解析未来MCU市场三大发展动向

众所周知，微控制器（MCU）是电子产品中不可或缺的部分，是所有嵌入式系统的心脏。随着其应用领域愈加广泛，众多MCU资深专家对其仍旧一往情深，也使得MCU成为最完全的市场竞争的半导体产品代表之一。而其在速度、外设和存储功能上实现大幅提升已是老生常谈的趋势，如何秀出MCU新魅力成为供应商的重要命题。近日MCU供应商不约而同地纷纷“飘然思不群”推广新的MCU产品，MCU市场将掀起新的竞争波澜。

Atmel：立足8位MCU 向16位MCU扩张

虽然8位MCU市场增势趋缓，但Atmel（爱特梅尔）来了一个“一箭双雕”之计，推出了最新的8位AVRXMEGA系列，它以基于8位的MCU架构，把Atmel在8位市场的应用增加到了16位市场，尤其是在未来的一些新兴应用中。

Atmel公司AVR产品市场总监IngarFredriksen对《中国电子报》记者表示，根据近年来对AVR产品进行的调查显示，市场对于MCU主要存在着十大需求：更多内部SRAM（静态随机存储器）、内核速度更快、DMA（直接内存访问）控制器、更高分辨率的ADC（模数转换器）及DAC（数模转换器）、更多定时器/计时器、更快速的ADC、更大的程序存储器、更多的通信模块、中断控制器。而现有的许多器件无法完全达到这些目标。而Atmel此次推出的AVRXMEGA系列，以上功能可以达到完整体现。“XMEGA采用了第二代picoPower技术，是唯一能真正在1.6V工作电压下运行的8位闪存微控制器，在掉电模式下的耗电量仅为100nA。”IngarFredriksen强调。此外，它还具有快速12位模拟功能、DMA控制器、创新的事件系统以及加密引擎，且无须占用CPU（中央处理单元）资源，从而能够大幅降低功耗并提高系统性能，其优越性能使得它可以涵盖16位MCU市场。

值得一提的是，XMEGA还备有一个支持高级加密标准（AES）和数据加密标准（DES）的硬件加密引擎。该加密引擎可将加密后的数据通信速度从10Kbps提高到2Mbps，效率优于软件方案，是适合长时间电池供电应用如高速公路收费应用、无线传感器节点和ZigBee（短距离无线传输技术）设备的高带宽加密数据通信的解决方案。

在兼容性和可移植性方面，8位AVRMCU面向高级编程语言（如C语言）设计，这种AVRMCU具有单周期操作功能，并有32个工作寄存器连接到运算逻辑单元，因而较其他MCU的效率更高。“AVRMCU与原有的产品megaAVR和tinyAVR相同，用户可复用现有的开发工具和软硬件设计，这有助于节省成本并缩短开发周期。”IngarFredriksen指出。

为何Atmel对8位MCU仍然“矢志不渝”？Atmel公司AVR产品市场总监IngarFredriksen表示，8位、16位MCU市场占MCU市场的绝大部分，市场也在不断增长。Atmel侧重于8位MCU市场，因为现有市场上竞争者大都采用原来的架构，达不到AVR性能。AVR在8位MCU领域不断创新，在市场上保持持续成长，而XMPEG的加入将使其市场版图从8位扩充到16位。

SiliconLabs：最低电压MCU专注可更换电池产品

SiliconLabs（芯科实验室有限公司）近日发布了业界首款操作电压最低到0.9V的8位微控制器，使便携式产品首次能从一颗电池取得所需电源，这可协助厂商发展出真正的单电池系统解决方案。SiliconLabs副总裁暨总经理DerrellCoker向《中国电子报》记者表示，C8051F9xx系列特别适合可更换电池的产品。例如无线感测网络、烟雾警示器、便携式医疗装置、遥控器、计算机外设和便携式音频装置，使它们体积更小和电池使用时间更久，还能通过单电池和双电池模式降低系统总成本。他继续介绍说，在中国目前已经有几家客户基于C8051F9xx开发产品，包括便携式医疗装置和高级玩具。

在许多操作范围从0.9V到3.6V的低耗电应用里，微控制器多数时间都在休眠模式，并会定时唤醒撷取资料。C8051F9xx利用创新的设计技术将典型休眠模式电流减少到50nA以下。这款微控制器可于2微秒内从低耗电休眠模式回到CPU（中央处理器）处理速度高达25MIPS（百万条指令每秒）的正常操作模式，并立即开始测量模拟数字转换器的输出，这能将微控制器执行测量和算法的时间减到最少。为了节省正常操作模式下的电池耗电，C8051F9xx的省电架构能将操作模式电流减少到170μA/MHz。

