纵览MCU工艺变局：AI应用与降本大潮下的发展路径

微控制器（MCU）的传统应用场景包括家电、工业控制等，这些领域一般只对性能有最基础的要求，更为强调的是稳定、功耗与成本。但随着时代发展，当今的车用、人工智能、穿戴设备等应用，对MCU的性能提出了更高要求，因此MCU也有了制程提升的动力。

目前MCU制造的主流节点仍是40纳米以上的成熟工艺，但新应用已经促进MCU采用28nm等更先进的节点。下面具体看几种主流节点的应用情况：

40nm及以上： 各大厂商MCU制造的主要制程节点。在传统应用中，MCU不着重于性能，成熟节点足够应用。此外，因eFlash（嵌入式存储）的经济节点也局限在40nm及以上的成熟工艺，这一点也限制了MCU的制程提升。

作为产品线最丰富的厂商之一，ST的STM32F1/F4等基础型产品基于65nm或更高制程，包括90nm等。STM32H5/H7等高性能产品，则是采用40nm工艺。瑞萨采用40nm工艺的产品有RA6M4系列、RX66T等。

28nm： 汽车、物联网、工业自动化等应用催生性能更强、功耗更低的MCU，且MRAM、RRAM和PCM等新型嵌入式存储得到应用，突破了传统eFlash造成的工艺限制。产业链层面，近年来Foundry扩产多侧重于28nm产能，新产品也朝向这一制程发展。

这一节点的代表产品有恩智浦的i.MX RT1170系列、MCX N系列及S32K系列等。ST的Stellar P6系列车规MCU也基于28nm工艺。瑞萨则有RH850/E2x系列、RH850/U2B系列、RH850/U2A系列等基于28nm。

18nm和16nm： 先进工艺成本固然很高，但在CPU、SoC等高性能芯片向个位数制程迈进的同时，MCU也顺势提升。且随着AI应用的发展，MCU承担起端侧设备数据处理的任务，包括图像数据等，从而需要更高性能。此外，汽车智能化也产生远超以往的数据流，需要更强的MCU进行处理。当然，更强大的嵌入式存储微缩技术，也给MCU的制程进化创造可能。

这一节点的代表性产品有NXP采用台积电16nm FinFet工艺打造的S32Z和S32E系列产品，瑞萨的RL78/F、RL78/G23系列。

ST则引入18nm FD-SOI技术，打造下一代产品，这一新的产品线将在2025年排产。与ST目前的40nm eNVM技术相比，18nm FD-SOI与ePCM的集成大幅提高了性能功耗比、NVM密度、数字电路密度，并改善了无线MCU的射频性能。

工艺升级带来的生产变化

就应用规模而言，目前仍是40/65/90nm等成熟节点的MCU占据主流，其性能足够一般家电、工控等场景使用。这些成熟制程节点经过长期开发，拥有完善的设计工具、工艺资源和产品生态，MCU团队基于这些节点开发新品，能够大幅压缩项目时间。

随着汽车智能化、边缘AI应用快速发展，性能更高且能耗更低的MCU成为刚性需求，瑞萨、NXP与ST目前都致力于高性能MCU的开发和推广，这使得28nm与18nm和16nm工艺的产品快速增多。

当然，众所周知建设晶圆产线的耗资颇大，且越是先进的产线耗资越大。MCU原厂自有产线通常只到40nm，需要更先进的产能就要寻求晶圆代工。台积电、联电、中芯国际等在内的一众晶圆代工厂，都是MCU原厂的合作对象。ST的FD-SOI工艺，则是与三星合作开发。

本土市场与国产化新趋势

近年来，宏观局势变化剧烈，元器件本地化生产成为重要议题，这也同样适用于MCU。最近，ST与华虹半导体达成合作，将40nm产品交由后者代工生产，即是这一趋势的体现。

元器件本地化生产，一是为了符合所在地的供应链安全诉求，二是降低成本。在中国市场，本土厂商的崛起让ST面对巨大压力，为了不错过中国市场在电动汽车等方面的机遇，ST选择本地化生产，促进成本降低，并实现更快的市场投放速度。

由此也可见，MCU市场随着技术进步与产品投放节奏的大大加快，竞争也会加剧。尽管价格会越“卷”越低，但并不是没有机会。在边缘计算、智能汽车、物联网等新兴领域，MCU市场仍存在大量机遇，待原厂、分销企业和终端企业共同开拓。