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ARM即将失去MCU?

行业资讯 2022-08-09 01:37:46 | 阅读:1100

最近,关于RISC-V MCU的新闻纷纷传出,瑞萨示意正在开发RISC-V MCU,爱普特微电子与平头哥杀青互助,共研RISC-V架构MCU。

在嵌入式天下展览会上,SC-V国际公司的首席执行官Calista Redmond也示意:“RISC-V芯片的出货量已经突破100亿。”

RISC-V以雷霆霹雳之势,袭击着在ARM架构统治下的MCU。

成也ARM,败也ARM

MCU内核的架构的历史并不算长,约莫有三十多年。从英特尔在1971年推出全球首款MCU产物,到上世纪90年月后MCU步入生长快车道,MCU的内核架构有所转变。MCU的第一代架构是早期英特尔主导的架构;随着瑞萨等公司最先研发MCU,这类MCU巨头自研的架构被以为是第二代MCU架构。在对盘算要求越来越越高的现在,专门的内核厂商最先泛起,分工进一步细化,ARM成为主流的MCU市场架构,也即第三代架构。

决议一个MCU性能和应用场景的要害要素有两个维度——主频和内核架构。而内核架构是影响处置器性能的要害因素,先进的架构具有更壮大的指令集和更优异的运算单元。

在国产MCU刚起步的几年中,由于ARM能够供从开发环境到软件等种种利便的工具,而且其架构可以和主流的生态保持兼容,充实复用现有的应用设计,降低design-in的门槛,这些优势都吸引着海内MCU厂商。由于ARM的种种优势,海内MCU厂商90%都接纳了ARM的Cortex-M系列内核。其中,兆易创新的32位MCU产物主要接纳了M23、M3、M4、M33和RISC-V五种MCU内核;华泰半导体主要接纳了M0+和M4两种MCU内核;国民手艺主要接纳了M0和M4两种MCU内核。

但使用ARM内核的国产MCU厂商数目上升也带来了许多问题。第一个问题是国产化MCU芯片的同质化越来越严重。许多MCU厂商都使用相同的内核,因此市场上MCU的差距更多是在I/O上,同质化严重就导致价钱的比拼。但若是只能在价钱上竞争,对于整个行业和大部门公司都没有益处。

另外一个问题在于经由数十年的生长,较为成熟的ARM架构也变的极为庞大,这点从其架构文档和指令数的庞洪水平即可看出。而且,ARM指令集封锁、授权及专利用度高昂,晦气便定制。

此外ARM架构自己也正在面临着手艺磨练,差异ARM内核的性能差异较大,随着ARM内核事情频率的提升,MCU芯片的能耗增添很快。因此,接纳高主频ARM内核的MCU芯片若何降低能耗,这对MCU厂商来说是个不小的难题。

可谓成也ARM败也ARM。对于海内高端通用MCU来说,ARM的存在无疑可以加速追赶国际巨头的脚步,例如兆易创新拥有海内最大的ARM架构MCU产物线,延续五年位居本土MCU厂商第一,MCU年出货量超2亿颗。但对于低端MCU来说,比拼不外性能,最先走价钱战,这也造成了MCU市场竞争秩序的杂乱。因此,许多有实力和远见的国产MCU厂商最先转向差异化的市场设计和市场竞争。

RISC-V MCU疯狂生长

在芯片级其余硬件中,ARM和RISC-V在MCU领域开启了正面战场。

众所周知,开源是RISC-V的一大优势,但除此之外,天真性也是其被众多厂商接纳的缘故原由之一。

由于没有x86和ARM指令集背负的兼容性肩负,RISC-V指令集对提升功耗和性能有很大的利益。一个有对照强的功力的团队设计过几个芯片后,同样的指令集架构他们就能设计出功耗和性能更好的处置器。

另外,接纳RISC-V指令集设计MCU可以让芯片厂商快速完成低门槛、低成本的芯片设计,而且针对特定应用场景举行定制化指令设计。模块化的设计极大地利便客户凭证自己需求自由定制(从一最先就在规避ARM数十年生长中存在的问题)。

前Intel副总裁方之熙曾示意:“RISC-V的天真性在AI中同样可以施展作用。AI中的信息平安加倍主要,RISC-V的方案对照天真,更容易实现平安的性能。”

以RISC-V为架构的MCU纷纷破土而出。

作为全球MCU龙头的瑞萨,在今年推出了RISC-V MCU产物,主要应用于语音应用。其执行副总裁 Sailesh Chittipeddi 最近接受采访时示意,这是瑞萨的未来战略,瑞萨正在自行研发RISC-V内核。

Sailesh Chittipeddi直言:“由于客户的要求我们必须选择RISC-V。一方面,有些客户希望保持手艺的自力性与“黑盒化”;另一方面,全球许多区域的客户并不愿意支付ARM的专利费。此外,另有许多地缘政治敏感区域的客户也忧郁无法接见IP的问题,RISC-V是唯一开放的生态。这也是为什么RISC-V 架构的MCU成为瑞萨的下一个结构目的。”

