、增加RS485的收发硬件自动切换功能、增加UART的RXD和TXD互换及内部环回功能、增加UART的LSB/MSB互换功能等等……“尽管我们的产品还很少，但我们的成长空间很大很大。尽管我们仍需要不断积累经验，但我们会持续的走下去。”最后他借一句名言与大家共勉，“路虽远，行则将至；事虽难，做则必成。”

可靠度是MCU产品的基石

雅特力科技成立于2016年，以基于Arm Cortex-M4内核的32位MCU起家。2018年导入55nm工艺后正式量产对外销售，命名为AT32系列，并于2021年累计销售破亿。公司在2022年针对IoT应用推出288MHz高效能与无线蓝牙 BLE MCU，2023年获得AEC-Q100认证进入汽车芯片赛道，“今年我们发布了首款低功耗MCU，下半年将发布首款电机专用MCU，实现多元化产品布局。” 雅特力科技产品市场总监林金海说道。

雅特力科技产品市场总监林金海

目前雅特力科技已经量产超过10个系列，将近200个型号产品，以Arm Cortex-M4内核MCU为主，覆盖M0\M3\M4以及部分高阶M7市场。AT32 32位M4/M0+ MCU产品已涵盖低功耗、超值型、主流型、高效能、车用、电机和无线等，全系列Pin-to-Pin兼容(AT32F405不支持) , 可快速进行产品升级迭代，并且全系列支持 -40~105 °C 工业级别运行温度，自有开发sLib安全代码保护支持。

林金海表示，雅特力AT32 MCU在与友商同级别产品的性能对比中，具有明显优势。“在产品应用比例上，工业/电机控制占比最大，达40%；其次是行业应用（医疗/IoT/通信）的16%和商用14%。”电竞键鼠对 USB Report Rate 要求极高，还要求对按键的响应要快速，支持光学传感器的高采样率等，雅特力AT32F405通过了各种USB兼容性的测试，能够支持RGB各种灯效(呼吸灯、跑马灯、智能循环灯效果)，满足灯效和性能提升的要求的同时支持USB更新固件，实现了一颗MCU用于鼠标、键盘和接收器。

将绿色能源芯片带入每个家庭

元能芯虽然是一家成立不到1年的新创公司，但在成立8个月后就已陆续有一系列产品实现量产。公司产品多元化，提供完整的解决方案和芯片产品，包括电机专用芯片Motor MCU、结构优化的高集成产品Predriver MCU、全集成产品All in One以及高集成IPM模块。

元能芯科技总经理黄致恺表示，公司最大的愿景是将绿色能源芯片带入每个家庭，“只有创造高效集成芯片，加速绿色能源替代，才能成就客户并为绿色地球做贡献。”所谓高效集成芯片，是指以前芯片的效率是60%、70%、80%，元能芯会把5、6颗集成做高效整合，并对传统有刷电机做升级迭代。

元能芯科技总经理黄致恺

早期传统的电机驱动架构是分离式的，驱动板上有MCU、驱动、电源，元能芯将这些全部整合在一颗IC中，看似只需把市面上的芯片重新再集成，其实不然。黄致凯表示，首先要将驱动MOS整合时，要考虑直推效应等因素，其次把电流采样电阻、RC滤波甚至比较器该有的电阻全部整合，再通过内部互联，可以高效地集成在同一个封装里。

以元能芯的明星产品MY10002V0405为例，最高支持24V系统，最大相电流在一颗封装内支持到5A，最大功率50W，散热设计非常优越。此外还有MYp50051A 500V半桥模块，带2 MOS+HVIC，600V全桥模块则带6 MOS+HVIC，二者均带自举二极管。

据介绍，元能芯All in one产品的研发已经来到第二代，除了运放、比较器，还将RC滤波电阻、MOS管等进行了集成。整个产品平台分为40伏、80伏、600伏，有PN结构、双N结构的。一颗80伏全集成芯片，可以做到最大功率100w的电机驱动，预计在今年底会还推出车规级别200w电机产品。在应用上，元能芯产品主要面向风机、电动工具、电动出行、大小家电、机器人、储能和汽车电机等七大方向。

