新工業(yè)、新智造

“ST將專注增長(zhǎng)最快的工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)”，意法半導(dǎo)體市場(chǎng)營(yíng)銷、傳播及戰(zhàn)略發(fā)展總裁Marco Cassis日前在其舉辦的首屆工業(yè)峰會(huì)上表示，相對(duì)于工業(yè)化水平較高的歐美國(guó)家而言，亞洲國(guó)家在工業(yè)化升級(jí)方面有著更大的提升空間。以中國(guó)為例，隨著人口紅利逐漸消失，勞動(dòng)密集型企業(yè)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化有了迫切的需求。jAvesmc

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2019~2022年全球MCU市場(chǎng)規(guī)模及出貨量預(yù)測(cè)。（來(lái)源：IC Insights）jAvesmc

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目前，亞洲地區(qū)的工業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了44億美元，雖然規(guī)模龐大，但卻呈現(xiàn)高度碎片化趨勢(shì)。為了更加深耕亞洲市場(chǎng)，ST目前為止已經(jīng)在亞洲范圍內(nèi)建立了5個(gè)技術(shù)能力中心，包括電機(jī)控制與工業(yè)技術(shù)能力中心、物聯(lián)網(wǎng)中心、智能手機(jī)中心、電力與電源中心、新能源汽車中心。上述5個(gè)中心在中國(guó)均有相應(yīng)機(jī)構(gòu)，尤其是新能源汽車中心，該項(xiàng)目目前正在中國(guó)進(jìn)行，項(xiàng)目一期將于2019年完成，2020年實(shí)現(xiàn)全部竣工。jAvesmc

汽車、工業(yè)、個(gè)人電子設(shè)備、通信設(shè)備，計(jì)算機(jī)與外設(shè)是ST當(dāng)前主要關(guān)注的四大終端市場(chǎng)。其中，工業(yè)市場(chǎng)約占ST總銷售額的30%。Marco Cassis援引IHS Markit的數(shù)據(jù)稱，未來(lái)三年內(nèi)(2018~2021)，工業(yè)市場(chǎng)總體復(fù)合年增長(zhǎng)率將會(huì)達(dá)到6%，ST所服務(wù)的市場(chǎng)的復(fù)合增長(zhǎng)率將會(huì)超過(guò)7%。jAvesmc

如果繼續(xù)細(xì)分，四大終端市場(chǎng)中的智能汽車、電源和能源、物聯(lián)網(wǎng)正成為ST的三大關(guān)鍵戰(zhàn)略應(yīng)用，并由此帶動(dòng)ST形成廣泛的、強(qiáng)有力的產(chǎn)品組合系列。例如面向智能汽車的專用汽車IC、分立器件/功率晶體管；面向電源和能源戰(zhàn)略的模擬器件/工業(yè)芯片/功率轉(zhuǎn)換IC、通用MCU/通用MPU/安全MCU/EEPROM；以及面向物聯(lián)網(wǎng)的MEMS/專用影像傳感器和基于ST專有技術(shù)的ASIC芯片。jAvesmc

Marco Cassis將更多自主控制系統(tǒng)需要的智能和感知、更高能效、以及安全可靠的利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，列為推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的三大工業(yè)應(yīng)用趨勢(shì)。以智能工廠為例，當(dāng)前，自動(dòng)化水平正在向分布式控制發(fā)展，人們需要更安全的工作環(huán)境、新的人機(jī)交互模式和具備更高能效比的機(jī)器設(shè)備/數(shù)字電源。同時(shí)，機(jī)器設(shè)備還需要被連接至云端，其狀態(tài)數(shù)據(jù)要能夠被捕獲并進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。jAvesmc

盡管ST能夠向工業(yè)應(yīng)用提供包括微控制器、功率器件、模擬器件、MEMS傳感器、BCD，RF/FD-SOI/eNVM CMOS、封裝技術(shù)在內(nèi)的完整方案，但他也提醒業(yè)界說(shuō)，在智能工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，考慮到工業(yè)行業(yè)對(duì)實(shí)時(shí)性的嚴(yán)格需求，找到大數(shù)據(jù)的分析和解決之道將更為重要。也就是說(shuō)，只有充分的利用人工智能和邊緣計(jì)算對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、理解和處理，才能夠預(yù)測(cè)出最好的機(jī)器控制方法，不斷降低信息傳達(dá)的延遲性，從而將傳統(tǒng)工業(yè)真正轉(zhuǎn)化成為智能工業(yè)。jAvesmc

