与家电行业一同成长，MCU加快步伐

2022年，由于全球8英寸晶圆产能供应持续紧缺，使得依赖8英寸晶圆产能的微控制器（MCU）供应陷入持续紧张的状况。采购成本上升，家电产品对于MCU的需求有何变化？智能家电浪潮下，MCU的应用呈现怎样的趋势？近期，《电器》记者多方采访，深入了解MCU产业近况。

满足家电行业需求，外资品牌优势突出

MCU即微控制器，又称单片微型计算机或者单片机。MCU在信号链中起到核心处理作用，信号链是连接真实世界和数字世界的桥梁，是电子产品智能化、智慧化的基础。按照位数分类，MCU可分为4位、8位、16位、32位和64位，位数越高，运算能力越强。按照应用领域分类，MCU可分为通用型和专用型。通用型MCU将可开发的资源全部提供给用户，功能相对更全面。在通用型MCU中，8位MCU成本低，便于开发，性能可以满足大部分产品的需要。专用型MCU的硬件和指令是按照某种特定用途设计的，例如用于体温计的MCU、用于洗衣机的MCU等。

从市场规模来看，自2021年8英寸晶圆产能紧张导致MCU供应紧张后，销售额接连增长。IC Insights数据显示，2021年MCU销售额同比增长27%，达到创纪录的202亿美元。预计2022年MCU销售额将达到215亿美元，同比增长10%，再创新高。

从MCU品牌在家电行业的布局来看，《电器》记者了解到，参与家电细分市场竞争的外资MCU品牌主要有恩智浦、微芯、瑞萨电子、意法半导体（ST）、英飞凌、东芝等，这些品牌提供的MCU可以满足中高端家电产品的需求，而国产品牌中兆易股份、中颖电子、合泰半导体等在中低端家电市场具有竞争力。

瑞萨电子的MCU被广泛应用于白色家电、厨卫电器和生活电器等多个领域，尤其在空调、洗衣机、冰箱等产品应用上占有较大的市场份额。在这些领域，瑞萨电子中国MCU事业发展部高级经理刘涛认为，瑞萨电子的优势主要表现在3方面。首先，瑞萨电子可以以成功产品组合的方式为客户提供系统性的解决方案，这可以大大节省客户的研发时间，帮助客户尽快将产品推向市场。其次，瑞萨电子旗下的MCU产品系列种类丰富，可以满足不同设计需求。例如，瑞萨电子的电机控制MCU可以配合多种家电产品的电机控制解决方案，推动家电变频化的进程；高抗干扰、高防水性的触摸控制MCU，可以让家电更美观且操控性更强；低功耗MCU系列可以延长系统的使用寿命，达到节能的效果。此外，瑞萨电子还通过提供传感技术、网络安全技术、识别技术和先进的嵌入式人工智能技术，帮助传统家电产品智能化。“总之，我们的MCU产品在任何需要节能、变频、小型化、智能化的产品中都会有上佳表现。”刘涛总结说。

“家电品类繁多、技术水平跨度大，对于MCU的需求五花八门，有的需要高性价比的MCU，有的需要高性能、外设集成度高的MCU。”意法半导体大中华暨南亚区通用微处理器部门市场部区域经理熊红辉对家电行业的MCU需求了然于胸，可以满足家电行业不同且多样的需求正是意法半导体的一个主要优势，“意法半导体不仅MCU产品种类丰富，可以提供1200多种料号供客户选择，按照需求主要分为主流、无线、超低功耗、高性能以及MPU等几大类，而且涉猎多种家电应用，大到冰箱、空调、洗衣机，小到吸尘器、扫地机器人、电动牙刷、遥控器等。例如，意法半导体旗下ARM Cortex-M4的STM32F3系列和STM32G4系列由于集运放和模拟器件于一身，性价比高，在空调、冰箱、洗衣机电机控制领域有广泛的客户基础，目前国内主流的白电厂商都有采用和生产基于该系列的产品销售。再比如，考虑到部分厨房小家电由于产品更新迭代快、开发时间短、价格敏感，意法半导体的高性价比产品STM32F0、STM32G0和STM32C0等系列在该领域一直广受客户欢迎。意法半导体高性价比、高兼容性的开发平台，有助于客户以更经济实惠的成本快速开发出产品。”

谈及意法半导体供货家电企业MCU的另一个优势，熊红辉补充说：“意法半导体注重产品和生态开发，积极研判重要市场的应用趋势，以客户需求和产品使用体验为第一优先级，助力客户快速开发出创新的优质终端产品。”

东芝布局家电MCU的关键词是电机控制。东芝在电机控制领域已经拥有40多年的经验积累，能提供多种电机控制解决方案，服务冰箱、空调、洗衣机、厨房电器、小家电、空气净化器、净水器、吸尘器等领域。

