灵动微电子高性能国潮MCU
国内大市场需求旺盛、国产自给率低、海外政经环境复杂化、缺货行情可能延续等多重因素叠加，普遍认为，本土MCU厂商目前处于黄金窗口期，发展空间广阔。经过多年发展，本土厂商的技术和产品丰富度齐头并进，已具备一定的替代能力。许多厂商补全产品拼图，提升产品系列完整性，以先发优势跑马圈地。上海灵动微电子股份有限公司（下文简称灵动微电子）通用MCU产品市场总监王维表示，从2021年11月份开始，灵动微电子保持着每个月发布一款新产品的速度，从工艺、封装、接口等方面对产品系列进行更新。
以3月份推出的MM32F0040为例，该产品为72MHz主频、Cortex-M0内核的小型封装产品，采用12英寸晶圆制造。Cortex-M0是从8位和16位向32位过渡的入门级内核，兼具功耗和性能，能够覆盖低端市场需求。
而到了4月，灵动微电子对产品进行重大更新，与安谋科技一起合作开发新平台，该平台的新品使用安谋科技自主研发的“星辰”STAR-MC1内核，以拓展高性能系列产品。特别之处在于，该内核由本土团队开发，具有鲜明的“国潮”特色，这也加深了灵动微电子新平台的“国产化”意味。图片
图注：灵动微电子从2021年11月开始，以每月一款的速度推出新品
01
# “星辰”STAR-MC1内核具有本土基因，着重解决三方面问题
人工智能、物联网、工业自动化的发展迅速，特别是在疫情之后，非接触式人机交互、语音和视觉识别的增长也非常迅速，王维指出，虽然国产MCU的市占率有所提高，但是在高性能MCU产品上，国产产品的市占率还是很低。原因在于存在不同架构的市场、不同的玩家；厂商对高性能产品的支持力度和布局不够；生态碎片化；以及算法优化复杂等问题。因此，高性能MCU市场仍然以欧美厂商为主。
在这样的背景下，为了弥补本土厂商在高性能MCU上的缺失，灵动微电子经过严谨的评估，建立新平台，选用安谋科技Armv8-M Mainline架构的“星辰”STAR-MC1内核，并推出该平台的高性能新品MM32F5系列MCU产品，以期提高国产MCU在高性能领域的市占率。
那么，“星辰”STAR-MC1内核在功能、性能上表现如何？据安谋科技市场总监陈江杉介绍，从Cortex-M3、M4和M7到M0，Arm已经完成了从低端到最高端MCU IP的覆盖，安谋科技在产品开发上考虑低功耗处理器的演进，先是有了V8 BASELINE，然后在此基础上做拓展，包括添加DSP指令、FPU、内核处理器指令等。在V8架构上，安谋科技把信息安全技术从手机处理器下放到M系列产品，此外具有可定制性和灵活性，未来还会进一步增加计算密度。
据悉，“星辰”STAR-MC1内核采用Armv8-M Mainline架构，相对Armv7架构，在性能和功耗基本保持不变的前提下，通过架构演进，提升性能，其使用的TrustZone技术显著提高平台的信息安全能力。其优势包括，其生态系统非常完备帮助客户进军对系统稳定性或者质量要求更高的应用场景；Arm有成熟处理器开发的方法论以及客户交付质量的反馈，Arm的Cortex-M系列已经有百亿级别的芯片出货量，保证技术体系质量；安谋科技的编译器还会进行工业级别或者车规级别认证，提供符合车规标准的功能交付安全包。
产品定义上，“星辰”STAR-MC1内核的优势和特性集中在架构、生态系统、质量、内存子系统、可定制可拓展性、配置灵活上，并具有不同技术特性产品组合，以满足不同市场的客户需求。具体到每一个不同CPU IP的产品特性，对于第一代“星辰”STAR-MC1内核，安谋科技主要做了几个点：把原来Cortex-M7上才有内存子系统下放到“星辰”STAR-MC1内核，满足对实时任务的要求；具备Cache缓存系统，增加系统级数据吞吐率；支持V8架构下的可定制性和延展性，包括可定制指令集，包括我们的协处理器接口，帮助客户进行定制差异化开发。图片
图注：“星辰”STAR-MC1内核的关键特性
“星辰”STAR-MC1内核着重解决三个问题：首先是安全，通过信息安全TrustZone技术提升整个系统级别安全处理能力，提供更全面的内存保护机制。其次是高效计算，“星辰”STAR-MC1内核的设计目标是一个性能功耗均衡的一个配置，但是它相对于Cortex-M4，有大概20%的性能提升，在面积和功耗相近的前提下，Cortex-M4的计算能力为1.15DMIPS/MHz，“星辰”STAR-MC1内核能做到1.5DMIPS/MHz，进一步提升系统计算效率。最后是灵活扩展，把M7才有的内存系统下放到“星辰”STAR-MC1内核上，而且具有一个可定制的接口，灵活定制协处理器或者指令提升系统效率。客户可以用这套机制去做一些差异化，保证自己的知识产权。
