<span style='color:red'>易兆创新</span>：面向新周期、新需求、新挑战，国产MCU厂商新品迭出，打造一场创新盛宴
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易兆创新：面向新周期、新需求、新挑战，国产MCU厂商新品迭出，打造一场创新盛宴

　　不断升级焕新的消费体验，不断迭代融合的创新设计，加码消费电子、工业制造和汽车等行业需求的复苏和增长，MCU作为核心元件，迎来了巨大的增长机遇。根据Precedence Research的统计数据，2022年全球MCU市场约为270亿美元，预计2032年有望达690亿美元，未来10年复合增长率(CAGR)高达9.9%。　　在新的产业周期里，终端市场对MCU的需求变得更加细分多元——开发人员希望借助MCU简化产品的设计，增加产品的差异化竞争优势，并获得出色的性价比优势。因而，高性能、高度集成、高安全性、高性价比、低功耗和小型封装等成为开发人员评估一款MCU是否有竞争力的关键。　　高性能和高度集成让产品开发化繁为简　　新一轮产业周期里，进一步解决能量生产和需求在时间、空间以及强度上的不匹配，是全球能源转型升级过程中的关键一环，新型储能市场迎来前所未有的市场扩张。根据中关村储能产业技术联盟(CNESA)的统计数据，2023年全球新增投运电力储能项目装机规模突破50GW，达到52.0GW;其中新型储能新增投运规模创历史新高，达到45.6GW。　　CNESA在研报中指出，作为全球储能市场的主要贡献国，2023年中国新增储能装机量在全球储能市场的占比高达47%。截至2023年底，中国已投运电力储能项目中，以锂电储能为代表的新型储能累计装机规模达到34.5GW/74.5GWh(功率规模/能量规模)，占比达39.9%。　　数据来源：CNESA，电子发烧友网制图　　在新型储能系统中，BMS肩负改善系统安全性和经济性两大重任，是专门用于管理电池运行的控制系统，可以实现电芯监控、荷电状态(SOC)估算以及单体电池均衡等核心功能，为储能系统的稳定与高效运行提供有力保障。由于大型储能电站逐渐走向MWh级乃至GWh级，会有数以百万计的储能电池串联在一起，给储能BMS提出了非常严峻的挑战。　　储能BMS系统主要由三部分组成：MCU、AFE(模拟前端)和传感器，其中MCU相当于是BMS系统的“大脑”，用以实现信号监管、数据记录和执行指令发布。为实现新型储能系统的规模性部署，应用于BMS系统的MCU需要满足两大新需求：首先，BMS算法变得更加复杂，电芯电压、电流、温度、系统绝缘、压力、异常气体等数据都要融入算法，并需要算法针对这些数据变化即刻做出响应，这对MCU主频、存储配置和算法运行效率提出了更高的要求;其次，除了电压、电流的常规监测外，电路保护和环境监测方面部署了大量的探测器和传感器，并配备有专门功能的保护电路，要求MCU提供更加丰富的外设资源。此外，对于系统级功能安全IEC 61508 SIL2已逐渐成为储能行业标准，用户对于MCU的安全可靠提出更为严苛的要求。　　面对如此高规格且复杂的需求，如果采用传统的通用MCU，受限于主频、存储资源和外设资源，系统构建可能需要多颗MCU芯片，导致系统复杂度、系统成本和方案体积显著上升。采用兆易创新GD32F5系列高性能MCU便能够免去这些困扰。　　兆易创新推出的基于Arm® Cortex®-M33内核的GD32F5系列高性能MCU，为储能BMS等相关应用带来行业领先的性能和丰富的外设资源。该系列MCU最高支持200MHz的运行主频，工作性能可达3.31 CoreMark/MHz，为高性能工业应用提供充足的性能保障。该系列MCU符合系统级IEC61508 SIL2功能安全标准，能够提供完整的Safety Package开发资源。同时，GD32F5系列MCU最高配备了7.5MB的片上Flash及1MB的SRAM，MCU内置的高级DSP硬件加速器和单精度浮点单元(FPU)，以及2MB可配置零等待执行区(Code-Flash)，能够有效提升BMS核心算法的处理效率和实时性。　　