探訪存儲&MCU雙龍頭，揭秘兆易創新的佈局與實力_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。08-01 09:36
近日，2023慕尼黑上海電子展在國家會展中心（上海）正式舉行，兆易創新攜存儲、GD32MCU、傳感器和模擬產品等50餘款優勢產品和創新解決方案重磅亮相，聯手生態合作伙伴，聚焦汽車、工業、物聯網、消費電子等重點應用領域，提供廣泛且豐富的設計資源，幫助客户靈活的開發產品並快速推向市場，在嵌入式系統智能化發展的時代為其助力賦能。
在展會現場，半導體行業觀察等媒體受邀與兆易創新MCU事業部產品市場總監金光一和Flash事業部執行總監陳暉進行了深入交流，更進一步地瞭解了兆易創新前瞻性的市場佈局和卓越的技術實力，以及兆易創新針對當前市場趨勢的思考和規劃。
聚焦兆易創新Cortex®-M7內核超高性能MCU
本次展會上，兆易創新重點展出了中國首款採用Cortex®-M7內核的GD32H7系列超高性能MCU和應用參考設計。
據瞭解，Arm® Cortex®-M7內核為GD32H7系列MCU提供了高達600MHz的處理能力，配備了4MB的片上Flash和1MB的SRAM，支持大容量代碼存儲。內置512KB的超大緊耦合內存TCM和64KB的L1-Cache高速緩存，以及先進的硬件DSP、雙精度FPU、三角函數和數字濾波器，以實現最佳處理效率。
相較現有的高性能產品，金光一認為，GD32H7系列MCU不僅實現性能的大幅提升，外設資源也進行了大幅擴容，模擬性能也得到空前提升。片上集成了2個採樣速率高達4MSPS的14位ADC，1個採樣速率高達5.3MSPS的12位ADC，在圖形圖像顯示、AI算法支持以及電機控制、光伏儲能等應用中，可提供高精度採樣率和快速響應。3個CAN-FD接口和2個以太網控制器也為工業網卡、變頻器、伺服器提供了很好的優勢。
另外，成本也是該產品的一大優勢。GD32H7系列MCU採用了業界領先的製程工藝，所以相比於國外的競爭對手成本優勢非常明顯。同時，兆易創新還將包括數字IP和模擬IP在內的多種IP等都進行了優化，極大的提升了集成度，在同樣面積下能夠容納更多的IP集成。
值得關注的是，GD32H7也是兆易創新推出的中國首款M7內核的MCU。那麼為什麼國內其他MCU廠商沒有對此進行佈局？金光一認為，一方面是因為超高端性能MCU的技術要求會更高，比如MCU主頻越高，它的穩定性、散熱、功耗就要進行更好的控制。而國內MCU偏中低端的較多，且多是用在能夠迅速起量的市場，而高端MCU的市場門檻加劇了技術壁壘的長期存在。
另一方面，兆易創新GD32 MCU是中國高性能通用微控制器領域的領跑者，擁有中國最大的Arm架構MCU家族，產品涵蓋Arm® Cortex®-M3、M4、M23、M33等內核通用MCU產品系列，已實現對低/中/高端產品的覆蓋。在此基礎上，GD32H7就是兆易創新向更高端產品持續邁進的新產物。
金光一指出，GD32H7的面市對於MCU市場有着深遠的意義，作為中國首款M7內核的超高性能MCU產品，以從性能、集成的資源、到成本這一極具競爭力的性價比優勢持續鞏固兆易創新的市場領先地位，進一步完善兆易創新超高性能MCU產品版圖，持續演繹超高性能MCU的國產替代和普及之路。
同時，GD32H7為高端需求提供更豐富的開發選擇，支持複雜運算、AI和多媒體技術等創新場景，全面推進MCU在前沿領域的應用和普及。
在應用參考設計方面，GD32H759I-EVAL全功能評估板使用GD32H759IMK6作為主控MCU，現已支持多種業界主流的實時操作系統(RTOS)、圖形化界面(GUI)和嵌入式AI算法等中間件，現場演示包括了Zephyr、AWS和Azure等RTOS。
