灵动十年：国产MCU在缺芯环境下的机遇与挑战

过去一年多时间里，全球新冠肺炎疫情还在延续，中美贸易战尚未结束，自去年下半年开始的市场需求大幅反弹的趋势强劲，而产能紧缺也加剧了供应链的紧张态势。缺货最严重的要数各类MCU，最早爆出缺芯的汽车行业就是因为Tier 1供应商拿不到车用MCU，导致整车无法产出。

今年6月，中国汽车工业协会总工程师、副秘书长叶盛基曾在一场以“汽车‘芯荒’与中国对策”的主题论坛上表示，当前我国各类芯片中MCU控制芯片最为紧缺，国内MCU控制芯片企业最为薄弱。再加上当前MCU供应缺口、恢复周期等信息的不清晰，市场上出现了芯片分销商囤货居奇、漫天要价的情况。同时，终端企业也选择大量囤货扫货，增加芯片库存，来抵御未来的风险，进一步加剧了当前芯片短缺困境。

灵动第十年，不平凡的一年

看上去这是个最坏的时代，但也可以是最好的时代，全球半导体工业将如何发展？中国半导体产业链有哪些合作机遇？作为一家成立十周年的本土MCU企业，灵动微电子给出了他们对于上述问题的见解。8月31日，在深圳举办的第六届“2021灵动MM32协作大会”的主题峰会上，灵动微电子董事长吴忠洁博士，灵动CTO周荣政博士和灵动产品市场总监王维接受了《电子工程专辑》等媒体的采访。

自2011年3月成立以来，灵动从最初的几个人创业，现已成长为超250人的团队。在过去的几年时间里，MM32 MCU出货量大幅度提升，仅去年的出货量就超过1亿颗。

灵动董事长吴忠洁博士表示，过去的一年，对半导体产业来讲是不平凡的一年，由于疫情及国际政治形势的变化，导致晶圆厂开工不足、原材料涨价、芯片成本提高，整个半导体行业面临着巨大的挑战，反应到终端层面就出现了产能紧缺、供货不足甚至涨价的问题。据悉，今年1月份开始，灵动的MCU工艺已经积极地从8英寸往12英寸转。“8月份回来的12英寸芯片当中， 90%的功能和性能都已非常完善，而且我们发现12英寸的良率甚至比8英寸高了很多，这意味着在同样的情况下，我们能够给客户供应多20%的产品，而且性能各方面会更好。”

灵动董事长 吴忠洁博士

销售上，灵动现已全面升级ERP和CRM系统，这些软件能够让公司的销售和客户不再为产能排期而发愁。虽然目前芯片行业的出货普遍从去年的现货，变成了今年的期货，但灵动的交货周期可以保持在20周左右。据介绍，去年以来灵动的客户数大幅提升，虽然在样片提供上灵动能够满足，但客户要拿到大批供货产能，需要通过评估。

至于炒货行为，吴忠洁博士强调灵动的立场是坚决打击、零容忍。在7月初，灵动曾邀请所有代理商重新签署代理协议，并在律师及相关法务人员的见证下，承诺不炒货，不搞腐败，不搞小动作，对于确有实证的腐败和炒货行为，绝不姑息。

“灵动成立以来，一直秉承‘利他为根，奋力生长’的思想，通过利益共享，谋求合作、长远进步，最终实现共赢。去年12月份，在各大MCU厂商迫于成本纷纷提价的情况下，灵动仍然郑重承诺，第一季度坚持不涨价。”吴忠洁博士说，“我们顶着各种压力，压缩自身的利润空间，平衡各方关系，希望通过努力让这波涨价潮延后。不愿把市场的骤转风险全部转嫁到合作伙伴身上，没有任何缓冲再直接释放到客户端。”

从消费电子过渡到高可靠性领域

从MM32的应用市场来说，吴忠洁博士表示，灵动从消费电子市场入手，逐步过渡到工控、冰空洗等白色家电行业，并进一步走向汽车电子前装市场等其他高可靠性产品领域。在这个过程中，不但实现了产品毛利率的提升，更完善了产品组合和技术路线。

