半導(dǎo)體如何在紅海中尋找藍海？

原標(biāo)題：如何在紅海中尋找藍海？

上一篇文章《半導(dǎo)體跟養(yǎng)豬沒什么區(qū)別》，其中有一條有趣的評論深得我心：“如果一個公司不知道未來要干啥，幾年以后你的競爭對手會告訴你。"

芯片產(chǎn)品一般來講，研發(fā)周期要比IT行業(yè)要長很多，產(chǎn)品研發(fā)出來以后，導(dǎo)入客戶驗證的周期也很長，如果產(chǎn)品的生命周期有五到十年的話（工業(yè)市場），那就要至少往未來看十年。

這意味著當(dāng)我們打算研發(fā)一款新產(chǎn)品的時候，必須至少考慮到未來五年甚至十年的競爭狀態(tài)，做出提前的預(yù)判，如果決策失敗，對于小公司來說就是生死之別。大部分的新產(chǎn)品是在研發(fā)過程中就因各種原因胎死腹中，比如去年解散的哲庫。即使研發(fā)過程一切順利，產(chǎn)品得以成功研發(fā)出來，也有可能市場已經(jīng)不是當(dāng)初的市場，或者產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)過時，那么對于公司的損失同樣是巨大的。

無論是大公司還是小公司，都需要在迷霧中尋找航向。這個世界無時無刻都在變化，沒有誰可以預(yù)知未來，那是神才能做到的事。但是我們必須對這個行業(yè)的，三到五年后的市場，做出一個相對清晰地預(yù)判，只有這樣，才能減少我們犯戰(zhàn)略性錯誤的概率。如叔本華所說：“要擊中別人看不見的目標(biāo)”，那就必須比友商看得更遠，思路更開放。

網(wǎng)上有介紹一些相對科學(xué)的分析推演方法，以下原則我是認同的：

1、更多更細節(jié)的信息來源；

2、掌握行業(yè)的歷史發(fā)展規(guī)律；

3、對宏觀方向的敏銳度；

4、獨立思考，不迷信任何人；

5、動態(tài)推演，大膽實踐，推演要慢，決策要快；

業(yè)內(nèi)同行們對行業(yè)內(nèi)卷深惡痛絕，但又無可奈何。但是公平地講，內(nèi)卷才是世間的常態(tài)，所謂的市場競爭，如果處于零和博弈的狀態(tài)，說白了本來就是死道友不死貧道。

摩爾定律就是最典型的內(nèi)卷，處理器的性能大約每兩年翻一倍，同時價格下降為之前的一半，這速度逼得所有企業(yè)連軸轉(zhuǎn)，拖死了絕大多數(shù)CPU競爭者。互聯(lián)網(wǎng)公司瘋狂加班迭代，也是因為處于極限的內(nèi)卷狀態(tài)下。

既然內(nèi)卷已經(jīng)是常態(tài)，我們就要從抗拒內(nèi)卷，到理解內(nèi)卷，接受內(nèi)卷，并用創(chuàng)新主動擁抱內(nèi)卷。作為企業(yè)人，我們沒有必要抱怨內(nèi)卷（也沒有意義），而是把市場的一切回歸本源性思考，來為企業(yè)做出正確的決策。

有讀者說，我為何從來不介紹自己的公司和產(chǎn)品，借此機會，介紹一下我司是怎么看待市場和產(chǎn)品，以及如何思考決策定義研發(fā)一款新產(chǎn)品的過程。

以我司的AG32為例，這款產(chǎn)品是我司進入MCU領(lǐng)域的第一款平臺型產(chǎn)品，在2023年初量產(chǎn)，目前銷量已經(jīng)開始平地起飛，而決定研發(fā)這款產(chǎn)品的決策，則是在2019年。

AG32看上去像是一款平淡無奇的MCU產(chǎn)品，兼容了通用STM32（從103到407），表面上跟市場上大部分32位兼容MCU的大路貨沒什么不同，價格比大牌友商要低，但比內(nèi)卷的兼容MCU稍微要高一點。

但是它隱藏在外表下面的部分完全不同。

首先，它沒有采用流行的ARM架構(gòu)，而是采用了RISC-V開源內(nèi)核，248Mhz的主頻性能會比ARM架構(gòu)的友商高不少，此外在功能上有了很多可發(fā)揮的余地。

其次，在MCU內(nèi)部創(chuàng)新地集成了CPLD可編程邏輯，客戶可以靈活定義這顆芯片的用法，無論是管腳還是接口，都可以由客戶自行定制。

最后，價低料足，兼顧了成本和性能的平衡性，在合適的價位給客戶提供更多的靈活性。

復(fù)盤五年前研發(fā)這款產(chǎn)品的初衷和決策過程，對于開創(chuàng)一個新的產(chǎn)品線，貿(mào)然跨界進入一個全新的市場，無異于盲人摸象，是需要冒相當(dāng)風(fēng)險的。在當(dāng)時的情境下，曾在幾個維度做了邏輯推演，現(xiàn)在回過頭去看，當(dāng)時并沒有估計到疫情和缺貨的發(fā)生對行業(yè)產(chǎn)生了那么大的影響，其他邏輯基本上成立。

