MCU+，徹底爆發
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前兩年，MCU大缺貨催生了許多新生玩家。由於Pin to Pin，所以功能架構基本一致，導致MCU廠商在前兩年開啓了價格方面的紛爭。然而，單純的比拼價格，並不能真正取得市場優勢，所以現在MCU廠商轉變思路。
“MCU+”是現在廠商的主要差異化思路。顧名思義，就是在MCU的基礎上，延伸AI、傳感、通信、加密等其它功能，變成一個較爲完整的方案，提高產品競爭力。
有些廠商把MCU集成在片上做成SoC，也有廠商與其它產品進行配合。總之，加號後面什麼都能放，這些主要看廠商如何理解。
隨着MCU市場競爭愈發激烈，MCU+越來越成爲市場主流。
付斌｜作者
電子工程世界（ID：EEWorldbbs）｜出品
MCU+AI
在AI大模型來臨之前，行業早就有了邊緣AI的概念，隨着AI實現的功能越來越強大，將AI集成在MCU上，實現端側單芯片方案已經成爲新趨勢。
不過，在低功耗MCU中增加AI/ML能力，又不會大幅度增加功耗是很大的挑戰。對此，市面上有好幾種解決方案，包括算法、硬件等方面。
在MCU上跑的模型和GPU並不一樣，通常使用TinyML。TinyML是機器學習的一個子集，其運行功耗僅爲毫瓦級。TinyML工作負載非常簡單，所需內存和處理能力遠低於面部識別等高級AI，在圖像處理方面更多也是犧牲效果獲取更低功耗。一般來說，比較小規模的算法，MCU上的DSP或者浮點運算單元 (FPU) 本身就能滿足基本要求了，不過在效率上沒有什麼優化。
爲了跑TinyML，Arm推出過專門爲該任務設計的處理器內核，如Arm Cortex-M55。它採用Arm的Helium技術，使得設備能夠並行執行算術運算，從而實現與 GPU 類似的操作，儘管規模較小。因此，Cortex-M55比典型內核更擅長處理AI負載。不過，這也進一步加大的功耗。
當MCU要跑更大AI算法時，很多廠商就開始在硬件上加入NPU，進一步提升AI/ML的性能，比如說Arm推出的Ethos-U microNPU，這種專用神經處理單元大大提高了Cortex-M 內核的性能，可用作嵌入式物聯網設備的AI/ML加速器，AI/ML 計算可以直接在這個新的 microNPU架構上運行，效率遠遠高於Cortex-M的MCU。
廠商方面，具備AI功能的MCU產品也在最近兩年開始爆發。
NXP較早把NPU放進MCU。其在2022年推出的MCX N微控制器產品，融合了LPC和Kinetis傳統優勢的通用MCU平臺，在通用MCU中增加了一個NXP自研硬件NPU，以專門加速邊緣通用的AI運算。NPU作爲CPU的AI運算協處理器，其內部擁有專門的計算通道。
ST也瞄上NPU。同樣在2022年推出首款集成自研硬件NPU神經網絡硬件處理單元的通用微控制器STM32N6，算力可達0.6TOPS。此外，它集成了新IP和視頻外設，如MIPI CSI攝像機、機器視覺圖像信號處理器（ISP）、H.264視頻編碼器和支持時間敏感網絡（TSN）端點的千兆以太網控制器。
英飛凌最近推出的產品，不僅支持Arm Helium DSP指令集，也擁有Arm Ethos-U55 NPU。新推出的PSoC Edge MCU產品裡率先進入市場的是E81、E83 和 E84三大系列，除了Helium和NPU的加持，搭配英飛凌超低功耗NNLite（一種用於加速神經網絡的專有硬件加速器）能夠發揮出更好的AI性能。
