微控制器(MCU)在生活中的應用非常廣泛，各種家電設備、消費電子、工業和車載電子幾乎都離不開MCU芯片。但工業級MCU與消費級MCU最大的區別是品質要求不同：前者對產品的穩定性、可靠性、一致性要求更高，需要更強的抗靜電能力、更優的抗浪涌電壓與浪涌電流能力、更寬的工作溫度范圍、以及更長的使用壽命。這也被兆易創新產品市場總監金光一視作“高品質MCU”所必須具備的“硬指標”。

1高品質MCU的四大標準

兆易創新從2013年起步，10年間將GD32 MCU家族的規模擴充到41個系列、500余種產品型號，圍繞Arm內核成功構建起了完整覆蓋高中低端市場的通用MCU生態體系，持續夯實服務通用市場客戶的能力和基礎。金總介紹道，兆易創新正在持續收集并評估來自工業市場各種應用場景的需求，打造高品質高標準的MCU產品。

工作溫度范圍更寬

一般而言，消費級MCU只要保證0℃至70℃能正常工作即可過關。但所有GD32 MCU產品均為工業級-40℃至85℃，并可擴展至105℃。車規級可承受工作溫度范圍為-40℃至125℃。且在此條件下芯片可以穩定工作10年至15年以上，以避免出現嚴重問題導致整個系統停機。

優異的靜電防護(ESD)和高抗干擾性

靜電放電通常被認為是電子產品質量最大的潛在殺手。因此，靜電防護自然也成為電子產品質量控制的一項重要內容，相關產品在靜電防護設計上的差異體現了企業的定位與可靠性設計水平。

失效率更低

高品質MCU主要應用于工控、家電、汽車領域，由于產品迭代周期長，對芯片質量要求很高。失效率通常要低于100ppm，遠超普通消費級MCU標準。并融入功能安全設計理念，支持過流過壓等功能性保護和加密糾錯等安全功能。

出色的穩定性和一致性

在嚴格的質量標準體系管理下，確保同一批次產品在出廠時具備同樣的穩定性和一致性，以確保產品在任何復雜惡劣應用場景下都能夠穩定工作。在開發、制造、儲運、到客戶端應用等階段，兆易創新故障分析(FA)團隊對所有的可能性缺陷進行根本原因分析，并將分析結果和改進舉措貫穿到各流程中，進而提高產品質量和可靠性。

而更具挑戰的，則是在實際應用場景中，以上四種要求可能往往同時出現。這意味著，如果一家MCU廠商沒有深厚的技術儲備，缺乏應用場景驗證經驗，產品可靠性、安全性技術迭代方向也不清晰，將很難獲得持續向前的發展動能。

2打造出色的原廠“軟”實力

對通用MCU行業來說，除了衡量是否具備可持續的新品拓展能力外，客戶看重的另一面則是原廠的“軟”實力，包括研發投入能力、品控能力(良品率、產品一致性、可靠性)、質量體系建設、產品生命周期內的售前售后服務支持、穩定供貨保障能力等等。

因此，雖然有了高品質產品的認定標準，但如何設計、制造并篩選出高品質MCU，成為擺在兆易創新面前一個最現實的問題。“高品質MCU產品的整套生產過程管理分為三個層面，對IC設計公司來說，起始階段的設計和驗證環節的品質管理最為關鍵。”金總介紹，通過優化設計、靈敏度分析、計算機仿真模擬等一系列方法，研發工程師會提前分析預判芯片可能出現的失效模式，并采用對應方案加以規避，走好良率提升的第一步。

在工藝層面，通過與主流晶圓廠、封測企業合作，兆易創新具備了工藝先進性與生產可靠性的保障。考慮到工業設備或汽車對于元器件高可靠與低缺陷的要求，工業級/車規級MCU在出廠之前還需要專門針對嚴苛應用環境做針對性設計與篩查，如高精度時鐘、自校準功能等。為此，兆易創新斥資搭建了通過CNAS (中國合格評定國家認可委員會)、 ILAC (國際實驗室認可合作組織)認證的自主檢測實驗室，可從事包括高低溫沖擊、電氣特性、失效分析、EMI抗干擾在內的一系列可靠性測試，可按國際標準開展7*24小時檢測和校準服務。這是很多廠商所不能比擬的，也是兆易創新有能力服務全球客戶的必備基礎。

自2008年以來，兆易創新已先后取得了國際標準化組織(ISO)質量管理體系(ISO 9001)和環境管理體系(ISO 14001)認證。在汽車質量管理體系領域，遵循IATF 16949標準，功能安全管理體系也已經取得了德國萊茵TüV集團頒發的ISO 26262 ASIL D標準認證，滿足汽車應用領域的嚴苛要求。公司還獲得了鄧白氏DUNS認證。

得益于此，兆易創新近年來已經在歐洲、美國、新加坡、日本、韓國等多地設立了分支機構，相關的產品規劃、量產規模、質量體系、交付效率、技術支持、服務配套等國際化服務能力均得到了大幅增強，國際知名客戶在公司的需求占比逐年提升。

同時，考慮到半導體產業是一個周期性很強的產業，為了確保穩定的供應，兆易創新還實施了多產線資源的供應鏈戰略。無論是前端的晶圓廠還是后端的封測廠，都可以國內/海外多元化同步生產，以確保產能的最大化和彈性化。

近年來，隨著市場競爭的加劇和供貨周期的起伏，行業中存在著使用未經三溫測試、失效分析等可靠性驗證的芯片產品以次充好的亂象。這些不良芯片在功能測試階段不一定能查出異樣，直到客戶正式量產上機后才會發現問題，這可能會導致嚴重的品控風險，甚至是召回損失。兆易創新以嚴格的質量管理承諾，向市場提供可信賴的高品質MCU產品，服務于越來越多的全球品牌客戶，并達成戰略合作意向，持續提升市場份額。

