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眾所周知，微控制器（MCU）是電子產品中不可或缺的部分，是所有嵌入式系統(tǒng)的心臟。隨著其應用領域愈加廣泛，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體產品代表之一。而其在速度、外設和存儲功能上實現大幅提升已是老生常談的趨勢，如何秀出MCU新魅力成為供應商的重要命題。近日MCU供應商不約而同地紛紛“飄然思不群”推廣新的MCU產品，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，把Atmel在8位市場的應用增加到了16位市場，尤其是在未來的一些新興應用中。
Atmel公司AVR產品市場總監(jiān)IngarFredriksen對《中國電子報》記者表示，根據近年來對AVR產品進行的調查顯示，市場對于MCU主要存在著十大需求：更多內部SRAM（靜態(tài)隨機存儲器）、內核速度更快、DMA（直接內存訪問）控制器、更高分辨率的ADC（模數轉換器）及DAC（數模轉換器）、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。而現有的許多器件無法完全達到這些目標。而Atmel此次推出的AVRXMEGA系列，以上功能可以達到完整體現。“XMEGA采用了第二代picoPower技術，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?！盜ngarFredriksen強調。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準（AES）和數據加密標準（DES）的硬件加密引擎。該加密引擎可將加密后的數據通信速度從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用如高速公路收費應用、無線傳感器節(jié)點和ZigBee（短距離無線傳輸技術）設備的高帶寬加密數據通信的解決方案。
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與原有的產品megaAVR和tinyAVR相同，用戶可復用現有的開發(fā)工具和軟硬件設計，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側重于8位MCU市場，因為現有市場上競爭者大都采用原來的架構，達不到AVR性能。AVR在8位MCU領域不斷創(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品。例如無線感測網絡、煙霧警示器、便攜式醫(yī)療裝置、遙控器、計算機外設和便攜式音頻裝置，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，在中國目前已經有幾家客戶基于C8051F9xx開發(fā)產品，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的低耗電應用里，微控制器多數時間都在休眠模式，并會定時喚醒擷取資料。C8051F9xx利用創(chuàng)新的設計技術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字轉換器的輸出，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的省電架構能將操作模式電流減少到170μA/MHz。
C8051F9xx產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）內存整合至4mm×4mm封裝的微控制器，提供更多內存給數據記錄等常見應用。這個最新的低電壓、低耗電微控制器產品線還包含1個10位模數轉換器（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利用標準低耗電CMOS（互補型金屬氧化物半導體晶體管）技術和創(chuàng)新的設計技術實現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目和節(jié)省用料成本。
此外，SiliconLabs提供工具來協(xié)助設計和加速上市時間。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）、目標板、線材和電源供應等所有元器件，使工程師立刻就能展開系統(tǒng)設計。
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產品的開發(fā)與市場開拓。
瑞薩：新內核強調繼承性
MCU核在傳統(tǒng)的8051和ARM（Ad-vancedRISCMachines）架構之外，一些廠商也在以自有架構來“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內核—“RX”系列產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，瑞薩有現實的考慮。瑞薩科技（北京）有限公司北京技術中心總經理常清璞對《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：一是控制在變得復雜且高速化的同時，還要求低功耗；二是要求產品的繼承性，以充分運用現有產品的設計資源縮短開發(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；四是對現有產品的繼承性；五是更高集成度。他還強調，在這些挑戰(zhàn)中，對現有產品的繼承性至關重要，瑞薩在16位和32位MCU市場居于領先地位，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，通過突破性的架構如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200MHz工作頻率，實現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族產品主要面向個人電腦/辦公自動化/網絡化設備、數字消費類、工業(yè)領域以及汽車電子領域。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時間。針對此瑞薩推出了SH2及增強型SH2A核，SH2與SH2A可實現DSP（數字信號處理）功能。增強型SH2A核工作頻率現可達到200MHz，未來將達400MHz，它使用了超標量結構實現極高吞吐量，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用如汽車導航、圖形顯示應用等，SuperH比較適合。而從代碼效率來講，RX應該比SuperH要好，代碼效率可能意味著系統(tǒng)成本，對于一些控制應用，RX可能更適合，將根據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（控制器局域網絡）及大容量閃存及雙核架構的系列。瑞薩電子（上海）有限公司中國客戶事業(yè)部高級應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，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，呈指數型增長；而雙核、多核處理器的功耗則只是線性增長，在實現高性能的同時還保持低功耗，使系統(tǒng)運行更穩(wěn)定；同時其多層總線結構可以使系統(tǒng)保持各項性能平衡。SuperH雙核的應用將主要側重在汽車控制系統(tǒng)和工業(yè)控制領域。
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領域的領先優(yōu)勢：首先，進一步拓展高端、中端、低端產品陣容；其次，通過SuperH實現在中國高端領域市場的飛躍；第三，在中端領域投入RX；第四，在低端領域通過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，著重于不同的細分市場從而獨樹一幟，將“勝者先勝”的策略淋漓盡致地展現。從中亦可看出MCU市場值得關注的發(fā)展動向：
一是不同位數產品市場表現差異明顯，16位和32位產品市場增長快速，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)勢領域來發(fā)揚光大，并努力提高不同位數產品之間的兼容性，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供應商為了提供更高性能的產品，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)、導航系統(tǒng)等，在這些系統(tǒng)中往往會使用多核MCU技術。為此，各廠商正努力以新的方式尋求突破，當前市場主流的方法即采取多核處理器架構。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）內核；瑞薩的SuperH雙核或四核處理器等。
三是新興應用成為領先企業(yè)追逐熱點。越來越多的MCU領先企業(yè)，在持續(xù)鞏固原有應用領域優(yōu)勢地位的同時，更多地將發(fā)展重點放在新興應用領域，包括：汽車電子領域的車載娛樂、車身電子、發(fā)動機控制等；工業(yè)領域的馬達控制產品；安防領域的家庭安全控制產品以及便攜式醫(yī)療電子等領域。未來幾年上述新興應用領域將有望成為MCU企業(yè)重要的業(yè)績增長來源。隨著技術的不斷創(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。
? ? ? ?責任編輯：tzh
工商網監(jiān)
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