作為本土最大的32位通用MCU廠商，兆易創(chuàng)新已于2020年初開始進(jìn)入光通信領(lǐng)域，針對光模塊應(yīng)用已經(jīng)推出了GD32E232系列MCU，并在9月9-11日于深圳國際會展中心舉辦的“第22屆中國國際光博會”上率先展示了即將發(fā)布的GD32E501系列新產(chǎn)品及光電解決方案。

MCU出貨量持續(xù)攀升

在探討兆易創(chuàng)新光模塊MCU之前，我們先來梳理一下其MCU家族發(fā)展歷程以及產(chǎn)品線布局。兆易創(chuàng)新成立于2005年4月,2013年正式推出第一顆MCU產(chǎn)品，截至目前具備了Arm Cortex-M3/M4/M23/M33和RISC-V等多內(nèi)核，已經(jīng)發(fā)布了27個(gè)系列360個(gè)型號的MCU產(chǎn)品，應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涵蓋所有主流市場，并在“國產(chǎn)替代”大潮下領(lǐng)銜滲透國產(chǎn)化終端應(yīng)用領(lǐng)域。

業(yè)界有一個(gè)共知，MCU累積出貨量達(dá)到1億顆是企業(yè)實(shí)現(xiàn)營收平衡的重要拐點(diǎn)。兆易創(chuàng)新早在2017年MCU的累積出貨量就突破了1億顆，至2020年6月累積出貨量突破了4億顆，目前仍在持續(xù)攀升。

據(jù)悉，兆易創(chuàng)新MCU出貨量從1億顆到4億顆僅用了3年時(shí)間，幾乎呈滾雪球式的增長。

兆易創(chuàng)新之所以發(fā)展如此迅速，除了起步早、資本實(shí)力雄厚、技術(shù)研發(fā)實(shí)力強(qiáng)之外，還在于其敢于人先的創(chuàng)新精神，比如中國第一個(gè)Arm通用MCU，全球第一個(gè)RISC-V通用MCU等，并在產(chǎn)品系列和型號數(shù)量上處于市場領(lǐng)先地位。今年更瞄準(zhǔn)細(xì)分領(lǐng)域，在中國首家推出光模塊用MCU系列產(chǎn)品。

兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場總監(jiān)金光一(右)

兆易創(chuàng)新產(chǎn)品市場總監(jiān)金光一對《國際電子商情》分析師表示，兆易創(chuàng)新是中國本土第一家推出光模塊MCU的廠商。進(jìn)入光通信市場主要是因?yàn)殡S著5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等行業(yè)的發(fā)展，高速光纖傳輸?shù)氖袌鲂枨笕諠u凸顯，且當(dāng)前國產(chǎn)化需求也日益突出，兆易創(chuàng)新推出光模塊MCU可謂“生逢其時(shí)”。

產(chǎn)品布局與差異化優(yōu)勢

兆易創(chuàng)推出的光模塊MCU是怎樣的產(chǎn)品，又具備哪些差異化優(yōu)勢呢?據(jù)金光一介紹，目前，兆易創(chuàng)新提供了2個(gè)系列3種封裝12個(gè)型號的光模塊MCU產(chǎn)品，可以全面覆蓋高中低速光模塊的開發(fā)需求。分別是今年1月已經(jīng)發(fā)布的基于Arm Cortex-M23內(nèi)核的GD32E232系列MCU，以及今年10月即將發(fā)布的基于Arm Cortex-M33內(nèi)核的GD32E501系列MCU。下面詳細(xì)介紹。

(1)GD32E232系列MCU：鎖定10G/25G中低端市場

其中，GD32E232系列MCU已經(jīng)推出了大半年時(shí)間，目前已成功打入光模塊行業(yè)頭部客戶。因光模塊本身體積非常小，這對相應(yīng)MCU的集成度和“小身材”也都提出了要求。

兆易創(chuàng)新GD32E232系列MCU及開發(fā)板展示

GD32E232系列MCU主頻為72MHz，64KB Flash/8KB RAM，配備多達(dá)8個(gè)16位定時(shí)器、1個(gè)32位定時(shí)器，1個(gè)ADC和4個(gè)DAC，還有4個(gè)可編程邏輯，通用接口則包括2個(gè)USART、2個(gè)SPI、2個(gè)I2C、1個(gè)I2S。

金光一告訴《國際電子商情》分析師，GD32E232系列MCU主要針對傳輸速率為10G/25G的中低端市場，如家用光纖路由器EPON、交換機(jī)、5G前傳等都是其主要應(yīng)用場景。目前GD32E232系列共有2種封裝和6個(gè)型號，以滿足客戶不同的產(chǎn)品需求。

(2)GD32E501系列MCU：專注100G/400G中高端市場

作為GD32E232升級版的GD32E501系列MCU，主要針對傳輸速率高達(dá)100G/400G的中高端市場，主要應(yīng)用在5G基站、高速數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)器等場景下。