瑞薩主要通過採用超強內核的方式，達到大力出奇跡的效果。其全新RA8系列MCU採用基於Arm v8.1M架構的Arm Cortex-M85內核和7級超標量流水線，可提供計算密集型神經網絡處理或信號處理任務所需的額外加速。Cortex-M85是性能最高的Cortex-M內核，配備Helium，即Arm v8.1M架構中引入的Arm M -Profile矢量擴展（MVE）。
ADI早在2020年關注邊緣AI。與其它廠商不同，ADI直接在MCU中放了一個CNN加速器，比如其在2023年推出的超低功耗AI MCU MAX78000，其內置硬件CNN、雙微核、存儲器、SIMO和多通信接口，集成的基於硬件的卷積神經網絡 (CNN) 加速器可以執行 AI 推理（使用預訓練的模型）在非常低的能量水平。
MCU+模擬
在MCU中集成模擬信號鏈能力，雖說不是什麼新鮮事，但也早。早在十年前，電機領域的MCU就已經開始帶驅動模塊，可以說集成驅動是MCU領域的最早創新。對MCU來說，強大的模擬性能，也是衡量產品好壞的要點之一。
現在，廠商將越來越多的模擬能力集成在MCU內，還有廠商開始佈局全集成的方案，也就是集成更多硬件和算法，提供一站式解決方案。
TI一直比較奉行“MCU+模擬”“MCU+傳感器”的原則，十多年前就推出24位ADC+Cortex-M0內核的PGA900，後期發佈的新發布的M0+ MCU MSPM0，也擁有滿滿的TI特色的模擬外設，包括1.45M的12位ADC、兩個零漂移、零交越失真的運放。
ST在工業電機控制市場超過20年，其STM32C0系列可平替8位/16位MCU，新上市的STM32C071還將引腳拓展至64pin；入門級STM32G0系列內置12位ADC、DAC和比較器以及內置精確的內部時鐘；主流STM32G4系列內置高達5個12位ADC、7個12位DAC、7個高速比較器和6個可編程運算放大器，集成了用於三相逆變器和全橋轉換器驅動器的先進電機控制定時器；兼具高性能和安全性的STM32H5系列從最基本的安全構建模塊到ST維護的安全認證服務，提供可擴展的安全性，滿足所有應用需求；面向高端應用的STM32H7系列獲得了基於Cortex-M的微控制器行業迄今最高的基準測試分數，高達3224 CoreMark。
NXP新一代電控專用MCU S32K396打造了新一代電機控制器方案，方案核心器件（如SBC, Driver）爲業內比較前沿的芯片。
瑞薩去年11月推出的面向高端工業傳感器系統推出一款全新RX產品——RX23E-B，該新型MCU集成24位Delta-Sigma A/D轉換器，轉換速度高達125 kSPS（125,000採樣/秒），比現有RX23E-A產品快8倍。這一產品還將AFE和MCU集成在單個芯片，從而縮小了系統的整體尺寸，減少元件數量。
國內廠商對於MCU+模擬有着自己的理解。
芯海科技憑藉“模擬信號鏈+MCU”雙平臺領域20餘年的技術積累，專注於ADAS自動駕駛域、底盤域和座艙域等核心領域。比如說，CS32F036Q則是一款面向車身控制應用、通過AEC-Q100認證的車規MCU，它還提供了一整套的解決方案，包括MCU、模數轉換器（ADC）和模擬前端（AFE）等。
元能芯則主要做MCU+Driver+MOSFET集成化設計，主打智能功率系統。比如說，其全集成明星產品MYi0002V0405，該產品集MCU、Driver、MOSFET於一體，集成式設計能將整個板子面積至少縮小50%以上，完美解決體積、貼片、散熱等痛點，可廣泛應用於風機、小水泵，甚至是汽車熱管理系統中。這家公司也曾表示，現在MCU市場太捲了，所以不將自己定位爲MCU公司，甚至可以大膽說元能芯方案中的MCU是不需要客戶另外花錢買的，只要客戶應用MetaOne平臺開發智能功率系統，在整個方案中，MCU可以是送的，平臺還附贈好用的整體解決方案。
MCU+感測
