MCU廠商32位元戰略佈局各有盤算

主要MCU大廠在32位元領域的戰略佈局其實不盡相同，但產品設計有其共通點。安謀（ARM）台灣總經理呂鴻祥就一針見血地指出MCU產品「少量多樣」的多元應用特性，32位元MCU亦是如此。產品線的多樣性、開發工具的開放性、和產業環境（ecosystem）的強力奧援下，滿足各種應用條件的客製化需求，正是各大廠32位元MCU產品不約而同之處。

因此，今年客戶對於32位元MCU的反應已明顯積極起來。意法半導體（STMicro）產品行銷經理楊正廉便指出，去年多數客戶還在觀望32位元MCU的市場動向，今年初很快地就及早決定擴大採用32位元MCU，除了上述主要應用領域之外，在工業用電源UPS、邏輯控制器、電錶、PLC、電腦周邊、GPS導航和醫療器材等領域也開始擴散普及。

《圖一　安謀科技（ARM）台灣總經理呂鴻祥表示，到2012年之前，安謀在MCU的發展策略是朝向提高效能和性價比這兩條路徑發展，今年安謀將與更多MCU廠商推出以Cortex M0為代表的一系列微控制器產品》

面對情勢轉好，MCU大廠也已經做好32位元MCU戰略佈局。瑞薩（Renesas）不僅針對汽車多媒體娛樂系統、導航系統和安全輔助裝置等等，提出相適應的微控制器解決方案，並且先行一步，在電動汽機車電池微控制器方案上，取得有利的戰略位置。另外，意法半導體則主打工業電源和汽車電子領域，汽車電子領域是以娛樂資訊系統（infotainment）與GPS追蹤和導航等為主，至於在動力引擎部分牽涉到客戶不同需求，因此意法主力並未將主力放在這塊領域，另外則開始積極介入資料蒐集器、電源遠端控制系統和其他網通領域。值得注意的是，意法已經開始涉足油電混合車和純電動車領域的32位元控制器。至於富士通微電子（Fujitsu Microelectronics）則是全力搶攻車載資通訊應用，並鎖定行動通訊、汽車電子、先進影像處理、高速計算等四大領域。Microchip則欲在通訊、工業/醫療、消費性/家電及汽車等應用齊頭並進。

傳動系統和純電動車應用角色吃重

若以汽車電子領域來看， 32位元MCU的主力應用遍及車用導航（NAVI）、汽車音響、安全輔助和汽車傳動系統（power train）等領域。在一般汽車傳動系統和電動汽機車電池領域，32位元MCU就扮演非常關鍵的角色；此外在安全應用包括倒車輔助、影像辨識、車側死角、前後段距離控制等，32位元MCU也正被廣泛採用。台灣瑞薩第一營業技術行銷部第一課主任何吉哲便指出，目前汽車傳動系統幾乎都是32位元MCU控制為主，16位元MCU已無法承擔。在動力系統的32位元MCU產品，瑞薩與主要零配件大廠諸如Denso和Bosch等已經密切合作許久。

《圖二　台灣瑞薩第一營業技術行銷部第一課主任黎柏均（右）和何吉哲（左）認為，32位元MCU會越來越注重支援多重周邊控制和軟體運算功能，而32位元MCU若要能不斷擴大影響力，客戶的穩定支援是非常重要的關鍵》

至於在電動車方面，主要驅動力仍是以馬達為主，因此支援馬達控制的32位元MCU方案，角色也就相當重要；而電動車電池的32位元控制器，更需要強有力的車廠或汽車零配件客戶，提供足以揮灑研發實力的平台；另外越來越多的摩托車也開始朝向噴射引擎發展，也是32位元MCU可以大展身手的領域。在這方面瑞薩具有相對優勢，正積極研發純電動車馬達、電動汽機車電池的32位元微控制器。

車載資通訊等待32位元MCU大展身手

至於車載資通訊則是32位元MCU可大放異彩的新興領域。車載資通訊是整合汽車電子安全、舒適、環保此三大相互輔助系統架構的關鍵網路，3D圖形可顯示相關資訊。富士通微電子應用技術副理李瑞棋指出，車載通訊網路是一個相當嚴謹、複雜、也非常先進的系統，因此導入嵌入式系統的概念相當重要。例如汽車開放系統軟體架構標準AUTOSAR，就需要整合軟硬體的開發平台設計，藉由32位元控制器解決方案去提高編碼重複使用率，同時可進一步開發車用軟體效率的驅動器，整合CAN、LIN、FlexRay各類車內網路的功能。這樣客戶便可專注於應用層的軟體開發，有效縮短產品開發驗證的時間。

