前进垂直应用市场 微控制器低功耗方向确立

在所有的电子设备中，微控制器（MCU）可以称得上是应用领域最广，也最常见到的半导体组件。也因此，微控制器的市场脚步，往往也牵动着敏感的科技产业发展脉络。在2023年，恩智浦半导体资深营销经理黄健洲认为，微控制器市场最重要的发展趋势是朝关键垂直应用开发，例如工业、行动装置、汽车、通讯基础设施等，所以也需要考虑到关键技术（包括思考、感测与连结）、云端基础设施（如机器学习、安全识别、数据分析等)、和边缘到边缘（包括工业控制器、智慧城市、机器人、智慧零售）的发展。

客户转向高阶制程产品
意法半导体亚太区资深产品营销经理杨正廉指出，微控制器的需求在过去两年暴增非常多。在这种市场需求大幅提升的情况下，客户开始考虑可以采用更高阶制程的微控制器产品。ST也藉由这样的机会，建议客户加速采用更高阶制程的微控制器。以过去制程较为成熟的微控制器来看，随着需求大幅提升的情况下，往往会使得市场供应面更为吃紧。因此藉由这样的机会，让客户可以转而采用更为高阶制程的产品，不只功能更为升级，在应用面上也会更为多元。以ST来看，过去几年的微控制器出货量都维持着持续成长的态势，这也显示出整体微控制器市场依然十分热络。
在另一方面，近年来客户对于低功耗、高效能、高安全性的微控制器需求也不断攀升，加解密的机制也必须更为完整。因为从刻录、传输到韧体等层面，都必须比起以往更为安全。现在的微控制器，客户在选择上，更加在意对于IP的保护，甚至连刻录过程都必须要进行加解密的保护。尽管安全功能在过去的产品上就已经存在，然而现在的客户更重视这样的安全功能，以STM32U5这样的新一代低功耗微控制器来看，在安全性的功能强化上，比起过去的产品更为完整齐备。

MCU市场的良性竞争
微控制器的市场发展趋势将朝关键垂直应用开发，例如工业、行动装置、汽车、通讯基础设施等。
面对近年来台湾本土MCU厂商纷纷开始发展32位的微控制器产品线，杨正廉认为这是个非常正向的发展常态，在竞争的状况下，会有更多客户需要的好产品问世，也能够创造更多元的应用场景，并解决更多的问题。在这样的良性竞争下，可以共同把MCU这块市场的饼做大，共享其利。
杨正廉也认为，当客户都采用相同的微控制器开发平台，就能激发出更多的创意与想法。很多应用原本是不需要使用到微控制器的，现在也都开始陆续导入。而很多应用原本采用的是简单的8位微控制器，现在慢慢出现更多样化的创意，而改采32位的微控制器。这正是因为许多因缘际会、经验的累加，以及对于功能的追求，让这个市场可以越来越大，越做越好。
观察目前的微控制器市场发展，低功耗微控制器越来越多元，32位微控制器比起8位产品具备更强的处理能力。而为了加速客户的导入与设计时程，强调入门与低功耗等特色的产品在市场上始终方兴未艾。以ST的32位入门款产品为例，客户可以在相同的平台上，选择更有价格竞争力的产品，且架构上也更简单，在既有的32位平台上就可以进行新产品的开发。这样的好处在于，客户在同一个开发平台上，可以依照需求，选择性价比更高的微控制器，或者效能更好的微控制器。如此一来，更能完整支持客户的多元产品设计需求。
面对新的一年，ST在高阶微控制器产品方面将会持续加强投资与经营，在低功耗产品方面则会持续强化，另外在入门款的微控制器方面也会持续提供客户更好的产品，预计近期也将会有相关新品的推出计划。也就是从高阶到低阶产品线，都会持续扩展，提供客户更强有力的支持。

网络安全功能备受重视
随着多样化的联机装置逐渐成为日常生活不可缺的物品，其中所需的网络保护安全功能也更受重视，意法半导体推出的STM32U585通用安全微控制器通过了PSA 3级和SESIP 3安全认证，透过逻辑、电路板和基础实体抵抗等三项防御测试，让该产品的网络保护达到高层级标准。由于加强防篡改和软件保护功能，使得STM32U585适用于控制PIN交易安全设备。
除了确保注重成本和功耗之连网装置能具备网络保护功能之外，STM32U585还提供内核性能和外部周边整合度。而采用Arm TrustZone体系架构，使其具有保护联机装置所需之各种典型安全功能，其中包括加密算法加速器、安全数据存储、安全韧体安装、安全开机和安全韧体更新。Arm Cortex-M33嵌入式内核配合外部周边，包括两个ADC、两个DAC通道、两个运算放大器、两个比较器和多个定时器，包括通用低功耗定时器和PWM马达控制定时器。

具备功能安全与网络安全保护
随着汽车和家用电器等电子系统制造商朝着自动化和终端应用连网的趋势发展，对于功能安全和网络安全保护相关业界标准的需求程度也随之提高，以确保产品安全可靠地运作。Microchip的PIC32CM JH微控制器，是基于Arm Cortex-M0+架构的微控制器，支持AUTOSAR并具备内存内置自检和安全启动等功能。

 
图二 : 随着应用升级，MCU的安全性也被受到重视。图为Microchip的车用安全微控制器。

PIC32CM JH与AUTOSAR相容。AUTOSAR是一个开放的软件架构，为供货商提供在更换低阶硬件时，得保留原始应用程序代码的能力，使其更容易在不同设计之间转移。此外，汽车OEM厂商需要为包括触控按钮和触控转盘、车门控制和仪表控制等许多车载应用以及ADAS等车身应用提供功能安全和网络安全保护。PIC32CM JH与Microchip的Trust Anchor TA100 CryptoAutomotive安全IC搭配使用，符合新的ISO/SAE 21434汽车网络安全标准。TA100采用了安全的硬件加密密钥储存和加密方式，可以排除因为软件弱点而形成的潜在后门入侵。

扩展广泛的Matter产品组合
下一代消费装置和工业设备需要结合先进的MCU与运用Thread、Wi-Fi、蓝牙和Matter等重要协议的安全连接组合。恩智浦半导体（NXP）新款安全无线MCU可简化物联网和工业物联网解决方案开发。恩智浦不断扩展端到端Matter解决方案的产品组合，RW612和K32W148装置兼具边缘处理功能和整合安全性，可简化支持Matter的智能家庭装置的开发流程与设计，并降低成本。

Matter标准由连接标准联盟开发，该联盟由包括恩智浦在内的成员所组成，旨在简化智能家庭装置的互操作性。Matter的目的是让来自不同品牌和不同生态系统的装置能够实现无缝且安全可靠的通讯，进而使消费者摆脱生态系统的约束。恩智浦K32W148支持Matter及其他协议，而RW612的三频功能让开发人员能够将Matter功能整合至智能家庭装置。

结语
不久前在某微控制器大厂的内部活动上，推出一句标语『科技始终始之于你。』也就是科技的产生，总是来自于消费者的需求，也来自于人们的创意。这句话套用在微处理器身上显得更加贴切。微控制器广泛的应用范围，从你我生活周边的小型家电，到汽车甚至电力储能系统，都可以看到微控制器的身影在其中。随着2023年的到来，开发商也计划推出更多新款的低功耗微处理器，为你我的生活加值。