前言：曾經“井水不犯河水”的無線技術開始萬眾一“芯”了。時至今日，無線技術在碎片化的IoT市場中“一家通吃”是不可能完成的任務，“共存”成為一個可行的選擇。而這樣的“合作”已見端倪，越來越多的廠商開始推出支持多協議RF如BLE + IEEE802.15.4的單芯片MCU，這會是MCU的下一風口嗎？

　　MCU微控制單元暗存變局

　　作為通用電子產品的基礎部件和心臟，MCU的重要性不言而喻，市場規模也在持續攀升。據IC Insights研究報告，全球MCU市場將于2020年達到高峰，銷售額達209億美元，出貨267億顆。而占據C位的中國市場自承其重，據IHS研究報告，2018年中國市場將會達到50億美元，2021年將有64.2億美元。

　　在市場格局相對穩定的MCU微控制單元市場中，國外大廠ST、瑞薩、NXP、TI等一直把持頭部位置，國內廠商仍在從低端向中高端加快滲透步伐。值得注意的是，MCU在技術升級的道路上一路向前，但重要的是如何保持一致？

　　物聯網、工業4.0、AI、智能駕駛等新興應用對MCU提出了一些新的要求，包括處理能力提升、數據采集速度與精度、通信協議接口、可靠性和穩定性等，相應地需要高性能、低功耗、高可靠性、超大容量Flash和RAM，支持多種網絡接口、無線技術和OTA空中升級，達到嚴格的功能安全和網絡安全。這些新技術將引領新一代MCU的技術升級。“隨著無線技術的成熟，無線功能作為MCU的標準外設遲早都要到來。”一直做MCU微控制單元研究的業界專家唐曉泉總結說。

　　在這一過程中，新老勢力的角逐也將逐漸分化。傳統MCU市場的競爭領域主要以硬件為中心，包括功耗、外設、性能、體積和材料成本等等，而未來可預見更大的系統級差異化，圍繞芯片提供綜合性解決方案或將產生新的變局。

　　無線MCU微控制單元成趨勢

　　隨著越來越多的設備接入IoT，不只要求更多的無線連接功能和更高安全性，還需要低成本、低功耗等，因而以往MCU+無線芯片的分立方案出現了“危機”，集成已是心照不宣的選擇。正如市場所見，恩智浦的K32W0x、TI的SimpleLink雙核結構CC2650、ST的STM32WB多協議芯片、Nordic的nRF52840都已面世，無線MCU微控制單元已成蔚然之勢。

　　誠然，這一集成帶來了新的挑戰，比如如何配置芯片的硬件資源，支持不同協議的運行；如何在芯片復雜性增加的前提下，依然保持低功耗的特性；如何提供多協議應用的可靠、易用的開發工具等。STM32超低功耗和網絡微控制器市場經理Hakim Jaafar就指出，無線協議棧的調試、生態系統搭建及競爭力體現均是挑戰。

　　但這樣的多協議、單芯片MCU微控制單元的優勢仍然顯見。Hakim Jaafar分析道，以往解決方案是單核MCU+無線芯片，不僅成本更高，而且單核既需要跑應用也需要跑無線協議，因而需要分時系統，更加復雜。同時任務處理時間長，因而功耗更高。而從集成之后的架構來看，一般無線MCU以ARM Cortex-M4和Cortex-M0+來配置，M0+負責無線協議棧以及安全密鑰，而應用則在M4上運行，這有助于在實時性、安全性獲得優勢，并在M0+工作時讓M4休眠等方式實現功耗優化。

　　同時，這為開發者帶來了便利，比如在熱門的智能門鎖中使用支持BLE和Thread的雙協議芯片，既可支持帶有BLE的手機直接開鎖，也可作為智能家庭Thread網絡節點，通過云端進行控制和管理。

　　雖然以往也有集成相關無線RF的MCU微控制單元，但Hakim Jaafar提及，STM32WB可支持最新的協議棧為藍牙5.0，具備mesh的功能，而過去的藍牙IP不支持5.0，有了最新的IP才使其成為可能。

　　主流的無線MCU微控制單元大都集成了開放的2.4G射頻多協議模塊，支持藍牙5.0以及Thread和ZigBee的協議棧。或許現在的問題是，如何在同質化的無線MCU中脫穎而出？

　　競爭力比拼

　　“無線功能將成為MCU微控制單元的標準外設，此時MCU微控制單元的競爭又將回到最原始的狀態，即性價比、服務支撐特別是軟件的支撐。”唐曉泉直言。

　　而對于STM32WB系列的價值點，ST中國區微控制器事業部市場及應用總監曹錦東如數家珍，一是超低功耗，在256K的RAM條件下可達到1.8A，在關閉模式下則小于50nA；二是超安全性，提供諸多的保護與安全性能；三是系統成本，STM32WB集成了巴倫等，外部器件最少只需6個，而且最少可做到兩層板，大幅降低了成本；四是可延續或共用STM32已有的生態系統，有免費的軟件和IDE集成開發環境，可降低開發門檻，加快開發進程；五是ST可提供長達10年的供貨保證。

　　安全性對于IoT的重要性不言而喻。曹錦東表示，STM32WB主要通過雙核保證安全，M0+存儲安全密鑰，這一區域是M4內核訪問不了的，通過這一機制，當程序通過OTA升級時收到代碼后，需M0+確認程序的密碼是否與原始密碼相匹配，如不匹配則停止升級。此外，在IoT保護上，面對非入侵式攻擊以及軟件攻擊，都有一系列的防御措施。

　　除在MCU微控制單元的“軟硬指標”比拼之外，還要考量操作系統和云連接的“度”。曹錦東提到，STM32WB支持主流的IoT操作系統如AliOS、RT-Thread和LiteOS等，云廠商合作伙伴則有亞馬遜、微軟、阿里等，同時也支持一些中小型云廠商。

　　獨立無線芯片仍有市場？

　　很顯然，無線MCU微控制單元已成廠商的關注重點。而且各大廠商開發都基于一個平臺化的架構，如ST的STM32 、TI的SimpleLink、Nordic的nRF5、NXP的Kinetis W等，以沿襲之前的生態優勢。未來隨著市場的發展，各大廠商還將不斷推出新功能的無線MCU，以應對細分市場的需求。

　　“下一步ST還將推出WL系列，即長距離（Long range）無線，諸如Sub-GHz等，甚至是帶有WiFi的SoC，這些都是ST在未來的規劃。”Hakim Jaafar指出。

　　同時也要看到，在無線MCU微控制單元芯片走向多協議化的背后，其實還有一個更深層次的動因，那就是無線技術的IP化——WiFi本身具備IP能力，BLE 4.2版本增加了對IP網絡的支持，而基于802.15.4的Thread也是基于IP的網絡協議——這樣的“共性”將如何推動物聯網無線互連技術的走向，值得業界關注。

　　而無線MCU興起，是否意味著以后分立的藍牙或ZigBee市場之消減？Hakim Jaafar的看法是，從技術上講這兩大技術需求不一，而客戶的需求是多樣化的，尤其是IoT市場特別碎片化，有的可能需要比較小的資源，只做一些透傳的射頻；有的可能需要強大的資源，外部要接強大的處理器如MCU或MPU。“傳統的無線射頻芯片仍會存在，而集成化亦是一大趨勢，這兩種架構的芯片彼此互補，關鍵是看市場需求。”Hakim Jaafar提及。