老工程師的技術生活(二十五) --- 選擇比努力重要

在上一篇文章的留言中，我們提到了大家都喜歡講個一句話：選擇比努力重要。

尤其是你已經努力了十幾、二十年之後，你或許也很認真地思考與努力之後，

到了四、五十歲之後，體會會更深。的確，有時候回顧自己過去十幾、二十年的

工程師歲月，也難免會有這種感慨。但千金難買早知道啊。

那我們真的可以有比較好的選擇之後，才可以精準的努力嗎？

所以我在留言中提到：所謂選擇也不是盲目的選擇，事前的分析規劃，真的是比

全心全力的投入努力還重要。畢竟我們都是一個人，青春歲月也非常有限的。

要說努力，肯定每個人都會說自己很努力啊，更何況還要加上先天的聰明才智啊。

你真的不要否認，人天生資質與聰明才智，真的有差的啦。要不然人家也不會有所謂

IQ 評鑑啊。為什麼？人家書本，規格書拿出來K 那一兩下，就可以很快地融會貫通？

那你要說：沒關係，我資質比較差一點，但我可以用努力克服這一點，老師不是教我們

偉大的發明家愛迪生說過：天才是百分之一的天份，再加上百分之九十九分努力。

你長這麼大了，你還真的相信這句話嗎？你真的沒有看過、遇過所謂資優班的同學嗎？

如果人家就是百分之六、七十，甚至百分之八、九十的天分，還加上一點點的努力，

就可以很輕易地學完該學的東西，又把學習的觸角，把視野拓展到你所看不到的地方時，

你還要說：我百分之九十九的努力，可以克服那百分之一的天份。

那你還有沒有想到過所謂的：你可能還缺百分之五十的資源支持喔。

因為人家就是有高比例的天分，更容易取得比你更多資源的支持啊。

講難聽一點：如果有個方案提供商，看到一個台清交的技術團隊，及一個普通科大的

技術團隊時，你認為人家會把這些資源投在哪裡？更何況人家原廠就是比你更容易

整合與聚集更多資源、設備與財力，有些東西也根本不需要你百分之九十九的努力啊。

我們就以微控制器(MCU) 的大廠ST 來看：他們在我們一般工程師認為比較具有技術

挑戰性的機電整合產品開發上，所推出的產品方案來看：真的是可以讓許多應用

工程師們去專注在機電產品的系統應用上，而真的不需要花太多心思去搞很基礎的

機電控制理論：ST ZeST

STM32 ZeST (zero speed full torque) solution

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這就跟我們一般人在寫MCU 的韌體或寫 PC APP 應用軟體時，真的不需要還要花

百分之九十九的努力來克服許多艱深難懂的小細節。舉個簡單的例子：

這是前幾天的雜誌新聞評論：

谁说MCU不用拼制程？

你說：你真的要了解MCU 開發生產製造工藝的演進嗎？我們大概就了解一下箇中的

原理與趨勢機會就好，(我怕你以上的文章連結消失，我就先備份在文章下方)

說真的啦，你說要不是MCU 市場就非得用 Embedded Flash，否則啊，人家也是可以像

PC 或一般 Embedded System 一樣，利用Cache memory 架構方式來克服啊，要不然你

以為人家PC 桌機CPU 或手機處理器怎麼可以在市場競爭呢？這當然就是一群有：

百分九十幾的天分。又有百分之九十幾的努力，外加百分之九十幾的資源整合的

人員與公司所組合而成的啊。你還真的以為就靠你小貓兩三隻就可以做嗎？

你還在想：愛迪生的那句話嗎？

你真的有從技術以外去想這句：百分之一的天份。再加上百分之九十九的努力。

難道百分之九十九就真的只有針對技術努力而已嗎？你花了多少百分比的努力在

技術以外的事物上？當你看到上述的那些原廠或市場上別人用不同的市場趨勢操作，

做出那些：你認為只要你付出百分之九十九的努力之後，就可以迎頭趕上的東西？

你不覺得你努力的很辛苦嗎？那到底你是缺乏努力呢？還是沒有做出正確判斷的選擇？

當然站在資源不平等的競爭態勢下，我們的努力真的很辛苦，但你有沒有想過：

是你自我要求太高，只想當個技術界的唐吉軻德？還是不懂得如善用資源為自己

創造更好的選擇條件？譬如說：我自己對於USB 的核心技術專注，也具有一定的

系統開發能力。但我就不會想說：努力地用自己的方法或方式，去創造一個屬於自己

獨到的USB 系統概念。(就是我以前我剛入行時 USB 師父說的：他想去做個通用型的 

USB host 系統，可以讓許多現成的USB 裝置可以透過這個USB host 完成系統的完善。

是啊，看起來既有理想，又有市場似的....

