靈動微電子高性能國潮MCU
國內大市場需求旺盛、國產自給率低、海外政經環境復雜化、缺貨行情可能延續等多重因素疊加，普遍認為，本土MCU廠商目前處于黃金窗口期，發展空間廣闊。經過多年發展，本土廠商的技術和產品豐富度齊頭并進，已具備一定的替代能力。許多廠商補全產品拼圖，提升產品系列完整性，以先發優勢跑馬圈地。上海靈動微電子股份有限公司（下文簡稱靈動微電子）通用MCU產品市場總監王維表示，從2021年11月份開始，靈動微電子保持著每個月發布一款新產品的速度，從工藝、封裝、接口等方面對產品系列進行更新。
以3月份推出的MM32F0040為例，該產品為72MHz主頻、Cortex-M0內核的小型封裝產品，采用12英寸晶圓制造。Cortex-M0是從8位和16位向32位過渡的入門級內核，兼具功耗和性能，能夠覆蓋低端市場需求。
而到了4月，靈動微電子對產品進行重大更新，與安謀科技一起合作開發新平臺，該平臺的新品使用安謀科技自主研發的“星辰”STAR-MC1內核，以拓展高性能系列產品。特別之處在于，該內核由本土團隊開發，具有鮮明的“國潮”特色，這也加深了靈動微電子新平臺的“國產化”意味。圖片
圖注：靈動微電子從2021年11月開始，以每月一款的速度推出新品
01
# “星辰”STAR-MC1內核具有本土基因，著重解決三方面問題
人工智能、物聯網、工業自動化的發展迅速，特別是在疫情之后，非接觸式人機交互、語音和視覺識別的增長也非常迅速，王維指出，雖然國產MCU的市占率有所提高，但是在高性能MCU產品上，國產產品的市占率還是很低。原因在于存在不同架構的市場、不同的玩家；廠商對高性能產品的支持力度和布局不夠；生態碎片化；以及算法優化復雜等問題。因此，高性能MCU市場仍然以歐美廠商為主。
在這樣的背景下，為了彌補本土廠商在高性能MCU上的缺失，靈動微電子經過嚴謹的評估，建立新平臺，選用安謀科技Armv8-M Mainline架構的“星辰”STAR-MC1內核，并推出該平臺的高性能新品MM32F5系列MCU產品，以期提高國產MCU在高性能領域的市占率。
那么，“星辰”STAR-MC1內核在功能、性能上表現如何？據安謀科技市場總監陳江杉介紹，從Cortex-M3、M4和M7到M0，Arm已經完成了從低端到最高端MCU IP的覆蓋，安謀科技在產品開發上考慮低功耗處理器的演進，先是有了V8 BASELINE，然后在此基礎上做拓展，包括添加DSP指令、FPU、內核處理器指令等。在V8架構上，安謀科技把信息安全技術從手機處理器下放到M系列產品，此外具有可定制性和靈活性，未來還會進一步增加計算密度。
據悉，“星辰”STAR-MC1內核采用Armv8-M Mainline架構，相對Armv7架構，在性能和功耗基本保持不變的前提下，通過架構演進，提升性能，其使用的TrustZone技術顯著提高平臺的信息安全能力。其優勢包括，其生態系統非常完備幫助客戶進軍對系統穩定性或者質量要求更高的應用場景；Arm有成熟處理器開發的方法論以及客戶交付質量的反饋，Arm的Cortex-M系列已經有百億級別的芯片出貨量，保證技術體系質量；安謀科技的編譯器還會進行工業級別或者車規級別認證，提供符合車規標準的功能交付安全包。
產品定義上，“星辰”STAR-MC1內核的優勢和特性集中在架構、生態系統、質量、內存子系統、可定制可拓展性、配置靈活上，并具有不同技術特性產品組合，以滿足不同市場的客戶需求。具體到每一個不同CPU IP的產品特性，對于第一代“星辰”STAR-MC1內核，安謀科技主要做了幾個點：把原來Cortex-M7上才有內存子系統下放到“星辰”STAR-MC1內核，滿足對實時任務的要求；具備Cache緩存系統，增加系統級數據吞吐率；支持V8架構下的可定制性和延展性，包括可定制指令集，包括我們的協處理器接口，幫助客戶進行定制差異化開發。圖片
圖注：“星辰”STAR-MC1內核的關鍵特性
“星辰”STAR-MC1內核著重解決三個問題：首先是安全，通過信息安全TrustZone技術提升整個系統級別安全處理能力，提供更全面的內存保護機制。其次是高效計算，“星辰”STAR-MC1內核的設計目標是一個性能功耗均衡的一個配置，但是它相對于Cortex-M4，有大概20%的性能提升，在面積和功耗相近的前提下，Cortex-M4的計算能力為1.15DMIPS/MHz，“星辰”STAR-MC1內核能做到1.5DMIPS/MHz，進一步提升系統計算效率。最后是靈活擴展，把M7才有的內存系統下放到“星辰”STAR-MC1內核上，而且具有一個可定制的接口，靈活定制協處理器或者指令提升系統效率。客戶可以用這套機制去做一些差異化，保證自己的知識產權。