用C语言快速定制设计你的DSP核

芯易荟（ChipEasy）立足于中国，是一家提供DSA处理器设计工具的新创EDA公司。该公司自主研发专用处理器设计与验证自动化的前瞻性技术，提供处理器开发的一站式平台；针对丰富的应用场景，自动产生最佳匹配的软硬件协同方案。在本次论坛中，芯易荟（上海）芯片科技有限公司智能芯片方案架构师范名超介绍了用FARM定制DSP的多方向应用开发，它是用指令定义DSA处理器的一个范例，针对性的加速指令，使得它可以在不同的应用领域都表现除很好的性能。

芯易荟（上海）芯片科技有限公司智能芯片方案架构师范名超

客户对DSP的需求描述往往是动态改变的，除了面积小、功能强大、能够解决某个具体算法问题外，还要便宜，因此DSP32看起来简约，但却不简单。例如在数字信号处理时，就要考虑矩阵乘、1D/2D -FIR和FFT，在面对除法、开方、三角函数和指令函数等更复杂的数学函数时，性能数据甚至不用秒来计算的，因为精度太低，都是用cycles来衡量。

据介绍，芯易荟用其FARM studio平台定制设计的DSP32 不但能处理复杂的数学函数，在微型深度学习上的浮点处理效率甚至高于定点性能（SIMD形式）。“我们设计的DSP32之所以能做到这样的效率，是因为采用了VLIW结构，计算指令能够像RTL设计一样，流水线运行。” 范名超说道，DSP32指令集包含RISC-V基础指令、浮点和计算指令、客户自定义指令以及为TINY ML做的定点SIMD指令，“只用增加7条指令，DSP32就可以完全支持定点化的卷积计算。”

除自定义指令需使用intrinsic的方式写C代码外，其它均可用纯C开发。这意味着以前的C代码大部分无需修改，就可以直接在DSP32上调试。除了DSP Core，FARM studio还可以分钟级别开发各种DSA。

蓝牙MCU的功耗能低到什么程度？

安森美自1999年从摩托罗拉分离出来之后，一直在通过收购、兼并强大自身，截止2023年底营收已达82.53亿美金。目前公司在战略上聚焦汽车（55%）、工业（25%），在整个亚太区业务占比达到53%。在论坛上，安森美模拟及混合信号业务拓展部高级经理Henry Yang主要介绍了公司的蓝牙MCU产品。

安森美模拟及混合信号业务拓展部高级经理Henry Yang

基于此前在低功耗、封装、模拟前端等方面的技术积累，安森美在2015年物联网概念兴起之后开展蓝牙MCU业务，主要针对工业、消费、汽车三大领域。“安森美蓝牙芯片最大特点除了性能高，我们还在蓝牙内核上加了很多安全机制，让数据传输更安全。”Henry Yang说道，“因为医疗等物联网应用对数据安全要求越来越高，所有这些特点在安森美产品上都到了极大体现。”

据介绍，安森美第一代蓝牙产品RSL10在硬件上采用2.3*2.3双核WLCSP封装，是目前是业界最小、最具功耗优势的产品之一。2023年公司推出第二代产品RSL15，提供标准5*5的封装，以及2.3*2.5小封装，同时为了支持生态链合作，与村田（Murata）合作推出了SIP封装产品，将外围晶振、电容等全部集成在一起。

RSL15从上一代RSL10的M3内核，升级到了M33内核，80 kB RAM，闪存上支持284kb和512kb两个版本，电压支持1.2-3.3V，普通钮扣电池都可以直接使用，不需要外加DC/DC降压。谈到RSL15的优势，Henry Yang认为是将蓝牙睡眠状态下的功耗做得低到了极致，“我们比较了很多款竞品，目前安森美的功耗在整个业界算是数一数二的。”

RSL15拥有Sleep、Stand by、Smart Sense等模式，其中Smart Sense指的是在休眠状态接口仍可接收部分数据，系统唤醒之后再发送出去，在功耗上做到极致。从安森美的井低探测实验数据来看，CR2032纽扣电池可以运行长达10年左右的。此外在AOA、AOD定位上，安森美可以通过第三方提供相应的算法及应用，帮助客户开发相应硬件。目前安森美蓝牙芯片主要聚焦工业、医疗、汽车等应用场景，例如胎压检测、超市推车定位、医疗的体内胶囊监测、可穿戴血糖仪、助听器等。

