1971年，當英特爾公司發明第一款4位微處理器intel 4004的時候，很多人想將其應用到小家電領域，但是，由于成本太高同時應用時還需要其他電路配合，這個設想最終被否定掉。

圖1?TI的TMS 1000系列MCU 后來，TI工程師的Gary Boone和Michael Cochran發明了全球第一顆微控制器（MCU）--TMS 1000系列（上圖），他們把一些外圍器件如存儲器、時鐘以及其他一些功能集成到一顆芯片上，這就是最早的MCU，一個IC新品類誕生了！之后，日本電子廠商開始生產汽車用微控制器，包括用于車內娛樂、自動雨刷、電子鎖和儀表盤的4位MCU，以及用于發動機控制的8位MCU。 后來，英特爾開發了一種針對控制應用進行優化的MCU--這款芯片最終會應用到超過10億個PC鍵盤上。再后來，更多廠商進入MCU領域不斷豐富MCU的外設和功能，MCU終于成為半導體IC領域的生力軍。 最早的MCU采用EPROM來存儲程序代碼通過紫外線實現程序擦除，這樣很不方便，后來，EEPROM存儲器的引入使微控制器實現了快速原型開發和系統內編程，但早期EPROM成本較高難以讓MCU普及。

20世紀的90年代初，挪威理工大學的兩個研究生Alf-Egil Bogen和Vegard Wolla因不滿于當時主流的馮·諾依曼架構在計算性能和數據處理速度方面的局限性，開拓性的基于哈佛結構發明了一套Flash存儲器的RISC控制器架構，接下來的幾年里，?Alf和Vegard不斷完善設計，成就了后來赫赫有名的AVR單片機。

圖2 Alf和Vegard共同定義的AVR架構珍貴手稿 圖片來源：網絡 ? 后來，Atmel認可了Alf和Vegard的MCU創新架構。1997年首款以Alf和Vegard首字母命名的基于RISC指令架構的AVR單片機1890S1200成功上市并大獲成功！ AVR面世10年后的2007年，Atmel的AVR單片機年出貨量已經高達3億片，一舉躍入8位MCU全球前五行列，并在2010年進入全球前三，Atmel因此獲得了巨大的商業成功。其實我們回顧MCU發展歷史就可以知道讓Atmel大獲成功的主要因素就是針對MCU應用解決了工程師開發痛點。這是因為MCU自出生起就打上了和CPU明顯不同的烙印--它是為應用而生的，有明確的應用場景，如今，50年過去了，MCU也步入了中年，經過不斷演進，MCU的應用越來越廣泛，功能日益復雜，但它似乎卻忘掉了初心。 這個初心就是MCU是為應用而生，傳統上，MCU的應用領域明確而龐大，如玩具市場、工業控制、汽車電子、白家電等，但是在物聯網以及智能化浪潮來臨以后，傳統的MCU面臨卻越來越多的挑戰，它必須做出改變，去適應應用需求的變化，MCU該如何與時俱進呢？ ? ? ? 專用SoC是未來？ ? ? ?

圖3??上海泰矽微電子創始人兼CEO熊海峰 “近幾年物聯網爆發式的增長以及傳統產品的智能化改造對MCU提出了新需求。傳統MCU需要添加越來越多的外圍器件才能滿足這些新需求。例如傳感器的普遍使用對MCU的片上運放、PGA和ADC都提出了更高的精度要求，而且要針對物聯網應用定制更低功耗的架構和各類外設以實現長時間電池續航，催生了帶AFE的SoC；無線應用的普及需要將無線無縫的融入應用系統，催生了Wireless SoC的產生……”上海泰矽微電子創始人兼CEO熊海峰在接受電子創新網獨家專訪時指出，“我們看到，越來越多的垂直領域MCU呈現專用SOC化的趨勢，就是“MCU+更多特定功能”。我認為高性能專用SoC更符合物聯網的應用需求。”

圖4? 通用MCU需要增加功能適應物聯網應用 他進一步解釋說，專用SoC采用多芯片融合，提升了集成度，減少客戶BOM成本，另外也提高技術門檻，避開價格廝殺和競爭同質化，還有物聯網垂直市場眾多，且單個市場體量巨大，在產品開發方面，通過在各垂直方向系列化，可以共用基礎平臺，降低開發邊際成本，縮短開發周期，這些策略都可以讓專用SoC快速適應物聯網的需求。 作為一名MCU“老兵”，熊海峰曾在Atmel工作9年，擔任過亞太區MCU事業部負責人，在Atmel工作期間，他深度參與了Alf與Vegard領導下的AVR產品從戰略制定、產品定義、開發到生態構建及產品商業化的全過程，可以說，他MCU充滿了熱愛，也同時對MCU的發展有敏銳的洞察。

