多元化MCU变身可穿戴市场大主角

可穿戴设备市场持续发烧，各式新颖造型的穿戴产品推陈出新，根据cisco研究指出，2015年全球穿戴式应用产品将有250亿美元市场，预料2020年穿戴式市场将呈现翻倍扩展。可穿戴市场的需求骤增，使得兼具低功耗和高性能的mcu产品商机无限，并已吸引到越来越多芯片业者积极投入适用于可穿戴设备需求设计的微控制器解决方案。mcu供应商除加紧推出对应mcu解决方案，甚至还透过赞助世界级运动赛事打响知名度，当前市场竞争十分激烈。
市场看法高度共识
对于当前mcu在穿戴式设备的市场销量及竞争格局，多数厂商在诸多现状和趋势上看法相对一致，归纳来说，主要体现在四个方面。首先在于市场当前阶段及未来发展前景的判断，供应商们普遍认为，可穿戴市场还处于起步阶段早期的完全竞争态势，但正在处于快速成长和发展，未来预计将有数以千万计的可穿戴产品涌入市场。
其次在于ap与mcu之争的看法。可穿戴主控芯片分为应用处理器（ap）和mcu两种，相比较而言，ap比大多数mcu能提供更高的性能，但ap也会耗费更多电量，同时ap还因缺乏片上非易失性存储器（nvm），必须通过芯片集连接到分离的存储器卡和模块才能正常工作，而mcu则集成了flash和其他典型片上nvm以支持固件。因此，mcu比ap在易用性、集成度、性价比以及功耗方面有很大优势。“mcu是集cpu、flash、ram以及周边功能于一身的产品，主要用于小规模系统，ap则用于更大一些规模的系统。”silicon labs美洲区市场营销总监raman sharma说。举例来说，手环基本采用mcu，手表根据功能复杂度选用mcu或ap。
第三，架构选择有共识。sharma进一步表示：“arm cortex-m类处理器将占据可穿戴中低端市场的主导地位，其中，能提供最节能mcu的供应商一定能够在快速增长的市场中获得极大的竞争优势和最大的市场份额。而在高端市场，即高端智能手表和智能眼镜，arm cortex-a系列mcu和ap产品仍将占据主导，专注智能手机和平板电脑ap芯片的厂商也将分得杯羹。”
从当前cortex内核采用的情况看，m系列产品因为比a系列功耗更低，同时m系列的mcu具有易用性、小封装以及高集成度特点，更加受到广大mcu厂商的重视，对于主打低功耗的可穿戴产品而言，由cortex-m0+、m3和带有浮点计算能力的cortex-m4内核所构成的mcu成为最佳解决方案，提供出色的性价比、性能足够以及更长的电池寿命。
第四则是对未来技术发展前趋势的看法。mcu厂商们认为，由于可穿戴设备的体积空间极其有限，使得高集成度和完整系统级解决方案成为必然趋势，比如将无线芯片、gps和传感器等外围器件集成到一颗soc中。
“物联网（iot）soc必将成为可穿戴市场中快速创新和整合的必备驱动引擎，对silicon labs来说，混合信号集成将是减少物联网应用成本和复杂度的关键。”sharma表示。他预期soc将集成arm cortex-m类内核、嵌入式flash存储器、模拟/混合信号外设、能够支持zigbee、bluetooth和sub-ghz连接的多协议收发器、传感器接口，所有一切集成在小封装、低成本和低功耗的单芯片产品中。
多元丰富的mcu产品
除了上述四个方面的共识，mcu供应商们十分清楚的知道，从市场应用来看，中国市场主要是以中低端产品为主，这决定了大多数可穿戴产品对于小尺寸外形和长电池寿命的关键需求点，并倾向于采用cortex-m核。因此，各大mcu厂商均在低功耗和小尺寸上不遗余力深耕细作，通过工艺进步、减小封装尺寸、mcu位数提升以及降低成本等方面入手提升产品或市场竞争力。
目前市面上mcu采用度比较高的为st和silicon labs两家产品，如fitbit flex、三星galaxy gear2、pebble、misfit shine等品牌产品都是基于这两家方案。
silicon labs的efm32 gecko系列产品，基于arm cortex-m设计（从m0+到m3再到m4），包括近250款节能型、软件和引脚兼容，非常适用于功耗敏感、电池供电的可穿戴应用。sharma介绍说，gecko mcu的低功耗传感器接口lesense和外设反射系统prs对于超低功耗预算的可穿戴设备来说是极具吸引力的特性，适用于需要极高能效并可扩展电池寿命到数月而不是几天的任何可穿戴应用。
st有着非常宽广的mcu产品线，目前在32位平台中已经注册了所有cortex-m系列的内核，同时，st不断研发更高性能的mcu来满足运算的需求。“智能手环需要功耗更低的mcu来保证更长的待机时间，比如stm32l0系列，智能手表则需要功耗与性能达到最佳平衡的mcu产品，在保证功耗的基础上提高产品的流畅性以及可操作性，比如stm32f4系列。智能眼镜由于对显示有非常高的要求，使得内置ftf驱动以及独有的chrom-arttm加速技术的stm32f429系列更为合适。”st mcu市场部高级工程师任远说。
恩智浦的策略是快速推出适应中国市场的中低端产品，其lpc产品从m0+至m4核一应俱全，可满足很多中低端穿戴设备的需求。例如手环要求低功耗小封装以及和智慧终端（手机平板）的低成本互联。推荐使用nxp lpc800/lpc1100/lpc1700系列中的小封装产品。而手表要求较强的处理和通讯能力，以及更好的人机界面，建议使用处理能力较强、gui表现优秀的lpc1800/lpc4300系列。
飞思卡尔根据不同定位的可穿戴设备，提供mcu和mpu产品，该公司推出的warp平台，是具备混合芯片架构的可穿戴设备开发平台，兼具mpu/ap和mcu于一体，在成本、体积、功耗等表现进行设计优化。
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