过去手机、家电和计算机产品占据了半导体行业80%以上的需求，如今这些市场几近饱和。展望未来，电子产品智能化、汽车电子化是半导体行业的新风口，这也是近年业界公认的观点。

特别是新能源汽车时代的开启，使得单车所用MCU的数量急剧上升。在此基础上，除了传统车用功能MCU外，更多的MCU用于域控制器、传感器和电池管理系统，这也是灵动重点关注的市场之一。

在过去几年中，在汽车诊断电子产品以及后装市场中，灵动已经累计出货超过千万颗。从去年开始，灵动MM32 MCU产品进入前装市场，已进入倒车雷达，胎压监测，座椅，车窗等领域。

本土MCU企业，看本土MCU产业发展

谈到本土MCU产业的发展，吴忠洁博士认为，当前除了芯片制造还普遍依赖国外设备和材料外，国内MCU企业和国际龙头企业之间也还存在不小的技术差距。企业立足中国庞大应用市场的同时，还应抱有合作共赢的心态和全球化视野，招揽和培养优秀人才。 “这也是灵动一直以来积极布局的，在经历了多年‘招人、做产品、赚钱’循环螺旋式上升后，如今各方面我们都满足全球化的中国市场需求。”

除了国内市场，灵动也积极参与到海外市场的拓展。拿印度来说，该国也是潜在的电子产品的大市场，民众对于各类电器的需求非常旺盛。灵动将既有的成熟MCU方案转移并开拓，如使用MM32SPIN系列打造的吊扇、突突车，以及在印度疫情期间，基于灵动MCU方案的呼吸机、血氧仪也在当地合作伙伴的支持下为印度人民提供了很大帮助。

在如今对芯片品质要求提高，产能不足的大环境下，MCU企业不单面临挑战，在市场和技术发展中也有着大量机遇。灵动CTO周荣政博士表示，在市场侧，智能化导致MCU持续增长，叠加国产替代浪潮；在技术侧，则是本土技术积累叠加先进技术回归。

灵动CTO 周荣政博士

中国是所有电子终端产品厂商的聚集地，国内芯片厂商能够与客户近距离接触，这是天然的优势。在缺芯和地缘政治背景下，终端厂商在做芯片选型时对国产新片的心态已经发生微妙变化，信心度不断增强。这时候国产芯片的本地化服务、快速决策优势也体现了出来，而“国际大厂这些年对于海外FAE成本的削减，让客户与其沟通难度陡增，中国团队往往要层层汇报给远在美国、德国甚至印度、埃及的上级，才能决定本地研发和支持事宜。”

中国对集成电路行业的日益重视和投入，也让很多原先在国际大厂中工作的人才开始回流。这些人才被行业内称为“正规军”，他们带来了先进和规范化的研发管理理念，周荣政博士就是从知名国际大厂回归的；与此同时，本土人才在经过7、8年左右的成长，也已能独当一面。“两类人才的融合会构成未来中国集成电路行业的主流人才体系，同时在芯片迭代时，再在关键节点引入对应人才。”他补充道，例如现在国内MCU厂商普遍需要补齐模拟技术短板，灵动十分重视研发人员构成和协作，研发团队中模拟人才占30%。从一款芯片立项到量产的全过程中，无论模拟、数字还是算法软件都需要有人全程参与。

MCU产品技术的新“四化”——平台化

灵动也面临着两个挑战，一是汽车、工控、家电的高品质要求，二是日趋紧绷的供应链。为应对这一机遇和挑战，周荣政博士提出灵动将通过产品技术的“四化”，即平台化、系列化、生态化和标准化策略来满足发展的需求。

具体而言，平台化是把一颗芯片看成一系列系列先进技术、IP，通过一定的架构形成的组合，一个平台能够孵化出一系列不同级别的产品，甚至不同系列的产品。；

系列化方面，灵动旗下MM32 MCU产品系列包括：MM32F系列——通用高性能微控制器产品、MM32L系列——低功耗高安全微控制器产品、MM32SPIN系列——电机和电源专用微控制器产品、MM32W——无线互联微控制器产品，这四个系列产品的软硬件兼容；

