MCU 设计与应用发展趋势 Q＆A

Silicon Labs（亦称“芯科科技”）近期接受行业媒体专访，由SiliconLabs亚太区区域营销高级经理陈雄基（Desmond Chan）先生针对MCU市场与技术发展现况，以及未来的应用趋势进行了一系列的问与答。究竟技术已经相当成熟的MCU在即将爆发的物联网（IoT）市场还有哪些令人期待的发展空间呢？

您认为在MCU领域，这几年最大的技术发展是什么？

陈雄基：近年来在激烈竞争的MCU市场中出现的最重要技术发展之一，就是基于MCU的集成。把各种功能集成到MCU中有许多益处，包括更低的解决方案成本、更小的占板面积和更高的功能集成度，进而可产生更高的性能和更低的能耗。为了满足物联网（IoT）市场的需求，市场上已经出现了一类全新的、高度集成的、支持多协议连接的无线MCU。我们认为这类多协议无线MCU（我们也称为多协议SoC）是异构MCU的一种形式。

作为将硬件和软件工程工作结合在一起的结果，我们看到能够支持多种无线协议的无线MCU和SoC实现了快速增长。这些多协议器件开启了全新的物联网功能，例如在其它无线网络协议中实现简化的设备配对和蓝牙信标功能。多协议SoC也支持在所部署设备的生命周期中对它们进行无线更新，并且提供了一种简单的方法可以与传统的专有协议协同工作。开发人员力图在简化终端节点设计的同时添加无线连接功能，目前，来自多家供应商的、先进的多协议、多波段SoC正在为他们提供更大的灵活性和更多的开发选择。

Silicon Labs的多协议Wireless Gecko SoC可以为物联网设备提供灵活的无线连接和性价比合理的芯片选择。Wireless Gecko产品系列集成了强大的ARMCortex-M4内核、节能的Gecko技术、高达19.5dBm输出功率的2.4GHz无线收发器，以及先进的硬件加密技术。Wireless Gecko SoC提供用于网状网络的最佳Thread和Zigbee协议栈，还提供专有协议的直观的无线软件接口、包含点对点连接的Bluetooth Smart，以及用于简化无线开发、配置、调试和低功耗设计的Simplicity Studio工具，从而加速无线产品的设计。

MCU是个应用场景非常分散的市场，如何才能在这个市场取得领先？

陈雄基：MCU的确拥有多样化的应用，所以没有任何一家MCU供应商能够一款产品包打天下。今天，不同细分市场中的不同应用要求差异化的功能，而不是通用的控制与计算。

工业物联网（IIoT）是当今最令人关注的市场机遇之一，如果能够进入工业监控和自动化系统领域内推出新产品，通常都会有很高的投资回报率（ROI）。通过改进监控和控制，工厂通常可以减少故障时间、提高产品质量和降低成本；并且在许多案例中，仅在几年内就可以收回在IIoT上的投资。而这些益处也已延伸到诸如楼宇控制等商业应用中，例如办公室内的自动照明系统可以在不需要的时候自行关闭，如果有人走进房间或没有阳光的时候，它们就会自动打开。同时，这些灯光可为写字楼业主提供大楼内不同房间使用情况的相关信息，支持他们去优化其工作流程。

我们相信未来物联网应用中，每个终端节点都将会有越来越高的智能。这是一个MCU必须以更聪明的方式去适应传感器数据处理的应用领域。例如，通过使用机器学习和神经网络来探明节点应该以什么方式做出响应，一个简单的案例就是能够响应用户语音指令的识别。然而，我们将很可能看到许多其它类型的应用，它们需要以聪明的方式对我们周围的事件做出响应。目前，这类数据处理很多都是发生在云中。当前的MCU，尤其是那些电池供电型应用中的MCU，所面临的一个挑战就是在消耗足够低的电能时，还有足够高的性能来处理手头上的任务，这种情况正在逐步改善。

64位的单片机时代会在今年内到来吗？

陈雄基：64位MCU的时代还有数年之遥。当今的8位和32位MCU拥有庞大的安装基数和完善的开发生态系统。我们相信，在可预见的未来，8位和32位MCU架构将仍旧是嵌入式应用和物联网终端节点应用的首要选择。此外，64位设计并不在Silicon Labs的MCU产品路线图中，也很少有MCU供应商在积极开发64位MCU，或者在近期内将其推向市场。但是话说回来，64位微控制器一定会在高性能计算应用中占有一席之地。