在外设资源方面，GD32F5系列MCU提供丰富的外设，帮助BMS系统构建各种功能。GD32F5系列MCU支持3个12位ADC、2个DAC等高精度模拟外设，可用于实现过压检测、过温检测和电芯均衡控制等功能;GD32F5系列MCU提供8个U(S)ART、6个I2C、6个SPI、2个I2S、1个SDIO、1个USB2.0 OTG、2路CAN-FD控制器和1路以太网等接口资源，为BMS系统的内部通信、外部通信、故障诊断、冷却系统控制等子系统的设计提供充足的支持。　　高安全性减少产品设计的后顾之忧　　新一轮产业周期里，“产品升级”需求让系统安全防护任务变得更加艰巨。无论是人工技术，还是物联网技术，共同的核心驱动都是数据。这些技术的飞速发展让数据安全成为行业关注的焦点问题，数据泄露和信息盗窃情况日益严峻，一旦发生可能会给企业和个人带来不可估量的损失。　　以工业自动化为例，在这个领域里，数据每天在亿万台设备中流传，市场容量巨大导致数据安全问题突出。根据Frost&Sullivan的统计数据，2023年全球工业自动化市场规模达到4807.3亿美元，随着工业4.0时代的持续推进，预计到2025年全球工业自动化市场规模将达到5436.6亿美元。　　在工业自动化系统运行的过程中，会遭遇很多方面的数据泄露风险，其中有一些较为典型：　　无效的安全隔离　　数据隔离通过将不同用户或应用程序的数据进行隔离，以防止数据泄露和交叉污染。无效隔离是在网络和硬件层面存在明显的安全问题，导致数据在传输和存储的过程中被窃取。　　无安全启动机制　　安全启动是一整套连贯的机制，以此来保障系统在启动的过程中不至于遭受入侵风险，从可信根验证、数字签名、安全环境部署到系统启动，很多系统存在安全环节缺失。　　无事件响应措施　　安全挑战无处不在，导致安全入侵的事情时有发生，比如系统升级时可能就会被植入风险因素。有些系统缺乏入侵事件的响应机制，无法有效化解安全攻击。　　作为工业自动化系统的核心元件，MCU兼顾性能和安全性是非常有必要的。工业自动化系统的安全子系统主要由模拟电路、安全组件和MCU三部分组成，随着系统集成度日益提升，目前大部分安全组件被嵌入到MCU内部，包括六大基础安全模块：安全下载、安全访问、安全通信、安全启动、安全调试和安全存储。除了行业统一的安全算法之外，目前MCU在安全性方面的配置和策略并不统一，高性能MCU一般会在各项安全配置上尽可能达到最优的水平。　　兆易创新GD32F5系列MCU致力于提供行业领先的安全功能，该系列MCU符合系统级IEC61508 SIL2功能安全标准，内置多种安全功能，为系统运营各环节提供安全保障。　　GD32F5系列MCU提供多级代码、数据保护区及EFUSE区域，支持安全OTA、安全启动、安全调试、安全下载等多种机制。为了帮助用户快速上手，GD32全新推出Security Boot and Update软件平台，提供安全启动、安全升级、安全通信及软件方案，用户可以根据实际需求进行二次开发。另外，该系列MCU提供完整的Safety Package，SRAM/Flash全区支持ECC校验，以保障完整存储空间的稳定可靠。　　在产品供应方面，GD32F5系列MCU提供了包含BGA176，LQFP176/144/100/64等5种封装类型共10个产品型号，并有丰富的开源资源和板卡可供选择，为工业场景的差异化创新赋能。　　实现效能和功耗间的卓越平衡　　在新的产业周期里，“产品升级”需求让很多应用面临更加严峻的低功耗挑战。为了能够搭载和实现更多的功能，目前电子系统对于功耗的划分越来越明确，除了元器件自身的动态功耗和静态功耗外，系统的待机功耗和睡眠功耗也成为重要的考量因素。对于依赖电池供电的设备，尤其是应用于环境物联网等场景的设备，挑战尤为显著。这些设备大都部署在偏远地区且数量巨大，如果系统功耗过高，将导致运维人员需要频繁更换电池，增加了工作负担。　　比如在工业表计市场，目前水表、电表以及燃气表都在经历智能化升级，撬动百亿、千亿级大市场。