从ST的多款新品发布，看MCU的发展趋势

自此2007年发布第一颗STM32以来，ST到现在共有五大产品系列20个子线，五大产品系列包括无线型、超低功耗、主流型、高性能以及微处理器MPU系列。STM32全球出货量已经超过110亿片。正是由于对STM32新产品的不断创新和产品矩阵的完善，使得ST的MCU市场份额逐年增加，在通用微控制器市场中，ST由2017年第三的位置一跃来到2021年第一的位置。这些增长和排名来自于自己内部的有机增长，没有任何大的收购和合并。

伴随着现在数字化时代的来临，ST又看到了更广阔的MCU市场需求，数字化会带来更大的上到四倍的32位MCU的增长。尤其是在工业控制领域，其大约占据通用MCU市场一半以上的市场份额，而STM32自上市之初，就将工业控制领域看作是重地。

在这样的背景下，ST最近一连祭出了多款MCU新产品的更新，它涵盖STM32家族五大系列，是ST过去2年不断创新的结晶。从ST的这些新产品我们或许可以得出一些MCU的发展趋势。接下来，我们就来逐个分析看下ST的这些新产品的特性。

图中黄色圈住部分是ST的最新产品

想象一下，如果能花8位MCU的成本享受到是32位的MCU，你会不会升级？

不得不说，8位MCU在市场上还是占据很大的地位，据意法半导体MDG中国区总监曹锦东的介绍，8位MCU整个市场占比大约25%左右。它们主要应用在智能家居、智能设备以及智能硬件（电脑周边及配件）等领域，这是非常广泛的产业，尤其是在中国。

意法半导体MDG中国区总监曹锦东

过去ST有简单的8位MCU，但是随着越来越多的客户开始做产业升级和应用升级，有显示屏、传感器数据采集、人机交互方面的需求。因此，ST推出了STM32C0这样一款MCU产品。STM32C0是ST推出的最经济32位MCU，它基于Arm® Cortex® -M0+内核，主要面向成本敏感型的用户，具体来看，主要是面向小家电、玩具、简单的智能家居控制这样的消费电子。

STM32C0有三大特点：经济、可靠、延续。具体来看：

• 首先，ST通过设计和工厂的优化不断地降低物料成本，包括更小和紧凑的封装设计、最小的外围器件等，使得STM32C0具有有吸引力的价格。目前一些客户已经开始用STM32C0 做新设计，或者从STM8转为STM32，这也证明 STM32C0的价格得到了市场认可。

• 虽然在设计和制造有一些优化，但是在可靠性、质量上却不做妥协，ST有自己的DNA或者设计方法去确保设计的可靠性；

• STM32C0提供多种封装方式，包括传统的TSSOP，相对比较中等的UFQFPN，面向传感器节点，还提供更紧凑的面向手机的应用WLCSP。而且STM32C0的封装面积与STM32G0一致，引脚位置相同，也都采用90nm工艺，共用IP和技术平台。所以无论是STM8还是STM32F0，在过渡到STM32C0时都没有太大的改变和困难。

除此之外，STM32C0还具有出色的动态功耗，有正常的运行模式、停止模式、待机模式和 Shutdown模式。例如Shutdown模式仅仅靠简单的 I/O 口和负电路可以去唤醒，它的耗电只有20nA，

下图是STM32C011和C031的外设及内存情况。其中值得一提的是，STM32C0的RAM有6K和12K两个选择，过去STM8的RAM只有1到2K，所以，从整个资源丰富度来说，STM32C0可以满足客户做更多的数据处理，用RAM来存放数据包括临时数据。

曹锦东分享了一个实际的案例：“过去一个客户做智能窗帘，客户需要用一个STM8S做电机控制，再用一个STM8做摇控器。今天仅用一颗STM32C0就取代了STM8S和STM8。帮助客户减少供应链复杂度，同时提升整个控制性能。”STM32C0实现了“下一个8位MCU其实就是32位MCU”，这里代指的是性价比和成本。

虽然这个产品相对比较简单，但提供评估板一点也不简单。ST依然会提供基于STM32C0的 Nucleo板、微型评估板、同时提供一个基于STM32C0做的最小系统板，客户可以插到样机里做早期样机验证或功能验证，所以，作为一个最小系统，在客户自己的板出来前可以用这个板来做系统验证和样机开发，可以帮助客户做快速产品验证和开发周期。曹锦东表示，我们希望这个板子做到价格亲民，让所有用户用的起。

