MCU內(nèi)核的架構(gòu)的前史并不算長，大約有三十多年。從英特爾在1971年推出全球首款MCU產(chǎn)品，到上世紀(jì)90年代后MCU步入開展快車道，MCU的內(nèi)核架構(gòu)有所改變。MCU的第一代架構(gòu)是早期英特爾主導(dǎo)的架構(gòu)；跟著瑞薩等公司開端研制MCU，這類MCU巨子自研的架構(gòu)被認為是第二代低功耗MCU架構(gòu)。在對計算要求越來越越高的現(xiàn)在，專門的內(nèi)核廠商開端出現(xiàn)，分工進一步細化，ARM成為主流的MCU商場架構(gòu)，也即第三代架構(gòu)。
決議一個MCU功能和應(yīng)用場景的關(guān)鍵要素有兩個維度——主頻和內(nèi)核架構(gòu)。而內(nèi)核架構(gòu)是影響處理器功能的關(guān)鍵因素，先進的架構(gòu)具有更強大的指令集和更優(yōu)異的運算單元。
在國產(chǎn)MCU剛起步的幾年中，因為ARM能夠供從開發(fā)環(huán)境到軟件等各種方便的東西，而且其架構(gòu)能夠和主流的生態(tài)堅持兼容，充分復(fù)用現(xiàn)有的應(yīng)用規(guī)劃，降低design－in的門檻，這些優(yōu)勢都吸引著國內(nèi)MCU廠商。因為ARM的種種優(yōu)勢，國內(nèi)MCU廠商90％都選用了ARM的Cortex－M系列內(nèi)核。其中，兆易創(chuàng)新的32位MCU產(chǎn)品主要選用了M23、M3、M4、M33和RISC－V五種MCU內(nèi)核；華大半導(dǎo)體主要選用了M0＋和M4兩種MCU內(nèi)核；國民技能主要選用了M0和M4兩種超低功耗MCU內(nèi)核。
但運用ARM內(nèi)核的國產(chǎn)MCU廠商數(shù)量上升也帶來了很多問題。第一個問題是國產(chǎn)化MCU芯片的同質(zhì)化越來越嚴(yán)重。許多MCU廠商都運用相同的內(nèi)核，因而商場上MCU的距離更多是在I／O上，同質(zhì)化嚴(yán)重就導(dǎo)致價格的比拼。但假如只能在價格上競爭，關(guān)于整個職業(yè)和大部分公司都沒有好處。
另外一個問題在于通過數(shù)十年的開展，較為老練的ARM架構(gòu)也變的極為雜亂，這點從其架構(gòu)文檔和指令數(shù)的雜亂程度即可看出。而且，ARM指令集封閉、授權(quán)及專利費用高昂，不方便定制。
此外ARM架構(gòu)本身也正在面對著技能檢測，不同ARM內(nèi)核的功能差異較大，跟著ARM內(nèi)核作業(yè)頻率的提高，MCU芯片的能耗添加很快。因而，選用高主頻ARM內(nèi)核的MCU芯片怎么降低能耗，這對MCU廠商來說是個不小的難題。
在芯片級別的硬件中，ARM和RISC－V在MCU范疇開啟了正面戰(zhàn)場。
眾所周知，開源是RISC－V的一大優(yōu)勢，但除此之外，靈活性也是其被許多廠商選用的原因之一。
因為沒有x86和ARM指令集擔(dān)負的兼容性包袱，RISC－V指令集對提高功耗和功能有很大的優(yōu)點。一個有比較強的功力的團隊規(guī)劃過幾個芯片后，同樣的指令集架構(gòu)他們就能規(guī)劃出功耗和功能更好的處理器。
別的，選用RISC－V指令集規(guī)劃MCU能夠讓芯片廠商快速完成低門檻、低成本的芯片規(guī)劃，而且針對特定使用場景進行定制化指令規(guī)劃。模塊化的規(guī)劃極大地便利客戶依據(jù)自己需求自由定制（從一開端就在規(guī)避ARM數(shù)十年發(fā)展中存在的問題）。
前Intel副總裁方之熙曾表明：“RISC－V的靈活性在AI中同樣能夠發(fā)揮作用。AI中的信息安全更加重要，RISC－V的計劃比較靈活，更簡單實現(xiàn)安全的功能?！?/span>
以RISC－V為架構(gòu)的MCU紛紛破土而出。
作為全球超低功耗MCU芯片龍頭的瑞薩，在今年推出了RISC－V MCU產(chǎn)品，主要使用于語音使用。其履行副總裁 Sailesh Chittipeddi 最近承受采訪時表明，這是瑞薩的未來戰(zhàn)略，瑞薩正在自行研發(fā)RISC－V內(nèi)核。
Sailesh Chittipeddi直言：“因為客戶的要求咱們有必要選擇RISC－V。一方面，有些客戶希望保持技能的獨立性與“黑盒化”；另一方面，全球許多區(qū)域的客戶并不樂意付出ARM的專利費。此外，還有許多地緣政治敏感區(qū)域的客戶也擔(dān)心無法訪問IP的問題，RISC－V是僅有敞開的生態(tài)。這也是為什么RISC－V 架構(gòu)的MCU成為瑞薩的下一個布局方針?！?/span>