1、既有市場

我們當(dāng)時已有兩條產(chǎn)品線（CPLD和FPGA）十幾個料號在量產(chǎn)銷售，市場銷量正在穩(wěn)定上升。但是這個市場有個最大的問題是：高端技術(shù)門檻太高，低端市場容量太小，資本還在瘋狂扶持新的玩家進來，另外由于其戰(zhàn)略價值，政府補貼可能會源源不斷，勢必會扭曲整個市場競爭環(huán)境。

換句不太恰當(dāng)?shù)谋扔鳎袌鎏旎ò宓?，池淺王八多。今年半導(dǎo)體市場其他領(lǐng)域上碰到的各種內(nèi)卷，基本上都有這個原因。這也是促成我們主動求變，提前應(yīng)對內(nèi)卷的主因。

2、MCU市場

MCU市場超級大，而且是高度割裂分散的市場，適合我們這樣的鯰魚進來渾水摸魚。雖然國產(chǎn)MCU號稱有上百家，但是大部分集中在低端的8位和M0市場，或是ARM架構(gòu)的STM32兼容市場，有技術(shù)門檻和特色競爭力的其實并不多。

我們團隊在近十年的技術(shù)研發(fā)過程中，在原有FPGA核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸積累了RISC-V、接口、庫函數(shù)、軟件調(diào)試工具等核心技術(shù)，并在成熟工藝節(jié)點積累了大量工程經(jīng)驗，時機差不多已經(jīng)成熟。

3、客戶

客戶想要的到底是什么？

我們的下游客戶同樣處于高度競爭的內(nèi)卷環(huán)境，他們要在長期競爭中取勝，同樣需要兩點：

第一點：更好更便宜

客戶想要的永遠是東西更好，又更便宜，這并非一定靠價格戰(zhàn)滿足，通過技術(shù)創(chuàng)新本身也可以降低成本。

貪吃蛇策略，即逐漸在PCB上吃掉周圍的器件。在絕大部分客戶應(yīng)用里，我們的器件周圍都有MCU，如果通過買一送一的模式吃掉MCU，對于客戶來說也是降本增效的選擇。

第二點：差異化

懂行的客戶經(jīng)常會說，用大路化的標(biāo)準(zhǔn)方案和器件做出來的產(chǎn)品永遠也是大路貨，最終會陷入無利潤的價格戰(zhàn)困局。

這也是很多大廠商選擇定制SoC或者ASSP的原因。擁有定制 SoC 意味著擁有融合了特定且差異化技術(shù)且極難復(fù)制的定制 SoC，有難以實施的獨特解決方案。它深深嵌入半導(dǎo)體芯片中，使公司的知識產(chǎn)權(quán)得到保護。此外，它在功耗、性能和面積方面都根據(jù)任務(wù)規(guī)范進行了精確定制。

定制SoC獲得的好處：知識產(chǎn)權(quán)保護、功能差異化、設(shè)計靈活性，但是門檻較高，難道只有大廠商才配做得到？半定制的MCU，降低了定制芯片的成本，小客戶也用得起，獲得了和大廠商PK的機會。

4、產(chǎn)品切入點

兼容MCU是標(biāo)準(zhǔn)市場，這是充分競爭的市場。產(chǎn)品經(jīng)過全球充分競爭，最后利潤一定是十分稀薄的，因為標(biāo)準(zhǔn)是固定的，最后所有供應(yīng)商都只能對著同一個標(biāo)準(zhǔn)拼價格，這一定是紅海市場。

客戶想要的是性能超過兼容MCU，又能實現(xiàn)其需要的特色功能，價格又要低于兼容MCU和ASSP，這意味著誕生了一個非標(biāo)的市場，無法充分競爭的藍海市場，也意味著我們有機會定義和開辟一個新市場。

以上就是我們決定進入這一新產(chǎn)品領(lǐng)域的邏輯思考過程，包含了一些樸素和不可知的方法論，也有一些自知之明。

以下內(nèi)容偏技術(shù)和產(chǎn)品宣傳。

AG32的用法可以說是千變?nèi)f化，在有想象力的客戶手里可以玩出各種花來，只把它當(dāng)成兼容MCU用就太可惜了。

用法一：IO口的復(fù)用

AG32和其他MCU的最大區(qū)別，是數(shù)字I/O口可以設(shè)置到任意位置，哪怕用最小封裝，也可以使用以太網(wǎng)等任何外設(shè)。

傳統(tǒng)的低端MCU由于I/O口數(shù)量不足導(dǎo)致部分功能無法實現(xiàn)，用戶需要使用數(shù)字集成芯片進行擴展，如74LS系列移位寄存器，但是這種集成芯片也會由于引腳數(shù)量限制而無法確保單片機端口的充分擴展，用戶也常通過CPLD（如EPM1270）進行擴展，根據(jù)實際需求擴展對應(yīng)數(shù)量的端口。以下是通過Altera CPLD擴展IO口的一個案例。