圖注：星辰產品的交付、授權數量、團隊等情況
陳江杉特別提到，星辰內核由中國團隊獨立完成，美國技術比例不到10%，所以可以在科技競爭限制下的使用，安謀科技持續為國內客戶提供IP和服務。
據介紹，星辰在2018年5月立項，2019年9月大規模交付，整個團隊目前已經有接近100個工程師，從前端架構設計、分析，具體設計到實現到最后的驗證，包括系統軟件，整個功能都是在中國本土完成的。星辰內核已經用在穿戴式、汽車高速存儲、北斗定位芯片、網絡芯片的數據存儲，甚至包括服務器或者PC級別的SoC子系統控制器等等應用中，部分已經開始出貨。截止至一季度末，星辰內核在國內已經有超過70個授權客戶，客戶運用星辰內核的芯片項目已經超過60個。截止到去年年底，基于星辰內核的處理器出貨量已經超過一億顆。
02
# 靈動微電子MM32F5系列選擇“星辰”的考慮
在性能上，“星辰”STAR-MC1內核比Cortex M3、M4提高了很多，這點符合靈動微電子開發高性能平臺的方向，此外，王維表示，在系統架構上面，通過高性能架構，集成Cache、獨立的TCM等，幫助F5系列能夠在芯片系統的層面上提供更多的并發性，對于現在多處理需求，包括多接口同時工作的情況下達到更高性能。
圖注：MM32F5的優勢
軟件生態也是靈動微電子選擇星辰的原因之一，王維解釋道，Arm生態經過近20年的發展，已經非常完整、多樣化，所以MM32F5這個系列雖然基于星辰，但仍然支持主流編譯器、編譯環境和編譯工具，對于軟件開發的人員來說，方便從現有任何一種基于Arm架構的開發工具轉變到基于星辰的產品。對于靈動微電子來說，編譯工具的靈活使用也有助于擴展在整個Arm生態的新客戶。此外，在目前的大環境下面，保持供應鏈的獨立性和安全性也是本土MCU廠商的考慮，靈動微電子從內核，到生產、FAB廠、封裝測試廠等等環節保證產品的自主以及供應鏈的安全，這些有利于幫助下游用戶規避可能存在的法規風險。
03
# MM32F5具備多樣化接口和模塊，產品根據性能高低劃分
MM32F5平臺在使用星辰內核的基礎上，提供更多安全功能和通信接口，在芯片層面提供給用戶；提供256KB、2M閃存；使用雙分區配置提升系統運行可靠性；提供SAR ADC和定時器配置；該平臺還包含靈動微電子研發團隊獨創的一些專業模塊，首次加入MindSwitch模塊，在任意外設和通用接口之間做獨立的互聯機制，那他可以通過這個獨立的互聯，結合多路組合邏輯的處理單元，在不需要CPU干預的情況下完成更多不同外設、不同模塊之間的互連，以此使得系統達到更高的性能。
圖注：MM32F5系列產品特色
在產品規劃上，MM32F5以“星辰”STAR-MC1內核作為主內核，主要有三個系列。第一個是MM32F52系列，作為現有Cortex-M3、M4的升級，在整個性能上使用120MHz主頻。第二，終端應用越來越多地往高性能、可擴充的方向發展，所以MM32F53系列在性能上提高到150MHz，可提供更多擴展，面向更廣泛客戶、應用和市場。第三個是200MHz星辰內核產品，定義為MM32F55系列。當主頻達到200MHz或者更高主頻的時候，基于整個系統架構，其性能類似于接近300MHz的Cortex-M3或者M4，目前市場上這種產品比較少見。MM32F55針對人臉、物體識別、視覺和語音應用的擴展，也會加入安全功能，提升平臺性能要求，滿足客戶特定需要。
王維表示，靈動微電子在第二季度陸續推出兩款基于“星辰”STAR-MC1內核的產品，分別是MM32F5270和MM3F5280，其主要差別是存儲容量，前者為256KB，后者為2M。此外在內核、通信接口、信號互聯技術MindSwitch等產品特性上兩者完全相同，可以適用于工業自動化、電梯應用、消防應用、電源應用、掃地機器人等應用領域。
如需要了解更多靈動微MCU產品，請聯系靈動微核心代理商，穎特新科技
編輯：ls 最后修改時間：2022-06-15
