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兆易创新的崛起:MCU&存储双龙头,赋能国产替代未来可期
来源:EETOP 作者:Nancy Zhou      2023-08-03 03:09:16

今年恰逢EETOP网站/论坛成立的第20年。于今二十年,历历经行处。过往的二十年,是半导体行业相当值得追忆的一段岁月。2002年9月,中科院计算所研究出“龙芯”;2002年12月,中芯微推出“方舟二号”,中国结束无芯历史。同时,很多现在耳熟能详的大厂都是在那个时间先后成立的。就比如今天要写的兆易创新,就是于2005年在北京创立的。

今天的兆易创新,已经是全球领先的Fabless芯片供应商,成功构建了以存储器、微控制器和传感器、模拟产品为核心驱动力的完整生态,为工业、汽车、计算、消费电子、物联网、移动应用以及通信领域的客户提供完善的产品技术和服务。

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(资料图)

MCU国产替代

砥砺奋进,效果显著

存储和MCU是兆易创新的两大业务版块。那这次,为什么要从MCU着手去介绍呢。这还要从前阵子参观兆易创新在慕尼黑电子展的展位时说起,笔者从现场的工程师那里感受到了满满的自豪感而被深深感动。

“我们已经成功将这类产品的价格拉回到市场合理水平。以前没有实现国产替代的时候,市场价格是人家说的算,现在我们的产品做出来之后,为客户提供了更具性价比的选择!”我至今印象深刻,那位工程师激动而骄傲的样子,那份藏不住的荣誉感,令人深受鼓舞!

MCU的基本结构可以分成CPU处理器内核、存储器(NOR Flash\SRAM)、总线和外设(模拟电路)四部分,涉及数字电路技术、还涉及外设的模拟电路。2013年,兆易创新发布Arm® Cortex®-M3内核32位通用MCU。自此开始切入MCU领域;2019年,兆易创新推出全球首个基于RISC-V内核的GD32V系列32位通用MCU产品;2022年,发布基于Arm® Cortex®-33内核的车规级MCU;2023年,推出中国首款基于Arm® Cortex®-M7内核的超高性能MCU,业务布局持续深化。

短短十年时间,兆易创新已经壮大成为中国本土MCU的龙头,有中国最大的Arm MCU产品家族,中国首个Cortex®-M3/M4/M23/M33/M7 MCU。据最新的行业数据披露,32位MCU厂商排名连续七年本土第一;从出货量排名上来看,目前在全球的MCU排名是第7,较2021年进一步提升名次。

在慕展了解到,兆易创新的GD32H7突破了MCU的性能边界,具备卓越的处理能效、丰富连接特性及多重安全机制,以先进工艺制程和优化的成本控制,全面释放高级应用的创新潜力。GD32H7系列MCU采用基于Armv7E-M架构的600MHz Arm® Cortex®-M7高性能内核,凭借支持分支预测的6级超标量流水线架构,以及支持高带宽的AXI和AHB总线接口,可实现更高的处理性能。内置了高级DSP硬件加速器和双精度浮点单元(FPU),以及硬件三角函数加速器(TMU)和滤波算法加速器(FAC),大幅减轻了内核的负担并有助于提升处理效率。GD32H7系列MCU最高主频下的工作性能可达1552 DMIPS,CoreMark测试取得了2888分的出色表现,同主频下的代码执行效率相比市场同类产品提升约10%,相比Cortex®-M4产品的性能提升超过40%。

GD32H7系列MCU配备了1024KB到3840KB的片上Flash及1024KB的SRAM,其中包含512KB可配置超大紧耦合内存(ITCM, DTCM),可确保关键指令与数据的零等待执行;还配备了64KB L1-Cache高速缓存(I-Cache, D-Cache),有效提升CPU处理效率和实时性。外部总线扩展(EXMC)支持访问SDRAM、SRAM、ROM、NOR Flash和NAND Flash等多种片外存储器。GD32H7内置了可实时跟踪指令和数据的宏单元ETM(Embedded Trace Macrocell),提供在不干扰CPU正常运行情况下的高级调试功能。GD32H7内置的大容量存储空间能够支持复杂操作系统及嵌入式AI、机器学习(ML)等多种高级算法,实现兼具高性能和低延迟的实时控制。