在這一過(guò)程中，5G扮演的角色不可忽視。由于自身具備高性能、高傳輸速率、低延時(shí)的傳輸特性，借助5G技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)才能通過(guò)海量傳感器、機(jī)器人和信息系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)不斷訓(xùn)練人工智能的模型，幫助工業(yè)企業(yè)分析和決策，從而使企業(yè)管理者更高效地管理工廠，實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈上商品的實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行從零售貨架到消費(fèi)者的全程跟蹤。jAvesmc

雙面恩智浦

AI-IoT時(shí)代，MCU的開發(fā)者們?cè)谲浖?、硬件和生態(tài)系統(tǒng)上遇到了很多新的變化與挑戰(zhàn)，比如云服務(wù)商開始進(jìn)入嵌入式開發(fā)領(lǐng)域，系統(tǒng)安全的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)器件安全本身等等。恩智浦資深副總裁兼微控制器事業(yè)部總經(jīng)理Geoff Lees此前在接受《國(guó)際電子商情》專訪時(shí)，以下圖為例，闡述了嵌入式處理的未來(lái)：縱向—人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用對(duì)芯片性能的要求越來(lái)越高，直接推動(dòng)了計(jì)算的發(fā)展；橫向—精密模擬、傳感器接口、非易失性存儲(chǔ)、高壓集成和RF等多樣化技術(shù)，又推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。這對(duì)于專注微控制器和微處理器的恩智浦來(lái)說(shuō)，學(xué)會(huì)如何在兩者間找到適當(dāng)?shù)钠胶夥浅ｊP(guān)鍵。jAvesmc

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為此，恩智浦在2017年提出了“跨界”嵌入式處理器的概念。這種新型應(yīng)用處理器的最大特點(diǎn)是采用了MCU內(nèi)核，但基于應(yīng)用處理器的架構(gòu)方式，因此既能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用處理器的高性能和豐富功能，同時(shí)又兼具傳統(tǒng)MCU的易用性和實(shí)時(shí)低功耗運(yùn)行特性，從而突破了應(yīng)用處理器和MCU之間的界限。jAvesmc

i.MX RT1050是恩智浦跨界處理器系列的首款產(chǎn)品。進(jìn)入2018年后，恩智浦接連宣布推出該系列的最新產(chǎn)品：RT1060、更具性價(jià)比的RT1020以及采用新封裝工藝的RT1050，而基于40納米工藝，售價(jià)1美元以下的i.MX RT1010則是2019年的新產(chǎn)品，主打超級(jí)性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，由中芯國(guó)際北京Fab 2工廠代工生產(chǎn)。恩智浦微控制器事業(yè)部全球產(chǎn)品總監(jiān)曾勁濤認(rèn)為i.MX RT1010并非傳統(tǒng)意義上的MCU，因?yàn)?ldquo;通常情況下，不到1美元的價(jià)格只能獲得100MHz或以下的性能；而要想得到500MHz的性能，MCU產(chǎn)品價(jià)格通常會(huì)在5美元之上”，能在這個(gè)價(jià)位上提供如此高性能的產(chǎn)品，RT1010是第一款。jAvesmc

Geoff Lees說(shuō)另一個(gè)值得關(guān)注的市場(chǎng)新趨勢(shì)是隨著產(chǎn)品功能的日益豐富，對(duì)存儲(chǔ)單元的要求正水漲船高。例如對(duì)RAM而言，由于要運(yùn)行Wi-Fi、藍(lán)牙、圖形處理等多重功能，RAM容量也時(shí)刻看漲，以前幾KB甚至Byte級(jí)別的RAM配置水平現(xiàn)在完全沒有市場(chǎng)。同時(shí)，由于串口閃存價(jià)格不斷下跌，很多MCU廠商選擇將閃存放在片外，給片上RAM留出擴(kuò)容空間，以便其更快更安全的運(yùn)行，這是目前MCU的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。但此舉又對(duì)安全加密提出了新要求，因?yàn)橐坏┻x擇將閃存置于片外，就必須同時(shí)提供一套邊讀取、邊在線加解密的系統(tǒng)，以防資料被竊取。jAvesmc