根据S&P Consulting的统计数据，2023年全球智能计量仪表市场规模为1987.8亿美元，同比增长6.8%。其中，智能电表、智能水表和智能燃气表市场规模分别是1072.6亿美元、507.9亿美元和407.3亿美元。　　数据来源：S&P Consulting，电子发烧友网制图　　表计产品的智能化升级主要受益于物联网技术的发展，在住宅建筑、商业和工业等领域，传统机械表计大规模转化为智能表计，以实现便捷抄表和系统性管理。在联网技术方面，智能表计主要采取的通信方式是LoRa、NB-IoT和Cat.1，一个重要原因就是这些联网技术都具有低功耗的优势。　　然而，随着工业表计进一步的智能化升级，相关方案除了提供必要的采集、计量和传输功能外，还需要提供远距离控制、多模式计费、双向数据传输和防偷防窃等个性化功能。此时系统的运转不再只是单纯几个模式，而是要应对非预测性的动态变化，比如用户远程查看时，表计就要被唤醒，以快速进入低功耗运转模式。　　更加智能的表计要求MCU在断电模式、定时系统、事件驱动、片上外设、掉电检测、漏电流、封装等方面进行全面的优化。其中，在外设方面，MCU需要具备多种不同功能的外设，并为常用功能提供额外的低功耗外设选项，同时还要全部配有中断功能;在功耗管理方面，MCU需要具备多种低功耗模式，并实现各模式之间高效切换，以适应唤醒和休眠等不同工作状态;在数据测量方面，高精度ADC是低功耗MCU获取高质量传感器读数的关键;在封装方面，超小型的MCU封装有助于设计人员应对空间挑战。　　面向智能表计等低功耗需求，兆易创新推出了基于Arm® Cortex®-M23内核的GD32L235系列MCU。GD32L235系列MCU为打造智能表计方案带来全面的支持。首先，GD32L235系列MCU提供深度睡眠(Deep-sleep)、部分睡眠(Sleep)和待机(Standby)等六种低功耗模式，以应对智能表计各种定制化开发需求。其中，深度睡眠(Deep-sleep)模式下电流仅为1.8uA，唤醒时间低于2uS;最高主频全速工作模式的功耗也只有66uA/MHz。　　其次，GD32L235系列MCU在低功耗的同时带来了出色的性能表现，主频达到64MHz，配备了64KB到128KB的嵌入式闪存及12KB到24KB的SRAM，并按照存储容量分为两款型号，以满足用户不同应用场景下的差异化需求。该产品系列还配备了1个12位ADC，支持差分输入和单端输入两种模式，提高了ADC模块的精度和性能，让智能表计实现精确采集。　　此外，GD32L235系列MCU提供丰富的外设资源，包括2个16位低功耗定时器、6个通用16位定时器、1个高级定时器和2个基本定时器，以及2个低功耗LPUART、2个USART、2个UART、3个I2C、2个SPI等，其中低功耗定时器和低功耗LPUART的存在让智能表计的创新灵活性大幅提升。　　GD32L235系列MCU主要面向低功耗且追求极致性价比的市场需求，比如工业表计、智能门锁、便携式设备、IoT、电子烟、BMS等。该系列MCU提供了WLCSP25超小封装选择，为智能表计越来越受限的方案空间带来了解决方案。目前，针对GD32L235系列MCU的各种开发资源都已经上线。　　卓越性价比让产品更具竞争力　　在新的产业周期里，“产品升级”的终极目标是提供具有极致性价比的体验，在消费电子领域表现得尤为明显。全面复苏的消费电子市场里，新产品、产品迭代需求源源不断。当然，即便此前处于产业低迷期，具备万亿美元市场规模的消费电子市场也不容忽视。根据市场研究公司Gartner的统计数据，全球消费电子市场在2023年已经达到1.4万亿美元。在新的产业周期里，消费电子也带来了全新的挑战，尤其是在入门级市场里。　　新周期里消费电子竞争有三大关键词：差异化、性价比和短周期。第一，创新是消费电子新周期的核心驱动力，开发人员需要在硬件、软件和用户体验等方面持续改进，以满足不同地区、不同层次的消费者需求;第二，当前消费电子产品品牌众多、类型丰富，消费者有更多的选择，性价比成为评定产品好坏的主要因素之一;第三，创新的周期逐渐缩短，导致消费电子产品周期短、迭代快，对研发有着更高的要求。　　