面向安全挑战的高性能MCU——STM32H5

STM32H5是ST高性能MCU系列的一员，基于Cortex-M33，采用40nm工艺。它也有三大主要特点，一个是快，STM32H5是STM32里面最快的Cortex-M33产品，运行频率高达250 MHz；二是安全性可扩展，内置Secure Manager安全管理器，简化客户开发过程、支持安全无缝云/服务器连接、赋能多种客户应用场景，从基本的安全构建模块到经过认证并由意法半导体维护的安全服务；三是实现优化成本/性能之间的平衡，STM32H5是基于ST优化的40nm工艺，同时提供很丰富的存储、外设和封装的选择。

“由于采用的是Cortex-M33内核，STM32H5本身在内核上就比Cortex-M4（180MHz）提高25%。而不单单是内核的提升，STM32H5还有加速器的提升：STM32H5新的ART Accelerator™ 针对内部和外部的存储都有效，对读取指令和数据都有帮助；还增加了两个数学加速器 FMAC与Cordic。”意法半导体MDG中国区通用微控制器事业部技术市场高级经理何荻凡强调到。

意法半导体MDG中国区通用微控制器事业部技术市场高级经理何荻凡

对于消费类和物联网等对功耗有要求的应用而言，STM32H5可以给客户增加开关模式电源的选项，包括停机、待机、VBAT模式。即使是在250MHz的运行过程中，也能做到66μA/MHz的功耗。

下图是STM32H573的框图，可以看到，它有众多集成外设、高级加速器和大容量的内置存储器。

STM32H573的框图

STM32H5产品组合（超过30种）

针对STM32H5，ST有两种Nucleo板，一种是64引脚的H503RB，另外一种是144引脚的H563ZI ，H563因为集成了以太网可以满足在通讯方面有更高要求的客户需求。如果客户要用Secure Manager，或者要用加解密的模块，STM32H573-DK是一个好的选择。

超低功耗和高安全的无线MCU—STM32WBA

物联网时代，信息安全越来越备受重视，于是在2019年，ST推出了无线系列STM32WB。

此次，ST又推出了最新的STM32WBA系列产品。它又哪些新特点呢？

STM32WBA产品框图

从无线通信来说，STM32WBA支持BLE5.3，支持长距离通信，2Mbps传输速率，支持扩展广播。STM32WBA是同类产品中首个输出功率达到+10 dBm的器件。这意味着当STM32WBA与设备进行连接时，即便连接信号不稳定，也可以通过更为强劲的无线链路与设备实现连接。

从性能上来看，STM32WBA系列采用Cortex®-M33单核架构，主频高达100MHz，CoreMark评分407，支持快速唤醒功能。基于这样的单核架构和主频，STM32WBA具备了运行指纹识别或异常检测等较复杂算法的算力。

从能效上来说，因为基于STM32U5超低功耗平台，继承了数字和模拟外设特性，具有出色的性能功耗比，可支持低功耗的STOP0、STOP1和待机模式。

在安全性方面，STM32WBA本身从TrustZone M33内核上就提供了安全启动、安全更新以及安全固件安装功能，除此之外，从芯片本身IP来说也增强了安全性的考量，增加了存储器保护、加密功能、平台保护以及代码隔离设计，可以让工程师对一些敏感应用，避免受到无线协议的干扰，甚至于对于一些用户数据或云印证数据更进一步的保护。STM32WBA也是第一款无线产品通过SESIP Level3的认证，同时过了PSA的认证。

从集成度来说，Flash可以支持最高到1MB 闪存和128KB SRAM。

最后是生态系统，STM32WBA集成在了STM32完整的生态系统中，可以帮助开发人员节省开发周期，能够快速有效的让产品上市。

嵌入式应用领域主要有两个方向，一个是MCU，另外一个就是MPU。相比MCU，MPU可以配置更多、更广泛的软件。用户在高端应用中，或者特别强调算力、应用系统特别复杂的场景中，会采用Linux系统来开发。因此，3年前，ST发布了基于Cortex®-A7双核以及集成Cortex®-M4的MPU系列——STM32MP15x产品线。

此次ST推出的新产品是STM32MP13。这是一款应用于工业级的通用MPU产品，其具有诸多特点：性价比、易用、安全、低功耗等。STM32MP13是迄今为止价格超实惠的STM32 MPU。

