據IC Insights市場研究報告統計，受物聯網、汽車電子、人工智能等行業應用帶動，微控制器(MCU)銷售規模預計將從2016年的166億美元上升至2020年的209億美元，年均增長率為5.5%。Arm嵌入式與汽車事業部市場營銷高級總監Rhonda Dirvin日前接受了《電子工程專輯》的采訪，不但暢談了Arm在人工智能、先進工藝、異構處理方面的最新進展，也對與RISC-V架構的競爭做出了回應。

Arm嵌入式與汽車事業部市場營銷高級總監Rhonda Dirvin

電子工程專輯：自2017年以來，包括MCU在內的很多電子元器件、分立器件都傳出缺貨消息。您對2018年MCU市場需求狀況是如何看待的？MCU價格走勢是否會發生較大變化？

Rhonda Dirvin：據ICInsights預測，2018年全球電子系統市場將增長5%，至16220億美元，而今年全球半導體市場預計將飆升14%，至5091億美元，首次超過5000億美元的水平。如果2018年的預測實現，每個電子系統中的半導體產品平均占比將達到31.4%，打破2017年創下的28.8%的歷史記錄。

Arm預計MCU市場在未來十年將會有巨大增長，尤其是在物聯網的推動下。然而，其中許多芯片的成本將非常低，而這將不可避免地導致芯片的平均價格下降。

為了幫助芯片創新企業降低初期財務支出、風險并加快上市時間，Arm DesignStart提供了一條無需預付授權費即可獲取嵌入式IP的途徑。對于那些希望快速生產定制SoC的團隊來說，這是一個理想的起點，因為它包括CPU和系統IP、免費的軟件工具試用版，以及可獲取廣泛的Arm生態系統和知識庫資源。

我們看到越來越多的Cortex-A處理器被應用于深度嵌入式應用程序，如果將這些Cortex-A設備視為MCU類，可能會增加MCU的平均價格。

電子工程專輯：人工智能、智能制造、自動駕駛是當前最為熱門的應用領域，MCU在其中扮演著怎樣的角色？

Rhonda Dirvin：工業自動化、機器人和自動駕駛汽車無疑為更加智能的微控制器提供了契機。AI芯片如果想取代傳統芯片，需要具備更強的能力。例如，電機控制器可帶有附加傳感器來檢測振動或噪聲，以收集正在運行的電機的信息，然后使用機器學習算法進行電機的自動調節，提高電機運行效率。

目前來看，這些新興應用尚處于起步階段，規模并不大。但是，AI功能可以集成到每個MCU中。人工智能的一個子集是機器學習(ML)，機器學習技術正被廣泛應用于所有市場。有一個明顯的趨勢是，機器學習推理向“邊緣”移動，甚至向最小的嵌入式設備移動，有時也被稱為“遠邊緣”。用于Cortex-M CPU的CMSIS-NN軟件庫在M級設備上提供了優化的機器學習性能。這使得在“永久在線”的使用情況下，能夠高效地執行機器學習應用程序，例如關鍵詞檢索和圖像對象檢測。

而自動駕駛需要不同類型的處理過程。某些部件需要確定性的實時響應和最高水平的系統性功能，以實現功能安全，基于Cortex-R和Cortex-M的部件可以提供這種功能組合；在一些解決方案中需要有不同安全級別的相關軟件，Arm不僅提供了經過認證的工具鏈，許多實時操作系統也經過了認證，比如已經發布的Compiler 6和Keil RTX安全認證版本，以及平臺安全架構(PSA)，通過提供安全的基本構建模塊，包括可信固件和示例案例分析，讓安全實施變得更容易。

電子工程專輯：Arm如何將自己無可比擬的低功耗技術優勢與人工智能應用相結合？

Rhonda Dirvin：AI本身也是可以節能的。例如，電機控制器可以通過附加傳感器檢測振動或噪聲，以收集正在運行的電機的信息，然后使用機器學習算法進行電機的自動調節，提高電機運行效率。電機節省的功耗將比處理器使用的功耗大許多倍。

為了降低處理器消耗的功率，Arm擁有多種不同性能的處理器。一些用于低成本微控制器的Arm嵌入式處理器具有附加功能，用來加速機器學習算法中使用的數學函數，這可以減少其它芯片的面積和功耗。

大多數MCU都是使用較舊的節點工藝(55nm甚至更大)制造的，在這種情況下靜態功耗基本不是問題。但當走向更小節點時，靜態功耗就變成一個越發重要的因素。Arm的處理器與物理IP配合使用，可降低動態和靜態功耗，這包括關閉當前未運行的功能塊和降低電壓，從而降低運行處理器所需的功耗。Arm為其Cortex-M微處理器及其神經網絡處理器分別引入了優化的物理IP庫，分別為POP和機器學習POP。