AG32系列定義的PIN_XX可以用軟件定義成任意數(shù)字接口，如UART,SPI,IIC, PWM，IO等等。除了模擬部分，ADC, DAC，CMP，usb外，其它接口都能任意定義。這樣根據(jù)PCB布局來調(diào)整數(shù)字接口部分的順序，2層板就輕松搞定。這樣布出來的板子不但美觀大方，而且性能更加可靠，基本上不存在交叉走線的情況。

AG32的管腳可以通過配置文件全部靈活重定義，給內(nèi)核中的MCU和CPLD使用，因此可提供超出STM32的GPIO口數(shù)量，最大可能地利用所有管腳資源，有效降低了客戶的BOM成本。

用法二：MCU+CPLD混用場景

傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用場景，有很多場合需要同時用到MCU和CPLD（或FPGA），比如說在高速數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方案，很多通過STM32加上CPLD來完成。MCU主要負責(zé)數(shù)據(jù)處理和與上位機的通信，而CPLD則負責(zé)控制信號的輸入和輸出以及數(shù)據(jù)的存儲?？蛻舨捎肁G32的二合一方案后，有效地降低了BOM成本。

FPGA最擅長的就是大數(shù)據(jù)量的并行采集分析處理。高速AD數(shù)據(jù)采樣即使使用了DMA數(shù)據(jù)讀取，也會頻繁與MCU搶占AHB總線，導(dǎo)致MCU的運行效率極其低下。如果用FPGA來做緩存就好很多了，會大幅減少AHB總線的搶占情況。使MCU有更多的時間來刷新波形的顯示，以及一些人機界面的操作。FPGA同時還能對采集到的數(shù)據(jù)進行縮放、過濾等，盡可能幫助MCU完成波形顯示前的數(shù)據(jù)處理。MCU和CPLD通過芯片內(nèi)部AHB總線高速通信，速度遠超傳統(tǒng)外接SPI的方式。

還有很多場景會需要同時用到MCU和CPLD（或FPGA），比如伺服驅(qū)動、逆變器、激光控制器等，如果所需的2K邏輯數(shù)量夠用，那么方案的性價比會超過STM32+CPLD。

用法三：接口定制

CPLD邏輯可以用來定制出客戶需要的各種定制接口，這是兼容MCU沒法做到的。

-某數(shù)字示波器客戶，通過AG32里的FPGA實現(xiàn)了高速AD9288的數(shù)據(jù)接口，這個時鐘的速度高達100Mhz，普通的MCU沒有類似這種同步機制的接口來讀數(shù)據(jù)。

-某客戶需要MCU實現(xiàn)兩路CAN接口，AG32已經(jīng)支持一路CAN接口，其利用CPLD邏輯實現(xiàn)了第二路CAN接口。

-某客戶需要USB轉(zhuǎn)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)模塊，AG32支持USB FS+OTG和以太網(wǎng)MAC，并且提供了標(biāo)準(zhǔn)例程，包括網(wǎng)絡(luò)Lwip和USB的開發(fā)例程，上層應(yīng)用調(diào)tinyUSB的接口即可。客戶自行實現(xiàn)了接口轉(zhuǎn)換邏輯。

-其他的一些實現(xiàn)案例包括了74HC164,138甚至高速UWB收發(fā)接口。

用法四：算法加速

由于CPLD/FPGA中的邏輯單元是可編程的，可針對特定的應(yīng)用而定制硬件，用硬件來換取速度和簡單性。因此，僅使用所需要的硬件即可，而不必做出任何板級變動(前提是FPGA中的邏輯單元足夠用)。

算法可以用軟件，也可用硬件實現(xiàn)。FPGA使軟件模塊和硬件模塊的相互交換更加簡便，不必改變處理器或進行板級變動。設(shè)計者可以在速度、硬件邏輯、存儲器、代碼大小和成本之間做出折衷。利用FPGA可以設(shè)計定制的嵌入式系統(tǒng)，以增加新的功能特性及優(yōu)化性能。

比如CRC算法的硬件加速，由于大量且重復(fù)的計算，循環(huán)冗余校驗(CRC)算法或任何“校驗和”算法都是硬件加速的不錯選擇。下面的應(yīng)用中，在以太網(wǎng)圖像傳輸上的應(yīng)用，CPLD截取MAC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，加上了自定義的CRC值，再通過MAC傳輸出去，相當(dāng)于對實時圖像數(shù)據(jù)進行了簡單的CRC加密。

如需對數(shù)據(jù)進行加密，也可以利用CPLD實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的AES算法加密操作，原理大體相同。

此外，在音視頻有大量的應(yīng)用可以通過可編程邏輯進行性能優(yōu)化。

AG32是我司的第三條產(chǎn)品線，也是新的產(chǎn)品開發(fā)平臺，承載了一家國產(chǎn)純技術(shù)小公司的野望，未來的很多系列新產(chǎn)品，都將基于這個平臺展開，MCU貌似紅海的市場，無論大公司還是小公司，都是在迷霧中尋找航向。但是回歸客戶需求，回歸行業(yè)本源，業(yè)務(wù)邏輯的本質(zhì)不會變，最終殊途同歸。