微控制器市场增长 变革兴起以适应新要求

生产技术、信息技术日新月异,物联网在未来几年将快速走进日常生活。微控制器(MCU)作为物联网核心零组件,受益于其庞大的市场需求而得到快速增长。为适应物联网时代新的要求,微控制器行业正兴起一场行业变革。

  物联网的发展趋势与MCU市场的关系密不可分,无论是连接用的小型节点、收集与记录资料的感测器中枢,主要都以MCU平台为基础。MCU几乎是每一个联网设备的关键元件,并有望推动数百万物联网“终端节点”的部署。

受益物联网微控制器持续增长 行业变革兴起以适应新要求

受益物联网微控制器持续增长 行业变革兴起以适应新要求

  一、物联网应用拉抬MCU市场成长

  国庆期间,科技行业分析公司Linley Group发布最新报告显示,到2020年,全球使用的物联网设备将达到19亿个。在自动化、智能化不断加速的时代,微控制器的应用空间正被不断拓展,特别是近年来物联网、工业4.0等新应用、新概念不断出现,带给MCU无限的机会。

  市场研究公司IHS发表的数据称,针对车联网、可穿戴设备、建筑物自动化以及其他有关物联网应用的全球微控制器市场预计将以11%的复合年成长率成长,从2014年的17亿美元增加到2019年时达到28亿美元的市场规模。同时,在2019年以前,整体MCU市场预计将以4%的CAGR微幅成长。

物联网推动微控制器市场增长

物联网推动微控制器市场增长

  同时,随着国内工业转型升级步伐加快,工业对MCU需求也在持续快速释放。工业4.0的主旨是使生产线更智能、更有预测性,获得更高的可靠性和更低的制造成本。为了实现这一目的,MCU将在工业4.0中扮演一个重要角色。比如进行传感数据收集和处理,进行CAN总线或以太网的控制等。

  作为嵌入式系统灵魂部件的MCU在工业领域,不仅继续广泛应用于传统的电机控制、仪表显示等,在感应器中枢、工业以太网节点中也有大量应用。正是由于工业领域需求的拉动,整个MCU市场的规模有望进一步提升。根据赛迪顾问的数据,全球MCU市场增长加快。2014年全球MCU市场销售收入156.7亿美元,规模同比增长5.5%。而随着中国版“工业4.0”战略的提出,国内工业的转型升级加快,工业领域对MCU产品的需求也将持续快速释放。对此,有专家预计,中国市场MCU年增长将在10%左右。

  二、MCU兴起变革大潮

  物联网新应用对MCU的处理能力、外设配置和功耗、成本都提出了新的需求和挑战,比如实时响应速度、较大的内置Flash和RAM空间、丰富的通信接口组合、低功耗与低成本等。以智能制造为例,即时响应十分重要,对MCU的功耗和性能要求很高。MCU通常侧重于I/O接口的数量和可编程存储器的大小,非常适用于有大量的I/O操作的场合,不过随着新型电机功能的扩展和性能的提升,比如矢量控制、空间磁场定向、坐标分解以及PI调节环路等,这在以前比较常用的8/16位MCU就已遇到了性能的瓶颈,将直接推动32位高性能MCU产品的发展。

微控制器行业变革以适应物联网新要求

微控制器行业变革以适应物联网新要求

  那么,在物联网时代下,MCU行业如何变革才能在快速发展中适应新的要求?MCU变革主要呈现出以下趋势:

  1、无线微控制器解决方案受青睐

  物联网的宗旨是万物皆可联网,借以构成庞大的应用系统,并打造智慧的生活环境。因此,物联网设备势必需要具备联网能力,同时还要兼顾成本和功耗。这一需求促使无线微控制器解决方案势力抬头。

  目前,众多MCU大厂都注意到这一趋势,开始整合蓝牙、wifi、zigbee等通信技术于系统单芯片中,并逐渐扩展产品组合,以希望打造出无缝连接的物联网环境。正如瑞萨电子所言:““工业以太网,互联互通、实时控制,进而实现安全、节能将是智能工厂的核心技术。开发过程中需要考虑以太网协议的实现、应用开发、硬件开发、一致性测试等。”