在芯片級其他硬件中，ARM和RISC－V在MCU范疇敞開了正面戰(zhàn)場。
從商場未來需求來說，ARM或許不再是未來MCU的寵兒。從MCU的使用范疇占比來看，轎車MCU占有全球MCU商場的40％，除了轎車商場外，MCU的第二大商場是工業(yè)使用（占比30％），剩下的30％首要使用于消費電子、物聯(lián)網(wǎng)等范疇。
在MCU最大占比的轎車范疇中，RISC－V MCU開端“上車”。
2020年末，瑞薩推出了集成RISC－V協(xié)處理器的轎車MCU RH850／U2B，包含混合ICE和xEV電機逆變器、高端區(qū)域操控、互聯(lián)網(wǎng)關(guān)和域操控等使用；
2021年，凌思微電子也推出基于RISC－V架構(gòu)的車規(guī)級無線MCU產(chǎn)品系列U首要使用于車身操控，即時通訊，車載文娛方面；
不難看出，RISC－V MCU現(xiàn)已出現(xiàn)在車載文娛、車載通訊等場景。SmartDV北美使用工程總監(jiān)曾表明，RISC－V 肯定會進入轎車世界。清華大學(xué)集成電路學(xué)院何虎副教授也剖析過，利用好 RISC－V 的軟件生態(tài)關(guān)于車規(guī) MCU 的成功是重要一環(huán)。
此外，在MCU商場占比30％的消費電子、物聯(lián)網(wǎng)范疇中，RISC－V也有極大優(yōu)勢。
IoT Analytics 預(yù)測，到 2022 年，物聯(lián)網(wǎng)商場估計將增加 18％，到達 144 億活躍連接。估計到 2025 年，隨著供給約束的緩解和增加的進一步加快，將有大約 270 億臺聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)帶來的是所需設(shè)備的碎片化。我國敞開指令生態(tài)（RISC－V）聯(lián)盟秘書長包云崗在《呈現(xiàn)三大利好態(tài)勢，RISC－V生態(tài)未來可期》一文中剖析道，因為物聯(lián)網(wǎng)AIoT的需求和商場極度碎片化，現(xiàn)有處理器設(shè)計辦法也將更加多元化。AIoT碎片化需求帶來處理器生態(tài)變革機遇。
MCU 是物聯(lián)網(wǎng)終端的中心零部件，其價值占到物聯(lián)網(wǎng)終端模組的 35％－45％。在物聯(lián)網(wǎng)范疇，靈活性將是RISC－V MCU勝過ARM MCU的最大優(yōu)勢。
業(yè)內(nèi)人士剖析，目前我國本土MCU開展有五大驅(qū)動力，分別是物聯(lián)網(wǎng)、RISC－V、國產(chǎn)代替、芯片短缺、邊緣AI。因此，國產(chǎn)RISC－V架構(gòu)的MCU現(xiàn)已成為眾多廠商趨之若鶩的對象。
而工業(yè)操控等嵌入式范疇的MCU，特別是有定制化需求的使用場合中，RISC－V MCU早已成為新的增加點。在這些范疇對RISC－V MCU的需求下，未來RISC－V MCU的增加率或?qū)⒊紸RM架構(gòu)的MCU。
構(gòu)建RISC－V MCU仍有三大難題
第一方面，是RISC－V碎片化帶來的一致難題。
因為RISC－V的開源特性，不同廠商進行商用、自研RISC－V內(nèi)核，在商業(yè)利益不同的驅(qū)動下，RISC－V MCU難以構(gòu)成一致的生態(tài)。
第二方面，是RISC－V軟件開發(fā)工具鏈不行老練的難題。
比起ARM來說，RIAC－V開展的時間還比較短，因此編譯器、開發(fā)工具等生態(tài)要素還在開展。干流的RISC－V MCU開發(fā)工具有IAR systems、Lauterbach、segger、UitraSOC、MounRiver Studio；國內(nèi)也有很多廠商在開發(fā)RISC－V MCU的開發(fā)工具。
第三方面，是RISC－V作為新起實力，資源分配不均的難題。
現(xiàn)在來說大部分MCU廠商都是運用ARM架構(gòu)，假如要增加RISC－V架構(gòu)的MCU，既要在產(chǎn)能緊缺的一起分配資源，也要同客戶洽談合作，這些問題都會是的通用MCU市場RISC－V難以獲得支持。
創(chuàng)新和生態(tài)是國內(nèi)MCU公司邁向國際一流的要害，而RISC－V 作為全新的生態(tài)供給了合適的土壤。盡管RISC－V MCU的開展仍有難題，但在未來需求的推進下，作為新式事物的RISC－V MCU潛力巨大。