在本次展會一同亮相的還有基於GD32H7設計的GUI開發演示套件，可進行LCD顯示、觸摸控制、二維碼、圖片解碼、文件瀏覽等功能演示，配合上位機模擬器方便客户在PC端進行UI設計和開發，以及邏輯功能驗證。通過串口、以太網及CAN等總線通訊接口連接PLC、變頻器、儀表等工業控制設備以及家居中控平台，讓用户能夠以更智能、輕鬆和直觀的方式與工作和家庭場所中的終端設備進行交互。
GD32H7-LVGL GUI解決方案（右圖）
“兆易創新還正在積極佈局雙核及多核處理器架構，這類超高性能MCU產品未來將進一步拉動AI在邊緣側設備的覆蓋率。此外，未來產品還將集成TrustZone、Lockstep等安全技術，滿足更多高級應用的安全性要求。”金光一補充道。
車規級MCU迎來發展熱潮
近幾年，半導體行業經歷了缺芯、供應過剩等週期波動，MCU的價格也隨之起伏，尤其是消費級MCU市場競爭異常激烈。
然而在這個過程中，隨着汽車產業“新四化”的發展趨勢，帶動汽車芯片需求成倍增長。作為汽車的車身控制系統、安全舒適系統、信息娛樂與網聯繫統、動力與底盤系統和輔助駕駛系統等汽車電子系統的主控芯片，MCU的市場空間有望在汽車電子產業變革進程中進一步打開。根據ICInsights數據，2021年全球車規級MCU市場規模為76億美元，預計到2025年全球車規級MCU市場規模超過110億美元。
在此趨勢下，兆易創新也在積極佈局車規MCU。金光一表示，我們從去年推出了首款基於Cortex -M33內核的GD32A503系列車規級微控制器，正式進入車規級MCU市場。
據介紹，GD32A503系列車規級MCU採用先進的車規級工藝平台，遵循車規級設計理念和生產標準，符合車用高可靠性和穩定性要求，已通過AEC-Q100 Grade 1可靠性和安全性標準汽車行業質量管理體系IATF 16949:2016規範認證。
憑藉眾多優異特性，該系列產品以均衡的處理性能、豐富的外設接口和增強的安全等級，為車身控制、車用照明、智能座艙、輔助駕駛及電機電源等多種電氣化車用場景提供主流開發之選。
據悉，目前兆易創新攜手業內多家車企、Tier1和方案廠商，持續構建車規MCU生態圈，為用户提供面向汽車市場差異化應用的解決方案。並通過開發工具鏈的建設和生態系統的部署，簡化並縮短終端設備的開發週期，加快量產進程。
在汽車電子應用展示區，兆易創新還重點展示了一系列基於GD32A503車規級MCU解決方案，包括LED流水轉向燈和車用電機控制方案等。
值得一提的是，GD32A503系列MCU完整採用兆易創新自主研發的IP庫設計，包含各類高品質高可靠的數字及模擬IP均經過幾億顆成熟量產檢驗。既提升車規產品的穩定性和一致性，又與GD32家族各系列一脈相承且無縫兼容，體現了GD32產品持續領先的發展創新基因。
“在新能源汽車產業蓬勃發展以及國產替代的前提和背景下，國產車規MCU發展潛力巨大。”金光一指出，兆易創新會持續加大在車規MCU方面的投入力度，深化車規產品線佈局。目前公司第一代MCU產品適用於主流的車身電子，後續產品研發方向將持續朝着ADAS、域控制器或協處理方面等高端車規領域邁進，匹配雙核以及高安全性的MCU產品，包括滿足ISO26262功能安全標準ASIL-B/D等級的升級迭代產品也已在陸續規劃中，以貼合汽車用户需求的產品和解決方案，與合作伙伴一同提升產業影響力。
此外，在新能源汽車滲透率不斷提升的背景下，充電樁等配套設施的建設直接影響着新能源汽車產業的持續健康發展。兆易創新還在現場展示了藉由GD32F427的交直流EV-charger主控板方案，以及基於GD32E230設計的汽車7.5KW交流充電樁方案，藉由此類MCU產品的高主頻、大容量存儲和豐富的外設接口，能快速響應各控制單元，滿足實時性可靠性要求。