MCU+无线技术成为趋势

MCU+无线技术成为趋势

  2、与传感器的整合趋势

  MCU和传感器的整合趋势,已经成为MCU厂商的共识。首先,针对连接需求增长,MCU需要提供更多的外设与外部模拟和数字世界进行数据交互;其次,针对智能,MCU需要获取信息进行高效的、智能化的信息处理;第三,针对处理需求,mcu一方面需要满足实时性处理要求,另一方面还要能与远程中心进行信息互换。这些都是物联网时代对MCU的需求。

  传感器技术要比MCU发展更加迅速。当传感器创新的步伐减慢、传感器类型更加规范时,我们将看到MCU和传感器集成到soc或sip解决方案里。现在,许多MCU已经有成熟的传感器接口架构。在将来,我们会看到专为自动采集传感器数据而设计的MCU架构的出现,在为iot而优化的超低功耗平台上实现传感器数据汇聚。

  但是,将MCU与传感器进行整合从技术上来说并不容易。传感器网络是物联网的重要组成部分,MCU做为系统控制的核心器件,需要采集加速度计、陀螺仪、磁力计、温湿度计等传感器的数据并进行分析处理,传感器使用的mems工艺和MCU制程有差异,两者的soc整合在半导体技术上存在一定的挑战。

低功耗、小尺寸、高性能的产品趋势

低功耗、小尺寸、高性能的产品趋势

  3、为性能而生

  随着物联网的成长与成熟,智能硬件、可穿戴式设备以及工业和汽车电子领域对MCU性能和功耗的要求日趋苛刻,如同智能手机处理器的性能大战一样,嵌入式处理器产品也正在经历属于自己的性能提升大战。

  智能化传感器就是微处理器和传感器相结合的成果。它兼有检测、判断与信息处理的功能。智能化传感器与传统传感器相比,具有很多鲜明的特点,比如有自诊断和自校准功能,有判断和信息处理功能,可以对测量值进行修正、误差补偿,从而提高测量精度,还可以实现多传感器多参数测量。

  就MCU的产品趋势来说,有企业认为8位MCU具备低功耗低价格等特点,仍然具有强大生命力,也有企业认为在一些特定领域,16位比8位和32位更有优势。但是更多的人认为,32-位将是主流,是未來五年增长最快的产品系列。对于物联网应用来说,比如智能家居,对MCU的需求趋势除了控制以外还要能够联网,同时要能实时监控,32提供了更强的性能与扩展性。

  4、安全成为新主题

  物联网设备需要时常连接到网络,需要在条件恶劣的环境下可靠工作,安全具有重要的意义。这其中包括信息安全和功能安全,两者息息相关。

  以汽车MCU为例,在车用MCU应用领域呈现多样化发展,各个领域对MCU的需求各有不同的情况下,多核化需求变得越来越多,成为MCU未来的一个重要发展方向。汽车电子面对当代全球化的节能、安全和智能化的挑战,每个挑战的背后都有汽车半导体的创新,每一个汽车电子的创新都要通过MCU的运算控制功能来实现。相比其他领域对MCU应用的要求,汽车控制系统中对MCU的要求更加苛刻,既有速度和性能上的要求,又有保证系统的可靠性和安全性的要求,同时,其应用的环境极为恶劣,工况又极为复杂,多核MCU是一个有效的应对方案。

  【结语】

  物联网时代,智能电网、智能家具、车联网、智慧医疗、智能制造等都将成为新兴MCU应用领域,同时随着在这些领域的广泛运用,对于MCU也提出了新得要求。为应对这些新兴应用领域的要求,我们可以明显看到,全球领先的MCU厂家都在大力推广32bit、低功耗、高处理速度的MCU产品。型MCU具备了高集成度、小型化、低功耗、高可靠性、高运算速度的特性,带来了很多直接或间接的竞争优势,为物联网的发展与互联世界的实现带来重要意义。

来源:工控中国网