8位MCU微處理器未來發(fā)展之路

光彩四射的一代又一代超級(jí)受到廣泛關(guān)注，而樸實(shí)無華的8位微處理器卻一直充當(dāng)業(yè)內(nèi)負(fù)重的馱馬。隨著需求變化，在一些應(yīng)用中微處理器升級(jí)到16位或更高，但與此同時(shí)，處理能力和集成水平持續(xù)提升的8位器件也不斷找到了新的應(yīng)用。這使得面向成本關(guān)鍵型系統(tǒng)的8位微處理器的陣容變得日益龐大，功能也變得日益強(qiáng)大。與高端處理器令人眩目并可資炫耀的能力進(jìn)展相比，低端處理器默默的、漸進(jìn)式的改進(jìn)似乎顯得相對(duì)黯然。

　　例如，在技術(shù)公司最近的PIC 8位微處理器系列中，8引腳的PIC12F519和14引腳的PIC16F526都帶有64字節(jié)的片上閃存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。增加這個(gè)特性可能算不上重大的技術(shù)躍進(jìn)，但它卻代表了8位處理器持續(xù)改進(jìn)的趨勢(shì)，不斷累積的改進(jìn)最終也會(huì)帶來重要影響。“8位器件的歷史一直是一種漸進(jìn)式改進(jìn)的歷史。” 公司產(chǎn)品營銷應(yīng)用經(jīng)理Sanie Duvenhage指出，“它們變得更緊湊、成本更低，容量和靈活性都一步步地顯著提高。”

　　(美國)公司業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理 Chen同意這種看法。“用戶現(xiàn)在期望以相同或更低的價(jià)格得到集成度更高、具有更多特性和外圍電路、且速度更快的產(chǎn)品。”他指出。由于有這樣的需求，8位微處理器目前普遍包含串行和并行數(shù)字I/O、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、器、振蕩器、非揮發(fā)性存儲(chǔ)器及許多其它功能。然而，為滿足各種不同的應(yīng)用需求，現(xiàn)有產(chǎn)品的具體功能配置差別很大。公司的Duvenhage指出，“高端處理器的型號(hào)開發(fā)通常以一些大型應(yīng)用系統(tǒng)為目標(biāo)，而8位產(chǎn)品的應(yīng)用較為零散，且是一個(gè)橫向的市場(chǎng)。”曾透露其近6萬用戶的前十位占有率不到其業(yè)務(wù)的10%。

　　其結(jié)果之一是，在內(nèi)存、外圍設(shè)備、I/O和系統(tǒng)功能方面，所有現(xiàn)有的微處理器系列都存在不同配置。像意法半導(dǎo)體等廠商，其產(chǎn)品目錄中久包括數(shù)百種8位。結(jié)果之二是基于8位微處理器的產(chǎn)品家族繁盛。據(jù)Gartner Dataquest資料，按數(shù)量計(jì)算8位器件占據(jù)處理器市場(chǎng)的一半以上。這個(gè)優(yōu)勢(shì)地位似乎將會(huì)持續(xù)，而且實(shí)際可能還在強(qiáng)化，由于系統(tǒng)特性更多且價(jià)格更低，8位微處理器在需求增長方面領(lǐng)先于16和32位微處理器。這個(gè)結(jié)果似乎是違反直覺的，因?yàn)楦咝阅墚a(chǎn)品的成本下降理論上應(yīng)該引發(fā)從8位器件向上遷移。在一些情況下，這樣的遷移已經(jīng)發(fā)生。

　　公司 16位MCU小組的營銷經(jīng)理Kevin Belnap指出，“性能在某種程度上定義了8位和16位市場(chǎng)之間的分界線。”Belnap指出，在一些應(yīng)用系統(tǒng)中，不斷提高的性能要求產(chǎn)生了對(duì)雙精度計(jì)算或16位模擬的需求，與此同時(shí)，16位MCU成本也在隨著半導(dǎo)體工藝的一代代更新而下降。

　　開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域

　　然而，工藝進(jìn)步降低了16位器件成本，同時(shí)也在提升8位處理器的性能。另外，架構(gòu)的改進(jìn)也支撐起更強(qiáng)大的性能。例如，東芝去年推出了基于具有一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)運(yùn)行一條指令能力的TLCS-870/C1內(nèi)核的8位MCU系列。與每條指令4個(gè)時(shí)鐘周期的架構(gòu)相比，該架構(gòu)改變意味著重大的性能提升。這樣的進(jìn)步有助于8位MCU在許多應(yīng)用中保持其獨(dú)占地位。集成度的提高是8位MCU在一些以前使用、可編程邏輯或非電子方法的應(yīng)用中具有吸引力的另一個(gè)因素。由于8位MCU價(jià)格不過幾毛錢，目前在充電器、電動(dòng)牙刷、咖啡機(jī)、家用驗(yàn)孕工具、玩具甚至煙花中都已包含了MCU。

　　復(fù)雜系統(tǒng)也能利用8位MCU來實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能。例如，Microchip的Duvenhage就表示，在一些需要可配置時(shí)延的應(yīng)用中，工程師們?cè)谑褂?引腳的MCU來控制復(fù)位電路，其原因僅僅是因?yàn)樗鼈円子谂渲们腋阋?。同較大MCU能夠占領(lǐng)的應(yīng)用相比，8位MCU新開發(fā)的應(yīng)用在以相同或更快的速度增長。“這形成了得失相抵的動(dòng)態(tài)平衡，”Duvenhage說，“整個(gè)市場(chǎng)是穩(wěn)定的，而且，將在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。”

　　總成本方程

　　價(jià)格是8位器件奪取新應(yīng)用領(lǐng)域的殺手锏。“8位領(lǐng)域最關(guān)鍵的是成本，”東芝的Chen說，“為保持競(jìng)爭(zhēng)力，需要非常小心地給這些控制器定價(jià)。”但僅僅器件價(jià)格低還不夠，Chen補(bǔ)充說。制造商們需要考慮用戶的總成本，包括MCU在其它方面可以實(shí)現(xiàn)的任何節(jié)省。例如，在MCU中包含開機(jī)復(fù)位電路可以省去幾個(gè)外部器件，用戶在做決策時(shí)會(huì)考慮這樣的好處。