解析未來MCU市場三大發(fā)展動向

眾所周知，微控制器（MCU）是電子產(chǎn)品中不可或缺的部分，是所有嵌入式系統(tǒng)的心臟。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛，眾多MCU資深專家對其仍舊一往情深，也使得MCU成為最完全的市場競爭的半導(dǎo)體產(chǎn)品代表之一。而其在速度、外設(shè)和存儲功能上實現(xiàn)大幅提升已是老生常談的趨勢，如何秀出MCU新魅力成為供應(yīng)商的重要命題。近日MCU供應(yīng)商不約而同地紛紛“飄然思不群”推廣新的MCU產(chǎn)品，MCU市場將掀起新的競爭波瀾。

Atmel：立足8位MCU 向16位MCU擴張

雖然8位MCU市場增勢趨緩，但Atmel（愛特梅爾）來了一個“一箭雙雕”之計，推出了最新的8位AVRXMEGA系列，它以基于8位的MCU架構(gòu)，把Atmel在8位市場的應(yīng)用增加到了16位市場，尤其是在未來的一些新興應(yīng)用中。

Atmel公司AVR產(chǎn)品市場總監(jiān)IngarFredriksen對《中國電子報》記者表示，根據(jù)近年來對AVR產(chǎn)品進行的調(diào)查顯示，市場對于MCU主要存在著十大需求：更多內(nèi)部SRAM（靜態(tài)隨機存儲器）、內(nèi)核速度更快、DMA（直接內(nèi)存訪問）控制器、更高分辨率的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）及DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）、更多定時器/計時器、更快速的ADC、更大的程序存儲器、更多的通信模塊、中斷控制器。而現(xiàn)有的許多器件無法完全達到這些目標(biāo)。而Atmel此次推出的AVRXMEGA系列，以上功能可以達到完整體現(xiàn)。“XMEGA采用了第二代picoPower技術(shù)，是唯一能真正在1.6V工作電壓下運行的8位閃存微控制器，在掉電模式下的耗電量僅為100nA。”IngarFredriksen強調(diào)。此外，它還具有快速12位模擬功能、DMA控制器、創(chuàng)新的事件系統(tǒng)以及加密引擎，且無須占用CPU（中央處理單元）資源，從而能夠大幅降低功耗并提高系統(tǒng)性能，其優(yōu)越性能使得它可以涵蓋16位MCU市場。

值得一提的是，XMEGA還備有一個支持高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）和數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）的硬件加密引擎。該加密引擎可將加密后的數(shù)據(jù)通信速度從10Kbps提高到2Mbps，效率優(yōu)于軟件方案，是適合長時間電池供電應(yīng)用如高速公路收費應(yīng)用、無線傳感器節(jié)點和ZigBee（短距離無線傳輸技術(shù)）設(shè)備的高帶寬加密數(shù)據(jù)通信的解決方案。

在兼容性和可移植性方面，8位AVRMCU面向高級編程語言（如C語言）設(shè)計，這種AVRMCU具有單周期操作功能，并有32個工作寄存器連接到運算邏輯單元，因而較其他MCU的效率更高?！癆VRMCU與原有的產(chǎn)品megaAVR和tinyAVR相同，用戶可復(fù)用現(xiàn)有的開發(fā)工具和軟硬件設(shè)計，這有助于節(jié)省成本并縮短開發(fā)周期?！盜ngarFredriksen指出。

為何Atmel對8位MCU仍然“矢志不渝”？Atmel公司AVR產(chǎn)品市場總監(jiān)IngarFredriksen表示，8位、16位MCU市場占MCU市場的絕大部分，市場也在不斷增長。Atmel側(cè)重于8位MCU市場，因為現(xiàn)有市場上競爭者大都采用原來的架構(gòu)，達不到AVR性能。AVR在8位MCU領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，在市場上保持持續(xù)成長，而XMPEG的加入將使其市場版圖從8位擴充到16位。

