早期的微控制器是將一個計算機集成到一個芯片中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用，故稱單片機。微處理器和單片機從上個世紀70年代在歐美開始興起，1981年8051單片機問世，到今天已經(jīng)36年了。目前，單片機已廣泛稱作微控制器(MCU)，也有由微處理器發(fā)展的微控制器。
在市場上，8位單片機是MCU市場的主力，而32位MCU已經(jīng)成為今天全球消費和工業(yè)電子產(chǎn)品的核心。
MCU技術(shù)發(fā)展進程
單片機出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展十分迅猛，它的產(chǎn)生與發(fā)展和MCU的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，自1971年美國的Intel公司率先推出4位微處理器以來，它的發(fā)展到目前為止大致可分為5個階段。
第一階段：單片機發(fā)展的初級階段(1971年-1976年)
1971年11月Intel公司率先設(shè)計集成度為2000只晶體管/片的4位微處理器，并配有RAM/ROM以及移位寄存器，構(gòu)成了第一臺MCS-4微處理器，而后，其他公司相繼推出8位MCU。
第二階段：單片機的低性能階段(1976年-1980年)
1976年Intel公司推出MCS-48系列，采用8位CPU、8位并行I/O接口、8位定時/計數(shù)器、RAM和ROM集成于一塊半導(dǎo)體芯片上的單片結(jié)構(gòu)，其功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器、儀表的使用。
第三階段：單片機的高性能階段(1980年-1983年)
相比于第二階段，這一階段的高性能8位單片機普遍帶有串行口，有多級中斷處理系統(tǒng)，多個16位定時器、計數(shù)器，并且RAM、ROM的容量加大，個別還存有A/D轉(zhuǎn)換接口。
第四階段：16位單片機階段(1983年-80年代末)
1983年Intel公司推出了高性能16位單片機，采用最新的制作工藝，使芯片集成度高達12萬只晶體管/片。
第五階段：單片機的全方位高水平發(fā)展(1990年代)
單片機在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位的向更高水平發(fā)展。其應(yīng)用覆蓋測控系統(tǒng)、智能儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、智能民用產(chǎn)品中，其多機應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機控制系統(tǒng)及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
MCU市場需求持續(xù)擴大
2017年MCU市場十分活躍，市場增長很快，尤其是消費電子市場。據(jù)市場研究機構(gòu)IHS數(shù)據(jù)，2017年中國MCU出貨量達到46億美元，同比增加17.6%。據(jù)意法半導(dǎo)體(ST)在STM32峰會上的報道，ST有61%的收入來自亞太區(qū)，通用MCU的收入超4成來自亞太區(qū)。從2007年STM32問世到至今，ST MCU在中國年復(fù)合增長率為27%。
另外一個方面，2017年下半年，MCU嚴重缺貨，幾家MCU大廠紛紛將供貨周期調(diào)至14—16周，8位MCU的供貨周期還要更長。導(dǎo)致嚴重缺貨的原因有多個方面：比如8位MCU缺貨是因為MCU企業(yè)將這部分產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到高利潤的產(chǎn)品和應(yīng)用上，還有中低端MCU生產(chǎn)的原材料短缺，這種缺貨情況持續(xù)到今年。
中國MCU發(fā)展現(xiàn)狀
中國為全球最大的消費電子制造中心，為國內(nèi)MCU企業(yè)創(chuàng)造廣闊市場。從全球市場來看，汽車電子是MCU最大的應(yīng)用，而中國MCU最大的應(yīng)用則是消費電子。主要因為中國是全球最大的消費電子產(chǎn)品和計算機制造中心，因此全球6成的家電產(chǎn)能都在中國。
國內(nèi)消費電子市場無論在規(guī)模還是在質(zhì)量上都在不斷崛起，以美的、格力為代表的家電企業(yè)，以及以華為、OPPO、VIVO為代表的手機廠商已進入全球市場前列。這廣闊的市場空間和本土消費電子企業(yè)的崛起為本土消費電子MCU企業(yè)提供了優(yōu)越的成長環(huán)境，加上國家政策支持 IC國產(chǎn)化的背景下，國內(nèi)MCU企業(yè)將迎來高速成長。
中國MCU待突破
國內(nèi)現(xiàn)有的40余家MCU企業(yè)，比如兆易創(chuàng)新、中穎電子、華大半導(dǎo)體、靈動微電子和東軟載波(原海爾集成電路)等等，這些企業(yè)具備開發(fā)和生產(chǎn)當今市場主流MCU的能力。
總體看中國MCU，不論是市場份額還是技術(shù)先進性，都無法和國外企業(yè)相比。對于中國企業(yè)而言，目前占據(jù)的主流市場還停留在8位MCU，占比50%左右。16/32位MCU占比分別為20%左右。這意味著，國內(nèi)MCU應(yīng)用領(lǐng)域多集中在低端電子產(chǎn)品，中高端電子產(chǎn)品市場還在外企手里。
建立MCU生態(tài)，助力中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展
中國MCU企業(yè)想跳出8位MCU、低端產(chǎn)品和解決方案的困境，需要積極研發(fā)32位MCU，進軍中端產(chǎn)品和發(fā)展通用性芯片及其解決方案。而建立MCU生態(tài)一直是中國MCU的短板。對于獲得ARM內(nèi)核授權(quán)的中國MCU企業(yè)來說，ARM多年打造的生態(tài)環(huán)境是一個很好的跳板。但是，如何打造出差異化是一個難點。
1、MCU基礎(chǔ)核心技術(shù)方面
中國企業(yè)最近在超低功耗、無線、高精度模擬和存儲技術(shù)上下功夫。
2、軟件和應(yīng)用上
中國MCU企業(yè)正加強與中國軟件企業(yè)合作，打造自主可控的嵌入式系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境，將已經(jīng)具備主流嵌入式OS基本功能的嵌入式/物聯(lián)網(wǎng)OS，結(jié)合阿里和華為云等企業(yè)平臺優(yōu)勢，使其在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用上有所創(chuàng)新。
MCU作為通用電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)部件和心臟，重要性不言而喻。政府部門、研究和投資機構(gòu)重視國產(chǎn)MCU的發(fā)展，在積極重點扶持有專業(yè)特色的MCU企業(yè)，有望經(jīng)過3—5年發(fā)展，整合成有一定規(guī)模的企業(yè)，與外企一爭高下，中國的MCU正在逆襲的道路上走得越來越好。
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