核心控制漸趨複雜 周邊控制和軟體支援益加重要

正因為32位元MCU需要處理越來越多的事件，因此支援功能也越來越複雜。當產品控制器運算越來越複雜時，高階控制器的發展也會跟著成長。台灣瑞薩第一營業技術行銷部第一課主任黎柏均因此生動地形容，32位元MCU在處理效能的不斷提升，就好像作業系統從DOS邁向Windows的發展路徑一般。

何吉哲則舉例指出，例如車用導航系統加入陀螺儀、2D/3D和3G通訊功能，車用導航系統的32位元控制器，就需扮演核心控制的角色，CPU運算和周邊介面的支援功能，也會越來越多。這樣的核心控制，需要進一步支援3G模組、WiMAX、控制導航、CAN匯流排、顯示螢幕、多媒體應用等等功能。車用資通訊網路下的32位元控制器設計也是如此，包括車身電子、底盤安全、資訊娛樂、動力控制等部分，都需要與車載通訊網路相互整合。簡言之，整合音訊、多媒體、導航、通訊和安全（A/V/N/C/S）的車用系統儼然成形，32位元MCU就需要滿足相關客製化的設計內容。

《圖三　意法半導體（STM）產品行銷經理楊正廉指出，8位元MCU仍有不可小覷的市場需求量，16位元MCU市場可用提升8位元MCU的控制效能和記憶體容量來取代》

因此黎柏均認為，32位元MCU會越來越注重支援多重周邊控制和軟體運算功能，包括與汽車內部網路CAN、LIN或是FlexRay之間的連結，以及對於感測元件、A/D、D/A、乙太網路、RF、USB Device/HOST/OTG、I2C、I2S等的多重支援等等。CPU核心的運算能力對於32位元MCU來說仍然重要，同時也更需要搭配控制晶片之間在系統端的連結設定內容。意法產品行銷經理楊正廉則指出，提升MIPS效能、記憶體容量、高度整合周邊設計，會是今年32位元MCU的設計核心，在整合周邊設計部分，除了USB和2.4GHz無線連結之外，應用在工業控制和遠端遙控系統的ZigBee也是重點項目。而客戶端的軟體整合，更是能否提升32位元MCU效能的重要關鍵。

ARM順勢改變MCU市場生態

以往廠商在MCU架構上各行其是，軟硬體標準之間在共通性和相容性的障礙，讓各類MCU平台難以相互整合。不過當ARM提出Cortex M系列的控制器核心架構之後，已徹底改變了MCU的市場生態。現在大部分的32位元MCU廠商，幾乎是以ARM的Cortex M3作為控制器的核心架構，主要包括意法半導體、飛思卡爾（Freescale）、德州儀器（TI）、恩智浦（NXP）等等。

《圖四　32位元MCU應用領域涵蓋工業、消費電子和車用三大領域》

安謀市場行銷經理陳洛認為，ARM承繼以往在SoC領域的設計要點，不斷健全軟硬體開發工具和產業環境，提供全套的支援方案，是MCU廠商高度支持ARM控制器核心架構的主因。陳洛進一步指出，Cortex M3一開始是為了改良ARM 7指令集架構所設計的，ARM 7一開始也是針對手持裝置所設計的CPU核心指令，相當注重功耗設計，那時也有廠商使用ARM 7作為32位元MCU核心，不過在架構上便有所侷限，因此Cortex M3便獲得多數MCU廠商的青睞。

安謀總經理呂鴻祥則進一步表示，到2012年之前，安謀在MCU的發展策略是朝向提高效能和提升性價比這兩條路徑發展。今年安謀將與更多MCU廠商推出以Cortex M0為核心的一系列微控制器產品，同時也會推出新一代MCU核心架構。目前ARM也因應不同客戶需求，例如針對FPGA燒錄和智慧安全卡所需的指令架構，或者與使用8051開發工具的客戶進一步連結，設計出客製化的ARM Cortex系列方案。同時協助8051開發工具的廠商順利地進入32位元MCU階段，適應不同的指令集環境，是今年ARM必須承擔的責任與挑戰。

