2017 年 6 月,恩智浦宣布推出基于 ARM Cortex-M7 的高性能处理器 i.MX.RT,这颗处理器的亮点之一在于主频达到 600MHz,超越了老牌竞敌 ST 2016 年推出的同类产品 STM32 H7 的 400MHz,为目前业内基于该构架的最高频率。并且宣布,3 个月后即可大规模供货,而 STM32 H7,据悉,截至目前依然不具备该能力。

 

亮点二,作为注重性能与效率的 i.MX 家族中重要的一员,i.MX.RT 提出了 MCU+MPU 的跨界处理器概念,号称填补了以往处理器高性能和易用性之间的空白。在开始介绍 MCU+MPU 跨界之前,我们先来看看收购飞思卡尔之后的恩智浦在 MCU 领域的表现。

 

双强联手,稳居 MCU 首把交椅

如下图示,2015 年收购飞思卡尔后,恩智浦在 MCU 领域就开始所向披靡,从 2015 年的全球排名第六,一跃升级至第一,年度增长率达到了 116%。

 


这种变化,一方面来自于飞思卡尔 2015 年已经位居市场第二的积淀,另一方面也来自于双剑合并后恩智浦完善的 MCU 产业链路和技术互补。如果你之前留意过恩智浦和飞思卡尔的产品链路的话,不难发现,这两家的产品互补性很强,一个擅长连接,一个擅长处理和控制连接及其带来的数据,专利数都约为 10,000 左右。

 

恩智浦有广泛的 32 位 ARM MCU 产品组合,多达 400 多款 MCU 产品。飞思卡尔在 ARM MCU、ARM 应用处理器、QorIQ 多核处理器、Power 处理器和 DSP 也都很出色,产品系列包括基于 Cortex-M0+/M4/M7 的 Kinetis、基于 Cortex-A8/A9 i.MX、基于 Power Architecture 和 Cortex-A7/A9/A53/57 的 QorIQ 处理平台以及基于 Power Architecture PowerQUICC 处理器。合并之后,虽然两家公司基于 ARM 系列的 MCU 业务有一部分重合,但是更多的是优势互补与资源整合。

 

 

强调 MPU 概念是新市场需求的结果

MPU 应用处理器对于飞思卡尔 i.MX 系列产品来说,并不是新的概念,基于 ARM Cortex-A7 的 i.MX6 系列打的就是 MPU 的旗号,只是之前没有大规模重点性的宣传。

 

从字面意思上来理解,MCU 强调控制,MPU 强调处理和应用,典型的 MCU 通常集成了片内 flash 存储器来存储和执行程序代码,目前市场上绝大多数 flash 型 MCU 最大空间为 2M 字节,MPU 则使用外部存储器提供程序和数据空间。在消费需求急速变化,客户产品面市时间分秒必争的情况下(如前段时间大火的共享单车,面市时间晚可能连心仪的颜色都选不到),外设接口通道数需求超过了 MCU 的提供范围怎么办?MCU 受限的片内存储器空间达不到规格书规定的用户接口容量,无法满足需求怎么办?而且,无论是针对消费电子还是工业自动化为目标的应用设计,用户界面(UI)都需要认真考虑。作为消费者,我们已经熟悉并乐于使用多色彩并且直观的用户图形界面。用户界面设计有许多考虑要素,第一,处理运算额外的需求,如 UI 库 Qt 需要额外的 80-100 DMIPS 开销。

 

第二,UI 的复杂度,越是丰富多彩,富于变化的多媒体图像显示,就需要越快的处理能力和越多的内存。

 

在这些情况下,MPU 就比 MCU 更具优势。MPU 外接的存储器不受片内 flash 空间的限制,另一方面,MPU 通常会集成一个嵌入式 TFT LCD 控制器,配合外界存储,天然是彩色图形用户界面的首选,这也是更加复杂先进的图形用户界面,特别是屏幕超过了 4.3 英寸,会明确规定使用 MPU。MCU 则通常用在分段点状矩阵 LCD 屏和其他带有串行接口的显示屏应用中。

 

但是,从上图可以看到 i.MX.RT 处于恩智浦 i.MX 系列产品的中间位置,同时具备 MCU 的高性能处理和 MPU 灵活应用两大特性,但也可以说是灵活性未满、高效能仍有空间。具体如何选择,还是要看客户应用场景的需求。

 

为何要强调 i.MX.RT 是 MCU+MPU 跨界处理器?

恩智浦对 i.MX.RT 的这番包装,一方面就是如上面分析,是为了满足日益增长的可穿戴、移动互联等领域的市场需求,这种领域,如共享单车、具备人机交互功能的智能家居等不仅强调低功耗高性能,还非常注重成本和产品面世时间,所以,在工程师熟悉的设计范畴中整合了两种不同的设计需求本身是很聪明的做法。另一方面,恩智浦与 ST 在基于 ARM 构架 MCU 领域(主要是之前的飞思卡尔)相爱相杀很多年,2016 年,ST 已经率先宣布,推出基于 Cortex-M7 的高性能 MCU STM32 H7。ST 完整的产品链路以及市场部署,势必会迫使同样看好该类市场应用的后入者恩智浦做出销售战略以及宣传战略方面的调整。

 

今年 6 月,ST 亚太区 MMS(微控制器、存储器及安全微控制器)及物联网副总裁 ArnaudJulienne 在北京举办的“意法半导体 STM32 十周年庆典媒体沟通会”上回顾了 STM32 的 10 年发展。他说,10 年时间,ST 从 2007 年在中国市场 MCU 份额只有 2.x%提升到 2016 年的 14%,名列中国通用 MCU 市场出货量第二,恩智浦居第一位。而且在 2016 年底,ST 在中国的 MCU 出货量占整个公司的 36%份额。这样的成绩与后劲,让接着收购上位的恩智浦不得不侧目吧。

 

 

综上,MCU 和 MPU 其实都不是什么特别新鲜的概念,就算整合在一起,也不是革命性变化,只是在特定市场需求、特定宣传策略下的产物。至于后市接受程度,除了 i.MX.RT 强悍的性能参数,还需要配合考虑产品成本、供货周期、参考设计等诸多因素。

 

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