SiliconLabs：最低電壓MCU專注可更換電池產(chǎn)品

SiliconLabs（芯科實驗室有限公司）近日發(fā)布了業(yè)界首款操作電壓最低到0.9V的8位微控制器，使便攜式產(chǎn)品首次能從一顆電池取得所需電源，這可協(xié)助廠商發(fā)展出真正的單電池系統(tǒng)解決方案。SiliconLabs副總裁暨總經(jīng)理DerrellCoker向《中國電子報》記者表示，C8051F9xx系列特別適合可更換電池的產(chǎn)品。例如無線感測網(wǎng)絡(luò)、煙霧警示器、便攜式醫(yī)療裝置、遙控器、計算機外設(shè)和便攜式音頻裝置，使它們體積更小和電池使用時間更久，還能通過單電池和雙電池模式降低系統(tǒng)總成本。他繼續(xù)介紹說，在中國目前已經(jīng)有幾家客戶基于C8051F9xx開發(fā)產(chǎn)品，包括便攜式醫(yī)療裝置和高級玩具。

在許多操作范圍從0.9V到3.6V的低耗電應(yīng)用里，微控制器多數(shù)時間都在休眠模式，并會定時喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創(chuàng)新的設(shè)計技術(shù)將典型休眠模式電流減少到50nA以下。這款微控制器可于2微秒內(nèi)從低耗電休眠模式回到CPU（中央處理器）處理速度高達25MIPS（百萬條指令每秒）的正常操作模式，并立即開始測量模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出，這能將微控制器執(zhí)行測量和算法的時間減到最少。為了節(jié)省正常操作模式下的電池耗電，C8051F9xx的省電架構(gòu)能將操作模式電流減少到170μA/MHz。

C8051F9xx產(chǎn)品線不僅擁有高效能和低耗電，還在很小的封裝中提供了前所未見的豐富功能。C8051F9xx系列是最先將64Kb閃存和4KbRAM（隨機存儲器）內(nèi)存整合至4mm×4mm封裝的微控制器，提供更多內(nèi)存給數(shù)據(jù)記錄等常見應(yīng)用。這個最新的低電壓、低耗電微控制器產(chǎn)品線還包含1個10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和能夠快速喚醒的電壓參考；1個計時模塊以及多種不同的內(nèi)部振蕩器選項，提供一套真正的系統(tǒng)單芯片解決方案。SiliconLabs利用標(biāo)準(zhǔn)低耗電CMOS（互補型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管）技術(shù)和創(chuàng)新的設(shè)計技術(shù)實現(xiàn)這種前所未見的功能整合度，協(xié)助客戶減少外部元器件數(shù)目和節(jié)省用料成本。

此外，SiliconLabs提供工具來協(xié)助設(shè)計和加速上市時間。SiliconLabs的低成本專業(yè)開發(fā)套件就提供整合開發(fā)環(huán)境（IDE）、目標(biāo)板、線材和電源供應(yīng)等所有元器件，使工程師立刻就能展開系統(tǒng)設(shè)計。

DerrellCoker還表示，未來SiliconLabs還會開發(fā)閃存更小的MCU，去滿足更低要求產(chǎn)品的需求。除持續(xù)著重于 8位MCU市場之外，未來SiliconLabs還將致力于32位MCU產(chǎn)品的開發(fā)與市場開拓。

瑞薩：新內(nèi)核強調(diào)繼承性

MCU核在傳統(tǒng)的8051和ARM（Ad-vancedRISCMachines）架構(gòu)之外，一些廠商也在以自有架構(gòu)來“行走江湖”。近日MCU占其銷售額35%%的瑞薩宣布推出最新的16位MCU內(nèi)核—“RX”系列產(chǎn)品以及面向高端市場的“SH2和SH2A”核，以期將其MCU全球市場占有率從23%%擴大到30%%，特別是擴大成長迅速的海外市場及汽車電子市場的占有率。