STM32MP13采用主频高达1GHz的单Arm® Cortex®-A7 内核。集成创新节能特性，配备双路千兆以太网口和全方位安全功能，通过加密算法加速器，侧信道保护、防篡改、安全存储，配合Arm TrustZone®技术和可信固件(TF-A 和 OP-TEE)安全处理环境，保证物联网设备具有很高的安全性。

对标市场同类产品。STM32MP13在CPU性能方面，Corte-A7主频高达1GHz，是业界同类产品中最高。此外支持最宽的结温范围-40 ℃ -+125 ℃；在系统性能方面，STM32MP13 支持533MHz的DRAM，也是在业界同类产品中最高的，并且有优化的内部互联；在功耗方面，Standby的功耗可以低至27μw，同业界同类产品450微瓦相比，STM32MP13 的待机功耗是它的15分之一；PCB 设计可以支持更低成本，STM32MP13支持BGA p0.5mm的PCB设计；STM32MP13中内置强大的安全功能，此外安全功能还通过了针对不同行业的认证，包含严苛的 SESIP level 3 认证、移动支付行业的 PCI PTS 6.0 认证，以及 ARM 的 PSA Certified 的认证，这也是业界同类产品没有的，这将大大加快用户最终产品过认证及上市的时间。

在不断推出新产品的同时，ST也非常重视STM32 的供应链的灵活度和坚韧度，在这方面，ST正在部署一个长期计划。

2022年ST投资支出35亿美金扩充产能。2023年ST将投入超过 40亿美金用于产能扩充，其中扩充的很大一部分将用于支撑STM32在90纳米和40纳米节点的产能扩充。除了利用ST内部产能，还积极同多个全球代工厂合作，这些合作不仅支持今年和明年，ST规划让他们支持未来四年到六年甚至更久的客户需求。这意味着从现在开始到2025年，ST的晶圆产能将显著增加，大约提升2倍。ST将按照该计划相应地扩大全球晶圆测试和后工序封测产能。

对于新产品供应链的坚韧度，ST的主张是，我们建议在一个地方有充足的供应链或者有完整供应链，不过也会在全球主要地区布局生产供应链。即内部和外部产能的产能和工艺同时支持STM32系列中的大多数产品的生产。简而言之，ST会确保产品在A地区、B地区以及A工厂、B工厂完全同时生产，同时能保证生产的产品性能参数完全一致。

意法半导体微控制器和数字IC产品部MDG亚太区、物联网/人工智能创新中心及数字营销副总裁朱利安

这种内外部晶圆厂的联合，使得ST的供应链非常灵活，据意法半导体微控制器和数字 IC 产品部 MDG亚太区、物联网/人工智能创新中心及数字营销副总裁朱利安的解释：“如果市场需求加大，我们会内部和外部的晶圆代工厂一起使用。如果需求稍微有些下降或者持平，我们可能只用到内部的工厂。今年在STM32WBA、STM32MP1、STM32H5 和 STM32C0，但是 ST 还有 MCU、Power、MEMS、传感器、模拟器件，这些产品的需求趋势在上升，可能一个产品在同一个时期需求可能并不一样强劲，但是我们有混合组合，可以确保我们的工厂能够满负荷运转。”

从ST的这些新产品发布中，我们可以大致得出一些MCU的发展趋势。就MCU产品本身而言：

• 首先，低成本、低功耗是需要不断追求的；

• 其次，是新功能的陆续增加，加速器、安全性、无线连接等逐渐成为MCU的“小尾巴”，即MCU+AI、MCU+安全、MCU+无线等，这些正成为ST MCU的重要战略方向，同时ST还将靠STM32 MPU来赢下新的高价值应用机会；

• MCU在工艺方面的演变相对较稳定，MCU对Flash的要求很高，对于当下稳定可靠的嵌入式Memory，或者非易发性的Memory，最成熟的工艺和最新的工艺是40纳米；

• 最后，MCU由8位向32位过渡是必然，ST表示，其2021年发布的STM8A，会在未来10 年里停产，ST已经将这一消息告知客户，而STM8也将不再推进做新设计，8位的产能也不会再扩充。

对于MCU企业的发展致胜之道，如曹锦东所言，“MCU是一个长跑，MCU需要持续做迭代，MCU的生态要持续做开发，需要有长时间供应链的确保和稳定”。这对于国内众多本土MCU厂商而言也有借鉴和启发意义。

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