如果說MCU是電子產品的大腦，那麼傳感器就是電子產品的五官。二者密不可分，廠商越來越強調二者的融合。
當然，此處的傳感器，並不是大多MCU內部都集成的溫度傳感器（檢測MCU自身芯片溫度和健康），而是專門爲特定應用集成的傳感器。
大約從2014年前後開始，“MCU+傳感器”的結合成爲一種主流方案。不過，大多數長沙過年給出的方案都是MCU和傳感器的分離方案，因爲
“MCU+傳感器”在SoC以及SIP領域還不是主流方向。目前來看，MCU和傳感器分離的方向則具備更大的彈性。
曦華科技的MCU+，就是MCU+電容傳感器的形式，在MCU內部集成相應的資源，比如觸控、車燈、電機、無線充電等特定應用。曦華的CVM012x系列集成19ch通道的自電容檢測，爲了提升電容檢測的精確度，兩個型號的TMCU都配備有12位ADC，採樣速率爲2.0Msps。CVM012x系列車規MCU採用曦華科技獨創專利電容檢測技術，具備極高的電容檢測精度，自互一體電容檢測技術，最高支持4nF負載電容、30ch自容通道以及15 x 15ch互容通道，支持Active Shielding技術以更好地支持觸摸防水性能，遠超常規產品量程水平等綜合指標。
根據行業共識，整合MCU和傳感器目前最大的痛點在於工藝，尤其是在當紅的MEMS傳感器方面。由於MEMS工藝與MCU製程有所差異，同時國內MEMS工藝的起步時間相對較晚，如果再將兩者的SoC整合的話，難度將會增加不少。但是在加速度計、陀螺儀等容易整合的領域，已經有不少企業將其SoC化了，這裡或許可以成爲國內企業的發展起點。
MCU+無線
MCU+無線是最近最火的領域，也是比較卷的一塊市場，目前的熱點最要是藍牙5.4和Matter。
NXP最新推出的MCX W系列基於Arm Cortex-M33，包括一系列引腳兼容的多協議無線MCU產品，支持Matter、Thread、BLE和Zigbee等通信協議。其中，MCX W72x系列新增藍牙信道探測功能，配備藍牙信道探測和恩智浦定位計算引擎，可實現準確、安全的定位。
2023年11月，英飛凌推出AIROC CYW5551x Wi-Fi 6/6E和藍牙5.4二合一解決方案，進一步擴展其AIROC產品陣容。這個多功能的產品系列能夠提供安全可靠且超越一般標準的1x1 Wi-Fi 6/6E（802.11ax）連接以及先進的超低功耗藍牙（BT）連接。經過優化的雙頻Wi-Fi 6解決方案CYW55512和三頻Wi-Fi 6/6E解決方案CYW55513均採用節能設計，適用於智能家居、工業、可穿戴設備及其他小型物聯網應用。
2024年3月，ST推出STM32WBA5系列微控制器，在無線連接方面，STM32WBA5系列整合了藍牙5.4低功耗（BLE）、Zigbee、Thread和Matter等多種網絡協議，實現了與各類物聯網設備的併發連接。
樂鑫科技在無線通信MCU芯片領域擁有較高的市場份額，特別是在Wi-Fi MCU芯片市場表現出色。此外，樂鑫科技還通過開源軟件架構和穩定的AIoT解決方案，爲全球數億用戶提供領先的無線連接、語音交互、人臉識別等服務，進一步增強了品牌影響力和市場競爭力。2024年4月，樂鑫推出ESP32-H4就融合了最新的藍牙5.4。
逐漸變成SoC的MCU
現在的MCU，功能越加越多，變得和SoC越來越像了，不過畢竟還保持着低功耗的特性，叫MCU也未嘗不可。
總之，MCU市場那麼卷，想要從市場上脫穎而出，就要多一些差異化功能，提供更爲完整的一體化方案。這樣，既能加速產品上市速度，又能與MCU更好地同頻共振。
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