mcu芯片是指什么芯片

　　微控制器，侠义上讲不带MMU的控制器应该都算。广义上应该是除了CPU以外其他的控制单元。

　　在国内不同地区，也有不同的认知，有地方MCU主要说单片机，有的地方甚至把 DSP/FPGA 也算作MCU。

　　但是大家共识一般是说，不带MMU(即不能跑Linux 标准版操作系统)的微控制器。

　　目前我们对数字芯片的介绍已经完成了三分之二，即已经分别介绍了承担计算功能的逻辑芯片、承担存储功能的存储芯片。接下来我们将完成数字芯片的最后一块拼图，即介绍将运算、存储等功能集成于一个芯片之上的微控制单元（MCU）。现在就让我们开始吧。

　　与逻辑芯片、存储芯片一样，MCU也是种类繁多，本篇文章也按照以往惯例，我们首先将MCU的分类总结为如下的思维导图。

　　微控制器（Micro Controller Unit，MCU），又称单片微型计算机或者单片机(Single Chip Micro
Computer)。MCU是CPU在发展过程中根据特殊应用场景衍化出的分支，CPU是计算机中的核心部件，起到运算与控制功能，与存储器以及输入输出设备共同实现计算机的运行。MCU处理功能类似于小型CPU，能够用软件控制来取代复杂的电子线路控制系统，实现智能化以及轻量化控制，它在信号链中起核心处理作用，而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。随着生活中各类电子设备的发展与工业智能化的趋势，某些用电器如一台能够自动控制加热保温的电饭煲或者汽车自动雨刮器，并不需要CPU这么强的运算能力，因此可将CPU的规格进行适当缩减，仅保留需要的运算能力即可，并将内存、计数器等外设集成在单一芯片上发挥功能，形成芯片级计算机。

　　MCU产品种类繁多，主要分类依据为用途、应用领域、存储器类型和结构、位数、指令集等：

　　1.
按用途可分为通用型和专用型。专用型MCU的硬件和指令是按照某种特定用途设计的，如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等。通用型MCU将可开发的资源（ROM、RAM、I/O、EPROM）等全部提供给用户，功能相对更全面。在通用型MCU中，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能可满足大部分需要。

　　2.
按应用领域可分为：消费电子，包括家用电器、电视、游戏机及音视频系统等；工业领域，包括智能家居、自动化、医疗应用及能源生成与分配等；汽车领域，包括汽车动力总成和安全控制系统等；军工领域，包括航空航天等。

　　3. 按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用（典型芯片为8031）。

　　4. 按存储器结构可分为哈佛（Harvard）结构和冯诺依曼（Von
Neumann）结构。现在的单片机绝大多数都是基于冯诺伊曼结构的。其实哈佛结构也是在冯诺依曼结构的范式内。

　　5.
按位数，即数据总线的宽度和一次可处理的数据字节长度可分为4、8、16、32位MCU。位数越高，运算能力越强。2020年中国通用型MCU市场规模中，32位占比54%，8位占比43%，4位占比2%，16位占比1%。32位和8位占据市场主流，且未来32位产品占比预计仍将不断提高。

　　6. 按照指令集：可分为CISC（复杂指令集架构）和RISC（精简指令集架构）两类。

　　MCU的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，自1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来，它的发展到目前为止大致可分为六个阶段：

　　1.
单片机发展初级阶段，1971年，英特尔公司的霍夫研制出世界上第一块4位微处理器芯片4004，标志着第一代微处理器问世。1972年，英特尔又推出了8位微处理器Intel
8008，以及采用6微米工艺的8080。

　　2.
低性能单片机阶段，1975年，德州仪器公司（TI）首次推出4位单片机TMS-1000，标志着单片机正式诞生。1976年，Intel研制出了MCS-48系列8位单片机，使单片机的发展进入了一个新阶段，其内部集成了8位CPU、多个并行I/O口、8位定时器/计数器、小容量的RAM和ROM。

　　3.
高性能单片机阶段，1980年，Intel在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机比MCS-48系列单片机有明显提高，内部增加了串行通信接口，因性能可靠、简单实用、性价比高深受欢迎，MCS-51系列被誉为“最经典的单片机”。

　　4.
16位单片机阶段，1983年，Intel推出高性能的MCS-96系列，16位单片机正式问世，但由于性价比不理想并未得到普及，其主要被应用于复杂的控制系统以及早期的嵌入系统。

　　5. 全面发展阶段，90年代之后，集成电路技术高速发展，32位单片机应运而生，嵌入式系统因此得到大力推广。

　　6.
MCU持续更新迭代，目前市场上以8位和32位为主。在物联网应用中，很多场合不仅需要实现机械化向电磁化、智能化的转变，而且还要考虑可靠的连接性、安全性和保护性，所有这些功能的实现都需要MCU的参与，因此32位MCU会是物联网应用的主流。

　　全球MCU领域呈现寡头垄断的格局，根据Omidia的统计数据，瑞萨电子、恩智浦、英飞凌、意法半导体与微芯科技前五大厂商市场份额2020年约占总体市场份额的75%，国内厂商市场份额约占3%-5%。国际大厂中除恩智浦采用Fabless模式外，其他大多采用IDM模式。根据
IC Insights 最新报告显示，在2021年强劲的 MCU 复苏中，5
家最大的微控制器供应商分别为NXP、Microchip、瑞萨电子、意法半导体和英飞凌。五家最大的微控制器供应商均开发和销售基于 ARM 的 MCU。与 2016
年的 72.2% 相比，这些公司在 2021 年占全球 MCU 销售额的 82.1%，这意味着微控制器领域的巨头不断扩大。

　　总体来看，海外厂商产品种类齐全，涵盖附加值较高的车规级与工业级MCU，国内厂商的产品主要集中于低附加值的家电领域。高附加值产品方面，2019年比亚迪推出第一代32位车规级MCU芯片，预计2022年兆易创新将实现车规级MCU量产，中颖电子进行流片。此外芯海科技的车规级信号链MCU已经在多家客户端验证通过，并开始进入产品测试和量产导入阶段。同时，公司已启动下一代车规信号链
MCU
产品的开发及验证工作，将形成系列化平台产品，继续拓展智能座舱，车身电子市场。车规级MCU的认证过程持续时间约两年，耗时较长，因此具有较高的行业壁垒和附加值。