MCU可10年不换电池？日本最大的半导体厂商瑞萨是如何做到的？

在6月12日在日本京都召开的2019年度"VLSI和电路技术专题研讨会上，瑞萨展示了业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS（双晶体管-金属氧化氮氧化硅）闪存的相关测试结果。基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用，该控制器专门用于能量采集应用。

2003年由日立和三菱电机合并成立了瑞萨电子。

2010年4月1日，NEC电子和瑞萨电子合并，成为了全球第一的MCU供应商，也是SoC系统晶片与各式类比及电源装置等先进半导体解决方案的领导品牌之一。在成立之时一跃成为全球第三大半导体公司，仅次于英特尔和三星。

然而瑞萨电子合并后的几年路走的并不顺，从成立时的全球半导体老三的位置一路挣扎，在2014年跌出了全球前十。

2016年，瑞萨开始下注 汽车 行业，并以32亿美元收购Intersil，引入了模拟与混合信号芯片产品线，盈利才逐渐上来。2017年，瑞萨占据了全球20%的MCU市占率。

去年9月11日，瑞萨宣布以约67亿美元收购美国模拟芯片大厂IDT，这个收购被认为是为了应对 汽车 领域的老对手NXP的威胁。在智能手机市场增长下滑的今天，预计 汽车 市场将是未来半导体厂商最大的细分市场。然而在2018年，意法半导体(STMicroelectronics)、英飞凌(Infineon)和NXP的 汽车 业务收入均出现增长，而瑞萨(Renesas)的 汽车 业务收入却较2017年有所下降。

与最接近的竞争对手相比，瑞萨是唯一一家在2018年 汽车 业务营收出现下滑的供应商，这不仅让人感觉到一丝意外

瑞萨电子中国董事长真冈朋光认为，瑞萨在2018年已经预计到了市场需求疲软的现状，同时也根据需求下滑进行了相对应的措施，如调整工厂产能。此外这不仅仅是瑞萨电子一家企业的事情，还需要跟代理商和销售渠道不断的加强沟通。"我们的客户对市场的未来也比较谨慎。因为不由厂商控制的情况太多了，比如现在的中美贸易摩擦的问题，没有人能预计到，但就是发生了。"真冈朋光认为，中美贸易摩擦这种不可控的事情发生，对瑞萨的客户影响是很明显的，因此瑞萨需要不断调整自己去适应市场的变化。

目前对于瑞萨来说，最重要的事情是尽快适应与IDT的并购，以及实现"1+1大于2"的效果。

据IDT的财报，近些年其毛利率在60%以上，2014—2018年复合增长率更是高达14.8%，而且其技术和产品恰好符合瑞萨电子下注的 汽车 业务，其数据中心与通信基础设施也会为瑞萨开辟更大的市场。2019年瑞萨与IDT的收购案终于达成，瑞萨也一跃成为日本最大的半导体公司。

目前瑞萨全球销售额7600亿日元，全球19000员工。从财报来看，瑞萨电子收入7570亿日元。

"面向 汽车 电子的半导体产品是瑞萨的代表业务。从应用领域来看， 汽车 领域销售额约占总销售额的一半，很难找到一辆完全不使用瑞萨电子产品的 汽车 。"——这是瑞萨电子中国董事长真冈朋光在今年举行的CITE中国信息博览会上的发言。

汽车 市场当然是瑞萨最重要的市场之一。根据srategy Analytics2018提供的数据，瑞萨电子在2017年的 汽车 MCU/SOC市场份额众，包括动力总成、xEV、车身、底盘与安全、信息 娱乐 &仪表相关的车用芯片均排名第一。

此外，2017年瑞萨发布了一个ADAS及自动驾驶平台Renesas Autonomy，同时发布的还有R-CarV3M SoC，该芯片配有2颗ARM CortexA53、双CortexR7锁步内核和1个集成ISP，可满足符合ASIL-C级别功能安全的硬件要求，能够在智能摄像头、全景环视系统和雷达等多项ADAS应用中进行扩展。除了R-Car系列产品外，瑞萨也有针对雷达传感器的专业处理器芯片如RH850/V1R-M系列。

