高性能MCU，邁向18nm

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）綜合

意法半導體推出業界首款18nm高性能微控制器。

微控制器（MCU）的傳統應用場景包括家電、工業控制等，這些領域一般只對性能有最基礎的要求，更為強調的是穩定、功耗與成本。但隨著時代發展，當今的車用、人工智能、穿戴設備等應用，對MCU的性能提出了更高要求，因此MCU也有了制程提升的動力。

11月19日，意法半導體發布了新一代高性能微控制器（MCU）STM32V8。為要求嚴苛的工業應用專門設計，STM32V8在意法半導體位于法國克羅勒300毫米晶圓廠生產，采用意法半導體18納米先進工藝制造，并集成優異的嵌入式相變存儲器(PCM)，同時該系列產品還在三星晶圓代工廠生產。STM32產品家族應用廣泛，被全球數十億臺產品設備采用，涵蓋消費電子產品、家用電器、工業應用、醫療設備、通信節點等領域。

意法半導體微控制器、數字IC和射頻產品部總裁 Remi El-Ouazzane 表示：“STM32V8 是目前STM32產品家族中處理速度最快的產品，為在惡劣工作環境下高可靠性運行而專門設計，能夠替代體積大并且功耗更高的應用處理器。STM32V8 代表了高性能 MCU 的未來發展方向，能夠為工業控制、傳感器融合、圖像處理、語音控制等要求較高的嵌入式AI和邊緣 AI 應用領域帶來增益。”

得益于Arm Cortex -M85 內核和 18nm 制造工藝，STM32V8 的時鐘頻率高達 800 MHz，是目前在售STM32微控制器中性能最強的產品。容量更大、速度更快的嵌入式存儲器是實現各種安全互聯應用的關鍵特性。FD-SOI制造工藝與嵌入式 PCM相結合，即使在惡劣的工作環境下，也能為微控制器提供強大的魯棒性和可靠性。

低軌道(LEO)的高輻射環境就是其中一種嚴苛的工作環境。SpaceX公司選用STM32V8芯片設計星鏈微型激光系統，用于連接在低軌道內高速運行的星鏈衛星。

SpaceX星鏈工程部副總裁 Michael Nicolls 表示： “星鏈衛星激光系統采用ST的 STM32V8 微控制器，并成功的部署到太空中，標志著星鏈網絡中推進高速連接項目取得了重大進展。STM32V8 的高性能算力結合大容量嵌入式存儲器和數字功能，對于滿足我們的嚴苛的實時處理需求至關重要，同時，得益于 18nm FD-SOI制造工藝，STM32V8為低軌道環境帶來更高的可靠性和魯棒性。期待將 STM32V8 集成到其他產品中，并利用其強大的功能開發下一代先進應用。”

STM32V8目前處于入市早期階段，僅為部分指定客戶供貨，從2026 年第一季度開始向OEM大客戶供貨，隨后逐漸擴大供貨范圍。

目前MCU制造的主流節點仍是40納米以上的成熟工藝，但新應用已經促進MCU采用28nm等更先進的節點。40nm及以上是各大廠商MCU制造的主要制程節點。在傳統應用中，MCU不著重于性能，成熟節點足夠應用。此外，因eFlash（嵌入式存儲）的經濟節點也局限在40nm及以上的成熟工藝，這一點也限制了MCU的制程提升。

此外，汽車、物聯網、工業自動化等應用催生性能更強、功耗更低的MCU，且MRAM、RRAM和PCM等新型嵌入式存儲得到應用，突破了傳統eFlash造成的工藝限制。產業鏈層面，近年來Foundry擴產多側重于28nm產能，新產品也朝向這一制程發展。

18nm MCU帶來的不僅是MCU市場巨變，在嵌入式存儲領域三種路線相變存儲器（PCM）、磁RAM（MRAM）和阻變存儲器（RRAM）的競逐中，PCM率先突破20nm門檻，將為其后續發展再添籌碼。

眾所周知，MCU的應用非常廣泛，而汽車電子是MCU的第一大應用市場，近些年在電氣化、智能化的驅動下，汽車MCU比重也在持續攀升。

據統計，傳統普通燃油車約使用70個ECU，豪華燃油車約為150個，而智能汽車由于智能座艙和自動駕駛的高算力需求，ECU數量會激增至約300個，為普通燃油車的4.3倍，而每個ECU單元里至少需要使用一顆MCU。從市場規模來看，IC Insights預測，2028年全球MCU市場規模將達到380億美元。

隨著汽車智能化、邊緣AI應用快速發展，性能更高且能耗更低的MCU成為剛性需求，瑞薩、NXP與ST目前都致力于高性能MCU的開發和推廣，這使得28nm與18nm和16nm工藝的產品正快速增多。

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