8位微處理器為何能獲稱MCU界的“教父”？

"你見或不見，它就在那里，不增不減。"自英特爾推出第一款8位微處理器，就不斷帶給工程師們無(wú)法拒絕的吸引力。“這并不是說(shuō)8位只是存在那里而已，”根據(jù)市調(diào)公司Gartner的“2014年全球微控制器市占率分析” 報(bào)告，在2014年——英特爾推出8008微處理器的42年后——這個(gè)“MCU界的教父”仍然占整個(gè)MCU市場(chǎng)銷售額的39.7%，較32位組件(38.5%)與16位組件(21.8%)的占有率更高，同時(shí)也搶占主要的科技新聞?lì)^條。

英特爾推出8008微處理器，開啟8位時(shí)代

8位時(shí)代為何能歷久彌新？

在一個(gè)5年就算是永恒的產(chǎn)業(yè)中，為什么這么古老的技術(shù)能夠歷久彌新，持續(xù)地吸引工程師用來(lái)打造先進(jìn)的產(chǎn)品?因?yàn)槭?位的成功與它本身是8位的關(guān)系不大。對(duì)于許多工程師來(lái)說(shuō)，最主要是因?yàn)槭煜ぁ＿@就是為什么白色家電制造商在制造冰箱、冰柜、洗衣機(jī)、烘干機(jī)和洗碗機(jī)時(shí)都用8位MCU;汽車制造商也用它來(lái)開發(fā)升降車窗、門鎖、后照鏡、電動(dòng)座椅與車內(nèi)照明;還有幾千萬(wàn)張的智能卡都得將它整合進(jìn)來(lái)，而無(wú)數(shù)的低端馬達(dá)也都由 8位MCU來(lái)控制。“這與傳承有關(guān)，”Tirias Research創(chuàng)辦人兼首席分析師Jim McGregor表示，“工程師長(zhǎng)久以來(lái)一直沿用8位，因而也就不想再改變其軟件基礎(chǔ)了。”

這也和半導(dǎo)體制造商“樂于以8位組件打造更強(qiáng)大的平臺(tái)”有關(guān)。他們指出，許多工程師是根據(jù)接腳數(shù)與閃存(flash)來(lái)進(jìn)行選擇，而不是位尺寸。 “我們看到開發(fā)人員選擇在高達(dá)約32K flash與32針接腳的程度內(nèi)都選擇用8位，”愛特梅爾(Atmel Corp.)營(yíng)銷總監(jiān)Andreas Eieland指出，“在32K flash與32針以上，才開始看到選擇其它方案的趨勢(shì)。”

Atmel megaAVR系列包括外圍觸控控制器、USB與LCD控制器，以及車用的CAN和LIN控制器

8位MCU市場(chǎng)仍在穩(wěn)固增長(zhǎng)

然而，8位持續(xù)成功的關(guān)鍵可能在于其整合新功能的能力。這就是為什么8位不僅歷久不衰，反而還穩(wěn)定成長(zhǎng)之故。例如，Microchip持續(xù)為其8位組件尋找新應(yīng)用。該公司在今年7月推出了PIC16F1579系列，提供高達(dá)28KB flash以及14-20接腳的封裝。此外，還有新的其8位系列PIC16F18877提供高達(dá)40接腳與56KB flash，瞄準(zhǔn)消費(fèi)電子與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用。

Microchip新的8位PIC16F18877系列提供高達(dá)40接腳與56KB flash，瞄準(zhǔn)消費(fèi)電子與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用