应该说R-Car系列是瑞萨进军自动驾驶的切入点。此前推出的第三代产品R-CarH3/M3已经具有L2等级的自动驾驶需求。只不过作为一家日系公司，瑞萨在自动驾驶领域的布局显得异常低调。

作为日本最大的半导体厂商，瑞萨的目标绝不仅仅是 汽车 市场，物联网市场也是瑞萨的布局重点。

5月28日，瑞萨电子2019产品及系统方案研讨会——厦门站正式召开。在此次活动上，瑞萨不仅展示了自己的多款嵌入式解决方案，还首次展示了IDT的多款物联网解决方案，以及融合了瑞萨与IDT双方技术的系统级解决方案。

瑞萨切入物联网领域，在今年重点推广的主要有两大技术：DRP技术和低功耗的SOTB技术。

提到瑞萨在物联网领域的布局，不得不提到瑞萨在今年重点推广的DRP技术和低功耗的SOTB技术。

DRP技术，简单来说就是本地的嵌入式AI解决方案，可以取代以往的云端AI计算能力。

在商汤、旷视等各大AI芯片厂商以及Nvidia、Intel、高通等传统半导体厂商纷纷布局嵌入式AI的今天，瑞萨的DRP有什么亮点呢？

据了解，瑞萨独有的DRP技术，是一种动态可编程的处理器，可以按照不同的时间把动态逻辑编程，这特别适合应用在图像处理等应用上。DRP中有AI -MAC，有大量的计算单元，可以来实现卷积运算。

此外，相比目前市场上的通用的嵌入式AI芯片，如MCU、DSP、FPGA，瑞萨DRP可以做到10~100倍的强大处理能力，而功耗则降低很多。据了解，这个DRP的主频只有60Mhz，而处理能力则比A9 MCU要快13倍。

SOTB技术，则是一种极低功耗技术，可以让MCU的电流消耗降低到传统电流的十分之一。简单来说，这种技术让不需要电池的模式成为可能。

由于采用了无掺杂的晶体管，对比传统的平面式晶体管的淤积特性变化，可以在超低电压下进行稳定的 *** 作，比如0.5伏左右。如果传统的MCU采用3V的纽扣电池供电，可能一个月后就没电了。

如果采用STB技术到MCU，由于本身需要的电流非常低，可能3μA就够了，这个功耗几乎可以忽略不计，可以实现无间断的工作。再配合低功耗的DRP嵌入式AI方案，整个系统就可以做到低时延、安全、低功耗。瑞萨电子也强调，其超低功耗的产品可保证设备10年左右不换电池，这是其技术优势所在。

陈建明部表示，SOTB技术的推广将分三步走，第一步主要是替换需要更换电池的各类MCU应用；第二步预计到2021年在蓝牙BLE中增加带SOTB功能的MCU。比如智能家电、智能楼宇等。第三步则将SOTB和E-AI技术共同加入进来，做成完整的解决方案，在农业、智能交通等领域都可以用到。

在6月12日在日本京都召开的2019年度"VLSI和电路技术专题研讨会上，瑞萨展示了业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS（双晶体管-金属氧化氮氧化硅）闪存的相关测试结果。基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用，该控制器专门用于能量采集应用。与非SOTB 2T-MONOS闪存（约需50μA/MHz读取电流）相比，新技术实现的读取电流仅6μA/MHz左右，等效于0.22 pJ/bit的读取能耗，达到MCU嵌入式闪存最低能耗级别。这项新技术还有助于在R7F0E上实现20μA/MHz的低有效读取电流，达到业界最佳。