车规级MCU助力汽车芯片国产化从量变到质变

矽力杰的产品包括电源、DC/DC、AC/DC、无线、快充、BMS、时钟以及MCU等。公司目前员工总数1720人，其中研发人员占比80%，全球专利数达1735项。2023年，矽力杰营收接近5亿美元，其中包括工业、高性能计算以及通信在内的泛工业业务占比达到54%。

不过矽力杰MCU市场技术经理吴红军认为，公司最大的亮点产品是汽车，“经过多年的研发投入，2023年公司汽车业务营收占到达到8%，也是国内汽车半导体营收比较大的芯片企业。”

矽力杰MCU市场技术经理吴红军

自收购美信电表计量产品线后，矽力杰不断投入MCU相关产品的开发，在消费类和工业类MCU已经累计出货7亿多颗。随着汽车产业的不断发展和对国产汽车MCU的强烈需求，矽力杰基于市场的反馈，在数年前启动研发车规通用MCU，布局了三大类低、中、高性能，QM、ASIL-B、ASIL-D不同功能安全等级的MCU系列产品。

吴红军重点介绍了2023年正式推出的ASIL-B车规级MCU，矽力杰采取了对标主流车厂、主流应用较多的Cortex-M4F内核，瞄准用于车身/舒适控制的ECU应用场景，如座舱、车门、车窗、热管理、座椅、Tbox、OBCD、DC/DC、无线快充等。

矽力杰D系列车用MCU主要针对汽车域控方向的高效能、高功能安全等级应用。    A系列则面向各种小应用，比如ECU开关、尾灯、尾门等，这类应用对尺寸和成本有要求，对功能安全要求不高。预计小尺寸的矽力杰A系列MCU会在2024年下半年推出。

矽力杰量产版车规ASIL-B MCU，分别是SA32B12、SA32B14、SA32B16 三个主型号，主频为120MHz M4F核，flash容量从128KB至512KB。B系列丰富的产品配置和区别于同类型产品差异化的封装组合，适用多种不同的应用的产品选型。LQFP48封装的SA32B16适用于需要跑Auto SAR且对尺寸有严格要求的场景，例如汽车头大灯等；QFN32封装的SA32B12适用于对尺寸要求非常严格，同时对算力有要求的场景，例如惯性导航模组。

据吴红军介绍，矽力杰车规ASIL-B MCU生态系统包括应用文档、三大软件包（SDK\MCAL\Safety Package）、EVB评估板、调试环境IDE、调试工具、烧录工具以及芯片解决方案等。目前该系列产品已与众多汽车Tier1合作，共同开发具有行业竞争力的汽车零部件产品。

走向专注，把电机MCU做到极致

目前业内做MCU的企业多达400多家，大部分同质化的产品导致整个MCU生态环境非常内卷，这虽然不利于行业的发展和生态演进，但也是中国MCU行业发展必经之路。从早年的家电企业，到现在的新能源汽车行业，凡是能在中国市场里“剩者为王”的，进入国际市场也不会输给任何一家国际大厂。

“这也是灵动对国内半导体企业，包括MCU行业未来充满信心的原因。我们坚信，认真地把产品做到极致，肯定有不一样的结果。” 灵动微电子电机产品总监胡力兴说道，“我们不但要一步一个脚印把MCU做到极致，也要抬头看看远处的星空，把MCU做出差异化。”

灵动微电子电机产品总监胡力兴

2011年成立至今，灵动已经交付了5亿多颗MCU，在国内 32 位通用 MCU 公司中位居前列。这些MCU不但用在消费类，也用在工业、汽车、智慧家电和物联网领域，值得一提的是，灵动MCU采用自主IP研发，这对于关注自有知识产权的海外市场非常重要。

2023年，灵动车规实验室通过认证，使得公司在车规芯片的布局上有了很大跃进。目前灵动产品线分为F系列高性能MCU，G系列高性价比MCU，L系列低功耗MCU、车规MCU、W系列无线MCU以及针对电机电控打造的SPIN系列。胡力兴表示，SPIN系列产品家族分为三个主要子系列，分别是驱动集成SoC、预驱集成SoC和电机控制MCU。

