MCU+: 完全なるブレイクスルー
過去2年間、MCU市場は深刻な供給不足に直面し、多くの新規プレイヤーが参入する結果となりました。MCUはピン互換であることが多く、その機能アーキテクチャは概ね類似しているため、メーカーは主に価格で競争することになります。しかし、純粋な価格競争では真の市場優位性を確保できず、MCUメーカーは戦略の再考を迫られています。.
“「MCU+」が現在の主要な差別化戦略です。その名の通り、MCUの機能をAI、センシング、通信、暗号化などの機能に拡張し、より包括的なソリューションを創出して製品競争力を高めることを意味します。.
一部のメーカーはMCUをSystem on Chip（SoC）に統合し、他のメーカーは他の製品と連携させています。基本的に、「+」の後には何でも追加可能であり、それはメーカーの理解に依存します。.
MCU市場の競争が激化するにつれて、MCU+はますます主流になりつつあります。.
01. MCU+AI
大規模AIモデルが登場する以前から、エッジAIの概念は業界に存在していました。AI機能がより強力になるにつれて、AIをMCUに統合してエッジ側のシングルチップソリューションを実現することが新たなトレンドとなっています。.
しかし、低消費電力MCUにAI/ML機能を、消費電力を大幅に増加させることなく追加することは大きな課題です。アルゴリズムやハードウェアに関連するものを含め、いくつかのソリューションが利用可能です。.
MCU上で動作するモデルはGPU上のものとは異なり、通常TinyMLを使用します。TinyMLはミリワット範囲の消費電力を持つ機械学習のサブセットです。TinyMLのワークロードは非常に単純であり、高度なAI（顔認識など）よりもはるかに少ないメモリと処理能力を必要とし、多くの場合、低消費電力のために画像処理品質を犠牲にします。一般的に、小規模なアルゴリズムはMCUのDSPまたは浮動小数点ユニット（FPU）で処理可能であり、効率面で大きな最適化は必要ありません。.
TinyMLを実行するために、Armはこのタスク専用に設計されたプロセッサコア（Arm Cortex-M55など）を導入しました。Cortex-M55はArmのHeliumテクノロジーを使用して算術演算を並列実行し、より小規模でGPUのような動作を実現します。したがって、Cortex-M55は一般的なコアよりもAIワークロードの処理に優れていますが、消費電力は依然として増加します。.
MCUがより大規模なAIアルゴリズムを実行する必要がある場合、多くのメーカーはハードウェアにNPUを追加してAI/MLパフォーマンスを強化します。例えば、ArmのEthos-UマイクロNPUはCortex-Mコアのパフォーマンスを大幅に向上させ、組み込みIoTデバイス向けのAI/MLアクセラレータとして機能し、AI/ML計算をこの新しいマイクロNPUアーキテクチャ上で直接実行できるようにします。これはCortex-M MCUよりもはるかに効率的です。.
AI対応MCU製品は過去2年間で爆発的に増加しました。.
NXPはMCUへのNPU搭載の初期の採用者であり、2022年にMCX Nマイクロコントローラシリーズを発表しました。このプラットフォームは、LPCおよびKinetis汎用MCUの強みと、NXPが開発したハードウェアNPUを組み合わせ、エッジAI計算を加速します。NPUは、専用の計算チャネルを持つCPU向けのAI計算コプロセッサとして機能します。.
STもNPUに注目し、2022年に自社製NPUハードウェア処理ユニットを搭載した初の汎用MCUであるSTM32N6を発表しました。その演算能力は0.6 TOPSです。また、MIPI CSIカメラ、マシンビジョン用イメージシグナルプロセッサ（ISP）、H.264ビデオエンコーダ、タイムセンシティブネットワーキング（TSN）エンドポイントをサポートするギガビットイーサネットコントローラなど、新しいIPとビデオペリフェラルも統合しています。.
インフィニオンの最新製品は、Arm Helium DSP命令セットとArm Ethos-U55 NPUをサポートしています。新たに発表されたPSoC Edge MCUシリーズにはE81、E83、E84が含まれており、HeliumとNPUに加え、ニューラルネットワークアクセラレーション向けのインフィニオン独自の超低消費電力NNLiteハードウェアアクセラレータを搭載しています。.
