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引言

MCU領(lǐng)域的競爭愈發(fā)白熱化。根據(jù)Omdia最新研究數(shù)據(jù)，英飛凌在2024年強勢崛起，成為全球最大的MCU供應(yīng)商，其市場份額攀升至21.3%，較2023年的17.8%提升了3.5個百分點。2022年，英飛凌、恩智浦和瑞薩還是并列第一的態(tài)勢，這一躍升不僅凸顯了英飛凌的強勁增長勢頭，也為MCU市場的激烈角逐拉開了新的序幕。

在2025年3月于德國紐倫堡舉辦的嵌入式世界大會上，全球MCU大廠集體亮相，掀起了一場技術(shù)與市場的激烈角逐。從德州儀器(TI)、恩智浦(NXP)、Microchip，到瑞薩電子(Renesas)、英飛凌(Infineon)、意法半導(dǎo)體(ST)，各家廠商在體積、功耗、存儲技術(shù)、AI算力、先進工藝以及架構(gòu)創(chuàng)新(尤其是RISC-V)等領(lǐng)域展開全方位“內(nèi)卷”，試圖在快速演變的嵌入式市場中搶占先機。這不僅是一場技術(shù)的較量，更是對未來物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、汽車電子和邊緣智能趨勢的深刻預(yù)判。

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的晶圓芯片級封裝刷新了“全球最小MCU”紀錄。這款芯片僅相當于一片黑胡椒大小，卻能在醫(yī)療可穿戴設(shè)備和個人電子產(chǎn)品中實現(xiàn)高性能傳感與控制。相比競爭對手，其封裝面積縮小了38%，直接回應(yīng)了消費電子領(lǐng)域?qū)π⌒突c功能集成并重的需求。TI通過集成高速模擬功能(如12位ADC)和低至0.16美元的起價，試圖在成本與性能之間找到黃金平衡點。

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”創(chuàng)新技術(shù)，將動態(tài)功耗降至10μA/MHz，待機電流低至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 的實現(xiàn)采用“AI 驅(qū)動”的晶圓級自適應(yīng)電壓縮放來補償代工廠的工藝變化。

該產(chǎn)品的目標市場是無需經(jīng)常維護的物聯(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、環(huán)境監(jiān)測等場景中，功耗直接決定了產(chǎn)品生命周期和維護成本。STM32U3系列的價格也很美麗，10000片的量價格為1.93美元/片，

2.

工藝:MCU進入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)點和汽車電子的微型化趨勢，設(shè)計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)，要求更高的計算性能和存儲容量。40nm工藝已難以滿足這些需求，迫使廠商向1X nm節(jié)點進軍。

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，1X nm工藝依賴臺積電、三星等頂級代工廠，MCU廠商與代工巨頭的綁定將加深。同時，先進制程的高研發(fā)和生產(chǎn)成本可能抬高芯片單價，短期內(nèi)壓縮利潤率。

MCU工藝一直無法突進，很大的原因是閃存拖了后腿，閃存在40nm以下擴展時會存在問題，部分原因是存儲器單元尺寸較大以及用于實現(xiàn)高電壓的電荷泵占用了芯片面積。但是這個問題，也被MCU廠商們攻克了。

3.

存儲:從Flash到新型存儲

他們的辦法是選用新型存儲，但是各家似乎也有各自的“脾氣”，選用了多個種類的新型存儲，如MRAM、PCM、FeRAM，主打一個“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，臺積電代工，MRAM的寫入速度比傳統(tǒng)Flash快15倍。汽車行業(yè)正向邁電氣化和軟件定義汽車(SDV)時代，MCU需要支持更密集的OTA更新、更高的實時計算能力和更強式的安全性。傳統(tǒng)Flash的寫入速度慢、寫入次數(shù)有限(如擦寫次數(shù)通常在10萬次以下)，已無法滿足ECU(電子控制單元)的性能需求。NXP指出，高性能MRAM的加入大大加快了ECU編程時間，解決了傳統(tǒng)閃存的寫入瓶頸，提升了汽車電子的軟件定義能力。

ST則是相變存儲器的擁泵者。PCM 的基本機制是由Stanford Robert Ovshinsky 于20世紀60年代發(fā)明的。ST 持有最初開發(fā)過程中產(chǎn)生的專利許可，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)推進這一開創(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)