据东芝电子元件（上海）有限公司半导体技术统括部技术企划部高级经理黄文源介绍，东芝现有的MCU主要包括Arm内核架构和东芝内核架构两大类产品。Arm内核架构类产品包含TXZ+族高级系列和TX族系列产品，东芝自有的内核架构类产品主要是TLCS系列产品。其中，TXZ+族高级系列是Arm Cortex-M 32位120-200MHz MCU，专为需要较多接口和采用FOC方式控制多个无刷电机的系统设计，内置第4代高级矢量引擎增强版（A-VE+）以及应用于电机控制和感知相关的专用外围电路。TLCS族系列是东芝独创的TLCS内核架构8位MCU，带有适用于各种控制应用的标准外围电路，其处理性能与16位MCU相当，闪存空间达到128kB，包含TLCS-870/C1系列和TLCS-870/C1E系列两大类产品。“东芝自有内核构架的TLCS-870/C1系列和TLCS-870/C1E系列，虽然是传统的8位MCU，但在家电领域仍然被广泛采用，目前仍处于供不应求的状态。”黄文源强调说。

智能家电潮起，MCU乘风破浪

近几年，智能家电飞速发展，几乎到了“无智能不家电”的地步。智能家电的发展使得家电行业对于中高端MCU的需求越来越大。

谈到近几年家电行业对MCU的需求变化，刘涛介绍说：“以前，家电产品功能相对简单，采用普遍为8位、16位的中低端MCU。现在，家电对于MCU的需求呈现出3个方向。一是，随着家居高效化、智能化趋势的演进，家电行业越来越需要更高集成度、更高性能以及更安全的MCU。二是，随着家电能效的提升，家电行业对于电机控制类MCU的需求持续快速增长，广泛地应用在变频空调、洗衣机、冰箱、小家电等产品中。三是，随着家电智能化的发展，家电行业对于HMI人机交互的需求也越来越普遍，各种带有触摸控制、图形界面、语音控制、物联网、嵌入式人工智能、数据加密功能的MCU也应运而生。”

在熊红辉看来，智能家电的快速发展对MCU的性能、互联要求越来越多，作为承载智能应用的主要平台，MCU从产品到生态都需要紧跟市场发展趋势。

“随着智能家电的普及，家电中电机的使用越来越多，单个家电中电机的使用数量也越来越多，并且电机的类型正在从传统的有刷电机逐渐向三相无刷电机进化。在此类需求的引领下，通用型MCU遇到了挑战，在一些应用场景即使尚可勉强应对，但很可能使得系统变得复杂而失去竞争力，这就对MCU提出了新的要求，也给内置电机控制逻辑的MCU带来了机遇。另外，家电智能化程度的提高，控制变得越发复杂，需要更高运算能力、更大内存空间、更低能耗的MCU。”谈到智能家电对于MCU需求的变化，黄文源特别强调了电机应用的变化。

在家电智能化的浪潮下，MCU扮演的角色越来越重要，家电整机制造对MCU的产品特性要求越来越高，各MCU供应商必须不断提高技术创新能力和应用开发能力，满足家电行业对MCU数量、质量和性能等多方面的要求。

意法半导体很早就开始布局智能化趋势，目前可以为家电企业提供高性能、支持各种无线互联的产品，同时意法半导体的软件工具STM32CubeMX中集成了AI模块，可以方便客户将“训练好”的AI模型转换为MCU上运行的软件，使MCU可以方便地实现AI功能。例如，意法半导体的TouchGFX可以提供基于图像快速开发的软件环境，使客户人机交互模式的可视化产品开发更加便捷快速，助力各家电厂商推出大屏幕触控替代传统按键的各类产品。具有无线功能的STM32WB、STM32WL等系列产品，逐渐在家电领域开始应用，解决了家电产品无线互联的需求。“我很期待在意法半导体产品和生态的支持下，客户可以开发出各种创新的智能家电。”熊红辉说。

瑞萨电子坚持稳扎稳打，紧跟MCU需求推陈出新，快速响应家电行业的智能化需求。刘涛介绍说：“当下，我们已经基于瑞萨电子多系列MCU在智能家电领域开发出了多种方案，例如以RL78/G13为核心的气体检测方案，以RX130作为主控+触摸的单芯片触控方案，基于RX65N的TFT彩屏控制方案，基于RX及RA的离线式语音识别方案，这些方案覆盖了从白色家电单品到智能家居系统的所有领域。”

助力智能家电发展，东芝擅长电机控制。黄文源指出，MCU是电机控制的核心单元，为了提高电机控制的精度和速度，矢量引擎被广泛采用，传统的矢量控制需要消耗大量的软件资源。如果矢量控制软件占用了嵌入式存储器的主要容量，因软件资源不足会导致MCU不能有效地工作。东芝的电机控制用MCU系列在微控制器中引入硬件IP，能在没有CPU详细指令的情况下处理矢量控制中的复杂计算，这将大大提高MCU的性能。

除了智能化，刘涛认为，未来家电产品的发展趋势还包括图形化、互联网化，同时也要求更环保，更安全。意法半导体将始终紧跟市场发展要求，积极提供种类丰富、功能强大、体验人性化、体系完善的产品和生态，高度重视供应的稳定性，与客户共同把握家电行业发展趋势。