ルネサスは強力なコアで性能を実現しています。新しいRA8シリーズMCUは、Arm v8.1Mアーキテクチャに基づくArm Cortex-M85コアを7段スーパースカラパイプラインで使用し、計算集約型のニューラルネットワークや信号処理タスクに追加のアクセラレーションを提供します。Helium（Arm M-Profile Vector Extension）を搭載したCortex-M85は、最も高性能なCortex-Mコアです。.
ADIは2020年からエッジAIに注力しており、CNNアクセラレータをMCUに直接統合しています。例えば、2023年に発表された超低消費電力AI MCU MAX78000は、内蔵ハードウェアCNN、デュアルマイクロコア、メモリ、SIMO、および複数の通信インターフェースを備え、非常に低いエネルギーでAI推論を可能にします。.
02. MCU+アナログ
アナログシグナルチェーン機能をMCUに統合することは新しいことではなく、モーター制御分野で10年以上前にMCUにドライブモジュールを組み込むことから始まりました。強力なアナログ性能は、MCUを評価する上での重要な要素です。.
メーカーは現在、より多くのアナログ機能をMCUに統合しており、一部は完全統合ソリューションを開発し、より多くのハードウェアとアルゴリズムを組み合わせてワンストップソリューションを提供しています。.
TIは長年にわたり「MCU+アナログ」および「MCU+センサー」の原則を堅持しており、10年以上前に24ビットADCとCortex-M0コアを搭載したPGA900などの製品を導入しました。最近では、M0+ MCU MSPM0にTIの特徴的なアナログペリフェラル（12ビットADC、2つのゼロドリフト・ゼロクロスオーバー歪みオペアンプなど）が含まれています。.
STは20年以上にわたり産業用モーター制御に携わっており、8ビット/16ビットMCUを置き換えるSTM32C0シリーズ、および内蔵12ビットADC、DAC、コンパレータを備えたエントリーレベルのSTM32G0シリーズを提供しています。STM32G4シリーズは、複数の12ビットADC、DAC、高速コンパレータ、プログラマブルオペアンプを統合し、高度なモーター制御向けに設計されています。高性能STM32H5シリーズは、すべてのアプリケーションニーズに対応するスケーラブルなセキュリティ機能を提供し、ハイエンドのSTM32H7シリーズはCortex-Mベースのマイクロコントローラで最高のベンチマークスコア（CoreMarkスコア3224）を達成しました。.
NXPの次世代モーター制御MCU S32K396は、高度なコアコンポーネント（例：SBC、Driver）と組み合わせて、次世代モーターコントローラソリューションを形成します。.
ルネサスは2023年11月にRX23E-B MCUを発表し、ハイエンド産業用センサシステムをターゲットとしています。この新しいMCUは、変換速度125 kSPSの24ビットΔΣ A/Dコンバータを統合しており、既存のRX23E-A製品の8倍高速で、AFEとMCUを単一チップに統合することで、システムサイズと部品点数を削減します。.
中国メーカーはMCU+アナログについて独自の解釈を持っています。.
チップシー・テクノロジー（Chipsea Technology）は、「アナログシグナルチェーン+MCU」デュアルプラットフォームにおける20年以上の専門知識を活かし、ADAS、シャシー、コックピットなどのコア分野に注力しています。例えば、CS32F036Qはボディ制御アプリケーション向けの車載グレードMCUであり、AEC-Q100認証を取得し、MCU、ADC、アナログフロントエンド（AFE）を含む完全なソリューションを提供します。.
元能芯（YuanNeng Core）は、MCU+Driver+MOSFETの統合設計に注力し、インテリジェント電源システムをターゲットとしています。完全統合型フラッグシップ製品MYi0002V0405は、MCU、Driver、MOSFETを組み合わせ、基板面積を少なくとも50%削減し、体積、配置、放熱などの問題を解決します。これはファン、小型水ポンプ、車載サーマルマネジメントシステムで広く使用されています。同社は、インテリジェント電源システム向けMetaOneプラットフォームのMCUは実質的に顧客に無料であり、包括的なソリューションが提供されると強調しています。.
03. MCU+センシング
MCUが電子製品の頭脳であるならば、センサーは感覚器官です。両者の統合は、メーカーによってますます重視されています。.
