style="text-indent: 2em;">MCU 領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)白熱化。根據(jù) Omdia 最新研究數(shù)據(jù)，英飛凌在 2024 年強(qiáng)勢(shì)崛起，成為全球最大的 MCU 供應(yīng)商，其市場(chǎng)份額攀升至 21.3%，較 2023 年的 17.8% 提升了 3.5 個(gè)百分點(diǎn)。2022 年，英飛凌、恩智浦和瑞薩還是并列第一的態(tài)勢(shì)，這一躍升不僅凸顯了英飛凌的強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭，也為 MCU 市場(chǎng)的激烈角逐拉開(kāi)了新的序幕。
在 2025 年 3 月于德國(guó)紐倫堡舉辦的嵌入式世界大會(huì)上，全球 MCU 大廠集體亮相，掀起了一場(chǎng)技術(shù)與市場(chǎng)的激烈角逐。從德州儀器、恩智浦、Microchip，到瑞薩電子、英飛凌、意法半導(dǎo)體，各家廠商在體積、功耗、存儲(chǔ)技術(shù)、AI 算力、先進(jìn)工藝以及架構(gòu)創(chuàng)新等領(lǐng)域展開(kāi)全方位 " 內(nèi)卷 "，試圖在快速演變的嵌入式市場(chǎng)中搶占先機(jī)。這不僅是一場(chǎng)技術(shù)的較量，更是對(duì)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子和邊緣智能趨勢(shì)的深刻預(yù)判。
一、MCU" 卷 " 的五大維度
1. 體積和功耗：極致微縮下的 " 續(xù)命 " 之道
德州儀器推出的 MSPM0C1104 MCU，以 1.38mm2 的晶圓芯片級(jí)封裝刷新了 " 全球最小 MCU" 紀(jì)錄。這款芯片僅相當(dāng)于一片黑胡椒大小，卻能在醫(yī)療可穿戴設(shè)備和個(gè)人電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)高性能傳感與控制。相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，其封裝面積縮小了 38%，直接回應(yīng)了消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)π⌒突c功能集成并重的需求。TI 通過(guò)集成高速模擬功能和低至 0.16 美元的起價(jià)，試圖在成本與性能之間找到黃金平衡點(diǎn)。
意法半導(dǎo)體則推出了超低功耗的 STM32U3 系列，憑借 " 近閾值芯片設(shè)計(jì) " 創(chuàng)新技術(shù)，將動(dòng)態(tài)功耗降至 10μA/MHz，待機(jī)電流低至 1.6μA，與上一代產(chǎn)品相比，效率提高了兩倍。所謂的 " 近閾值技術(shù) " 可在極低電壓下操作 IC 晶體管，從而節(jié)省能源。ST 的實(shí)現(xiàn)采用 "AI 驅(qū)動(dòng) " 的晶圓級(jí)自適應(yīng)電壓縮放來(lái)補(bǔ)償代工廠的工藝變化。
該產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)是無(wú)需經(jīng)常維護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。超低功耗 MCU 是物聯(lián)網(wǎng)普及的關(guān)鍵，尤其在智能表計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景中，功耗直接決定了產(chǎn)品生命周期和維護(hù)成本。STM32U3 系列的價(jià)格也很美麗，10000 片的量?jī)r(jià)格為 1.93 美元 / 片，
