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物聯網時代下,如何重新定義 MCU

2018-02-02  來自: 西安MANSION電子科技有限公司 瀏覽次數:723

在ARM核心的開放開發環境之下,研發人員利用32位元微控製器(MCU)開發應用的成本逐漸降低,芯片價格亦因為供應商眾多而隨之下降。盡管如此,8位元MCU具備更低廉的價格,加上低階應用市場的規模依然龐大,因此,盡管32位元MCU出貨量急起直追,仍未超越8位元MCU。相較之下,16位元MCU便成為被8位元與32位元MCU夾殺的產品。

盛群半導體業務行銷中心副總經理蔡榮宗認為,以目前全球市場看來,盡管32位元MCU產值較高,然銷售數量依然是以8位元MCU為大宗。16位元MCU則處於被夾殺的狀態,由於8位元MCU的效能持續提升,目前已足以滿足較為低階的16位元MCU應用需求;32位元MCU的成本逐漸降低,則瓜分了高階的16位元MCU市場。

另一方麵,也由於8位元MCU的市場已相當成熟,32位元盡管是後進規格,然而在ARM的推廣之下已建立了相當友善的開發環境與資源。若廠商計畫投入16位元市場,則須另建立一套標準語言,研發成本過高。由此可預見,未來16位元MCU市占將逐漸萎縮。

蔡榮宗指出,目前市麵上依然能見到一些16位元MCU的應用,傳統車用市場便占有相當比例。然而,依照未來車輛逐漸往自動化、電動車的發展方向之下,車用MCU也將由16位元逐漸轉移至32位元。盛群於2016年銷售了280萬顆32位元MCU,2017年更是創下800萬顆銷量,成長幅度非常大,在未來32位元MCU的銷售比重預期將逐漸提升。

IC Insights 高級市場研究分析師 Rob Lineback 說:“今年,32 位的 ASP(平均銷售價格)下降了 15%。我們看到 32 位的售價每年下降 7%(CAGR/年複合增長率)。16 位市場的 CAGR 是 -2%,8/4 位市場的也是 -2%。未來將可能出現 32 位微控製器的售價比 16 位微控製器還低的情況。這是純粹的競爭和定價壓力。物聯網是其中一部分推動力。”


重新定義 MCU
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過去幾年來,微控製器之間的差異化因素是功能性。因此 32 位 MCU 比 8 位 MCU 的能力顯著更強,因此價格也就更高。但隨著公司向上遷移,現在它們也正在開發足以媲美低端微處理器產品線的器件。

但從曆史上看,兩者之間仍然還是存在顯著的差異。微處理器組合性地使用了內部內存和外部內存,而傳統上的 MCU 僅依賴於內部內存。這種情況正在開始改變,有些 MCU 提供了連接DRAM 或其它類型的外部內存的能力。

“如果你回到 15 年前,你找 100 位工程師,然後在他們麵前放一個微控製器和一個微處理器,他們肯定能夠分辨哪個是哪個。”Rambus 的傑出發明家 Steven Woo 說,“如果你今天還找到這同樣 100 位工程師,就會出現很多爭議了。摩爾定律是造成這種概念模糊的部分原因。在 die 上的晶體管數量更多了,你能使用這些晶體管所做的事情也更多了。”

伴隨著更好的空間利用,我們也可以放入更多片上和片外內存。MCU 通常使用的是 DDR2 和閃存的組合。但因為各處的密度都增大了,DDR2 的內存大小已經增至了 2MB 之高,另外還有 2MB 這麽高的嵌入式閃存。

“從至少 6 或 7 年開始,32 位產品線上的器件就已經有連接外部內存的能力了,但並沒有太多器件利用了這一點。”意法半導體美洲地區微控製器產品經理 Stuart McLaren 說,“最近我們已經看到了這種情況(使用了係統組接口(system packet interface)),所以外部還有更多 NVM 來存儲數據和代碼。關鍵的變化是更多性能和更多功能。互連的應用會越來越多。而且隨著它們變得互連,你會有與網關或雲進行通信的節點。那至少需要一個簡單的微控製器,可以收集一些傳感器數據並將其聚合到一起。”

微控製器也在開始向雲的上遊移動。

“網關上運行著很多雲服務,而且它們正做著更加先進的分析工作。”McLaren 說,“我們看到有用於圖形處理的外部內存,通常是一個 1 幀或 2 幀緩衝區,你可以在這裏渲染來自幀緩衝器的信息,然後刷新。我們也可以看到大量微控製器進入物聯網的這三個領域——家庭和城市、智能工業、智能萬物。每一種應用都有處理和安全的需求。它們也需要與真實工作的接口並且需要某種形式的連接,在很多案例中這種連接是 RF,但也可能是低功耗藍牙或其它近場處理。而且它們需要管理電源,從可穿戴到工業應用都有可能。MCU 是物聯網的核心。”

據 ARM 的 physical IP 工程副總裁 Dipesh Patel 說,MCU 也會在資產跟蹤等新應用得到使用。“使用 32 位,你可以跟蹤一個零部件的旅程,而且你可以讓其完全安全,使用 8 位的話你永遠不能做到這一點。MCU 正越來越複雜。在簡單的層麵上,你可以存儲、處理和傳輸數據。但現在你可以做到更多,因為有更多內存了。”

他指出現在也有增加片上閃存的發展,尤其是因為有些更先進的設計正在向 40nm 乃至 28 nm 遷移。今天,大多數 MCU 都使用著老舊的工藝,有的甚至高達 350nm,但也有些更先進的 IoT 設計是用 65nm 和 40nm 工藝開發的。

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