值得一提的是，能量收集技术的迅猛发展，使智能穿戴设备的自我供能有望成为现实。比如手环、耳机等可穿戴设备目前受限最大的就是功耗问题，而瑞萨下一步将在蓝牙BLE中增加带SOTB功能的MCU，很明显穿戴产品将大大受益。

我们有理由展望不久的未来，采用瑞萨的SOTB技术的能量采集系统将在智能手表等穿戴类设备中大显神威。

1.美国英特尔（Intel）公司，以生产CPU芯片闻名于世！

2.三星(Samsung)电子公司成立于1969年，初期主要生产家用电子产品，如

电视机和录像机等。七十年代始进入国际市场，逐渐发展成为全球五大电

子公司之一，产品也由家电扩展到计算机、通讯等诸多方面。九十年代由

于经济方面的原因，三星公司进行了大规模的战略重组。1978年，三星半

导体从三星电子公司分立出来而成为独立的实体，1983年起随着成功发展

了64K DRAM超大规模集成电路，从此在单一家电类半导体产品基础上发展

了许多新的半导体产品，逐渐成为全球领先的半导体厂商。它的半导体产

品主要有DRAM、SRAM、闪速存储器、ASIC、CPU和TFF-LCD板等等。

3.德州仪器(TI)公司总部位于美国德克萨斯州达拉斯城，是一家全球性的

半导体公司，是世界领先的数字信号处理和模拟技术的设计商、供应商，

是推动电子数字化进程的引擎。主要IC产品有：数字信号处理器、模拟和

混合信号器件、数字逻辑、ASIC、微控制器、语音和图形处理器、可编程

逻辑、军用器件等。

4.东芝(Toshiba)在国际市场上盛名远扬，家喻户晓。在日本之外，东芝拥

有100多家子公司和协作公司的庞大全球网络，仅海外子公司便拥有40,000

多名雇员，他们遍及全球各地，从事着从科研到采购、生产、销售以及市

场调研等工作。分布在世界各地的39个厂家构成东芝的生产网络，制造品

种繁多的产品，包括最先进的半导体元件、显象管、彩色电视机、移动式

计算个人电脑、光?磁存储、消耗品及工业用发电机和变电装置。这些技术

和设备均处世界领先地位的东芝生产厂家,强有力地保障着公司技术和整体

能力的发展，推动着电子工业的进步；同时也提供了更多的就业机会，进

一步促进了当地经济的蓬勃发展。

5.台积电(TSMC)成立于1987年，是全球最大的专业集成电路制造服务公司

。身为专业集成电路制造服务业的创始者与领导者，TSMC在提供先进晶圆

制程技术与最佳的制造效率上已建立声誉。自创立开始，TSMC即持续提供

客户最先进的技术；2006年的总产能超过七百万片约当八吋晶圆，全年营

收约占专业集成电路制造服务领域的百分之五十。

6.意法半导体会(ST)是全球性的独立半导体制造商。公司设计、生产、销

售一系列半导体IC和分立器件，用于远程通讯系统、计算机系统、消费电

子产品、汽车和工业自动化控制系统。ST是全球MPEG-2解码IC、数字机顶

盒IC、Smartcard MCU、特殊汽车IC和EEPROM非易失存储器最大供应商，也

是第二大模拟/混合信号ASSP和ASIC、磁盘驱动IC及EEPROM存储器供应商。

公司的产品采用一系列专有制作工艺和设计方法设计生产，可提供3000多

种主要型号产品。

ST公司是1987年由法国Thomson Semiconductors和意大利SGS

Microelectronics合并而成。自从成立以来，ST公司不断扩大生产能力，

目前公司拥有雇员约34,000人，共有9个研发机构，35个设计和应用中心，

17个生产据点，并在24个国家建立了62个销售部门。公司总部一部分在法

国St Genis,另一部分在瑞士日内瓦，在美国、新加坡、日本设立了地区总

部。ST公司十分重视技术发展，1999年投入26.6%销售收入用于产品研发，

共完成了751项新专利应用。公司设计销售几乎每种型号半导体器件，从简