3高品質MCU的應用之路

新能源、數據中心、家電、工業、LED照明、數字電源、編碼器、電機驅動、汽車……高品質寬溫MCU的應用領域遠比我們想象中的豐富。雖然這些產品的成本可能會更高，但如果沒有它們的保障，嚴酷環境產生的任何一個微小故障都會導致災難性事故。

工業

隨著低碳發展戰略成為國家戰略，以風電、光伏、水電、新型儲能技術為代表的新能源電力體系正快速上升為我國能源結構主體。數據表明，風電、光伏行業要完成2030年總裝機容量12億千瓦的目標，未來十年還需至少實現7.2億千瓦的增長。中國光伏行業協會預測，“十四五”期間，國內年均光伏新增裝機規模一般預計是7000萬千瓦，樂觀預計是9000萬千瓦。

與風能、光伏發電同步倍增發展的另一個行業將是儲能系統(ESS)。數據顯示，在接下來的二十年里，全球對新儲能的投資預計將猛增6200億美元，2020年-2025年，儲能市場將以24%的復合年增長率(CAGR)增長，住宅市場將占儲能市場的最大份額。

作為光伏逆變器和儲能變流器中不可或缺的關鍵部件，目前，GD32 MCU已廣泛應用于包括逆變控制、數據監控、通訊傳輸、人機交互(HMI)、拉弧檢測快速關斷、效能優化、BMS監測保護、光伏配件等多個領域。考慮到其特殊的戶外應用場景對MCU產品的寬溫、可靠性、耐受性提出了嚴苛的要求，兆易創新MCU的份額提升也反映了市場用戶的認可。

家電

MCU在家電中的應用包括冰箱、空調、洗衣機、廚房電器等。MCU可以控制家電的功率、溫度、濕度和運行狀態等，需要具備高可靠、低功耗、多種通信協議和接口、小尺寸和低成本等特點。

根據Omdia數據，20222年全球家電市場的MCU營收規模已達到16.7億美元，將并將以7.3%的復合年增長率(CAGR)增長，預計2027年市場規模達到約23.7億美元。

“失效率”作為高品質芯片的核心指標，在動輒單價數千元的家電市場尤為重要。GD32高品質MCU憑借行業領先的低失效率，在復雜多樣的應用場景下能夠保障穩定的產品性能，而強大的抗電磁干擾能力進一步提升了家電運行的穩定性。此外，GD32 MCU符合IEC 60730 B類功能安全標準，并取得了UL/SGS等第三方機構出具的檢測報告及證書。兆易創新可以提供經過認證的軟件自檢庫和完備的安全文檔，協助客戶快速推出符合安全規范的家電產品。

照明

LED顯示和照明，是又一個重視MCU品質要求的行業。

從實現照明到控制照明，再到智能照明的發展歷程中，照明技術在不斷更迭。目前，LED照明已經成為當今家居照明的主流，智能照明更是成為全屋智能新生態的首選和契入點，據高工產研LED研究所(GGII)統計，中國LED照明市場產值規模由2016年的3017億元增長到2021年的5825億元，年均復合增長率達到14.95%。

未來，照明將在分時段控制、環境亮度傳感器、動作傳感器、熱量管理等方向上進行技術革新。對MCU而言，照明市場需求將表現在以下幾個方面：精準控制電流，延長燈具壽命；多種保護功能，保證燈具安全；高集成度，節省空間和成本；靈活且精確的調光，同等亮度更少能耗；通信方式多樣化；工作溫度最高可達105℃等。

新基建

隨著國家“東數西算”戰略的實施，數據中心、光纖通信、5G基站等行業將迎來不可多得的發展機遇，而光模塊作為其中最重要的器件，市場需求將進一步爆發。一方面，國內現有數據中心通信光模塊仍以100Gbps為主，正在向價格更高的200G/400G演進，而在國外，已經出現了800G光模塊的更新趨勢。據Yole估算，在5G與數據中心建設雙重驅動下，到2025年光模塊市場規模將有望達到177億美元。

作為第一家在光模塊領域推出兩大系列，六種型號產品的中國廠商，兆易創新認為國產MCU在性能、成本等方面將更具優勢。針對上述市場，兆易創新也推出了特定型號的高品質寬溫(-40°C~+105°C)器件加以支持。目前，GD32E501系列MCU已經能夠覆蓋中高速光模塊市場，適用于100G/400G光模塊產品開發需求，可廣泛應用于5G 基站、高速數據中心、云服務器等市場。

一直以來，上述應用領域的高品質高溫MCU產品基本被國際龍頭廠商壟斷。但是，隨著以兆易創新為代表的中國廠商的崛起，疊加靈活、彈性、快速的響應能力，以及本土化服務與成本優勢，相關產品不但擁有比較完善的覆蓋度，甚至在個別領域已經達到了國際一流水準。另一方面，當前兆易創新的業績增長更多來自工業、能源、儲能、汽車等多元化市場，考慮到公司產品開發和布局的基本邏輯是“技術世界服務于物理世界”，因此從某種程度上來說，這也與高品質MCU的發展之間形成了雙向成就的局面。

4結語

“人人都是質量人”—這句話既寫在了兆易創新的官網上，也深深植根于企業文化和每一位員工心中。遵循嚴格的質量管理流程，從產品設計伊始，到客戶的使用階段，對所有涉及質量和可靠性的項目實施完整的管理、緊密的關注、追蹤和保障產品整個生命周期的可靠性，在每一個環節為客戶保駕護航，正成為兆易創新的新常態。

審核編輯：湯梓紅