嵌入式系統智能化商機旺　MCU廠升級eFlash制程

　　微控制器（MCU）廠商在嵌入式快閃記憶體（eFlash）新一輪先進制程競賽開打。值此智慧化嵌入式系統（Intelligent Embedded System）市場方興未艾之際，Flash MCU內嵌的編碼型快閃（NOR Flash）記憶體容量亦將大幅增長，以迎合智慧化嵌入式系統配備聯網、圖形化和語音人機介面等功能，以及內建精簡型作業系統（OS）的設計要求。

　　看好內嵌更高快閃記憶體容量的Flash MCU在智慧嵌入式系統市場前景，微控制器廠商正大舉投資更先進的eFlash奈米（nm）製程，如繼瑞薩電子（Renesas Electronics）和飛思卡爾（Freescale）后，近期英飛凌（Infineon）、飛索（Spansion）亦分別宣布將與格羅方德 （GLOBALFOUNDRIES）和聯電共同開發及生產40奈米eFlash製程技術與產品，讓40奈米Flash MCU市場戰火急速升溫。在先進製程助力之下，Flash MCU內嵌的快閃記憶體容量將可達4MB以上，有助于嵌入式系統廠開發搭載作業系統的智慧化嵌入式系統，遂成為微控制器業者全力布局的重點（表1）。

　　智能嵌入式系統添柴薪　高容量Flash MCU需求漲

　　智慧化嵌入式系統除內建精簡型作業系統之外，支援的聯網通訊技術和多媒體功能數量亦將急遽攀升，正帶動內嵌更高記憶體容量的Flash MCU在智慧化嵌入式市場滲透率迅速擴大。

　　***瑞薩第一營業行銷部副理黎柏均（圖1）表示，智慧化嵌入式系統已為大勢所趨，其中聯網與多媒體為兩大必備的功能。

　　目前智慧化嵌入式系統主要增加的聯網功能以有線為主，包括通用序列匯流排（USB）、區域控制網路匯流排（CAN Bus）、SDIO、串列周邊介面（SPI）、內部整合電路（I2C）、通用異步收發器（UART）與傳輸控制協定（TCP）/網際網路協定（IP）等。

　　未來，智慧化嵌入式系統則將逐步支援藍牙、ZigBee等無線技術，將帶動內建無線通訊功能的32位元微控制器需求升溫；不過，黎柏均指出，無線技術與微控制器製程迥異，必須選用混合訊號製程或系統級封裝（SiP）進行整合，故現階段瑞薩40奈米eFlash製程，尚不考慮生產整合無線通訊技術的32位元微控制器。

　　黎柏均強調，智慧化嵌入式系統除有線和無線聯網技術的通訊協定之外，搭載的Flash MCU內嵌快閃記憶體，另須儲存終端用戶透過聯網功能下載的五花八門應用程式，促使智慧化嵌入式系統開發商對于內嵌更高快閃記憶體容量的Flash MCU倚賴度大增。

　　除聯網功能之外，智慧化嵌入式系統內建圖形化和語音等功能的人機介面比重亦將迅速成長，成為加速內嵌高容量快閃記憶體且具備更高存取速度的Flash MCU在智慧化嵌入式系統市場普及的動能。黎柏均認為，工業控制、大樓自動化、汽車等嵌入式系統可望朝更智慧化方向演進，其中圖形化與語音功能將逐步成為標準功能配備，將激勵對于內嵌4MB以上快閃記憶體、更高存取速度的Flash MCU需求水漲船高。

　　挾40nm制程　瑞薩發布新款eFlash MCU

　　也因此，不少半導體大廠已紛紛加碼投資40奈米製程，如瑞薩電子在推出32位元車用微控制器RH850后（圖2），今年底前將再借助40奈米金屬氧化氮氧化硅（MONOS）eFlash製程技術，推出基于獨家RX核心的通用型32位元微控制器，搶攻智慧化嵌入式系統發展商機。

　　圖2 瑞薩預計將于2015年再開發新一代車用微控制器RH850系列家族產品。　資料來源：瑞薩

　　黎柏均表示，嵌入式系統為實現智慧化功能，除須內建作業系統外，亦將新增聯網、圖形與語音功能，將帶動應用程式碼數量激增，因此對于微控制器內建的 eFlash容量和存取速度要求已愈來愈嚴苛。瑞薩已啟動第二波40奈米eFlash製程量產計畫，準備于下半年發布新一代通用型32位元Flash MCU。

