芯耀
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作者 | 方文三
前言：隨著MCU市場開始接納AI技術(shù)，一個全新的AIoT時代即將來臨。在接下來的百億物聯(lián)設(shè)備浪潮中，MCU行業(yè)將會經(jīng)歷一場巨變和重新洗牌。
從MCU巨頭市場數(shù)據(jù)看趨勢
盡管在2022年，全球通脹大幅上升，半導體市場經(jīng)歷了周期性波動和需求低迷的困境，但MCU市場依然保持了強勁的發(fā)展勢頭，總體年收入增長了25%。
然而，進入今年，許多供應(yīng)商開始擔憂庫存過剩的問題，以及受到消費市場支出急劇下降和供應(yīng)過剩的影響，平均銷售價格和收入將出現(xiàn)下滑。
根據(jù)technavio的報告預測，在2022年至2027年期間，MCU市場規(guī)模將以6.97%的復合年增長率增長，預計到2027年市場規(guī)模將增長到90.314億美元。
根據(jù)Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年全球MCU廠商營收排名中，意法半導體、英飛凌、瑞薩電子、恩智浦半導體和微芯科技位列前五名，Top10企業(yè)的市場份額合計占比高達93%。
根據(jù)IHS的預測，全球MCU市場規(guī)模在多種因素的推動下，未來數(shù)年有望邁上新臺階。
此外，我國的MCU市場也已步入快速發(fā)展的階段。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，去年中國的MCU市場規(guī)模達到了390億元，而今年的預測值則將達到420億元。
至2026年，中國MCU市場規(guī)模將以約7%的復合年增長率增長至513億元，保持穩(wěn)定的增長趨勢。
MCU擁抱AI成為必經(jīng)的趨勢
根據(jù)Gartner的預測，未來2至5年內(nèi)，具備人工智能功能的嵌入式產(chǎn)品有望成為市場的主導。
據(jù)預測，到2025年，75%的數(shù)據(jù)將在邊緣側(cè)進行處理，端側(cè)AI MCU市場潛力巨大。
通過將AI功能集成到MCU上，AI算法可在設(shè)備本地進行實時處理和響應(yīng)，無需依賴云端或其他遠程服務(wù)器。
這種設(shè)計提高了系統(tǒng)的實時性和即時響應(yīng)能力，使設(shè)備能夠更迅速地做出決策和反應(yīng)，且能在低功耗條件下實現(xiàn)高效的AI計算。
傳統(tǒng)AI芯片的特點是計算能力強但功率和尺寸較大，主要針對計算速度和算力要求較高的應(yīng)用。
若在邊緣端使用FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）或GPU（圖形處理器），成本將過高且無法使用電池供電。
隨著MCU的算力持續(xù)提升，高頻MCU的主頻已達到GHz級別，已能滿足邊緣端低算力人工智能的需求。
將AI集成在MCU上，實現(xiàn)端側(cè)部署的單芯片解決方案正成為新的趨勢。
MCU領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)皆已整裝待發(fā)，在MCU的AI軟件方面充分準備，力求在自家的MCU產(chǎn)品中集成更深層次的邊緣AI能力，以提供更完整、更易用的邊緣AI解決方案。
近日，Arm發(fā)布了專為AI應(yīng)用設(shè)計的Cortex-M52處理器，這款內(nèi)核是大多數(shù)MCU的基礎(chǔ)，其目標是取代現(xiàn)有的M33或M3/M4。
這標志著低端市場也將開始融入AI技術(shù)，MCU廠商將掀起新一輪的MCU升級換代潮，預計將有更多具備AI功能的MCU問世。
AI深入到邊緣和終端
AI正在推動邊緣更加智能化，而邊緣設(shè)備也讓AI無處不在。
可以預見，未來十年，AI將成為推動MCU市場增長的主要力量。
隨著AI深入到邊緣和終端裝置，邊緣計算的發(fā)展成為推動全球MCU市場增長的主要趨勢之一。
以前的AI運算和機器學習主要在云端完成，但現(xiàn)在它們正在逐漸向邊緣端發(fā)展。