MCU龙头的超前锁定也显示出RISC-V MCU的来势汹汹;海内MCU厂商也不甘人后。

兆易创新宣布基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产物,提供从芯片到程序代码库、开发套件、设计方案等完整工具链。

中微半导体的ANT32RV56xx也是集成RISC-V内核的32位MCU,该系列芯片集成模拟外设并简化设计。

阿里平头哥与MCU厂商爱普特进一步杀青深度互助,设计未来一年推出六大RISC-V芯片系列产物,包罗语音AI MCU、汽车MCU等。

沁恒微自研嵌入式RISC-V架构MCU青稞V4,具有144MHz系统主频,具有首创HPE、VTF中止手艺,大幅提升中止响应。

现在,RISC-V内核开发商包罗SiFive、赛昉、芯来、平头哥、晶心;RISC-V 的MCU开发商包罗Microchip、NXP、平头哥、兆易创新、沁恒微、乐鑫科技、博流智能、泰凌微电子、中微半导、航顺等。

RISC-V全方面围攻

从市场未来需求来说,ARM或许不再是未来MCU的宠儿。从MCU的应用领域占比来看,汽车MCU占有全球MCU市场的40%,除了汽车市场外,MCU的第二大市场是工业应用(占比30%),剩余的30%主要应用于消费电子、等领域。

在MCU最大占比的汽车领域中,RISC-V MCU最先“上车”。

2020年终,瑞萨推出了集成RISC-V协处置器的汽车MCU RH850/U2B,包罗夹杂ICE和xEV电机逆变器、高端区域控制、互联网关和域控制等应用;

2021年,凌思微电子也推出基于RISC-V架构的车规级无线MCU产物系列U主要应用于车身控制,即时通讯,车载娱乐方面;

不难看出,RISC-V MCU已经泛起在车载娱乐、车载通讯等场景。SmartDV北美应用工程总监曾示意,RISC-V 一定会进入汽车天下。清华大学集成电路学院何虎副教授也剖析过,行使好 RISC-V 的软件生态对于车规 MCU 的乐成是主要一环。

此外,在MCU市场占比30%的消费电子、物联网领域中,RISC-V也有极大优势。

Analytics 展望,到 2022 年,物联网市场预计将增进 18%,到达 144 亿活跃毗邻。预计到 2025 年,随着供应限制的缓解和增进的进一步加速,将有约莫 270 亿台联网

物联网的发作带来的是所需装备的碎片化。中国开放指令生态(RISC-V)同盟秘书长包云岗在《出现三大利好态势,RISC-V生态未来可期》一文中剖析道,由于物联网的需求和市场极端碎片化,现有处置器设计方式也将加倍多元化。AIoT碎片化需求带来处置器生态变化时机。

MCU 是物联网终端的焦点零部件,其价值占到物联网终端模组的 35%-45%。在物联网领域,天真性将是RISC-V MCU胜过ARM MCU的最大优势。

业内人士剖析,现在中国本土MCU生长有五大驱动力,划分是物联网、RISC-V、国产替换、芯片欠缺、边缘AI。因此,国产RISC-V架构的MCU已经成为众多厂商趋之若鹜的工具。

而工业控制等嵌入式领域的MCU,稀奇是有定制化需求的应用场所中,RISC-V MCU早已成为新的增进点。在这些领域对RISC-V MCU的需求下,未来RISC-V MCU的增进率或将逾越ARM架构的MCU。

构建RISC-V MCU仍有三浩劫题

第一方面,是RISC-V碎片化带来的统一难题。

由于RISC-V的开源特征,差异厂商举行商用、自研RISC-V内核,在商业利益差其余驱动下,RISC-V MCU难以形成统一的生态。

第二方面,是RISC-V软件开发工具链不够成熟的难题。

比起ARM来说,RIAC-V生长的时间还对照短,因此编译器、开发工具等生态要素还在生长。主流的RISC-V MCU开发工具有IAR systems、Lauterbach、segger、UitraSOC、MounRiver Studio;海内也有许多厂商在开发RISC-V MCU的开发工具。

第三方面,是RISC-V作为新起势力,资源分配不均的难题。

现在来说大部门MCU厂商都是使用ARM架构,若是要增添RISC-V架构的MCU,既要在产能紧缺的同时分配资源,也要同客户协商互助,这些问题都市是的通用MCU市场RISC-V难以获得支持。

创新和生态是海内MCU公司迈向天下一流的要害,而RISC-V 作为全新的生态提供了合适的土壤。只管RISC-V MCU的生长仍有难题,但在未来需求的推动下,作为新型事物的RISC-V MCU潜力伟大。

       原文题目 : ARM即将失去MCU?