Microchip的工程師表示，新系列組件也為更廣泛的LED應(yīng)用開啟了大門。透過整合不斷增加核心獨(dú)立的外圍，該公司的新系列8位組件可用于驅(qū)動(dòng)160串的WS2812 RGB LED。在此之前，這一類的應(yīng)用通常不會(huì)考慮采用8位進(jìn)行控制。“我們的8位產(chǎn)品系列中已經(jīng)有許多都能以死循環(huán)的方式(而非從核心)從外圍驅(qū)動(dòng)高功率 LED了，”Microchip產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Janmichael Aberouette表示。Microchip指出，在汽車引擎控制方面，該公司的8位組件也取得了進(jìn)展，最近并與在遠(yuǎn)東地區(qū)一家低成本汽車制造商合作，利用8位MCU開發(fā)內(nèi)燃引擎。“我們知道8位無(wú)法實(shí)現(xiàn)排放控制，”Microchip的Freeman表示，“你還需要更多的處理能力。但是，如果你只需要驅(qū)動(dòng)火星塞，這是一個(gè)近乎完美的解決方案。”

同樣地，Atmel為其megaAVR家族推出了一系列新外圍設(shè)備，增加包括外圍觸控、USB和LCD控制器，以及車用CAN和LIN控制器。 Arduino的開放源碼套件就采用了8位的Atmel AVR MCU，此外，還有越來(lái)越多的IoT系統(tǒng)也用這項(xiàng)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到因特網(wǎng)。Atmel表示，8位技術(shù)簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并降低材料清單(BOM)成本。 Eieland說(shuō)：“特別是32KB以下，8位還會(huì)變得更便宜。”

雷打不動(dòng)的8位單片機(jī)的地位

當(dāng)然，8位市場(chǎng)也開始失去某些應(yīng)用。Gartner指出，16位與32位組件每年分別成長(zhǎng)正7%和10%;而8位的年成長(zhǎng)率僅0.7%。在汽車產(chǎn)業(yè)，大部份基于CAN與Flexray的應(yīng)用對(duì)8位來(lái)說(shuō)都太過先進(jìn)了。同樣地，許多IoT設(shè)備以及先進(jìn)的馬達(dá)控制應(yīng)用也超出8位的能力范圍。此外，運(yùn)算密集型的應(yīng)用通常也必須使用更強(qiáng)大的處理核心進(jìn)行處理。“你打算做的功能越多，越高端的MCU就越有吸引力，”Tirias的McGregor表示。

盡管如此，許多大型半導(dǎo)體制造商仍繼續(xù)支持8位的生產(chǎn)。 Microchip、Atmel、瑞薩(Renesas)、恩智浦(NXP )、意法半導(dǎo)體(ST)和飛思卡爾(Freescale)都是去年帶來(lái)整個(gè)62億美元8位MCU市場(chǎng)的一部份。業(yè)界分析師甚至還說(shuō)這項(xiàng)“教父”級(jí)的技術(shù)目前還看不到盡頭。

20年來(lái)，人們一直談?wù)?位單片機(jī)即將被淘汰;不過這并沒有成為現(xiàn)實(shí)，而且我們認(rèn)為，未來(lái)它也不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。原因在于，并非所有應(yīng)用都具備圖形顯示或者需要傳輸大量數(shù)據(jù)，而且每天都有之前從未采用電子智能的新的8位應(yīng)用被設(shè)計(jì)出來(lái)。Eieland強(qiáng)調(diào)，“在某些應(yīng)用中，8位仍有其發(fā)揮之處，甚至是在未來(lái)十年依然如此。”去年10月，Microchip首席執(zhí)行官史蒂夫桑吉(Steve Sanghi)拉響了半導(dǎo)體行業(yè)的警報(bào)，他說(shuō)：“半導(dǎo)體行業(yè)的新一波調(diào)整已經(jīng)開始，并將在未來(lái)幾個(gè)季度席卷整個(gè)行業(yè)。”而今年，Microchip重奪8 位單片機(jī)市場(chǎng)，雖然一些市場(chǎng)觀察員認(rèn)為這一市場(chǎng)已呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)，但是原廠在8位單片機(jī)領(lǐng)域繼續(xù)創(chuàng)新，并不斷創(chuàng)造新的收益記錄。