生态化则是针对开发工具，包括软件和文档建立起完善的资源库，并通过课程、培训和社区等为客户提供支持环境；

标准化主要由两方面推动，一是质量体系标准化，二是开发设计流程标准化。

“平台化和系列化在一些国外半导体大厂比较常见，甚至车厂也有。例如大众和奥迪来自一个平台，却能满足不同级别和市场需求。不同系列车型在零部件供应商上有区别，就像芯片的工艺、IP和架构有区别一样。” 周荣政博士解释道，这样做的优点一是能提前布局和考量，二是能保持比较好的一致性和兼容性，三是可以技术共享和借鉴，四是可以降低开发的成本。

灵动目前的平台化规划，跟现有的产品系列有着对应关系。首先要解决基础的技术平台，由于电源、时钟、信号链等基础IP有很多的共通性，所以归纳在基础平台下再集中精力去解决可靠性、连接关系等。同时针对不同系列产品的不同需求，灵动孵化出了3个不同的平台：

1、通用高性能平台，强调高性能；

2、电机电源平台，未来灵动将在这个平台上增加更多电机电源专用IP，通过IP的固化、高压、驱动等工艺方面，进一步地提高集成度和降低成本；

3.低功耗和无线平台，更强调低功耗。

一些实例也可以证明平台化在解决产能和提高性能、降低功耗方面都有很好的效果。

首先是吴忠洁博士提到的转向12英寸工艺，灵动基于110纳米成熟平台和近2亿颗产品的迭代经验，在4个月时间内就完成了流片的工作，8月份拿到的芯片一次点亮成功，预计10月份进入量产。头部客户很快会拿到样片，今年内完成出货。

第二个是正在开发中的低功耗平台，同样是110纳米，但重新设计模拟IP后降低了漏电。得益于之前110纳米的完整平台，9月份就能完成流片。在低功耗平台上，灵动会特别强调大家电和医疗应用中人机交互的IP，包括SLCD、CapTouch等。

第三个是采用安谋科技（Arm China）最新自研的Star系列的内核，带DSP/FPU，Coremark数据4.02，比Cortex-M4高20%。据悉灵动是国内第一家公开采用此内核的通用MCU厂商，为此还设定了两步走的目标，先是在成熟110纳米工艺下完成流片，再把设计转移动40纳米工艺，提升性能降低功耗。

系列化、生态化、标准化

灵动市场总监王维介绍了MM32 MCU在智慧场景的应用和生态建设的情况。他表示，由于聚焦核心技术，过去4年灵动实现了高速增长，2017到2020复合年增长率超过了170%。

灵动市场总监 王维

灵动的四大系列产品也对应了上面“四化”中的系列化，他们各有侧重，包括基于Arm内核架构的通用高性能MM32F，面向电机/电源专用特性的高模块集成度的MM32SPIN，具有超低功耗架构和丰富模拟接口的MM32L，以及集成BLE无线功能的MM32W。而针对各自应用领域，四大系列产品在性能上也有明确的发展方向，其中MM32F是更高的性能，MM32SPIN是更多的集成，MM32L是更低的功耗，MM32W则是更广泛的连接。

生态化，简而言之就是要提供好用、易用的MCU，灵动从4个方面做了努力：

软件，提供MM32 MCU SDK、Code Bundle、RTOS支持、第三方软件支持；2、开发工具，与国际主流编译器Keil、IAR、SEGGER、ARMGCC都有很好的合作，支持基于MCU开发图形化的配置；3、齐备的开发文档；4、客户支持，除FAE和微信推送课程外，加强参考设计和技术培训。

最后的标准化，周荣政博士从两个角度来解读。一是质量的标准化，首先要满足ISO9001和工业JEDEC等几个基本的标准，同时灵动也在规划汽车级AEC-Q100的测试；二是设计流程的标准化，今年起灵动的产品开发流程、IP、设计流程、测试流程都建立了规范化的版本，这些标准符合工业级设计标准，同时也在建立符合汽车级设计标准的规范。

责编：Luffy Liu