他提到了現(xiàn)在半導(dǎo)體行業(yè)追逐的熱點(diǎn)——MRAM技術(shù)。MRAM具有高速讀寫能力，同時(shí)也能永久地保存數(shù)據(jù)，所以既屬于RAM，又能兼顧非易失性。但MRAM不是用來(lái)替代閃存的，而是用來(lái)處理運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。2017-2018年間，NXP聯(lián)合其他幾家合作伙伴一起開發(fā)了MRAM測(cè)試芯片，i.MX RT團(tuán)隊(duì)正在研究將其內(nèi)置于下一代產(chǎn)品中，預(yù)計(jì)將于今年內(nèi)推出樣片。jAvesmc

如果說(shuō)采用“MCU+應(yīng)用處理器”理念的跨界處理器，在某種程度上體現(xiàn)了NXP在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上采取的雙重屬性，那么NXP身上具備的另一個(gè)雙重屬性——既是中國(guó)最大的ARM MCU供應(yīng)商，同時(shí)也是RISC-V基金會(huì)的白金級(jí)會(huì)員和董事會(huì)成員，同樣值得關(guān)注。jAvesmc

“事實(shí)的確如此。我們有RISC-V芯片，但目前并不公開出售，只是用來(lái)做軟件測(cè)試。對(duì)于RISC-V架構(gòu)和生態(tài)，我們只有一個(gè)準(zhǔn)則，那就是和全球RISC-V社區(qū)在一起。”Geoff Lees從以下幾方面對(duì)該準(zhǔn)則進(jìn)行了解讀：jAvesmc

首先，RISC-V會(huì)以IP核的形式存在于NXP的產(chǎn)品序列中。目前很多大型系統(tǒng)的子系統(tǒng)異常復(fù)雜，甚至超過(guò)了普通的MCU和處理器，對(duì)于那些以前老舊的內(nèi)核產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，由于缺乏及時(shí)的軟件和開發(fā)工具支持，導(dǎo)致生命周期銳減。如果使用Arm架構(gòu)的話，出售給客戶的系統(tǒng)內(nèi)有的子系統(tǒng)可以收費(fèi)，有的卻又是免費(fèi)，從而帶來(lái)復(fù)雜的收費(fèi)系統(tǒng)。相比之下，RISC-V就非常有優(yōu)勢(shì)，內(nèi)核非常靈活。jAvesmc

其次，RISC-V指令集架構(gòu)非常穩(wěn)定，同時(shí)它現(xiàn)在也擁有一個(gè)快速增長(zhǎng)的生態(tài)系統(tǒng)，是一個(gè)非常理想的選擇。目前，NXP提供了兩個(gè)開源內(nèi)核產(chǎn)品，一個(gè)是RI5CY，相當(dāng)于Arm Cortex-M4；另一個(gè)是ZERO-RI5CY，相當(dāng)于Arm Cortex-M0+，均集成在恩智浦VEGA平臺(tái)中。據(jù)稱，工程師能夠很容易地將以前在Cortex-M4上運(yùn)行的軟件移植到RISC-V上。jAvesmc

“我們?yōu)閂EGA中文取名為‘織女星’，意思是希望能夠激勵(lì)自身像織女一樣辛勤地耕耘RISC-V生態(tài)。”Geoff Lees說(shuō)恩智浦今年5月已經(jīng)宣布在中國(guó)推出第一個(gè)RISC-V應(yīng)用和設(shè)計(jì)大賽，主要面向?qū)W生和年輕的工程師群體。同時(shí)，恩智浦還向RISC-V全球社區(qū)捐贈(zèng)了2000塊開發(fā)板，用以支持開發(fā)者們開發(fā)屬于自己的創(chuàng)新應(yīng)用。jAvesmc

但他也坦誠(chéng)，受制于開發(fā)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的成熟度，RISC-V現(xiàn)在的商用規(guī)模還不大，要想在工業(yè)和汽車領(lǐng)域看到RISC-V量產(chǎn)可能還需要幾年，當(dāng)前也沒有出現(xiàn)客戶堅(jiān)決要求不用Arm，而只用RISC-V的現(xiàn)象，所以一切都還處于耕耘階段。但可喜之處在于，高校、研究機(jī)構(gòu)和政府部門目前對(duì)RISC-V的興趣甚至超過(guò)了Arm，RISC-V社區(qū)里也誕生了很多新的想法。未來(lái)某一天，基于RISC-V架構(gòu)誕生的創(chuàng)新產(chǎn)品如果超過(guò)Arm，也不是一件令人感到意外的事情。jAvesmc

本文為《國(guó)際電子商情》2019年8月刊雜志文章。jAvesmc

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