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    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(chǎn)品代表之一。而其在速度、外設和存儲功能上實現(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(chǎn)品,MCU市場將掀起新的競爭波瀾。

  Atmel(代理商:聚興科技):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(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(shù)轉換器)及DAC(數(shù)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(xiàn)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(xiàn)?!癤MEGA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。”IngarFredriksen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(shù)據(jù)加密標準(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(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,用戶可復用現(xiàn)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(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,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(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、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(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(shù)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(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)內存整合至4mm×4mm封裝的微控制器,提供更多內存給數(shù)據(jù)記錄等常見應用。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(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(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(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,在這些挑戰(zhàn)中,對現(xiàn)有產(chǎn)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(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)絡化設備、數(shù)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(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,它使用了超標量結構實現(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(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)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(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(chǎn)品陣容;其次,通過SuperH實現(xiàn)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?!狈从^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(xiàn)。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(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(chǎn)品;安防領域的家庭安全控制產(chǎn)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。
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