圖5? 2019MCU國內市場對比 “在傳統MCU市場，國內市場約400億民幣，但國產化率只有6%左右，高可靠性市場仍為歐美日韓品牌壟斷，國內品牌集中在同質化嚴重的低端市場，而通用MCU的高端市場又存在切入門檻高，周期長的特點，本土公司要打破這個局面難度很大。”他指出，“而我們看到，近幾年物聯網市場復合增長率約28%，遠超通用MCU的4%，此外，物聯網應用價格敏感度高，需持續降低產品BOM，而且物聯網應用主要集成通信、算法、電池和各類傳感器等，基于現有MCU的方案需增加外圍電路 ，而鑒于通用MCU與需求之間的鴻溝比較大，所以越來越多大客戶選擇定制SoC，這就是力推專用SoC的原因。”? “當然，另外一個重要的原因和優勢是目前泰矽微的核心團隊來自于成建制的Atmel MCU團隊，我所負責的團隊中有一支專注于垂直市場應用的方案團隊。在那里，我們積累了大量的各類應用方案。”他補充說。

圖6圖7 ?泰矽微獲得芯師爺兩項大獎 借助物聯網中傳感器的典型應用對通用MCU和泰矽微帶AFE的專用SOC進行了比較。憑借著舉例中的這款AFE的SOC，泰矽微也剛剛榮獲了由芯師爺主辦，慕尼黑電子展協辦的“2020年度硬核中國芯”評選中獲得“最佳國產MCU”和“最具潛力IC設計企業“兩項大獎。以及在2020年上海進博會上獲得由畢馬威舉辦的”芯科技“新銳企業50評選中獲得殊榮。 他進一步舉例說明傳統MCU在實現物聯網系統應用的短板---芯片復雜、面積大、成本高！而如果采用泰矽微高性能專用SoC，則可以實現簡單、小面積和低成本的方案！下兩圖是對比。

圖8? 通用MCU功能框圖

圖9? 泰矽微專用AFE SoC框圖 最早的物聯網市場呈現碎片化的特點，單品類應用難以起量，但是現在，隨著物聯網市場爆發，細分的單品類應用開始起量，采用定制專SoC成為可能---所謂專用SoC就是在原先采用MCU的賽道上識別出比較大的垂直市場機會，然后用定制的方式整合原先通用MCU的功能，以及之前MCU沒有的功能。 對于開發者來說，他可以繼續以MCU的思路和開發專用SoC，只要把增加的部分作為外設來對待就可以。“泰矽微專用SoC將通用MCU架構與專用模擬電路、通信、電源硬件加速器等融合來滿足特定應用的SoC芯片。我們這個AFE SoC方案的特色是單芯片無縫對接傳感器，成本降低50%以上！”他強調，“我們的方案基于專利技術Tinywork，在傳感器應用中可實現uA級工作電流，是基于常規MCU功耗的1/5，此外我們有高精度信號鏈，支持24bitADC，內置低噪聲運放，內置參考電壓、參考電流，此外還免外部時鐘源和退耦電容解決方案。” 熊海峰表示泰矽微專注于數字+高性能模擬／射頻混合的專用SoC芯片市場，對標是德州儀器（TI）；Microchip等國外巨頭。他已經制定了5年發展計劃：1、2020年定制打造低功耗、低成本、高可靠性的SoC芯片平臺；2、2020-2021年基于定制SoC平臺開發數個專用SoC芯片3、2021-2022打造一套通用軟件框架和工具鏈4、基于平臺持續拓展專用SoC，內部開發+外部合作

圖10 幾個主要器件市場規模 “泰矽微的策略是消費電子、行業和工業并舉，聚焦信號鏈、電源和射頻三大領域，與MCU進行融合，這些領域的規模遠超過MCU領域。”他指出。 據他透露，目前泰矽微精心打造的兩款SoC已經流片成功，一顆集成各種信號鏈組件，高性能AFE SoC覆蓋絕大部分傳感器應用。還有一顆集成射頻和無線通信協議，電表無線通信專用SoC，支持國際和國內主流標準。此外，泰矽微還在聯合其他應用領域的頭部廠商，開出了多個規格的產品，多個產品在開發過程中，其中不乏和頭部消費類產品廠商共同定義的潛在爆款產品。目前，泰矽微已與多家行業頭部廠商簽署了戰略合作協議或意向訂單。這意味著泰矽微的專用SoC已經獲得了市場的認可。熊海峰表示泰矽微近日也開始啟動A輪融資，本輪計劃融資5000萬人民幣，用于更多專用SoC芯片研發投入，構建SoC平臺級芯片公司。據悉 ，泰矽微擁有成熟的芯片研發團隊、強大的渠道能力和豐富的客戶資源。創始團隊均來自于國際知名芯片廠商Atmel、TI、Marvell、海思等，平均積累了20多年芯片銷售資源和產品研發經驗，有幾十次成功流片經驗，也有數億片量級芯片產品的量產和運營經驗。 ?

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