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一直以来，MCU 和 MPU 凭借自身优势在嵌入式领域各自为营，互不干涉。MCU 集成了片上外围器件，应用于对成本、灵活度要求高的应用场景，支持 RTOS 等开源实时操作系统，而 MPU 不带外围器件，支持 Linux、安卓等操纵系统，常见于手机、平板等应用中。随着万物联网时代加速到来，物联网设备数量呈现爆发式增长态势，它们一般体积较小，对功耗要求严苛，设计厂商希望在不牺牲功耗和成本的前提下增加更多功能。因此嵌入式工程师在 MCU 和 MPU 之间进行选择时处于两难境地：如果使用 MCU 就难以达到 MPU 的性能和集成度，如果选择 MPU，性能达标，但物料成本上升。如何将两者的优势综合体现？这成为 MCU 厂商和 MPU 厂商都在全力解决的问题。
从整体发展趋势来看，MPU 的价格和功耗已经越来越接近传统的 MCU，同时 MCU 的性能也在不断提高，现在主频能做到 300MHz、400MHz，有内置闪存，性能已经非常接近 MPU。MCU 和 MPU 在性能和价格上越来越靠近，两者的主要区别是在软件开发和系统设计上，MPU 运行操作系统，如安卓和 Linux，MCU 往往不运行操作系统，或运行实时操作系统。恩智浦资深副总裁兼微控制器业务线总经理 Geoff Lees 认为，“智能互联世界的发展应当由创新推动，不应受限于 MCU 和 MPU 之间的选择。嵌入式产品设计师应能够自由选择最能为其设计带来创新的处理器，而不是让处理器的选择限制了其产品设计中可能实现的创新。在 MCU 和应用处理器之间灵活扩展是可行的，但需要采用一类新的跨界嵌入式处理器来打破高端 MCU 和低端应用处理器之间的技术鸿沟，由此可见，将 MCU 和 MPU 进行融合推出跨界处理器势在必行。”
i.MX RT：集 MCU 和 MPU 的优势于一体
为了满足嵌入式领域的创新需求，恩智浦推出了 i.MX RT 系列跨界处理器，它结合了高性能和实时功能，支持下一代物联网应用，具有与 MCU 级可用性相平衡的高度集成和安全性，且价格实惠。通过跨界整合，i.MX RT 处理器的优势很明显：第一高性能，采用 ARM Cortex-M7，主频高达 600MHz，配备高达 512KB 的紧耦合内存，中断延迟低至 20nm，可以使满足目前用户点一下按键就要快速做出反应的需求；第二高集成度，集成了 2D 图形加速引擎、并行相机传感器接口、LCD 显示控制器和 3 个 I2S，适用于 GUI 和增强版 HMI 的高级多媒体；第三低功耗，集成直流 - 直流转换器，实现业内最低动态功耗；第四使用简便，采用了 MCU 的应用架构，MCU 客户可以利用现有的工具链，如 MXUXpresso、IAR、Keil，快速开发和制作原型，而不用再学习 Linux、安卓，从而节省设计时间；第五低成本，10K 的转售价格不到 3 美元。
关于主频速度，恩智浦副总裁兼 LPC 和低功耗微控制器产品线总经理于修杰强调，“目前，市面上其它产品只能做到 400MHz，而 i.MX RT 处理器可以做到 600MHz，性能高出任何其他 Cortex-M7 产品 50%以上，高出普通市场 Cortex-A5 产品 100%以上，速度是现有 Cortex-M4 产品的 2.5 倍。”
关于技术优势，恩智浦公司的业务比较全面，既有 MCU 产品线又有 MPU 产品线，因此在新型嵌入式处理器产品的研发上具有得天独厚的优势。我们的工程师也不只做一项技术，而是从客户的整个系统出发，做出很多不同的特殊产品，让客户有更宽的选择范围。
选择 i.MX6 成熟架构，应用于更多的 IoT 市场
在 i.MX RT 处理器之前，恩智浦已经开发了 i.MX6 系列、i.MX7 系列和 i.MX8 系列产品，i.MX RT 系列处理器就是基于 i.MX6 架构开发的。用户可能会问：三个系列里为什么选择了 i.MX6 的架构？于修杰解释，“i.MX6 系列采用很成熟的 40 纳米制造工艺，且产品线非常丰富，市面上的在售产品已经达到 11 个，用户接受度最高，里面的各种 IP 也非常成熟，因此基于 i.MX6 架构来设计会使得 i.MX RT 系列的产品质量得到保障。从产品的性能和应用场景来讲，i.MX RT 和 i.MX6 系列的低端产品比较接近，i.MX7 和 i.MX8 系列的应用更偏高端。”