　　據了解，瑞薩電子在智慧化嵌入式系統市場，主要係鎖定智慧汽車（Smart Car）、智慧大樓（Smart Building）及智慧家庭（Smart Home）叁大應用，并將持續借重40奈米eFlash製程，開發出更高存取速度與記憶體容量的32位元微控制器，以迎合市場對于更高性價比Flash MCU的要求。

　　黎柏均強調，該公司憑藉自有的eFlash專利技術開發的40奈米製程，已量產出業界最高存取速度的Flash MCU，達120MHz，在相同記憶體容量之下，相較于其他競爭對手的Flash MCU存取速度可高出一倍之多。 黎柏均進一步指出，該公司新一代通用型32位元Flash MCU內嵌的快閃記憶體容量已達4MB，未來將持續透過40奈米製程開發記憶體容量高達8MB的32位元Flash MCU。

　　除瑞薩電子之外，NOR Flash龍頭大廠飛索看準快閃記憶體在微控制器應用的眾多市場機會點，除出手收購富士通半導體微控制器和類比部門，跨足MCU市場外，亦已與聯電達成 40奈米製程合作協議，將採用40奈米製程量產Flash MCU和系統單晶片（SoC），加入40奈米製程賽局。

　　整合富士通資源　飛索2015年發布Flash MCU

　　2013年5月，飛索宣布收購富士通半導體（Fujitsu Semiconductor）微控制器和類比部門，如此大動作跨足微控制器產業，已引發半導體業界的關注。飛索預定于2013年7？9月，正式完成富士通半導體微控制器、類比及混合訊號部門購併，未來將加速整合該部門技術資源，以及自家的嵌入式電荷擷取（eCT）快閃記憶體技術，全力加速Flash微控制器研發，預計于2015年發布首款產品。

　　飛索資深副總裁暨全球技術長Saied Tehrani（圖3）談到，該公司在嵌入式市場與快閃記憶體領域已累積不少成果，若再結合富士通半導體微控制器、類比業務相關產品和技術，以及其在日本市場的優勢，將可進一步擴大市場版圖，帶動飛索快閃記憶體產品銷售成長。

　　Tehrani進一步指出，飛索購併富士通半導體微控制器與類比業務將強化針對嵌入式市場的產品線，包括汽車、工業及消費性電子，預計7？9月完成購併案后，將于2014年為飛索挹注高達4億5，000萬至5億5，000萬美元的收入。

　　據悉，在雙方購併作業完成后，富士通半導體將成為飛索微控制器和類比業務的晶圓代工廠，并將沿用既有的55奈米、65奈米及90奈米製程，為飛索量產Flash MCU。

　　Tehrani認為，該公司收購富士通半導體的MCU與類比業務后，將會產生諸多綜效，特別是快閃記憶體在微控制器應用有眾多機會點；而在結合雙方的優勢后，更可利用飛索在嵌入式市場的地位和能見度來擴大微控制器、類比及混合訊號產品于汽車、工業和消費性電子的市場滲透率。

　　不僅如此，飛索也與聯電展開更先進的40奈米eFlash製程合作。Tehrani認為，飛索的eCT快閃記憶體技術，結合聯電40奈米製程，將為旗下的SoC提供更高性能、更低功耗及更具成本競爭力的微控制器和SoC方案，大舉插旗嵌入式市場。

　　飛索與聯電的40奈米合作協議中，將授權聯電其獨家的eCT快閃記憶體技術，該技術類似飛索的MirrorBit技術，但經過修改和邏輯優化，故具備更快存取時間（低于10奈秒）和更低功率的特色，并易于與邏輯整合，較傳統NOR快閃記憶體生產方式使用更少的光罩製程步驟，讓eCT能整合快閃記憶體和高性能邏輯SoC產品，成為具有成本效益的解決方案。

　　面對Flash MCU市場競爭者眾，Tehrani強調，該公司在非揮發性記憶體發展有悠久的歷史，并在嵌入式MCU和SoC獨立式快閃記憶體的eCT技術發展上有超過 10年經驗，且擁有的嵌入式快閃記憶體技術係專為先進的邏輯設計，因此具備更快存取速度、低功耗及高運算效率的優勢，有利于提高日后旗下Flash MCU產品的市場競爭力。

　　在智慧化嵌入式系統蔚為風潮之下，國外半導體大廠正爭相加入新一輪先進奈米Flash製程賽局，藉由更先進的40奈米製程，開發出內嵌更高NOR快閃記憶體容量、更高存取速度、更具成本競爭力的高階32位元Flash MCU，以避免陷入入門級產品線打價格戰的泥淖，同時積極壯大高毛利的智慧化嵌入式系統市場版圖。