消费电子给作为系统核心的MCU提出了全新的要求：为了应对差异化竞争优势，需要MCU提供高性能和丰富的外设资源;为了达到极致的性价比，MCU作为核心元件需要从器件和系统等各个层面去考虑优化成本;为了抢夺市场先机，需要MCU提供敏捷开发的各种资源。　　兆易创新GD32E235 MCU是新周期里开发消费电子产品的优质选择，其同系入门级产品， GD32E230系列MCU自上市以来广受好评，高性价比体验令用户印象深刻。新一代GD32E235 MCU延续了这一优势，以更优的性能、更有竞争力的成本为电机控制、便携式设备、工业自动化、家用电器、电动工具和智能家居等应用带来更好的创新动力。　　GD32E235系列MCU主频达到72MHz，配备16KB到128KB的嵌入式闪存及4KB到16KB的SRAM，保障消费电子差异化创新，为通讯模块、图形显示、无线探测器等场景提供充足的存储空间。该系列MCU具有丰富的外设资源，包括2个USART、2个SPI、2个I2C、1个I2S，还提供了1个12位ADC、1个比较器等模拟外设，进一步提升了产品的性价比。　　为了提升用户的开发效率，GD32E235系列MCU不仅与现有GD32E230、GD32F3x0系列产品保持了完美的软件代码和硬件管脚兼容性，同时兆易创新还提供《从GD32E230系列移植到GD32E235系列》和《GD32E235与GD32E230系列间的差异》等生态开发文档，帮助开发者灵活地进行产品切换。　　电机控制、便携式设备、工业自动化、家用电器、电动工具和智能家居等市场都是需求繁复的市场，为此GD32E235系列MCU提供了包含LQFP48/32、QFN48/32/28、TSSOP20和LGA20在内的七种封装共22个型号， 均以批量供货。　　矩阵式布局应对竞争充分的　　通用MCU市场　　当前，消费电子和工业制造领域已经迎来了全面的复苏，开启了全新的产业周期，并对MCU提出了新的要求。为了应对新的产业周期，MCU产品的分层更加细分明确，各种类型的应用会在MCU五个不同的性能方面有所侧重，分别是性能、功耗、封装尺寸、安全性和无线连接。在此过程中，产品矩阵式布局成为衡量MCU厂商竞争力的关键指标之一。　　矩阵式布局既考验MCU厂商的技术积累，也对MCU厂商的创新效率有要求。这种高效创新不是盲目创新，而是对市场发展趋势有敏锐的洞察力，产品能够精准契合终端用户的需求。兆易创新连发的3款通用MCU新品，不仅在高性能、高度集成、高安全性、高性价比、低功耗和小型封装等多方面展现了强劲的技术实力，丰富了自己的产品矩阵。同时，凭借丰富的市场经验，3款通用MCU新品围绕重点应用提供了丰富的开发资源，让它们具备敏捷开发的属性，加速终端用户的产品创新。　　不断更新的MCU产品不仅是在拓疆，也是在破局。例如，GD32H7系列MCU，可为数字信号处理、电机变频、电源、储能系统、民用无人机、音频视频、图形图像等应用带来卓越的性能和充足的算力支撑。　　当前，兆易创新在Arm® Cortex®-M3、Cortex®-M4、Cortex®-M23、Cortex®-M33及Cortex®-M7内核通用MCU，以及RISC-V内核通用32位MCU方面已经形成产品矩阵，拥有48个系列600余款产品，覆盖不同级别的通用MCU场景需求，累计出货量超过了15亿颗。展望未来，高效创新将驱动兆易创新通用MCU产品在细分系列中持续实现深入突破，进而形成矩阵式裂变，这种多维布局将会让该公司自如地应对市场需求的千变万化，获得更大的市场竞争力。
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发布时间：2024-06-18 10:59 阅读量：551 继续阅读>>

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