ここで議論されるセンサーは、MCU内部に一般的に統合されている温度センサー（MCU自身のチップ温度と健全性を監視するため）ではなく、特定のアプリケーション向けに統合されたセンサーです。.
2014年頃から、「MCU+センサー」の組み合わせは主流になりました。しかし、メーカーが提供するソリューションのほとんどはMCUとセンサーを分離しています。これは、「MCU+センサー」がSoCおよびSiP分野でまだ主流ではないためです。現在、MCUとセンサーを分離することで、より柔軟性が高まります。.
芯微（SICMicro）のMCU+アプローチは、タッチ、車載照明、モーター、ワイヤレス充電などの特定のアプリケーション向けに、静電容量センサーをMCUに統合することを含みます。CVM012xシリーズは19チャンネルの自己容量検出を統合し、12ビットADCを搭載して容量検出精度を高めています。これらの車載グレードMCUは、アクティブシールド技術をサポートし、優れたタッチ防水性能を実現しており、従来の製品範囲レベルをはるかに超えています。.
MCUとセンサーの統合における最大の課題はプロセスにあり、特に一般的なMEMSセンサーにおいて顕著です。MEMSとMCUのプロセスの違い、および国内でのMEMS技術の立ち上がりが比較的遅かったことから、これらをSoCに統合することは複雑さを増します。しかし、加速度センサーやジャイロスコープなど統合が容易な分野では、すでに複数の企業がSoC統合を達成しており、これは国内企業にとっての出発点となる可能性があります。.
04. MCU+ワイヤレス
MCU+ワイヤレスは最近最もホットな分野であり、主にBluetooth 5.4とMatterをめぐって激しい競争が繰り広げられています。.
NXPの最新MCX Wシリーズは、Arm Cortex-M33に基づいており、Matter、Thread、BLE、Zigbeeをサポートするピン互換のマルチプロトコルワイヤレスMCUの範囲を含みます。MCX W72xシリーズはBluetoothチャンネルサウンディングを追加し、NXPの測位計算エンジンを搭載して、正確で安全な測位を実現します。.
2023年11月、インフィニオンはAIROC CYW5551x Wi-Fi 6/6EおよびBluetooth 5.4デュアルソリューションを発表し、AIROC製品ラインを拡大しました。この多機能シリーズは、1×1 Wi-Fi 6/6E接続と高度な超低消費電力Bluetooth接続を提供し、産業用、ウェアラブルデバイス、その他の小型IoTアプリケーション向けに最適化されています。 スマートホーム, （該当行なし）.
2024年3月、STはSTM32WBA5シリーズマイクロコントローラを発表し、Bluetooth 5.4 LE、Zigbee、Thread、Matterプロトコルを統合して、様々なIoTデバイスとの同時接続を実現しました。.
エスプレッシブ・テクノロジー（Espressif Technology）は、ワイヤレス通信MCUチップ、特にWi-Fi MCUにおいて高い市場シェアを有しています。エスプレッシブのオープンソースソフトウェアアーキテクチャと安定したAIoTソリューションは、世界中の数億人のユーザーに最先端のワイヤレス接続、音声対話、顔認識サービスを提供しています。2024年4月、エスプレッシブは最新のBluetooth 5.4統合を備えたESP32-H4を発表しました。.
05. MCUは徐々にSoCへ
今日のMCUは、機能が増加するにつれて、低消費電力特性を維持しながらも、SoCにより類似してきています。したがって、それらをMCUと呼ぶことは依然として適切です。.
結論として、競争の激しいMCU市場で頭角を現すためには、メーカーは差別化された機能とより包括的な統合ソリューションを提供し、製品の市場投入までの時間を短縮し、MCUとのより良い共鳴を実現する必要があります。.
RJOYTEKはLCDモジュールと基板開発に特化した技術企業です。当社は完全なLCDモジュールの切断、洗浄、チップ実装、組立生産ラインを有し、独立した設計チームを保有しています。工場はISO9001、ISO14001、ISO45001認証を取得しており、大規模なODM＆OEM注文の受諾が可能です。
さらに技術サポートが必要な場合は、お気軽に お問い合わせください!
- 製品リストはこちらでご確認いただけます TFT LCD表示モジュール
- LCDパネル動画はこちら LCDソリューション RJY
- エンジニアリングサポートが必要な場合は お問い合わせください