全球MCU市场和技术发展趋势

ELEXCON深圳国际电子展暨第六届嵌入式系统展设有嵌入式系统专区，同期举办第九届MCU技术创新与嵌入式应用大会，深度展示和探讨MCU市场与技术的发展趋势，欢迎大家持续关注。

微处理器和单片机（MCU）从70年代在欧美开始兴起，1981年8051 单片机问世，到今天已经36年了。从数量上看，8位单片机依然是MCU 市场的主力，基于8051内核的单片机依然有许多公司在设计和生产。90年代初，由于价格的原因，32位MCU只是在一些需要高性能计算的应用中使用。2008年以后，以物联网（IoT）为代表的新技术出现，让开发者开始寻找具备无线通信功能、有一定计算能力，而且价格不是太贵的MCU。随着ARM CortexM核的MCU 逐渐在市场占据主导地位，应用的场合也越来越多，在芯片制造上采用更先进和高效的制程工艺，32位MCU 的价格与8位MCU 已经没有本质上的差异，有的甚至更便宜，加上ARM 创建的良好的生态环境，32位MCU 已经成为今天全球消费和工业电子产品的核心，我从以下三个方面回顾全球MCU发展历程，探讨发展趋势。

MCU 市场现状

2015年开始，为争夺市场份额，布局强劲增长的物联网应用，MCU主要厂商之间发生了数起大规模并购。根据市场调研机构IC Insights的统计，从收购完成合并后的销售数据看， NXP、Microchip和Cypress2016年MCU产品线销售额同比大幅增长，排名也相应上升。未进行大规模收购的MCU厂商则表现平平，只有个位数的增长，比如ST和TI，有的出现了大幅下降，比如像Samsung，（见图1）。

图12016全球MCU 市场格局

从图1我们还看到，8大MCU厂商全球市场份额合计达到了88%，这也就是说除了几大MCU 外，小的MCU公司市场份额非常小。IC Insights 2016年8月的研究报告说，MCU市场将于2020年达到高峰，销售额达到209亿美元，销售267亿颗芯片，（见图2）。针对这样的市场形势，在刚刚结束的2017年STM32峰会上，ST给自己定下目标是2020年销售额将到达40亿美元，从目前市场10%份额增长到20%分额。

图22013-2020全球MCU市场预估

MCU技术发展线路

开发工具

8位MCU 时代，开发工具很简单，MCU 功能简单，存储器容量很小，应用代码甚至可以使用汇编语言书写， 简单的下载和编程工具可以胜任开发工作，后来随着MCU 功能增加，存储器容量增加，C语言逐渐成为首选，集成开发环境（IDE）和JATG 调试渐成主流，这种方式主导了过去20年MCU开发模式。

随着物联网的兴起，大量的电子产品急需智能化升级，联网就成为基本需求，特别是无线网络，RTOS 从以前的嵌入式系统中"奢饰品"变成今天的"必需品"。得益于开源社区和开源软件的帮助，开源的RTOS 比如像FreeRTOS、uC/OS和ConTIki已经成为开发者的优选。 专门针对物联网应用的物联网OS 也应运而生，比如ARM mbed OS 、庆科 MicoOS和华为LiteOS， 其实这几种物联网OS的内核也是基于开源的RTOS技术。

开发工具（IDE）价格昂贵，让创业者望而却步，借助开源软件，MCU企业纷纷推出自己的IDE，比如瑞萨的e2studio、芯科的Simplicty Studio和NXP的 LPCXpresso，这些IDE 是基于开源Eclipse，编译软件也是开源的GCC ARM 。芯片公司的IDE 虽然在功能和优化上无法与Keil和IAR 相比，但已经完全到达可用的程度。 ARM 开发了基于Web的mbed工具，开发者不需要购买和安装任何IDE，只要有一块mbed兼容的开发板，就可以进行嵌入式开发。如果你使用的是Arduino开发板，Arudino IDE 集成大量开源硬件知识库，让你开发如虎添翼，事半功倍。

今天，有了强大的开源的生态环境，MCU 开发者不再会因为缺乏资金无法购买开发工具，无法获得技术支持，因而耽误项目开发而犯愁了。

制造技术

摩尔定律推动了芯片产业辉煌了40年，其中制程工艺发展是重要的助推剂。传统的MCU，比如8位OTP MCU ，长期是使用0.5u的制程工艺，随着时间的推移，设备和技术更新，现在主流的MCU 制程是180nm，甚至90nm技术，展望不远的将来，使用40nm甚至28nm制程工艺的MCU 也不是遥不可及事情。

我们知道，更先进的制程工艺会在MCU内部集成更多的晶体管，使处理器实现更多的功能和更高的性能。这样MCU核心尺寸的大小就不是很重要的因素了，更多的32位MCU 核心将替代8位，芯片的体积也不会变大，功耗反而会更小。此外，先进的制程工艺还能带来片内FLASH 容量的增加，未来1MB甚至4MB 的FALSH MCU 也是常见的产品了。

当然，制程工艺将会给MCU 生态环境带来挑战，比如初期制造成本的增加，芯片设计复杂性增加。32位核心导入，软件开发难度增加，以及物联