基於GD32E230設計的汽車7.5KW交流充電樁方案（右圖）
RISC-V MCU另闢蹊徑
除了向車規級MCU進軍之外，RISC-V架構的MCU也是業界關注的重點。
作為MCU行業的先行者，早在2019年8月，兆易創新就推出了全球首顆基於RISC-V內核的32位通用MCU產品，以均衡的處理效能和系統資源，為RISC-V進入市場主流應用提供了高性價比的創新之選。
近日，兆易創新又展示RISC-V MCU的新進展。基於開源指令集架構RISC-V內核的全新combo GD32VW553系列無線MCU首次亮相慕展，並將於近期正式推出。
據介紹，GD32VW553系列新品採用160MHz RISC-V內核，配備4MB Flash及320KB SRAM，支持最新Wi-Fi 6和BLE 5.2無線通信協議，還集成了豐富的外設接口和硬件加密功能，為用户打造安全可靠兼具高性價比的無線連接方案，適用於智能家電、智慧家居、工業互聯網、通信網關等多種無線連接場景。
現場演示的GD32VW553系列開發板模擬智能家居設備，支持手機藍牙配對接入Wi-Fi網絡，並通過Matter協議控制燈的開關和亮度調節，在手機APP上實時顯示設備狀態。
金光一表示，兆易創新自2019年推出全球首款RISC-V內核32位通用MCU以來，在新架構內核領域持續延伸拓展並打造蓬勃的軟件生態支撐，在細分市場發揮特色增效降本，為RISC-V開源應用的商業化不斷提速。
可以預見，隨着全球對RISC-V的關注升温，這一開源架構將進一步打入主流市場，而搭載RISC-V內核的MCU也將會更加頻繁地走進工程師的日常。兆易創新即將推出的全新RISC-V MCU產品，將為“國產替代”帶來廣闊增量。
“未來，我們也會考慮RISC-V內核的車規級MCU產品，但基於生態問題，RISC-V在汽車領域的進展可能還需要時間積累，還有較長的路要走。”金光一補充道。
專注利基型存儲，塑造差異化優勢
除了MCU，存儲芯片也是兆易創新的重點業務之一。
在本次展會現場，兆易創新也帶來了諸多亮點產品和方案，包括業界超小尺寸FO-USON8封裝128Mb SPI NOR Flash——GD25LE128EXH，以及車規級GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash系列產品。
今年5月，兆易創新率先推出採用3mm×3mm×0.4mm FO-USON8封裝的SPI NOR Flash——GD25LE128EXH，其最大厚度僅為0.4mm，容量高達128Mb，是目前業界在此容量上能實現的最小塑封封裝產品，可在應對大容量代碼存儲需求的同時，提供極大限度的緊湊型設計自由。
近年來，隨着物聯網、可穿戴、健康監護、網通等應用的快速發展，需要在精緻小巧的產品形態中提供豐富的功能，同時具有極低功耗，以保障產品的長時間工作。而SPI NOR Flash作為這些設備中重要的代碼存儲單元，需提供更小、更薄、更輕的產品選擇來滿足這些不斷變化的應用需求。
此前率先推出超小尺寸3mm×3mm×0.4mm FO-USON8封裝的128Mb SPI NOR Flash，也是針對新的應用領域對業界小型化和高集成度的要求而做的一個新封裝形式，並且基於此封裝技術落地的首款產品GD25LE128EXH所具備的低功耗特性也使其適用於任何以電池供電的產品設計中。