又誠如我前多核心微控制器的老闆想的：他想用多核心MCU 的指令架構，來取代

傳統 SIE (Serial Interface Engine) 的設計。來為這類MCU 創造一個另類的系統應用市場。

其實這兩種想法在他們考慮的當下都沒有錯的，在某個市場機會分析下，也煞有其事。

但今日我們回頭再看一下：以現在這些檯面上的MCU 大廠所提供的產品中，難道就沒有

支援這兩種想法嗎？如果，我當初還傻傻地的投入去做這些事？看起來是否有點愚蠢？

是不是反過來看：我既然這麼了解與應用 USB 系統，那我乾脆就多接幾個？或整合應用

一些稀鬆平常USB 系統的產品出來賣還比較實際呢？這時候你說到底是選擇比努力重要？

那些所謂我想努力的東西，是不是該由具有比較多資源的公司與團隊去做呢？

我到底有沒有找到屬於我自己核心價值該選擇的事物與方向？

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所以當你工程師的資歷與歲月隨著你的年紀增長之後，你當然就會深刻的體會到說：

選擇真的比努力重要。但你真的可以做出正確的選擇嗎？

你真的有好好的去了解市場產品趨勢、個人所擁有的資源機會與其他綜合評比的去

總結出：你所該做的選擇機會嗎？又當你上了年紀之後，你又真的還可做出甚麼選擇？

我以前常說：不管你一個人有多聰明？又有多努力？等你到了一個年紀之後，

你所能做的真的很有限的啦。以下是一篇年過五十的科技人員的歲月故事。

遇上裁員潮曾一度失落，５８歲科技人變房務員：我知道自己真的重新開始了

你真的不要懷疑，這才是真實與現實的人生故事。

如果你在三、四十歲時，真的不懂得從你的工作環境與條件中，去分析判斷出

你該如何做出你人生的抉擇時，你就真的也沒資格與條件跟別人說：

選擇比努力重要。

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谁说MCU不用拼制程？

发布者：EEWorld资讯最新更新时间：2024-03-25 来源: EEWORLD作者: 付斌关键字：MCU  制程

上周，ST宣布全新STM32即将采用18nm FD-SOI工艺的嵌入式相变存储器 （ePCM），并将于2024下半年开始向部分客户出样片。这意味着ST率先将MCU突破20nm壁垒。

关于制程，很多工程师都存在疑问：为什么手机芯片都3nm/2nm了，MCU却很少用制程升级性能。其实，MCU也需要通过制程升级性能，只不过，在此之前需要更换存储技术。

MCU制程，被eFlash锁死

不能怪MCU不努力，只能说eFlash（嵌入式闪存）技术拖垮了MCU。

很多人都发现，最近几年MCU一直在40nm徘徊。事实上，MCU内存存储非易失性存储器 （eNVM）从EPROM/OTP到eFlash，早已是二十多年前的事。

上世纪90年代，凭借着可编程性、非易失性和片内嵌入性，eFlash在彼时价值数十亿美元的MCU行业开启了“eFlash创新”时代。从1991年开始的0.8微米技术节点，eFlash技术已与标准CMOS逻辑技术相结合，使MCU在2015年就达到了28nm的产品水平。

2016年，瑞萨开发出全球首款分离闸金属氧化氮氧化硅（SG-MONOS）闪存单元，虽然彼时这项技术直指16nm～14nm及以上的片上闪存MCU。但现在，这项技术更多为瑞萨的40nm MCU服务。

不过，随之而来的16nm FinFET、FD-SOI等技术，让它渐渐跟不上时代节奏。可以说，eFlash作为MCU片上的老兵，虽然行业已经利用浮栅、SONOS或SG-MONOS等技术开发了多代产品，但在面对更为复杂的需求时，包括更高的性能功耗比、更高的存储密度、数字电路密度等，也是“廉颇老矣”。

存储器行业普遍认为，28nm/22nm硅光刻节点将是eFlash的最后一个经济高效的技术节点。

这并非因为可扩展性限制，而是考虑到成本和工艺的结果：

第一，制造28nm及以下的eFlash需要9～12层甚至更多层掩模，40nm以上eFlash最少只需要4层掩模，而对比起来eMRAM这种新型存储只需要3层额外掩模。要知道，MCU总共就四五十层，十多层的成本明显是与MCU不匹配的。所以，制造28nm以下的eFlash是不具备性价比的，更何况是要放进追求极致性价比的MCU。

第二，更高的eFlash工艺节点会带来可靠性问题。随着器件规模超过40nm，eFlash系统的可靠性不仅受到eFlash存储单元的限制，还受到外围晶体管和金属互连的限制。随着晶体管器件中和金属互连之间的氧化膜越来越薄，其瞬态介电击穿 （TDDB） 寿命严重下降，这对先进的 eFlash 设计提出了巨大挑战。要知道，eFlash本身正因为其极强的可靠性，才会占据MCU半壁江山，这等于是消除把它最大的优点。

第三，难以与先进的逻辑工艺集成。比如说高k金属栅、FD-SOI、FinFET将对eFlash结构和CMOS兼容性产生影响，相反，新型存储例如MRAM、RRAM，结构几乎不受低层CMOS结构影响。再比如，SONOS、纳米点、减薄浮动栅极等薄膜存储结构技术在28nm以上节点更具优势。