呂鴻祥認為，越來越多客戶選用ARM的CPU架構作為32位元MCU的核心，歐系MCU廠商也慢慢開始不再維護MCU核心架構，以往堅持自己維護開發控制器核心架構的日系MCU廠商，也開始有慢慢鬆動的跡象。例如，富士通微電子也積極導入ARM Cortex-M系列的MCU架構。應用技術副理李瑞棋便認為，市場上目前有許多軟體技術正以ARM Cortex-M系列為基礎，站在有效利用客戶軟體資源的立場，使客戶縮短產品開發時程，減少客戶及自身軟體開發成本，富士通正朝向ARM核心的MCU架構來發展。

日系MCU大廠仍不放棄堅守核心架構

現在不以ARM控制器核心為主的廠商，大概只有少數例如瑞薩等日系MCU大廠、和以MIPS架構為主的Microchip等等。台灣瑞薩第一課主任黎柏均便指出，目前瑞薩在32位元MCU可分為高階RISC和低階CISC兩大類。32位元MCU幾乎都是以自己獨力開發的CPU核心架構為基礎：RISC架構則以之前Hitachi所開發的Super H核心為根基，而低階32位元MCU則採用Mitsubishi的M32結合Hitachi的H8核心的CISC架構。此外高速快閃記憶體也是瑞薩自己所開發的IP，程式處理效能可達100MHz以上，所有系列都搭配高速效能的快閃記憶體。

黎柏均強調，因為有自己專屬的CPU核心，因此可以維護提升MCU內處理器的運算效能，在價格競爭力上也有彈性，不會像ARM核心的控制器在價格上受市場的制約。況且由於MCU核心架構是獨力開發，MCU設計比較不會考慮到標準化的MCU規格，這也是日系MCU廠商的特色之一。

因此他認為，自身開發CPU核心，相對具有獨立性，在周邊介面的開發能力也較高，在市場上「其實不需要大家都講一樣的話」，MCU產品具備區隔差異化也是件好事，「畢竟ARM核心MCU市場已經非常擁擠」。於是不同於ARM核心控制器朝向高速效能設計的路徑，瑞薩在高階32位元MCU架構的發展策略，是以多核心和多執行緒設計為主要考量。黎柏均認為這才能滿足汽車微控制器核心控制應用需要處理多種事件的運算能力，也才可以符合汽車電子或工業控制應用注重安全的設計考量。

《表二　32和64位元MCU市場發展預測 》 資料來源：ARM

32位元和8位元並存主導MCU市場

儘管32位元MCU應用越來越普及，但短期內不可能全面吃下所有的MCU市場。除了價格還是較高之外，其他MCU應用領域也不一定非得32位元MCU不可，因此其他位元數MCU仍有其發展空間。但雖然大部分MCU廠商仍是維持生產供應不同位元數的MCU產品，不過他們幾乎都認為，MCU的發展路徑應會往32位元和8位元兩端集中，這兩者將會佔有絕大部分的MCU市場。

呂鴻祥便指出，8位元和32位元MCU會同時並存，8位元MCU不會消失，至於以往採用16位元控制器作為智慧卡主要應用的廠商，目前已經開始考慮朝向32位元MCU發展。另外，很早就提出以8位元和32位元作為MCU發展主軸的意法半導體，也是持續承繼以往，認為32位元和8位元MCU就可滿足絕大部分的微控制器市場需求。楊正廉就表示，8位元MCU仍有不可小覷的市場需求量，例如針對筆電觸控板和觸控按鍵的8位元觸控控制器。至於16位元MCU市場，可用提升8位元MCU的控制效能和記憶體容量來取代，這可減少客戶選用MCU開發平台的複雜度，有效利用維持平台開發的成本。楊正廉亦認為，短期內市場對於8位元和32位元MCU還是有相當明顯的需求量，客戶也有朝這兩方面集中的趨勢。