陳暉在採訪中指出，未來隨着智能設備的不斷升級，兆易創新預見大容量、小尺寸、低功耗的SPI NOR Flash產品的需求將持續增長。針對這一趨勢，公司正在規劃通過先進封裝和存儲技術開發其它容量、更小尺寸的存儲產品，為客户提供更多樣化的選擇。
此外，兆易創新存儲產品在汽車領域也早有佈局。
眾所周知，汽車芯片對其設計和可靠性有着極高的要求，其從規劃到量產至少要三年以上的時間，整個投資的週期更長，技術要求更高。
首先，汽車電子需要通過包括AEC-Q100、IATF16949、ISO26262等在內的車規認證；其次，芯片在出廠前必須通過各項嚴苛的可靠性測試；此外，芯片產品的長期供貨承諾、產品生命週期內的服務支持，以及產品規劃的一致性等，這些都對車廠以及任何汽車電子供應鏈上的企業提出了嚴格的要求。同時，汽車芯片還要求供應商能夠給芯片提供高質量的保證，這就需要嚴格的管理流程，及時傾聽市場和客户反饋，並嚴格規範把控產品質量。
對此，從研發到生產，兆易創新採用零缺陷（Zero Defect）質量管控理念對所有項目實施完整的管理及緊密的關注，追蹤和保障產品整個生命週期的可靠性。
作為一家從消費電子起步的芯片廠商，兆易創新從2015年開始就重點佈局汽車市場，近幾年通過不斷加大研發投入，積極的開拓市場，提供了豐富的、高質量的車規級閃存，獲得合作伙伴和主流車廠的認可。
據陳暉介紹，兆易創新車規級GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash已廣泛運用在如智能座艙、智能駕駛、智能網聯、新能源電動車大小三電系統等，並且全球累計出貨量已超過1億顆。這個出貨量也驗證了兆易創新產品的高質量，以及服務汽車客户和Tier1 OEM的能力。
在展會現場，兆易創新展示了多個基於車規級存儲GD25 SPI NOR Flash的解決方案，包括毫米波雷達、智能座艙、智能駕駛等，以滿足汽車行業日益增長的定製化開發與技術服務需求。
兆易創新一站式解決方案
此外，兆易創新還在活動現場展示了在工業區域、物聯網、消費領域的諸多產品和方案佈局，讓行業夥伴和觀眾對兆易創新的產品線和技術能力有了更進一步的瞭解。
在工業展示區展示了諸如數字電源、光伏儲能、電機控制、冷鏈物流等多個細分領域的解決方案，為高效可靠的工業體系提供創新“生產力”；在物聯網展示區，則圍繞GD32MCU、電源控制，以及指紋傳感器，聯合打造了多款組合型方案，在重點垂直市場形成合力，有效提升了產品市場競爭力；在消費電子展示區，展示了包括移動、可穿戴、網通等近20餘款智能互聯方案，讓用户近距離體驗智慧互聯生活的科技魅力。
寫在最後
近年來，隨着供需發生改變，芯片市場正在經歷着前所未有的鉅變，作為國產存儲器和MCU龍頭，兆易創新正在通過怎樣的努力，來克服大環境帶來的衝擊？如何應對市場週期的波動？
對此，陳暉認為，作為一家全球性的Fabless公司，兆易創新從成立開始就做了很多功課，在半導體供應鏈上做了充分的準備。針對像2020年、2021年那樣大的缺貨狀態，我們從原材料到生產廠商、封測廠等整個產業鏈環節都有足夠的備份，以此保證了供應的穩定性。
金光一則圍繞“多元化”進行了分享，指出要通過產品的多元化、市場的多元化、區域的多元化和供應鏈的多元化等多方面的“多元化”來為供應做保障。特別是在供應鏈的多元化方面，我們現在MCU是在中國和海外同步生產，包括晶圓廠和封裝測試。目前我們MCU有7個晶圓廠、14個封測的後端工廠，這麼多的生產資源就保障了非常充足的供貨能力，不會輕易受到供需關係的影響，增強了供應韌性，也確保了我們長期發展的基礎。
他指出，做通用產品一定要具備多元化的供應能力，才能夠覆蓋到更多的一些應用，兆易創新也是憑藉這樣的策略來穿越低迷的週期，並獲得持續地成長。