图注：星辰产品的交付、授权数量、团队等情况
陈江杉特别提到，星辰内核由中国团队独立完成，美国技术比例不到10%，所以可以在科技竞争限制下的使用，安谋科技持续为国内客户提供IP和服务。
据介绍，星辰在2018年5月立项，2019年9月大规模交付，整个团队目前已经有接近100个工程师，从前端架构设计、分析，具体设计到实现到最后的验证，包括系统软件，整个功能都是在中国本土完成的。星辰内核已经用在穿戴式、汽车高速存储、北斗定位芯片、网络芯片的数据存储，甚至包括服务器或者PC级别的SoC子系统控制器等等应用中，部分已经开始出货。截止至一季度末，星辰内核在国内已经有超过70个授权客户，客户运用星辰内核的芯片项目已经超过60个。截止到去年年底，基于星辰内核的处理器出货量已经超过一亿颗。
02
# 灵动微电子MM32F5系列选择“星辰”的考虑
在性能上，“星辰”STAR-MC1内核比Cortex M3、M4提高了很多，这点符合灵动微电子开发高性能平台的方向，此外，王维表示，在系统架构上面，通过高性能架构，集成Cache、独立的TCM等，帮助F5系列能够在芯片系统的层面上提供更多的并发性，对于现在多处理需求，包括多接口同时工作的情况下达到更高性能。
图注：MM32F5的优势
软件生态也是灵动微电子选择星辰的原因之一，王维解释道，Arm生态经过近20年的发展，已经非常完整、多样化，所以MM32F5这个系列虽然基于星辰，但仍然支持主流编译器、编译环境和编译工具，对于软件开发的人员来说，方便从现有任何一种基于Arm架构的开发工具转变到基于星辰的产品。对于灵动微电子来说，编译工具的灵活使用也有助于扩展在整个Arm生态的新客户。此外，在目前的大环境下面，保持供应链的独立性和安全性也是本土MCU厂商的考虑，灵动微电子从内核，到生产、FAB厂、封装测试厂等等环节保证产品的自主以及供应链的安全，这些有利于帮助下游用户规避可能存在的法规风险。
03
# MM32F5具备多样化接口和模块，产品根据性能高低划分
MM32F5平台在使用星辰内核的基础上，提供更多安全功能和通信接口，在芯片层面提供给用户；提供256KB、2M闪存；使用双分区配置提升系统运行可靠性；提供SAR ADC和定时器配置；该平台还包含灵动微电子研发团队独创的一些专业模块，首次加入MindSwitch模块，在任意外设和通用接口之间做独立的互联机制，那他可以通过这个独立的互联，结合多路组合逻辑的处理单元，在不需要CPU干预的情况下完成更多不同外设、不同模块之间的互连，以此使得系统达到更高的性能。
图注：MM32F5系列产品特色
在产品规划上，MM32F5以“星辰”STAR-MC1内核作为主内核，主要有三个系列。第一个是MM32F52系列，作为现有Cortex-M3、M4的升级，在整个性能上使用120MHz主频。第二，终端应用越来越多地往高性能、可扩充的方向发展，所以MM32F53系列在性能上提高到150MHz，可提供更多扩展，面向更广泛客户、应用和市场。第三个是200MHz星辰内核产品，定义为MM32F55系列。当主频达到200MHz或者更高主频的时候，基于整个系统架构，其性能类似于接近300MHz的Cortex-M3或者M4，目前市场上这种产品比较少见。MM32F55针对人脸、物体识别、视觉和语音应用的扩展，也会加入安全功能，提升平台性能要求，满足客户特定需要。
王维表示，灵动微电子在第二季度陆续推出两款基于“星辰”STAR-MC1内核的产品，分别是MM32F5270和MM3F5280，其主要差别是存储容量，前者为256KB，后者为2M。此外在内核、通信接口、信号互联技术MindSwitch等产品特性上两者完全相同，可以适用于工业自动化、电梯应用、消防应用、电源应用、扫地机器人等应用领域。
如需要了解更多灵动微MCU产品，请联系灵动微核心代理商，颖特新科技
编辑：ls 最后修改时间：2022-06-15
