无线芯片战局激烈，看各大厂如何出招

物联网刺激新一轮微控制器(MCU)技术投资。物联网应用风潮带动超低功耗、少量多样设计趋势，促使许多MCU开发商扩大投入低功耗无线通讯标准，以及相关软体堆叠和射频讯号链方案研发，以打造新型态无线系统单晶片(SoC)。

微控制器(MCU)跃居物联网市场一线巨星。PC、行动装置时代前后孕育出英特尔(Intel)、高通(Qualcomm)两代王者；然而，随着物联网(IoT)风潮来袭，穿戴装置、智慧家电、工控自动化设备和车联网等新设计大量出笼(图1)，且对中央处理器(CPU)效能/功耗、无线通讯和感测器方案的规格需求不尽相同，可望逐渐翻转一款PC或行动处理器平台闯天下的局面，改由多元类型的MCU抢下设计主流地位。

图1　在物联网环境下，MCU目标应用市场变得更加广泛

随着市场风向转变，芯科实验室(Silicon Labs)、爱特梅尔(Atmel)、微芯(Microchip)和意法半导体(ST)等MCU厂商正积极扩充低功耗Cortex-M系列MCU产品线，并加码投资无线区域网路(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)、Thread、ZigBee和Sub-GHz等无线标准软硬体设计，期在产业典范转移之际，迅速取得有利的市场立足点。 

图2　芯科实验室副总裁暨MCU与无线产品部门总经理Daniel Cooley认为，Thread应用发展潜力备受业界期待。

强打高整合SoC方案　MCU厂冲刺IoT市场
芯科实验室副总裁暨MCU与无线产品部门总经理Daniel Cooley(图2)表示，物联网设计将不再由高效能、先进制程处理器主宰，取而代之的将是以低功耗、高整合、小体积为设计DNA，并支援多频多协定无线通讯实体层(PHY)、电源管理和多元感测器技术的物联网SoC，进而满足各个应用领域对晶片运算/联网功能的要求，同时缩减终端系统开发成本。  

因应物联网SoC需求，MCU开发商竞相主打低功耗Cortex-M系列MCU设计，以及深谙Wi-Fi、蓝牙、Thread、ZigBee和Sub-GHz等无线连结科技的优势，期能率先抢下物联网晶片市场宝座。  

Cooley指出，物联网SoC首重整合度，晶片商不仅要具备MCU、无线连结和μA/MHz等级的低功耗电源管理技术，并须有效融合MCU数位逻辑制程，以及射频(RF)无线电、电源和感测器等类比混合讯号制程，同时还要发展Wi-Fi、蓝牙、Thread、ZigBee和Sub-GHz的软体堆叠(Software Stack)和开发工具。这些物联网设计要求与过去截然不同，且有严格的成本限制，可望为晶片产业树立新典范，指标性大厂也可望由新厂商接棒。  

Cooley认为，在效能、成本和功耗多方权衡下，Cortex-M0+/M3/M4等核心最有机会达到设计甜蜜点；同时，Thread、蓝牙4.2和ZigBee等支援IP网状网路(Mesh Network)的无线连结标准亦不可或缺，因此，该公司已计画在今年下半年发表整合上述方案，并内建类比混合讯号处理、电源管理和嵌入式快闪记忆体功能区块的物联网SoC。  

IC厂火力对准无线设计
Atmel微控制器事业部资深副总裁兼总经理Reza Kazerounian表示，物联网概念正快速渗透到传统行业，比如温度计、烟雾监测器和简单的家用电器设备，都将连上网路；未来基于联网设备的多样性，MCU厂须广为拓展产品阵容，以提供不同功能层级的解决方案。

物联网设备除了点对点(P2P)连求外，亦须经由闸道器连上云端，这便涉及广泛的低功耗嵌入式处理、无线通讯及云端安全设计。其中，无线通讯技术进入门槛最高，尤其厂商还须同时考量装置间连结的蓝牙、Thread等技术，以及装置连接闸道器、云端网路的Wi-Fi或长程演进计画(LTE)Cat. 1/0标准设计，因此可发现近来许多MCU业者毫不手软购并无线晶片/模组厂。

事实上，Atmel在2014年即购并Newport Media，大举扩张低功耗Wi-Fi和蓝牙产品线，包括新一代支援超低功耗蓝牙Smart或ZigBee的无线MCU，以及内建MCU的Wi-Fi模组，以满足各式各样物联网节点的设计需求。

无独有偶，意法半导体亦戮力研发Cortex-M0/M0+/M3/M4/M7全系列MCU，并押宝Sub-GHz和蓝牙Smart两大无线通讯技术，以获得进入物联网市场的门票。

ST大中华暨南亚区类比、微机电与感测元件资深技术行销工程师庄维焘表示，蓝牙4.1版释出IP网状网路支援规格后，声势扶摇直上，可望成为穿戴装置、智慧照明与工业感测节点的主流通讯方案，因此该公司不断挹注研发资源，预计在今年第四季将发表整合Cortex-M0核心、蓝牙4.1通讯协定及周边RF讯号链元件的无线MCU，加入物联网晶片新战局。

此外，庄维焘也透露，由于蓝牙、ZigBee、Thread和Wi-Fi皆运行在2.4GHz频段，许多医疗、工业电子设备开发商皆反应在产品验证时发现难以克服的RF干扰问题，因此ST遂增辟另一个无线MCU产品线，支援Sub-GHz频率的6LoWPAN标准，进而确保无线连结设计可靠度。

无庸置疑，无线标准设计已是MCU厂商交战热点，将牵动一波MCU技术投资潮及无线晶片商整并潮，促进新型态的无线MCU或更高整合度的物联网SoC逐渐形成显学。