我們也確實看到許多領先的MCU廠商正在向更小節點演進(如40納米)。例如，目前基于40納米的NXP iMX RT處理器包含一個運行速度高達600MHz的Arm Cortex - M7處理器；瑞薩(Renesas)在其協同微控制器中使用40納米工藝，而意法半導體(ST)在其近期發布的基于Cortex-M的STM32芯片中同時使用40納米和90納米工藝；SoC供應商RDA在其基于Cortex-M4的Wi-Fi SoC中采用了40納米工藝。因為嵌入式閃存可用性仍然是許多MCU供應商的關鍵要求之一，所以要采用超過40納米的工藝可能更具挑戰性。

電子工程專輯：在MCU市場，同構和異構多核技術正成為主要趨勢，您對其未來的發展有何看法？

Rhonda Dirvin：考慮MCU+MCU組合也很重要——例如，恩智浦和意法半導體都提供許多基于Cortex-M的微控制器產品，它們可以跟不同的Cortex-M處理器在非對稱多處理(AMP)安排下協同工作。當然，在某些情況下，MCU+DSP、DSP+FPGA或MCU+FPGA是行得通的。但是由于在學習不同類型的技術知識以及使不同的內核能夠有效地協同工作方面的挑戰，采用這些組合可能收效緩慢或是有限。當然也有成功的案例——例如，賽靈思Zynq系列和Intel(Altera) Arria系列都提供基于Cortex-A處理器的部件，而Arm也在與各種供應商合作，為異構多處理領域提供新的創新解決方案。

在信號處理方面，Arm提供帶有可選DSP指令集的MCU處理器解決方案，提供一體化控制和數據處理解決方案。嵌入式工程師可以非常方便地使用Arm Cortex-M處理器設計信號處理功能，節省開發時間、精力和芯片面積。此外，這也意味著工程師可以獲得對廣泛的Cortex-M生態系統、Arm軟件庫和合作伙伴軟件編解碼器的訪問權限，為涉及傳感器融合、語音和音頻交互等技術的應用程序創造新機遇。

電子工程專輯：RISC-V架構最近的發展勢頭看上去不錯，Arm是否感受到了壓力？

Rhonda Dirvin：一直以來都存在相互競爭的架構，尤其是在MCU市場，RISC-V也不例外。Arm多年來已經證明，我們擁有得到廣泛生態系統支持的一流技術。Arm的IP產品超越了CPU，還提供安全的、系統級的解決方案、軟件和開發工具，以及廣泛的第三方生態系統。Arm也有不同的授權模式來支持廣泛的客戶。中國客戶特別感興趣的是DesignStart計劃，該計劃提供免預付授權金的Arm IP。在過去12個月中，在300家DesignStart Pro項目授權廠商中，有40%來自中國，這使得很多初創公司能夠設計生產定制化芯片。我相信由于Arm的持續投資并提供我們的合作伙伴和行業所需的解決方案，Arm將繼續在MCU市場及其他領域取得成功。

電子工程專輯：您認為中國MCU企業這兩年發展情況怎么樣？如何看待中國MCU未來的發展？

Rhonda Dirvin：從全球來看，8/16位MCU約占總銷售額的40%，32位MCU占60%。Arm是目前32位MCU的市場領導者，我們估計占有超過80%的市場份額。在中國市場，目前Arm在中國的授權客戶數量已超過150家，中國半導體公司共累計出貨了140億顆基于Arm的芯片，中國公司制造的復雜SoC中約95%是基于Arm架構的。

中國本土的MCU供應商正在不斷成長。他們與OEM廠商有著密切的關系，這樣OEM廠商才能幫助他們針對最相關的終端應用產品來更好地定制芯片，同時進一步改進他們的MCU產品，以便在全球范圍內競爭。一個很好的例子是兆易創新(Gigadevice)，他們已經出貨了超過2億顆GD32 MCU，這是Arm幫助中國MCU合作伙伴實現雙贏的一個很好的例子。他們選擇了Cortex-M處理器，從而在Arm廣泛的生態系統中獲得了廣泛的選擇和靈活性。

此外，在日常產品中引入智能化的需求推動了對智能傳感器和智能模擬SoC的需求，這種需求推動了定制化芯片的擴張并帶來了許多好處，比如降低了組件成本、增加了功能和產品差異化。

為了推動芯片領域的創新，Arm還推出了Arm DesignStart項目，努力以最快、最簡單、最低風險的方式來評估定制化芯片并將其商業化。它包括兩個最受歡迎的嵌入式處理器(Cortex-M0和Cortex-M3)及其相應的系統IP，以及軟件工具試用版、專家支持和豐富的資源，所有這些都無需預付授權費。