內(nèi)核之爭(zhēng)升級(jí) 安全MCU或成分支(圖)

MCU早已是一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)，市場(chǎng)的表現(xiàn)也是波瀾不驚。而ARM核的戰(zhàn)場(chǎng)如今也從Cortex-M3轉(zhuǎn)移到Cortex-M4。在老將新兵相繼加入ARM陣營(yíng)之后，其他架構(gòu)如x86、MIPS等亦在尋求新的成長(zhǎng)空間。

Cortex-M4成為主戰(zhàn)場(chǎng)

多廠家相繼發(fā)布基于Cortex-M4內(nèi)核的MCU,加劇市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

繼飛思卡爾、NXP先行推出基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的MCU之后，ST、TI在最近也相繼發(fā)布相應(yīng)產(chǎn)品，加劇了32位MCU市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)。

Cortex-M4處理器是由ARM專門(mén)開(kāi)發(fā)的最新嵌入式處理器，用以滿足需要有效且易于使用的控制和信號(hào)處理功能混合的數(shù)字信號(hào)控制市場(chǎng)，高效的信號(hào)處理功能與Cortex-M處理器系列的低能耗、低成本和易于使用的優(yōu)點(diǎn)的組合，可滿足電機(jī)控制、汽車(chē)、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)等應(yīng)用。

已先行一步的飛思卡爾內(nèi)置ARM Cortex M4內(nèi)核的Kinetis K50微控制器系列已納入其產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃，可保證至少15年的穩(wěn)定供應(yīng)。ST日前推出了號(hào)稱性能強(qiáng)勁的基于Cortex-M4內(nèi)核的STM32 F4，具有高達(dá)168MHz的主頻，以及在此主頻工作下的基準(zhǔn)測(cè)試功耗為38.6mA。ST將利用新的STM32 F4系列進(jìn)一步拓寬應(yīng)用范圍。

而TI也推出了自己的新型低功耗、浮點(diǎn)Stellaris Cortex-M4F微控制器系列。TI Stellaris ARM Cortex-M微控制器平臺(tái)業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Jean Anne Booth介紹說(shuō)，新型Stellaris MCU是全球首批采用65nm工藝制造的MCU，可實(shí)現(xiàn)更高的速度、更大的內(nèi)存和更低的功耗。

其他核仍有上升空間

ARM雖然最為流行，但其他架構(gòu)依然富有生命力。

ARM的Cortex-M出現(xiàn)以后，給整個(gè)MCU市場(chǎng)帶來(lái)了某種顛覆性的力量，而MIPS和x86陣營(yíng)也開(kāi)始謀求新的爆發(fā)點(diǎn)。北京君正公司CEO劉強(qiáng)在最近舉辦的2011北京微電子國(guó)際研討會(huì)提到，ARM的優(yōu)勢(shì)在于功耗和成本，而Intel的x86核的優(yōu)勢(shì)在于性能和工藝，借助英特爾ATOM系列和威盛的Nano產(chǎn)品，x86架構(gòu)處理器也開(kāi)始向低功耗市場(chǎng)發(fā)起沖擊，或能最終在嵌入式領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。MIPS核已開(kāi)始在低價(jià)Android平板及手機(jī)市場(chǎng)有所動(dòng)作，在開(kāi)始商業(yè)化腳步之后將會(huì)逐步異軍突起，發(fā)展壯大，但其在Android系統(tǒng)的導(dǎo)入速度遠(yuǎn)不如ARM架構(gòu)，將成未來(lái)應(yīng)用隱憂。

MIPS中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)費(fèi)浙平在近日舉行的第三屆MCU技術(shù)創(chuàng)新與嵌入式應(yīng)用大會(huì)上也指出，ARM雖然最為流行，但其他架構(gòu)依然富有生命力。相較于以上三者的明爭(zhēng)暗斗，仍有某些廠商固守城池。高通采用了Scorpion處理器內(nèi)核，英偉達(dá)雖在移動(dòng)領(lǐng)域也使用了A9內(nèi)核，但在64位處理器領(lǐng)域已開(kāi)發(fā)專有內(nèi)核。