单的晶体管到世界上最复杂的IC产品，覆盖了所有主要的半导体器件。其

中包括：专用IC、微处理器、半定制IC、存储器、标准IC、分立元件等。

7.瑞萨科技(Renesas)在2003 年4 月1 日正式成立，以领先的科技实现人

类的梦想。结合了日立与三菱电机在半导体领域上的丰富经验和专业知识

，配合全球二万七千名员工的无限创意，我们将无处不在，超乎你的想像

。科技的价值在于让一切变得可能，身为一家具有领导性和值得信赖的智

能晶片解决方案供应商，我们对于拓展明日无处不在的网络世界，担当重

要的角色。我们的创造力具前瞻性，为人类创造出更舒适美好的生活。

瑞萨精密的AFE ，运用10/12/14-bit 高信号解析度，可达到极佳讯号/噪

音比率，并融合影像处理器的原创IP 技术，以提供高品质的数位摄影。同

时，瑞萨亦是DVD 录影科技先驱，晶片设计整合不同要求，产品包括了

MPEG LSIs 、AFE 类比、DVD DSPs 、ODD 信号处理器及嵌入式的MCU 。瑞

萨同时更掌握LCD 液晶体电视的新科技，除了生产LCD-TV 的核心系统，也

有各重要部份：影像数据晶片、LCD 时间控制器、LCD 驱动器、M16C 及

H8S 微控制器、驱动器解决方案、订制平台、ASSPs...等。

8.海力士(Hynix)1983年开始运作，目前已经发展成为世界级电子公司，拥

有员工约22,000人，1999年总资产达20万亿。在DRAM存储器领域，Hynix

Semiconductor产量居世界前列。目前，公司经改组之后，核心业务主要集

中于三个部分：半导体、通信和LCD。

9.索尼(Sony)半导体分部是索尼电子公司1995年3月在美国加州圣约瑟市建

立的一个分部，该分部使索尼公司能够对变幻莫测、竞争激烈的美国半导

体市场迅速做出反应，为索尼电子公司发展高附加值的通讯、音频/视频、

计算机应用产品提供后备支持。

10.高通(Qualcomm）公司开发、销售一系列高性能FPGA半导体产品和软件

开发工具。公司原名Peer Research

Inc.，1988年4月由John Birkner,

Andy Chan 和 H.T. Chua创建， 1991年2月改名为QuickLogic公司，同时

发布了它的第一个FPGA产品--

pASIC1系列，并随后开发了基于PC计的开发

工具-- QuickWorks，以其容易使用和有效实用被广泛接受。1995年和1997

年又分别发布了pASIC 2和 pASIC 3两个系列的产品。1998年，QuickLogic

公司发布了一种新的器件，被称为ESP（Embedded Standard Products），

该器件基于QuickLogic公司的核心FPGA技术，结合了标准产品的优点和可

编程器件的灵活机动的特点。目前已发布三个系列的ESP产品，即QuickRAM

系列、QuickPCI系列和 QuickDSP 系列。

QuickLogic公司总部在美国加州，它的半导体产品主要由代工服务商生产

，Cypress Semiconductor主要代为生产采用0.65微米CMOS工艺的pASIC器

件，台湾的TSMC1996年起成为QuickLogic公司的代工服务商。

瑞萨电子更倾向于与行业客户进行定向交流。

原因主要有两点：

第一是瑞萨电子更倾向于与行业客户进行定向交流,这种交流研讨虽然收益成本比高,客户培训效果好,但是扩散影响力的效果。

第二是瑞萨的技术服务质量不高,最主要是反馈慢,许多事情都需要日本总部确认。

瑞萨科技是世界十大半导体芯片供应商之一，在很多诸如移动通信、汽车电子和PC/AV等领域获得了全球最高市场份额。

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