MCU在中国市场的表现是怎样的，哪些应用最快成长？

陈雄基：中国拥有世界上最大的MCU市场之一，但是与其它区域市场相比也是截然不同的。在宏观层面上，我们可以将中国市场划分为两部分，本地市场和出口市场。就本地市场而言，我们必须满足由我们的客户定义的需求或本地标准，而且价格竞争通常也很激烈。这方面很好的案例就是光收发模块，我们与客户紧密合作来定义规格，然后交付产品。

就出口市场而言，我们必须开发适合全球市场的产品，并且为客户提供参考软件或软件库来帮助他们开发自己的产品。这方面很好的案例是Zigbee市场，Silicon Labs不仅为自己的客户提供无线MCU，还提供经过完全认证的Zigbee协议栈。

中国市场上的价格竞争一直都很激烈！作为一家为中国市场提供MCU产品的领先供应商，Silicon Labs倾向于考虑整个解决方案的总成本，而不是一个元件的成本。我们通过提供高度集成的解决方案来帮助客户降低总体物料清单（BOM）成本，这些解决方案中外部元件更少，而且小型化封装也可以减小电路板尺寸、降低电路板成本。

为了帮助我们的客户实现其产品的差异化，我们不仅为客户们提供高性能的外围设备，而且提供一流的固件服务；这方面的案例之一就是我们的高性能电容感应解决方案，我们不仅为我们的客户提供了低功耗、高性能的硬件，还会结合一流的电容软件库提供专有功能芯片。目前，客户正面临两大难题，产品复杂性和上市时间。在这方面，Silicon Labs正提供一流的工具来帮助我们的客户。我们的Simplicity Studio不仅允许我们的客户支持MCU，也允许他们在同一个开发环境中将Silicon Labs的无线产品和传感器添加到自己的产品中。

MCU应用市场多样，如何简化各行业使用MCU开发设计的难度？

陈雄基：Silicon Labs提供带有不同的硬件集成度和连接功能的MCU和无线MCU，以提升整体的系统集成度，并帮助开发人员降低系统成本。Silicon Labs也为嵌入式产品开发人员提供一种灵活易用的开发环境，以便他们能够及时定制任何设计。

Silicon Labs正在采取的一项战略举措是为其EFM32 MCU和EFR32 Wireless Gecko产品组合提供MicriumOS支持，它是一种领先市场的实时操作系统（RTOS），可支持开发人员以友好的方式去管理多任务，以便使用功能更强大的MCU和无线MCU。

通过使用EFM32 MCU和EFR32 Wireless Gecko SoC，开发人员可充分发挥Micrium OS的强大功能，因为这种OS汇集了Micrium多位嵌入式专家开发的最新软件组件。这是只对Silicon Labs的客户提供授权许可的依靠µC/OS 5这一专业级内核的OS，它是一种已在Micrium深受欢迎的µC/OS-II和µC/OS-III产品中经过验证的技术。对于那些选择Silicon Labs MCU和无线MCU的设计师，µC/OS 5是可以免费获得的，因而从技术和成本的出发点来看，该内核都是一个新项目的理想选择。

贵公司的MCU有何独到之处，未来有怎样的发展规划？

陈雄基：我们相信，多协议能力将是2018年增长最快的趋势之一。为了满足这一市场需求，Silicon Labs提供了一个无线Gecko多协议SoC的组合，支持Zigbee、Thread、低功耗蓝牙和私有的无线连接。除了提供广泛的连接选项之外，无线Gecko平台还允许开发人员利用相同的工程专有技术和重用硬件和软件，跨越多种应用来应对不同的需求。这种多协议方法在开发新产品时带来了敏捷性和效率。

为了降低MCU产品的能耗，Silicon Labs一直关注多个重要领域。最明显的领域是在执行代码、无线传输或接受数据包时的能耗。这些时候的电流应该尽可能地低，这将给大多数时间都处于工作模式的应用带来好处。然而许多应用都使用非常小的电池，所以在这些场景中，让MCU尽可能多的处于睡眠模式是很重要的。睡眠时的电流非常重要，但对于MCU更重要的是，在其处于睡眠模式时还能执行工作的功能。在Silicon Labs的EFM32 GeckoMCU和EFR32 Wireless Gecko SoC中，大多数的外设在深度睡眠模式下都可以继续工作。