RX滿足市場五大需求

選擇16位和32位出擊，瑞薩有現(xiàn)實的考慮。瑞薩科技（北京）有限公司北京技術(shù)中心總經(jīng)理常清璞對《中國電子報》記者表示，8位MCU市場增長趨緩，而16位和32位MCU市場保持快速增長，16位MCU年增長率達5.3%%，32位更是達到9.6%%。他還指出，如今MCU市場需求在發(fā)生著變化：一是控制在變得復(fù)雜且高速化的同時，還要求低功耗；二是要求產(chǎn)品的繼承性，以充分運用現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計資源縮短開發(fā)周期；三是隨著系統(tǒng)的進化，程序在不斷增加，但要控制成本。因而對MCU提出了五項要求：一是更高性能化；二是更低功耗；三是進一步提高代碼效率；四是對現(xiàn)有產(chǎn)品的繼承性；五是更高集成度。他還強調(diào)，在這些挑戰(zhàn)中，對現(xiàn)有產(chǎn)品的繼承性至關(guān)重要，瑞薩在16位和32位MCU市場居于領(lǐng)先地位，如此大的客戶群，如果繼承性沒有做好，將不只是失去客戶的問題，客戶也會損失他們的知識積累。

因而，新一代CISC（復(fù)雜指令集）RX的開發(fā)繼承了瑞薩原有的16位H8/M16C系列，其原有的H8/M16C系列16位MCU在市場獨占鰲頭。此次RX通過采用90納米技術(shù)，通過突破性的架構(gòu)如16個32位存儲器，以及新的指令集等達到兼顧編碼效率和性能的最佳選擇。它可實現(xiàn)200MHz工作頻率，實現(xiàn)1.25MHz以上的處理性能；0.03mA/MHz的低功耗電流；閃存容量可提升4倍，達到4Mb，滿足了市場對MCU的五項要求。RX族產(chǎn)品主要面向個人電腦/辦公自動化/網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備、數(shù)字消費類、工業(yè)領(lǐng)域以及汽車電子領(lǐng)域。常清璞介紹，RX核系列將兵分兩路：一路可開發(fā)高速、高性能系統(tǒng)，面向32位MCU市場；二路以高速低功耗為著力點，以16位MCU為主。

SH2與SH2A發(fā)力高端

而針對高端32位MCU市場瑞薩祭出的另一個利器是基于其在高端市場占優(yōu)勢地位的SuperH核開發(fā)的SH2及增強型SH2A核。常清璞指出，隨著汽車電子、工業(yè)及消費電子對MCU的需求不斷提高，需要MCU提供高速高效的運算操作及提高系統(tǒng)的實時特性，這就需要增加片內(nèi)存儲器的容量、提高芯片的運行速度、提高指令的執(zhí)行效率；二是需更短的中斷響應(yīng)時間。針對此瑞薩推出了SH2及增強型SH2A核，SH2與SH2A可實現(xiàn)DSP（數(shù)字信號處理）功能。增強型SH2A核工作頻率現(xiàn)可達到200MHz，未來將達400MHz，它使用了超標(biāo)量結(jié)構(gòu)實現(xiàn)極高吞吐量，添加了新的指令集減小代碼尺寸。常清璞告訴記者，從處理性能來說，SuperH比 RX要高，RX每秒是1.25MHz，SuperH是2MHz，在性能要求非常高的應(yīng)用如汽車導(dǎo)航、圖形顯示應(yīng)用等，SuperH比較適合。而從代碼效率來講，RX應(yīng)該比SuperH要好，代碼效率可能意味著系統(tǒng)成本，對于一些控制應(yīng)用，RX可能更適合，將根據(jù)客戶具體需求來選擇。