TI的MSP430是基于鐵電隨機存取存儲器。F-RAM、FeRAM和FRAM是同義詞。德州儀器選擇使用縮寫“FRAM”。FRAM的優(yōu)勢在于速度、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也是一種非常強大且可靠的存儲技術(shù)。FRAM在85攝氏度下可保持數(shù)據(jù)超過10年，在25攝氏度下可保持100年，這遠遠超過了大多數(shù)應(yīng)用的要求，體現(xiàn)了FRAM強大的數(shù)據(jù)保持能力。不過，TI目前還沒有針對汽車應(yīng)用推出其嵌入式FRAM產(chǎn)品，但隨著存儲信號的可靠性和穩(wěn)健性提高，這應(yīng)該很快就會實現(xiàn)。

MSP430FR57xx系列框圖，其提供20種不同的器件，F(xiàn)RAM存儲器容量高達16 kB

從Flash到MRAM、PCM、FeRAM的轉(zhuǎn)型不僅是存儲技術(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，反映了廠商在性能、成本和應(yīng)用場景間的權(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)向智能計算平臺，因而，掀起了一場邊緣AI的“軍備競賽”。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，目標是視覺AI市場；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)和汽車場景，而Microchip的低成本AI策略則瞄準消費電子。

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最強大的MCU，可執(zhí)行分割、分類和識別等任務(wù)；TI C2000設(shè)備中集成了 NPU，能實現(xiàn)更智能的實時控制。

這些新動向反映了，現(xiàn)在傳統(tǒng)MCU的計算能力已難以應(yīng)對AI工作負載(如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))。通過集成專用加速器(如DRP-AI、NPU)或增強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擔，從而留出更多時鐘周期來為嵌入式應(yīng)用程序提供服務(wù)。

5.

架構(gòu):RISC-V的“新風口”

英飛凌計劃將RISC-V引入汽車MCU市場，推出基于AURIX品牌的新系列，并通過虛擬原型加速生態(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)的開放標準。在軟件定義汽車時代，實時性能、安全可靠的計算以及靈活性、可擴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，同時降低汽車的復(fù)雜性并縮短上市時間?！?/p>

RISC-V的開源特性降低了授權(quán)成本，并提升了軟件可移植性，對軟件定義趨勢下的汽車行業(yè)尤為重要。目前，通過合資企業(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MCU的“內(nèi)卷”中，各大廠商的戰(zhàn)略清晰可見:TI以成本優(yōu)化和小型化切入消費電子，MSPM0系列起價僅0.16美元，瞄準高性價比市場；恩智浦聚焦汽車SDV，通過16nm+MRAM+S32K5的高端組合搶占技術(shù)制高點；Microchip以PIC32A的豐富外設(shè)和低成本AI能力鞏固智能傳感領(lǐng)域；瑞薩:通過DRP-AI和高性能MPU鎖定視覺AI市場，兼顧工業(yè)與汽車；英飛凌押注RISC-V，布局汽車未來十年，開辟新賽道；ST:雙線并進，STM32WBA6強化無線物聯(lián)網(wǎng)，STM32U3主攻超低功耗場景。

MCU的未來趨勢

MCU新產(chǎn)品的演進背后，折射出市場需求的深刻變革。消費者對小型化、多功能電子設(shè)備的期待，正驅(qū)使MCU廠商在極限設(shè)計上展開激烈角逐。同時，汽車電氣化和物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)為高端MCU開辟了新藍海。隨著市場需求的分化，廠商間的產(chǎn)品定位和競爭格局將進一步拉開差距。

首先，RISC-V會成為新王者嗎？英飛凌的RISC-V布局能否撼動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。隨著越來越多的MCU廠商擁RISC-V，MCU將成為MCU的又一個重要市場。Yole Group摩爾定律業(yè)務(wù)線計算與軟件首席分析師Tom Hackenberg表示:“到2029年底，RISC-V預(yù)計會占據(jù)整個MCU市場的10%，并且具有巨大的增長潛力。”

其次，AI算力“卷”到何時？人工智能顯然是 MCU 演進的下一個重大事件。當前15TOPS的算力競賽只是起點。AI時代下的MCU，已經(jīng)與MPU的界限越來越模糊了，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的市場空間。

再者，存儲技術(shù)革命的臨界點，MRAM、PCM、FeRAM等新型存儲的突破是否會引發(fā)Flash的淘汰？成本下降和工藝成熟將是關(guān)鍵變量。未來，若新型存儲技術(shù)實現(xiàn)成本突破，F(xiàn)lash或?qū)⑼耸氐投耸袌?，而高端MCU將迎來存儲技術(shù)的大洗牌。

結(jié)語

2025年的MCU大戰(zhàn)不僅是技術(shù)的“卷”，更是廠商對未來市場的戰(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)和未來競爭力的綜合考量。然而，MCU的這場“內(nèi)卷”遠未結(jié)束。

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