兆易創(chuàng)新GD32E501系列MCU新品展示

具體來看，GD32E501相比GD32E232將主頻提升至100MHz，內(nèi)置128～512KB大容量內(nèi)置閃存(雙BANK設(shè)計(jì))，并配備了多達(dá)32KB的SRAM。全新芯片還集成了8路12位DAC、16通道12-bit ADC、8路可編程邏輯(CLA)等外設(shè)，通信接口數(shù)量較GD32E232 MCU產(chǎn)品翻倍。

為滿足光模塊產(chǎn)品緊湊的封裝要求，GD32E501同樣提供了6個(gè)產(chǎn)品型號和BGA64(4x4mm)和QFN32(4x4mm)兩種超小型封裝尺寸，具有輸出復(fù)位保持、12C bootloader等專用功能，支持MDIO，工作溫度范圍為-40℃～105℃，適用于100G/400G光模塊產(chǎn)品開發(fā)需求。

(3)差異化優(yōu)勢

GD32E232和GD32E501兩大系列產(chǎn)品采用的是當(dāng)前MCU制程最先進(jìn)的聯(lián)電55nm嵌入式閃存工藝。從產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴來看，兆易創(chuàng)新同時(shí)跟臺積電、聯(lián)電、通富微電、華天科技等上游合作伙伴保持著緊密合作，多種工藝制程全線開進(jìn)，便于整合多產(chǎn)線資源進(jìn)行完整產(chǎn)品線布局。

據(jù)了解，目前海外MCU大廠如ST、NXP、Microchip等均尚未針對光電領(lǐng)域的細(xì)分需求做出優(yōu)化配置并推出系列產(chǎn)品來貼合不同光通信市場的開發(fā)設(shè)計(jì)。可以說，兆易創(chuàng)新在光模塊市場的應(yīng)用已經(jīng)先人一步，加上疫情對國際大廠產(chǎn)能造成影響以及國產(chǎn)化替代的機(jī)遇到來，以兆易創(chuàng)新為代表的中國MCU廠商在國內(nèi)、國際市場的滲透率正得到空前提升。

跟消費(fèi)類電子、車載、工業(yè)等應(yīng)用市場需求不同，光模塊MCU要求隨著市場需求的變化對其使用的規(guī)格和接口配置做特別的優(yōu)化，比如光模塊應(yīng)用要求原廠能夠?qū)CU進(jìn)行邏輯編程，以增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂颇芰Α?

兆易創(chuàng)新的光模塊MCU都提供了可編程邏輯，如GD32E232系列配備了4個(gè)可編程邏輯，GD32E501系列則配備了8個(gè)可編程邏輯。

除了“可編程”能力之外，光模塊市場還要求MCU具備高精度的ADC和多個(gè)DAC?！拔唇?jīng)優(yōu)化的通用MCU是不具備這么多模擬外設(shè)的。我們不僅配備了高精度的ADC，還集成了多個(gè)DAC，如GD32E232系列支持4個(gè)DAC，GD32E501系列已經(jīng)可支持到8個(gè)DAC了?！苯鸸庖槐硎尽?

兆易創(chuàng)新GD32系列光模塊MCU方案展示

此外，因光傳輸功率大，光模塊對相應(yīng)芯片的散熱能力要求非常高，同時(shí)要求芯片本身抗高溫的能力非常強(qiáng)。兆易創(chuàng)新的MCU可滿足光模塊-40℃～105℃的溫度區(qū)間。一般而言，工業(yè)級通用MCU要求的溫度上限是85℃，但光模塊MCU要求達(dá)到105℃。

最后是尺寸要求，4×4mm和3×3mm如指甲蓋大小的緊湊型封裝，都是應(yīng)光模塊“小體積”需求而做的優(yōu)化。

“今后我們還會在相同的芯片尺寸里提供更多的功能，更多的資源、更強(qiáng)的處理能力，比如適用高速率傳輸?shù)男滦徒涌?，比如高精度溫度傳感器的集成等?！苯鸸庖粡?qiáng)調(diào)說。

據(jù)《國際電子商情》了解，預(yù)計(jì)到2020年，國內(nèi)光模塊市場收入將會達(dá)到26.8億美元，在全球光模塊市場上的占比也將上升至33.05%。預(yù)計(jì)到2023年我國光模塊產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到41.7億美元，2025年達(dá)到59.8億美元。金光一透露說，目前中國光模塊MCU市場約有2000萬顆至5000萬顆的市場容量，兆易創(chuàng)新很有希望切入其中并拿到越來越多的市場份額。

緊抓“國產(chǎn)替代”的歷史機(jī)遇

目前全球涉足光通信MCU的廠商除了兆易創(chuàng)新，還有諸如Silicon lab、ADI等美系半導(dǎo)體廠商。

“對于國際大廠而言，它們在技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和生態(tài)建設(shè)方面都經(jīng)過了多年的積累。但我們追趕的加速度很快，我們僅用兩三年的時(shí)間就走過了它們七八年的路?！苯鸸庖槐硎?。