當(dāng)下，體積與功耗的競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入 " 微縮極限 " 階段。TI 的 WCSP 封裝和 ST 的近閾值技術(shù)代表了兩種路徑——前者追求物理尺寸的極致，后者聚焦功耗的極致優(yōu)化。這反映出終端市場(chǎng)對(duì) " 更小、更省電 " 的剛需，尤其是在可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。但這種 " 卷 " 也帶來(lái)了挑戰(zhàn)：當(dāng)尺寸和功耗逼近物理極限時(shí)，廠商如何在不犧牲功能的情況下維持成本優(yōu)勢(shì)，將是下一階段的博弈焦點(diǎn)。
2. 工藝：MCU 進(jìn)入 1X nm
MCU 作為嵌入式產(chǎn)品，一直都采用成熟工藝制程，大都是 40nm。但是，隨著可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和汽車電子的微型化趨勢(shì)，設(shè)計(jì)人員需要在更小的芯片面積內(nèi)集成更多功能和內(nèi)存。例如，車規(guī) MCU 需支持復(fù)雜的軟件定義汽車架構(gòu)，要求更高的計(jì)算性能和存儲(chǔ)容量。40nm 工藝已難以滿足這些需求，迫使廠商向 1X nm 節(jié)點(diǎn)進(jìn)軍。
此次嵌入式展上，恩智浦 S32K5 系列率先引入 16nm FinFET 工藝。而在去年 3 月份，ST 也推出了 18nm 的 FDSOI 工藝。
不過(guò)，1X nm 工藝依賴臺(tái)積電、三星等頂級(jí)代工廠，MCU 廠商與代工巨頭的綁定將加深。同時(shí)，先進(jìn)制程的高研發(fā)和生產(chǎn)成本可能抬高芯片單價(jià)，短期內(nèi)壓縮利潤(rùn)率。
MCU 工藝一直無(wú)法突進(jìn)，很大的原因是閃存拖了后腿，閃存在 40nm 以下擴(kuò)展時(shí)會(huì)存在問(wèn)題，部分原因是存儲(chǔ)器單元尺寸較大以及用于實(shí)現(xiàn)高電壓的電荷泵占用了芯片面積。但是這個(gè)問(wèn)題，也被 MCU 廠商們攻克了。
3. 存儲(chǔ)：從 Flash 到新型存儲(chǔ)
他們的辦法是選用新型存儲(chǔ)，但是各家似乎也有各自的 " 脾氣 "，選用了多個(gè)種類的新型存儲(chǔ)，如 MRAM、PCM、FeRAM，主打一個(gè) " 雨露均沾 "。
恩智浦最新推出的 S32K5 系列引入 16nm FinFET 工藝和嵌入式磁性 RAM，臺(tái)積電代工，MRAM 的寫(xiě)入速度比傳統(tǒng) Flash 快 15 倍。汽車行業(yè)正向邁電氣化和軟件定義汽車時(shí)代，MCU 需要支持更密集的 OTA 更新、更高的實(shí)時(shí)計(jì)算能力和更強(qiáng)式的安全性。傳統(tǒng) Flash 的寫(xiě)入速度慢、寫(xiě)入次數(shù)有限，已無(wú)法滿足 ECU 的性能需求。NXP 指出，高性能 MRAM 的加入大大加快了 ECU 編程時(shí)間，解決了傳統(tǒng)閃存的寫(xiě)入瓶頸，提升了汽車電子的軟件定義能力。
ST 則是相變存儲(chǔ)器的擁泵者。PCM 的基本機(jī)制是由 Stanford Robert Ovshinsky 于 20 世紀(jì) 60 年代發(fā)明的。ST 持有最初開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的專利許可，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)推進(jìn)這一開(kāi)創(chuàng)性的工作。去年 3 月份，ST 與三星也推出了一款 18nm FDSOI 帶有嵌入式相變存儲(chǔ)器的工藝，ST 首款基于該制程的 STM32 MCU 也將于今年量產(chǎn)。
PCM 技術(shù)架構(gòu)（圖源：ST）
