建構基於RISC-V的MCU「芯」生態

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最近大學、研究機構、晶片廠商和網際網路巨頭紛紛採用和支持RISC-V這一有希望與Arm抗衡的指令集架構(ISA)…儘管建構RISC-V MCU的生態面臨很多挑戰，但巨大的發展潛力值得嘗試，只要RISC-V社群和廠商願意協作，一定能開創出RISC-V的一片「芯」天地。

www.eettaiwan.com, Nov. 09, 2021 – 

據權威市調機構預測，2021年全球微控制器(MCU)市場總銷售額預計可達190億美元，出貨量超過250億顆。從2021~2028年，MCU年複合成長率(CAGR)約為10%，到2028年將增至360億美元。IC Insights今年8月發佈的報告顯示，汽車MCU佔據全球MCU市場的40%，預計2021年汽車MCU銷售額將達到76億美元，相比去年成長23%，其中約77%都是32位元MCU。

基於Arm Cortex的MCU生態

32位元MCU基本上都是採用Arm Cortex-M系列微處理器核心，主要MCU廠商包括：意法半導體(ST)、瑞薩(Renesas)、英飛凌(Infineon)、NXP和Microchip。Cortex-M處理器系列基於Arm M-Profile架構，專為嵌入式系統而設計，具有低延遲和高確定性操作等優點。該系列處理器有不同性能規格的型號，包括M0、M0+、M1、M23、M3、M4、 M33、M35P、M55和M7，可滿足不同性能、功耗和成本的微處理器晶片需求。

基於Arm核心的MCU生態經過多年發展已經比較成熟。圍繞Cortex-M核心，Arm提供了從開發環境到軟體等各種方便MCU開發者的工具。比如，整合式開發環境(IDE)包括Arm Keil MDK、Arm Development Studio；編譯器包括Arm Compiler 6、GCC；軟體包括Cortex MCU軟體介面標準(CMSIS)、Trusted Firmware-M (TF-M)；作業系統有Mbed OS、Keil RTX5；除錯工具和開發板有JTAG和SWD除錯硬體。

此外，還有很多協力廠商軟體和開發工具鏈供選擇，比如編譯器、除錯器、RTOS和軟體庫等。為增強市場領導力和增加客戶黏著度，領先的MCU廠商也在積極建構以自家MCU晶片為核心的生態，STM32 MCU生態就是一個典型。作為Arm Cortex 32位元MCU和MPU的領導者，意法半導體不但描繪和搭建了完整的STM32 MCU晶片開發線路圖，而且還為客戶和開發者提供了完善的學習、開發、測試和評估環境，比如STM32 Cube。

RISC-V和MCU

源於加州大學柏克萊分校的RISC-V最近幾年在全球開源硬體社群掀起了不小的風波，大學、研究機構、晶片廠商和網際網路巨頭紛紛採用和支持這一有希望與Arm抗衡的指令集架構(ISA)。中國在獨立可控的微處理器開發之路上嘗試多年，但仍然受制於X86、MIPS和Arm等國際主流架構，RISC-V燃起了中國國產CPU的新希望。中國工程院院士、中國科學院計算技術研究所研究員倪光南、芯原(Verisilicon)董事長暨總裁戴偉民和中國科學院計算技術研究所研究員包雲崗等學術和企業界領導者都在積極推動以RISC-V為核心的開源硬體創新。

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