從芯片架構(gòu)上來說，當(dāng)很多友商還在開發(fā)Cortex-M0+和Cortex-M3等產(chǎn)品的時(shí)候，兆易創(chuàng)新就已經(jīng)采用業(yè)界最新的Cortex-M23和Cortex-M33內(nèi)核并推出了成熟的系列產(chǎn)品。

近幾年，越來越多的國產(chǎn)芯片發(fā)展成熟，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)環(huán)境也不斷健全，加上國家大力扶持國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，很多常用通用器件完全實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。尤其在當(dāng)前疫情拐點(diǎn)尚未出現(xiàn)、全球元器件全面缺貨之時(shí)，該優(yōu)勢尤為顯著。

那么，相比國際巨頭，兆易創(chuàng)新的光模塊MCU最大優(yōu)勢是什么?

金光一總結(jié)了五個(gè)方面：一是制程領(lǐng)先，目前兆易創(chuàng)新兩個(gè)系列的光模塊MCU都采用了聯(lián)電55nm工藝，同類型產(chǎn)品業(yè)界領(lǐng)先;二是支持高精度的ADC和多個(gè)DAC通道，其ADC采樣率支持2.6M SPS[LX4]，行業(yè)領(lǐng)先;三是產(chǎn)品提供了多種標(biāo)準(zhǔn)接口、32位定時(shí)器、可編程邏輯等，集成度更高;四是功耗和散熱能力表現(xiàn)優(yōu)異，耐高溫上限可以達(dá)到105℃;五是芯片的緊湊型封裝非常適合PCB面積受限的應(yīng)用。

實(shí)施“因地制宜”的本土化策略

在實(shí)施國產(chǎn)替代化策略之時(shí)，兆易創(chuàng)新采取了“因地制宜”的策略，兆易創(chuàng)新在北京、上海、深圳、西安、蘇州等地均設(shè)有研發(fā)中心，在合肥則設(shè)有應(yīng)用支持中心。

兆易創(chuàng)新GD32 MCU系列最大的特點(diǎn)是產(chǎn)品型號非常全，堪稱“MCU百貨商店”，幾乎能覆蓋大多數(shù)終端應(yīng)用領(lǐng)域，如此一來，用戶可在兆易創(chuàng)新平臺上任意選擇產(chǎn)品型號，順便滿足了產(chǎn)品的拓展性需求。

“以光模塊廠商為例，往往也涉足其它類型的通信終端產(chǎn)品，而我們只要通過細(xì)分市場切入某一兩個(gè)型號，進(jìn)而帶動后續(xù)更多型號打入進(jìn)去，從而拓展我們的產(chǎn)品使用廣度。”金光一說。

兆易創(chuàng)新還針對電機(jī)控制、變頻控制、開關(guān)電源等應(yīng)用提供參考設(shè)計(jì)，如果客戶有量有成熟的市場應(yīng)用，公司都會根據(jù)市場需求來提供解決方案。

      在金光一看來，通用MCU比拼的是廣闊的覆蓋率，是平臺化的選擇。包括ST、NXP、Microchip等海外廠商走的都是同樣的道路。而GD32作為中國MCU代表，也是把整個(gè)產(chǎn)品家族建立起來，并打造出完善的產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用生態(tài)。只有依靠“產(chǎn)品+生態(tài)”為客戶提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，才能長遠(yuǎn)發(fā)展。

而考驗(yàn)一家MCU廠商的實(shí)力如何，要看它的產(chǎn)品有沒有大量的客戶使用過，產(chǎn)品是否被市場充分驗(yàn)證過，有沒有成熟的工藝和持續(xù)穩(wěn)定的供貨能力等等，否則客戶也不敢貿(mào)然采用。金光一表示，頭部客戶會對整個(gè)廠商的品牌信譽(yù)及綜合能力做優(yōu)先考量，建立起合作的信任，其次才會細(xì)看產(chǎn)品。

在立足本土市場的基礎(chǔ)上開拓國際業(yè)務(wù)，也是兆易創(chuàng)新一直以來的發(fā)展目標(biāo)。目前，兆易創(chuàng)新的存儲器、MCU和傳感器三大產(chǎn)品線業(yè)務(wù)都在向全球范圍拓展，如在美國、歐洲和日韓、東南亞同時(shí)做推廣并取得了突破性進(jìn)展。

作為中國最大的Arm架構(gòu)的MCU供應(yīng)商以及中國本土市占率最高的MCU供應(yīng)商，兆易創(chuàng)新已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化替代的關(guān)鍵一步，“百貨商店”般的MCU產(chǎn)品系列布局以及穩(wěn)定持續(xù)的產(chǎn)品迭代能力，將使其在未來的通用市場以及細(xì)分創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域中越走越穩(wěn)健。