而SuperH今后還將集成USB（高速串行總線）、CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）及大容量閃存及雙核架構(gòu)的系列。瑞薩電子（上海）有限公司中國客戶事業(yè)部高級應(yīng)用工程師吳頻吉表示，隨著汽車更高性能的發(fā)展如車身綜合控制、發(fā)動機控制，需要SuperH不斷地往上發(fā)展，比如說雙核、四核技術(shù)，以及大容量的閃存。因單核處理器隨著主頻的提高功耗大大增加，呈指數(shù)型增長；而雙核、多核處理器的功耗則只是線性增長，在實現(xiàn)高性能的同時還保持低功耗，使系統(tǒng)運行更穩(wěn)定；同時其多層總線結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)保持各項性能平衡。SuperH雙核的應(yīng)用將主要側(cè)重在汽車控制系統(tǒng)和工業(yè)控制領(lǐng)域。

2007年中國MCU市場規(guī)模超過25億美元，同比增長接近20%%，未來幾年這一市場規(guī)模仍將持續(xù)保持快速增長的態(tài)勢。常清璞表示，將通過四大戰(zhàn)略保持并擴大在中國MCU領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢：首先，進一步拓展高端、中端、低端產(chǎn)品陣容；其次，通過SuperH實現(xiàn)在中國高端領(lǐng)域市場的飛躍；第三，在中端領(lǐng)域投入RX；第四，在低端領(lǐng)域通過Tiny系列繼續(xù)維持良好的發(fā)展勢頭。

記者觀點

MCU三大發(fā)展動向值得關(guān)注

孫子兵法提到：“勝者先勝而后求戰(zhàn)，敗者先戰(zhàn)而后求勝。”反觀MCU廠商的策略，盡管有所不同，但均在延續(xù)其固有優(yōu)勢之外，著重于不同的細(xì)分市場從而獨樹一幟，將“勝者先勝”的策略淋漓盡致地展現(xiàn)。從中亦可看出MCU市場值得關(guān)注的發(fā)展動向：

一是不同位數(shù)產(chǎn)品市場表現(xiàn)差異明顯，16位和32位產(chǎn)品市場增長快速，8位增長速度進一步趨于平穩(wěn)。但廠商開發(fā)的策略仍然是根植于自身優(yōu)勢領(lǐng)域來發(fā)揚光大，并努力提高不同位數(shù)產(chǎn)品之間的兼容性，使之更容易向下或向上拓展。未來幾年，這一趨勢將愈加明顯。

二是多核開發(fā)新潮流。MCU供應(yīng)商為了提供更高性能的產(chǎn)品，無可避免地要面對功耗挑戰(zhàn)。目前，隨著市場的發(fā)展，單純通過提高時鐘速率提升性能的方式，將帶來極大的功耗問題。此外，對MCU廠商來說，未來在汽車應(yīng)用中對系統(tǒng)的要求會越來越高，特別是發(fā)動機管理、安全系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等，在這些系統(tǒng)中往往會使用多核MCU技術(shù)。為此，各廠商正努力以新的方式尋求突破，當(dāng)前市場主流的方法即采取多核處理器架構(gòu)。如ARM公司發(fā)布了其新款Cortex-A9處理器系列；MIPS公司推出新型RISC（精簡指令集）的32位MPU（微處理單元）內(nèi)核；瑞薩的SuperH雙核或四核處理器等。

三是新興應(yīng)用成為領(lǐng)先企業(yè)追逐熱點。越來越多的MCU領(lǐng)先企業(yè)，在持續(xù)鞏固原有應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢地位的同時，更多地將發(fā)展重點放在新興應(yīng)用領(lǐng)域，包括：汽車電子領(lǐng)域的車載娛樂、車身電子、發(fā)動機控制等；工業(yè)領(lǐng)域的馬達控制產(chǎn)品；安防領(lǐng)域的家庭安全控制產(chǎn)品以及便攜式醫(yī)療電子等領(lǐng)域。未來幾年上述新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒂型蔀镸CU企業(yè)重要的業(yè)績增長來源。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，8位MCU新品在低功耗、性能以及更小尺寸等方面不斷突破，幫助其不斷開拓新的應(yīng)用，SiliconLabs首款操作電壓最低到0.9V的微控制器受到市場追捧就是例證。
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