据介绍，灵动从2018年开始做电机方案，拥有一支20人的AE团队，在各种应用对应的产品和算法上都有成功经验，这也是灵动一直在电机行业比较知名的原因。目前灵动主推的两款电机MCU分别是SPIN0230和SPIN0280，无论选择哪款都可以针对12\24\48V做成不同等级的电机平台化应用，包括不同等级的外部功率器件、预驱进行合峰，方便使用。

针对整个MCU市场的内卷，灵动还打造出了MM32G0001，这款32位的MCU搭载16KB Flash，采用TSSOP20、QFN20封装，据悉会卖到0.1美元以下。灵动寄希望用这款新品把市场上大部分的8位MCU市场吃下。“中国市场很卷，但不代表中国的产品质量低。做进去是靠价格，但是留下来一定是靠质量，这也是灵动卷这个红海的底气所在。” 胡力兴说道。

在MCU上集成DDR和GPU会带来什么体验？

上海先楫半导体成立于2020年，是一家以高性能MCU为主要产品的半导体设计公司，目前已经量产发布了5款已经量产的产品。公司的第一款产品是2022年发布的基于RISC-V内核高性能MCU HPM6700/6400，这款产品页填补了国内高性能、高主频RISC-V内核MCU的空白。

“我们和国内大部分厂商或市场上主流MCU厂商一个较大的区别是，并没有采用常见的Arm架构，而是选择了RISC-V开源架构来构建我们的产品。” 先楫半导体(HPMicro) 嵌入式专家&产品总监费振东说道， “在此之后，先楫又进一步推出了配置精简的HPM6300系列， 以及针对精准控制第三款产品HPM6200系列，也是第一款在芯片上集成了高分辨率PWM模块和数字滤波器，可实现带隔离电路采样的产品。HPM5300系列则是先楫非常重要的市场尝试，它把高性能、高算力和目前主流的MCU进行了配置。”

先楫半导体(HPMicro) 嵌入式专家&产品总监费振东

会上费振东主要介绍了HPM6800系列，该产品主要针对数字仪表、屏幕显示、多媒体，预计将在今年上半年推出。HPM6800系列采用单高性能内核，工作频率达到600MHz，集成了1MB片上SRAM，包括内核内部集成的2个256KB本地存储器，以及512K通用SRAM。存储器接口上，先楫首创集成DDR，包括DDR2-800、DDR3/DDR3L-1333，满足多媒体高分辨率显示对内存、显存带宽的高要求。

此外在多媒体系统上集成2.5D OpenVG GPU在业界也比较少见，还有增强UI显示体验，适应低功耗场景，支持矢量图形加速等功能。内置两个LCD控制器和两个摄像头控制器，摄像接口可支持2x 4lane MIPI-DSI/LVDS显示，或2x 2lane MIPI-CSI/LVDS摄像。

通讯接口包括千兆以太网接口和高速USB，以及专门针对汽车应用的8个CAN-FD接口。此外芯片上集成高精度16位ADC，和比较完整的芯片加解密数字安全功能。封装方面，HPM6800支持417PIN BGA封装，较小的289PIN封装也在研发中。整颗芯片支持-40到105摄氏度的温度范围，满足AEC-Q100汽车级质量认证。

目前，先楫在HPM6800系列上总共支持3个型号，包括全规格HPM6800、精简GPU的HPM6850，以及精简GPU和各类图形显示接口的HPM6830。HPM6800系列的主要应用和场景，包括汽车上的液晶仪表显示，各类车用空调或显示操作面板、后视镜、车载协议控制仪、TBOS等。在工业方面，适用于高性能的工业HMI、工业相机、工业家居智能网关等，在医疗和高端白电上也有非常丰富的应用场景，如高端护理仪、带HMI接口的监测仪以及高端家电。

费振东表示，HPM6800高性能MCU最显著的优点是在集成了主频600MHz的高性能CPU，以及2.5D GPU，“所以在显示相关的图像处理能力、算力方面，不逊色于任何车载SoC。”目前先楫已经通过HPM6800系列，与顺微电子、立功科技、科宇盛达等伙伴合作，推出了多款全液晶屏仪表方案、数字仪表方案、车载后视镜。