兆易创新GD32 MCU是中国高性能通用微控制器领域的领跑者,现已经发展成为32位通用MCU市场的核心之选。除了Cortex®-M内核之外,兆易创新RISC-V内核的MCU产品系列以均衡的处理性能、低功耗和丰富外设资源为市场提供了高性价比的创新之选。在本次展会上,首次亮相的基于开源指令集架构RISC-V内核的全新combo无线MCU GD32VW553系列,据悉将于最近推出,它采用的是160MHz RISC-V内核,配备4MB Flash及320KB SRAM,支持最新Wi-Fi 6和BLE 5.2无线通信协议,还集成了丰富的外设接口和硬件加密功能,可为用户打造安全可靠兼具高性价比的无线连接方案,非常适用于智能家电、智慧家居、工业互联网、通信网关等多种无线连接场景。

目前,兆易创新的MCU产品已成功量产41个系列约500种型号,满足高、中、低端各种市场的需求,广泛的应用于工业(包括工业自动化、电力、新能源等)、安防监控、汽车、家电、高端消费等领域。随着国产替代进程的提速,兆易创新也在不断加大高端领域的布局。尤其是在国产车规级产品方面,兆易创新领先优势明显。

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看家本领

存储技术的不断精进

兆易创新2005年成立之初,就是专注于存储器的研发与销售的。目前,兆易创新专注于利基型存储业务涵盖。2008年,公司发布了国内首款SPI NOR Flash产品;2013年,发布了全球首颗SPI NAND Flash产品;2020年,公司对原有产品进一步迭代升级,推出代表了行业领先的 2Gb SPI NOR Flash产品,并且当年就实现了量产24nm 4Gb SPI NAND Flash产品。

今年5月,兆易创新又率先推出采用3mm×3mm×0.4mm FO-USON8封装的SPI NOR Flash——GD25LE128EXH,其最大厚度仅为0.4mm,容量高达128Mb,是目前业界在此容量上能实现的最小塑封封装产品,可在应对大容量代码存储需求的同时,提供极大限度的紧凑型设计自由。

GD25LE系列SPI NOR Flash是兆易创新旗舰型低功耗产品,延续了LE系列的优异性能,其最高时钟频率133MHz,数据吞吐量高达532Mbit/s,极大提升了客户的系统访问速度和开机效率,同时在4通道133MHz时,读功耗仅为6mA,与行业同类产品相比,降低了45%的功耗,有效延长设备的续航时间。并且,更为重要的是GD25LE128EXH实现了128Mb容量产品上的超小尺寸,此前,业界128Mb容量产品的主流封装为6mm×5mm×0.8mm WSON8,而GD25LE128EXH采用的3mm×3mm×0.4mm超小尺寸的新型封装,面积缩小达70%,厚度减薄50%,能够显著节省85%的空间体积,并节省材料成本。

随着自动驾驶、车联网和新能源汽车的快速发展,在紧凑空间中,车载电子系统设计的复杂度显著提升,对于存储产品而言,大容量、实时响应、高可靠性和安全性必不可少。兆易创新自2015年开始布局汽车电子领域,并在2019年和2022年陆续完成了GD25/55 SPI NOR Flash和GD5F SPI NAND Flash全容量AEC-Q100车规级认证。

经过长期的技术沉淀和积累,凭借着产品的创新、可靠的质量和稳定便捷的供应和支持,兆易创新车规级存储产品累计出货量达1亿颗。此外,在NOR Flash领域,兆易创新已经是国内第一,全球第三,其中NOR Flash产品系列覆盖512Kb-2Gb全容量。

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结束语

未来可期

兆易创新的业务领域当然远不止存储和MCU,还有传感器等。兆易创新因时而进,因势而新,在细分领域精耕细作,持续为汽车、工业、物联网、消费电子、移动、网络通信等行业客户提供完善的产品选择和一站式的解决方案。

除了紧跟需求,深耕产业,不断提升自我内力之外,兆易创新也在助力国内半导体生态化发展,以及培养半导体人才方面,做出了积极的努力和贡献。兆易创新推出了全方位人才培养模式,有一整套的培训和认证体系,为社会输送人才。无论是从“兆易创新杯”中国研究生电子设计竞赛,还是包括高校开设精品课程、建立联合实验室等在内的大学计划,兆易创新一直都走在行业的前列。在产学研联动的蓬勃生态中,兆易创新已经形成了积极开放的模式,为行业、为半导体人才照亮了前行的方向。

站在时代的潮头,带领大家迎接半导体产业的机遇与挑战。在越来越多像兆易创新这样优秀的企业,越来越多像兆易创新人这样的拼搏和努力下,中国半导体产业的国产替代之路,未来可期!

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