《圖五　富士通微電子應用技術副理李瑞棋表示，因應客戶在32位元MCU的設計需求，可建立市場導向和客製化MCU兩套業務模式》

黎柏均則認為，儘管瑞薩可涵蓋4～32位元MCU產品線，不過MCU核心控制漸趨複雜，周邊控制和軟體支援也益加重要，因此MCU廠商會不斷革新MCU設計環境和開發工具。MCU市場會有一定的應用軌跡作為依循，不一定要以Super Set的方式、把所有位元數的MCU產品線「包山包海」。MCU的價格永遠會是關鍵因素，而8位元和32位元應該都還有廣大的市場需求繼續支撐。而目前能自行開發8、16、32位元以及多核心CPU架構MCU產品的富士通微電子，也認為低價32位元MCU不會在近期內取代既有8位元MCU市場。李瑞棋表示，現階段低價32位元MCU仍然受限於成本或功耗等因素，此外用戶的開發環境、工具和使用習慣，也尚需一段時日才會改變，因此8位元MCU還有不錯的發展空間，8位元和32位元將是未來MCU市場的主導力量。

32位元MCU開疆拓土 客戶穩定支援是王道

32位元MCU若要能不斷地擴大影響力，客戶的穩定支援是非常重要的關鍵，特別是在汽車電子領域，車廠、零配件供應商和控制器廠商之間的供應鏈，需要經過鉅細靡遺的驗證程序，才能獲得車廠或零配件大廠穩定長期的合作關係。主要日系MCU供應大廠便具備日系車廠強大的採購支援作為基礎，並且能夠獨立維護革新處理器核心架構，因此可維持較為完整的車用控制器產品線。

何吉哲表示，32位元MCU產品便獲得日系車款的導航系統和3D圖形顯示應用相當強而有力的支持，在工業控制領域也有廣大客戶供應群作為支撐。瑞薩的32位元MCU主要是以汽車電子前裝市場（OE）為主，與日本松下或台灣的華創車電等都維持深厚的合作關係。此外，以高階控制器作為橋樑，台灣瑞薩目前也參與資策會的車載資通訊ITS計畫，與車用通訊系統廠商合作的產品也即將在今年8月推出，台北的花卉博覽會也會展示採用瑞薩32位元MCU的汽車安全通訊產品。

《圖六　Microchip高效能微控制器部門副總裁Sumit Mitra和Microchip大中國區總經理陳永豐表示，今年32位元MCU的發展策略是在通訊、工業/醫療、消費性/家電及汽車等領域齊頭並進》

建立客製化的業務模式也是MCU大廠運籌帷幄的關鍵。像是富士通微電子已建立兩種業務模式因應客戶在32位元MCU的設計需求。李瑞棋說明指出，第一種模式為市場導向，MCU產品先由市場策略部門進行市場調查，然後鎖定產品領域，進而制定MCU規格。例如，此應用領域下的MCU，必須具備什麼樣的CPU架構？需要多少的RAM size或ROM size？需要整合哪些IP？或者在針腳位的明確設計。至於第二種模式是客製化MCU，則由合作夥伴提出所需要的MCU規格，然後由設計人員整合公司內部資源，提供客製化的MCU設計方案。

今年是台廠搶攻32位元MCU的關鍵年

國際MCU大廠正在摩拳擦掌，那麼台灣呢？以往台灣MCU廠商切入32位元MCU領域的並不多，不過在一陣時期的鴨子划水之後，今年開始陸續有廠商準備開花結果。像是盛群目前正積極以Cortex M3做為核心發展32位元MCU，目標以指紋辨識和自動化產品應用為主，預估2010年中期將會有相關產品推出，明年2011年實質貢獻將會明顯表現。新唐科技在1月底已經推出以ARM Cortex M0為核心架構的32位元MCU產品。盛群、新唐和松翰都選擇以ARM核心作為本身32位元MCU的架構，另外凌陽和義隆也正在開發32位元MCU。

從兩岸來看，台灣在中高階MCU的開發能力仍具有相對優勢，中國在MCU的開發能力還是以8位元為主。台灣在發展32位元MCU的策略上，可規劃進一步成為中國市場內本土或國際車廠和零配件廠商的主要供應重鎮。國際主要MCU大廠已積極佈局中國32位元MCU市場，或許台灣在一般汽車電子、混合動力、電動汽車等應用上的32位元MCU領域，並不是那麼地熟悉，不過趁著今年情勢明朗，台廠應可大膽積極介入32位元MCU領域，藉由其水漲船高之氣勢，發揮以往在中高階MCU開發能力的優勢，掌握控制MCU全局的新契機。