TI 的 MSP430 是基于鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。F-RAM、FeRAM 和 FRAM 是同義詞。德州儀器選擇使用縮寫(xiě) "FRAM"。FRAM 的優(yōu)勢(shì)在于速度、低功耗、數(shù)據(jù)可靠性、統(tǒng)一內(nèi)存。即使在高溫下，F(xiàn)RAM 也是一種非常強(qiáng)大且可靠的存儲(chǔ)技術(shù)。FRAM 在 85 攝氏度下可保持?jǐn)?shù)據(jù)超過(guò) 10 年，在 25 攝氏度下可保持 100 年，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大多數(shù)應(yīng)用的要求，體現(xiàn)了 FRAM 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保持能力。不過(guò)，TI 目前還沒(méi)有針對(duì)汽車應(yīng)用推出其嵌入式 FRAM 產(chǎn)品，但隨著存儲(chǔ)信號(hào)的可靠性和穩(wěn)健性提高，這應(yīng)該很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。
MSP430FR57xx 系列框圖，其提供 20 種不同的器件，F(xiàn)RAM 存儲(chǔ)器容量高達(dá) 16 kB（來(lái)源：TI）
從 Flash 到 MRAM、PCM、FeRAM 的轉(zhuǎn)型不僅是存儲(chǔ)技術(shù)的代際躍遷，更是 MCU 產(chǎn)業(yè)順應(yīng)汽車智能化、物聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)和工藝極限挑戰(zhàn)的必然選擇。恩智浦、ST、TI 各展所長(zhǎng)，反映了廠商在性能、成本和應(yīng)用場(chǎng)景間的權(quán)衡與博弈。
4. 卷 AI 和算力
邊緣 AI 需求的爆發(fā)讓 MCU 從傳統(tǒng)控制芯片正在轉(zhuǎn)向智能計(jì)算平臺(tái)，因而，掀起了一場(chǎng)邊緣 AI 的 " 軍備競(jìng)賽 "。瑞薩電子的 RZ/V2N MPU 集成 DRP-AI 加速器，提供 15 TOPS 的 AI 推理性能，目標(biāo)是視覺(jué) AI 市場(chǎng)；恩智浦 S32K5 的 eIQ Neutron NPU 則聚焦汽車邊緣傳感器處理；Microchip 的 PIC32A 系列通過(guò) 64 位 FPU 支持 tinyML 部署。瑞薩和恩智浦的高算力方案更適合工業(yè)和汽車場(chǎng)景，而 Microchip 的低成本 AI 策略則瞄準(zhǔn)消費(fèi)電子。
不僅是這些廠商，ST 的 STM32N6 具有用于嵌入式推理的神經(jīng)處理單元，這是 ST 最強(qiáng)大的 MCU，可執(zhí)行分割、分類和識(shí)別等任務(wù)；TI C2000 設(shè)備中集成了 NPU，能實(shí)現(xiàn)更智能的實(shí)時(shí)控制。
這些新動(dòng)向反映了，現(xiàn)在傳統(tǒng) MCU 的計(jì)算能力已難以應(yīng)對(duì) AI 工作負(fù)載。通過(guò)集成專用加速器或增強(qiáng) FPU，廠商突破了性能瓶頸，將 MCU 推向更高層次的邊緣智能。在 MCU 中使用硬件加速器可以減輕主處理器的推理負(fù)擔(dān)，從而留出更多時(shí)鐘周期來(lái)為嵌入式應(yīng)用程序提供服務(wù)。
5. 架構(gòu)：RISC-V 的 " 新風(fēng)口 "
英飛凌計(jì)劃將 RISC-V 引入汽車 MCU 市場(chǎng)，推出基于 AURIX 品牌的新系列，并通過(guò)虛擬原型加速生態(tài)建設(shè)。英飛凌現(xiàn)在是第一家發(fā)布汽車 RISC-V 微控制器系列的半導(dǎo)體供應(yīng)商。瑞薩的 RZ/V 系列則繼續(xù)深耕 Arm 架構(gòu)，TI 和 ST 也未明確轉(zhuǎn)向 RISC-V。
英飛凌汽車部門總裁 Peter Schiefer 表示：" 英飛凌致力于讓 RISC-V 成為汽車行業(yè)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。在軟件定義汽車時(shí)代，實(shí)時(shí)性能、安全可靠的計(jì)算以及靈活性、可擴(kuò)展性和軟件可移植性變得比今天更加重要。基于 RISC-V 的微控制器有助于滿足這些復(fù)雜的要求，同時(shí)降低汽車的復(fù)雜性并縮短上市時(shí)間。"