當(dāng)然，仍采用自己專有核的半導(dǎo)體廠商也不在少數(shù)，將如何權(quán)衡“左右”呢？德州儀器半導(dǎo)體事業(yè)部MCU業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳健鴻對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，TI本身的MCU內(nèi)核包括MSP430、C2000等，均有各自的特色，如MSP430的低功耗和C2000的實(shí)時(shí)性。吳健鴻說(shuō)：“我們的策略是盡可能地提供比較完整的產(chǎn)品系列，保證客戶能在不同的應(yīng)用上都可以找到合適的產(chǎn)品。”飛思卡爾微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)部總監(jiān)曾勁濤也表示，飛思卡爾還是以Power核為主打，ARM核產(chǎn)品的業(yè)務(wù)將主要側(cè)重于新的應(yīng)用市場(chǎng)。

我們看到，在MCU領(lǐng)域，各種架構(gòu)與內(nèi)核依然具有各自的優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)。隨著嵌入式開(kāi)發(fā)方式的演變，生態(tài)環(huán)境的建設(shè)成為決勝關(guān)鍵，并且開(kāi)發(fā)環(huán)境變得更重要。

安全MCU成重要細(xì)分市場(chǎng)

安全性考慮集中在兩個(gè)方面，一是規(guī)則性故障，二是隨機(jī)故障。

在ARM核大行其道的今天，要在MCU市場(chǎng)以差異化勝出，以應(yīng)用為導(dǎo)向當(dāng)是不二選擇。TI宣布推出針對(duì)醫(yī)療、工業(yè)及交通應(yīng)用的新型Hercules安全微控制器平臺(tái)專門(mén)主打“安全性”，安全MCU或成MCU的重要分支。這與艾·里斯在《定位》中提出的觀點(diǎn)亦不謀而合。

“安全性考慮集中在兩個(gè)方面，一方面是系統(tǒng)性或規(guī)則性的故障，另一方面是隨機(jī)故障。”吳健鴻提到，“Hercules安全MCU平臺(tái)采用了雙ARM Cortex-R4F核心"雙核鎖步"技術(shù)，通過(guò)逐周期的CPU數(shù)據(jù)對(duì)比可減少這兩方面故障的產(chǎn)生。此外Hercules平臺(tái)還采用了Error Code Correct(ECC)功能，它可以自動(dòng)檢測(cè)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高數(shù)據(jù)的可靠性。”

另外，值得一提的是其在設(shè)計(jì)IC核時(shí)的架構(gòu)。“在設(shè)計(jì)IC時(shí)要確保一個(gè)核有干擾時(shí)另外的核沒(méi)有受同樣的干擾，否則兩個(gè)核算出來(lái)都是錯(cuò)的。”吳健鴻提到，“因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)IC時(shí)，一個(gè)核在IC里是橫著放的，另一個(gè)是豎著放的，當(dāng)外圍有射頻干擾或高壓干擾時(shí)，由于兩個(gè)核放置的位置不一樣，算出來(lái)結(jié)果如果有一個(gè)核是錯(cuò)誤的話，會(huì)顯示兩個(gè)核算出來(lái)的結(jié)果是不一樣的，這使我們知道要重新計(jì)算一次。”
目前有統(tǒng)計(jì)表明在一個(gè)安全性應(yīng)用中大概30%的CPU資源在跑軟件檢測(cè)部分。吳健鴻表示，Hercules的優(yōu)勢(shì)在于可利用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，省掉了這部分開(kāi)銷，減少軟件開(kāi)發(fā)時(shí)在安全性方面的投入，從而降低開(kāi)發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能夠進(jìn)一步降低程序的CPU占用率，提高運(yùn)行效率。

新型Hercules提供三個(gè)系列的產(chǎn)品，高端RM4x系列提供最高性能水平，適用于諸如醫(yī)療和工業(yè)等；中高端TMS570系列性能針對(duì)交通應(yīng)用(如鐵路、航空及汽車(chē))；而TMS470M系列則以低成本的特點(diǎn)滿足了那些對(duì)性能要求不太高的系統(tǒng)的需要。配合強(qiáng)大的工具、軟件和安全文檔，Hercules為開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)其終端產(chǎn)品的差異化及加速產(chǎn)品上市進(jìn)程提供了空間。