而邊緣AI并不會止步于手機、電腦這些具備SoC級別算力的終端，而是會繼續(xù)向著MCU為主控的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備蔓延。
隨著AI在邊緣的落地，硬件CNN在端側(cè)MCU的集成已經(jīng)成為一種技術(shù)趨勢。
NXP推出了MCX微控制器產(chǎn)品組合，這是一個融合了LPC和Kinetis傳統(tǒng)優(yōu)勢的通用MCU平臺。
這個組合在通用MCU中增加了一個硬件NPU，以專門加速邊緣通用的AI運算。
英飛凌最近公布了PSoC Edge系列微控制器，這款產(chǎn)品為邊緣操作機器學習（ML）設(shè)備提供了高性能和安全性。
德州儀器在過去的幾年里推出的MCU都具備在邊緣AI領(lǐng)域的優(yōu)勢。
今年5月，其收購了瑞典的TinyML和AutoML領(lǐng)域初創(chuàng)公司Imagimob AB。
此外，意法半導體于今年5月推出了其最新的64位微控制器STM32MP2。
下一個loT市場將重構(gòu)
將人工智能技術(shù)與MCU相融合，有望釋放一個巨大的市場潛力，并成為未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵推動力。
在Al+loT發(fā)展趨勢下，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備出貨量持續(xù)保持高增長。
根據(jù)loTAnalytics的數(shù)據(jù)，2022年全球活躍的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)達到了143億個，預計到2027年數(shù)量將達到297億個，年復合增長率達16%。
從通用MCU到IoT MCU，再到具備TinyML特質(zhì)的IoT MCU，微控制器的發(fā)展與整個消費電子設(shè)備的演進浪潮緊密相連。
單品MCU已經(jīng)不足以滿足當下IoT開發(fā)者的需求，選擇一顆MCU即選擇了一個完整的開發(fā)生態(tài)。
在AIoT時代，MCU的變化需要兼顧硬件和軟件兩個方面。
在硬件層面，要求更高的處理能力、更多的安全組件、多種連接能力以及更低功耗；
在軟件層面，操作系統(tǒng)從任務(wù)調(diào)度發(fā)展為IoT OS平臺，軟件復雜度大幅增加，需要平臺級軟件及工具；
同時，在生態(tài)系統(tǒng)層面，各種云服務(wù)公司進入嵌入式系統(tǒng)生態(tài)圈，并且與算法公司、純軟件公司合作增多。
此外，生態(tài)層面的變化也正在拉開大幕。
在AIoT時代，眾多云服務(wù)公司進入到嵌入式領(lǐng)域，MCU需要開放API接口等；
而且MCU需要與算法公司進行合作，以適配實現(xiàn)高效算力；操作系統(tǒng)層面云服務(wù)廠商的染指也將引發(fā)更多的爭斗。
而無線模組硬件成本的大幅縮減往往意味著，AIoT行業(yè)正在從拓荒期進入成長期，從小規(guī)模的摸索嘗試轉(zhuǎn)向大規(guī)模的經(jīng)驗復制。
這表明AIoT時代的嵌入式系統(tǒng)由功能型向體驗型方向轉(zhuǎn)型，保持高效就需要分工，并要產(chǎn)生聚集效應(yīng)實現(xiàn)規(guī)?；?。
結(jié)尾：
在人工智能時代，MCU這個芯片領(lǐng)域的資深前輩仍然能夠保持其領(lǐng)先地位，展現(xiàn)出歷久彌新的特質(zhì)。在可以預見的未來，MCU將成為物聯(lián)網(wǎng)邊緣不可或缺的核心組件。
我們正在邁入AIoT時代，AI深入到邊緣和終端裝置，已經(jīng)是一個長期必然的大方向。
做好技術(shù)準備國產(chǎn)廠商方能迎接未來轉(zhuǎn)折窗口的挑戰(zhàn)。
部分資料參考：
電子工程世界：《低端MCU，都要有AI了》，半導體行業(yè)觀察：《MCU巨頭，殊途同歸》，天天IC：《AIoT時代的MCU是“改良”還是“革命”？》，土人觀芯：《國產(chǎn)MCU，做好AI化的準備了嗎？》，電子發(fā)燒友網(wǎng)：《端側(cè)智能化，在MCU中集成AI功能》
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