RISC-V 的開(kāi)源特性降低了授權(quán)成本，并提升了軟件可移植性，對(duì)軟件定義趨勢(shì)下的汽車行業(yè)尤為重要。目前，通過(guò)合資企業(yè) Quintauris，英飛凌一直與半導(dǎo)體行業(yè)其他領(lǐng)先企業(yè)合作，加速基于 RISC-V 的產(chǎn)品的工業(yè)化。
這場(chǎng) MCU 的 " 內(nèi)卷 " 中，各大廠商的戰(zhàn)略清晰可見(jiàn)：
二、MCU 的未來(lái)趨勢(shì)
MCU 新產(chǎn)品的演進(jìn)背后，折射出市場(chǎng)需求的深刻變革。消費(fèi)者對(duì)小型化、多功能電子設(shè)備的期待，正驅(qū)使 MCU 廠商在極限設(shè)計(jì)上展開(kāi)激烈角逐。同時(shí)，汽車電氣化和物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)為高端 MCU 開(kāi)辟了新藍(lán)海。隨著市場(chǎng)需求的分化，廠商間的產(chǎn)品定位和競(jìng)爭(zhēng)格局將進(jìn)一步拉開(kāi)差距。
首先，RISC-V 會(huì)成為新王者嗎？英飛凌的 RISC-V 布局能否撼動(dòng) Arm 的霸主地位，取決于生態(tài)成熟度和汽車廠商的接受度。RISC-V 用于 MCU，不是新鮮事。去年，瑞薩推出業(yè)界首款基于 RISC-V 的通用 32 位 MCU R9A02G021 系列。國(guó)內(nèi)的兆易創(chuàng)新、秦恒微電子、全志科技等也在基于 RISC-V 研發(fā) MCU。隨著越來(lái)越多的 MCU 廠商擁 RISC-V，MCU 將成為 MCU 的又一個(gè)重要市場(chǎng)。Yole Group 摩爾定律業(yè)務(wù)線計(jì)算與軟件首席分析師 Tom Hackenberg 表示：" 到 2029 年底，RISC-V 預(yù)計(jì)會(huì)占據(jù)整個(gè) MCU 市場(chǎng)的 10%，并且具有巨大的增長(zhǎng)潛力。"
其次，AI 算力 " 卷 " 到何時(shí)？人工智能顯然是 MCU 演進(jìn)的下一個(gè)重大事件。當(dāng)前 15TOPS 的算力競(jìng)賽只是起點(diǎn)。AI 時(shí)代下的 MCU，已經(jīng)與 MPU 的界限越來(lái)越模糊了，高算力 MCU 已接近低端 MPU 的性能，功能上從控制延伸至推理和決策。這可能重塑嵌入式系統(tǒng)的硬件選型邏輯，MCU 若能在邊緣智能中占據(jù)主導(dǎo)，或?qū)D壓低端 MPU 的市場(chǎng)空間。
再者，存儲(chǔ)技術(shù)革命的臨界點(diǎn)，MRAM、PCM、FeRAM 等新型存儲(chǔ)的突破是否會(huì)引發(fā) Flash 的淘汰？成本下降和工藝成熟將是關(guān)鍵變量。未來(lái)，若新型存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本突破，F(xiàn)lash 或?qū)⑼耸氐投耸袌?chǎng)，而高端 MCU 將迎來(lái)存儲(chǔ)技術(shù)的大洗牌。
三、結(jié)語(yǔ)
2025 年的 MCU 大戰(zhàn)不僅是技術(shù)的 " 卷 "，更是廠商對(duì)未來(lái)市場(chǎng)的戰(zhàn)略博弈。從 TI 的 " 黑胡椒 " 到恩智浦的 MRAM，從瑞薩的 AI 加速器到英飛凌的 RISC-V，每一步創(chuàng)新都在重新定義嵌入式系統(tǒng)的可能性。對(duì)于工程師和企業(yè)而言，選擇合適的 MCU 不再只是技術(shù)決策，而是關(guān)乎成本、生態(tài)和未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力的綜合考量。然而，MCU 的這場(chǎng) " 內(nèi)卷 " 遠(yuǎn)未結(jié)束。