讲到 ARM 的内核，笔者了解到最近 ARM 公司将 Cortex-M3 纳入了 Designstart 项目，免去预授权费，这是否意味着有更多新型公司加入 IoT 市场？恩智浦是否会面临更大的竞争压力？于修杰表示，“我觉得整个的 IoT 市场非常大，所以会有更多的厂商加入进来，并一起把市场做大，产品和应用更加丰富，这对我们来讲也是一件好事。我们每年的成长率和中国市场差不多，可以看出市场本身还在长，一直有新的应用出现，而且现在 IoT 的应用已经开始扩展，如单车共享，共享充电宝等，很多新东西是我们以前想不到的，我们会尽量支持和帮忙这些客户实现他们的想法，说不定这就是下一个很大的应用领域。”
去除片内闪存，有效控制成本
在理想环境中，当可执行代码和数据被存储在片内 SRAM 中，并从此存储中执行 CPU 内核操作时，嵌入式处理器的性能达到最高。即便在片内 SRAM 中，也只有“紧耦合内存”(TCM) 能够为内核提供单周期访问。对 TCM 以外任何存储器的访问都会增加所需的 CPU 时钟周期，从 2 级缓存到片内闪存再到外部闪存的访问损耗越来越大。因此，只有由高密度片内 SRAM 配置而成的 TCM 才能提供理论上最高的性能。于修杰指出，“i.MX RT 处理器配置了 512KB 的紧耦合内存（TCM），同时将成本较高的 Flash 外置，这样设计者可以根据需要自由配置 Flash 大小，如果应用比较复杂功能多，可以配置大的 Flash，如果应用简单功能少，可以配置小的 Flash，从而避免了以前 Flash 内置无法自由配置的缺陷，用户可以有效控制成本。”
FD-SOI 工艺：给客户更宽的选择范围
随着人工智能、机器学习、自动驾驶的火爆发展，芯片的性能要求越来越高，而物联网设备需要更精确的模拟器件、传感器技术、高压技术、无线 RF 技术以及 NVM 技术，制造工艺的提升对产品性能的提升也有着巨大的推动作用。在工艺方面，恩智浦将重点放在 FD-SOI 技术上，Geoff Lees 表示，“原因有两个：第一，随着晶片技术的发展，成本和复杂度越来越高，我们要利用市场上已经有的 28nm 的生产器材；第二，更复杂的原因是用户需求多种多样，比如对模拟的要求、对 RF 的要求，有的应用要求功耗非常低，有的应用要求快速唤醒，可以和网络和云进行通信，在应对诸多需求时，我们觉得 FD-SOI 是最适合的一个芯片制造工艺。我们在 MCU、MPU 和物联网上的投资的 50%都是基于 FD-SOI 的。”
“传统的 BULK 设计理念，客户会根据功耗需求选择节点，每个节点都有固定的设计库，如果客户想设计高性能的产品必须要跳到另外一个节点选择另外的设计技术。FD-SOI 比传统的 BULK 技术有更宽的工作范围，给用户更多的设计节点，它的应用场合比三维晶体管技术更为广泛。”Geoff Lees 补充。
面对中国市场，本土化定义、设计和制造
中国的集成电路产业在飞速发展，中国市场在半导体领域的地位不言而喻，因此本土化服务能否做好关系到一个公司能否成功。恩智浦自 1986 年进入中国市场，如今在中国已经拥有 7000 名员工，在上海、苏州设立了设计中心，在天津设立了生产中心，其中苏州的设计中心有 15 年的历史，上海的设计中心主要负责 i.MX 应用处理器设计，包括芯片设计、软件设计和硬件设计。天津的生产部门承载了 90%的 MCU 产品的封装和测试。恩智浦还专门针对中国市场的需求开发产品，例如针对中国的家电产品专门推出了 KE1 家族，以抗干扰和抗静电能力见长，这些特色现在已经被全球的家电公司所采用，做到了中国设计，服务全球。
Geoff Lees 指出，“在过去几年里，我们真正做到了在中国定义、设计和制造，更好地服务于中国市场要求非常严格的工业类物联网和一些付费应用的市场。我希望在未来几年里我们会加速中国团队的发展，给中国市场和全世界开发更多的产品。”
中国市场发展非常迅速，近几年涌现出了许多中小客户，它们的创造力更强，需求更旺盛，但是购买力较小，有些芯片公司往往优先服务大客户，对中小客户区别对待。于修杰认为，“不管是大客户还是小客户对于恩智浦在中国市场都非常重要，我们可以从这些客户中了解到设计中出现的各种问题，这将有助于我们开发新产品，除了代理商，我们自己也会直接接触这些客户。”
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