除了提高制程，eFlash本身在面对高算力时，过往的优点也变成了问题。比如说，eFlash一直是高密度、片上非易失性内存（NVM）的一个常规和主要来源，但是对小型电池供电应用来说，eFlash会占用太多的系统功耗预算。再比如，仅支持页面/块级擦除，无法进行字节写入，因而成为昂贵的高功率解决方案。又比如，在汽车应用中，集成到板载MCU中的eFlash的可重写次数太少，随着每次写入和擦除周期，浮栅NOR单元中的隧道氧化物会退化，漏电会增加，从而加速eFlash的老化。

最近，也很少有机构去研究eFlash了，因为现在eFlash产品技术已经几近停滞状态，主要参与者包括台积电（40nm）、联电（28nm）、三星（45nm）以及意法半导体、英飞凌这种IDM长沙过年。虽然大多厂商都或多或少尝试过28nm/22nm以及更高制程，不过几乎很难用在MCU上。

新型存储，突破制程的路

在过去，即便是40nm抑或是90nm的eFlash，都足够MCU使用。

随着市场需求越来越复杂，MCU逐渐向200MHz以上主频、低功耗和大容量存储方向发展，加之多核异构需求，其片上的大多器件制程也需要压到28nm以下，eFlash的制程限制就越来越明显了。

从汽车MCU片上闪存的性能和容量趋势来看，整体MCU的性能要求在10年内增长了约20倍，每年35%，这是由架构演进，如高速缓存存储器的使用和多核CPU的实现，eFlash速度提高支持。器件扩展可靠性设计等。与此同时，片上ROM容量以每年23%的速度增长。

所以厂商们纷纷寻求解药，那就是新型存储——潜在技术包括eMRAM、eRRAM（eReRAM）、ePCM、eFeRAM。这些技术能够显著提高MCU性能，降低整体功耗。

当然，也不是说eFlash就没用了，只能说eFlash已经足够成熟，未来eFlash的MCU和新型存储的MCU将会是截然不同的两条赛道。

目前，市场共有三种新型存储器已经开始用在MCU内——RRAM（阻变存储）、MRAM/STT-MRAM（磁性存储器）、PCM（PCRAM，相变存储器）。

当然做进MCU，它们之前也就都加了一个e（Embedded，嵌入式），即eRRAM、eMRAM、ePCM。

第一种是RRAM（阻变存储），英飞凌是在这条路线上的最大玩家。英飞凌与台积电合作的为28nm eRRAM。

第二种是MRAM/STT-MRAM（磁性存储器），瑞萨和恩智浦是主要推进者。恩智浦与台积电合作的为16nm FinFET eMRAM，瑞萨开发的则是22nm eSTT-MRAM。

第三种是PCM（PCRAM，相变存储器），意法半导体是主要推进者。意法半导体此前与三星合作的为28nm FD-SOI ePCM，最近则升级到18nm FD-SOI ePCM。

通过上述不同玩家布局可以看出，制程均已突破28nm，瞄准市场则主要是汽车领域。而上述技术理论工艺节点均可达5nm。不仅如此，更换了eFlash，不仅让节点更进一步，也带来了更多工艺，这其中就包括了FD-SOI和FinFET。

不可避免的代差

虽说MCU的制程已经逐渐跟上了时代的脚步，那它会不断追求非常高的先进制程吗？那可能不会。

事实上，从历史来看，嵌入在MCU的存储一直以来都与时下最先进的光刻工艺存在代差。根据工程师的分享，其中原因是多方面的。

第一，先进工艺量产成本很高，市场决定需求，需求驱动市场，业界很少用贵MCU做产品，MCU的价和量也很难抢到先进工艺，手机、显卡这些高价值芯片更会是先进工艺的第一批用户。打个比方来说，一年房车卖不了几辆，新车研发就比较慢。

第二，MCU迫切换代需求没那么高。毕竟MCU直到现在，90nm抑或是40nm都能满足大部分需求，上面所说的18nm FD-SOI ePCM MCU、28nm eRRAM MCU应对的更多是汽车市场的新需求。所以说，MCU领域一直更偏向改内部装潢，而不是直接把整个房子都翻修，只有在市场需求达到一定量级，才会迈出新一步。

第三，相比MCU来说，也有很多变通方案。有时候大家已经开始选择成本较优的嵌入式产品或SoC，比如说大火的全志T113。更有甚者，还会按照Intel做Ultra处理器的方式，在封装时塞入 IO、处理器、RAM、ROM以及各种小die。

总结起来，就是有钱就能做出更先进的产品，而现在最先发生改变的，就是汽车领域。当然，相信未来，随着AI需求的扩大，下游智能设备的改变，新型存储成本和技术成熟度不断向前推进，未来新型存储也会逐渐扩展到整个MCU领域。而届时，整个MCU的制程也将进一步向前推进。