C8051F9xx产品线不仅拥有高效能和低耗电，还在很小的封装中提供了前所未见的丰富功能。C8051F9xx系列是最先将64Kb闪存和4KbRAM（随机存储器）内存整合至4mm×4mm封装的微控制器，提供更多内存给数据记录等常见应用。这个最新的低电压、低耗电微控制器产品线还包含1个10位模数转换器（ADC）和能够快速唤醒的电压参考；1个计时模块以及多种不同的内部振荡器选项，提供一套真正的系统单芯片解决方案。SiliconLabs利用标准低耗电CMOS（互补型金属氧化物半导体晶体管）技术和创新的设计技术实现这种前所未见的功能整合度，协助客户减少外部元器件数目和节省用料成本。

此外，SiliconLabs提供工具来协助设计和加速上市时间。SiliconLabs的低成本专业开发套件就提供整合开发环境（IDE）、目标板、线材和电源供应等所有元器件，使工程师立刻就能展开系统设计。

DerrellCoker还表示，未来SiliconLabs还会开发闪存更小的MCU，去满足更低要求产品的需求。除持续着重于 8位MCU市场之外，未来SiliconLabs还将致力于32位MCU产品的开发与市场开拓。

瑞萨：新内核强调继承性

MCU核在传统的8051和ARM（Ad-vancedRISCMachines）架构之外，一些厂商也在以自有架构来“行走江湖”。近日MCU占其销售额35%%的瑞萨宣布推出最新的16位MCU内核—“RX”系列产品以及面向高端市场的“SH2和SH2A”核，以期将其MCU全球市场占有率从23%%扩大到30%%，特别是扩大成长迅速的海外市场及汽车电子市场的占有率。

RX满足市场五大需求

选择16位和32位出击，瑞萨有现实的考虑。瑞萨科技（北京）有限公司北京技术中心总经理常清璞对《中国电子报》记者表示，8位MCU市场增长趋缓，而16位和32位MCU市场保持快速增长，16位MCU年增长率达5.3%%，32位更是达到9.6%%。他还指出，如今MCU市场需求在发生着变化：一是控制在变得复杂且高速化的同时，还要求低功耗；二是要求产品的继承性，以充分运用现有产品的设计资源缩短开发周期；三是随着系统的进化，程序在不断增加，但要控制成本。因而对MCU提出了五项要求：一是更高性能化；二是更低功耗；三是进一步提高代码效率；四是对现有产品的继承性；五是更高集成度。他还强调，在这些挑战中，对现有产品的继承性至关重要，瑞萨在16位和32位MCU市场居于领先地位，如此大的客户群，如果继承性没有做好，将不只是失去客户的问题，客户也会损失他们的知识积累。

因而，新一代CISC（复杂指令集）RX的开发继承了瑞萨原有的16位H8/M16C系列，其原有的H8/M16C系列16位MCU在市场独占鳌头。此次RX通过采用90纳米技术，通过突破性的架构如16个32位存储器，以及新的指令集等达到兼顾编码效率和性能的最佳选择。它可实现200MHz工作频率，实现1.25MHz以上的处理性能；0.03mA/MHz的低功耗电流；闪存容量可提升4倍，达到4Mb，满足了市场对MCU的五项要求。RX族产品主要面向个人电脑/办公自动化/网络化设备、数字消费类、工业领域以及汽车电子领域。常清璞介绍，RX核系列将兵分两路：一路可开发高速、高性能系统，面向32位MCU市场；二路以高速低功耗为着力点，以16位MCU为主。

SH2与SH2A发力高端

而针对高端32位MCU市场瑞萨祭出的另一个利器是基于其在高端市场占优势地位的SuperH核开发的SH2及增强型SH2A核。常清璞指出，随着汽车电子、工业及消费电子对MCU的需求不断提高，需要MCU提供高速高效的运算操作及提高系统的实时特性，这就需要增加片内存储器的容量、提高芯片的运行速度、提高指令的执行效率；二是需更短的中断响应时间。针对此瑞萨推出了SH2及增强型SH2A核，SH2与SH2A可实现DSP（数字信号处理）功能。增强型SH2A核工作频率现可达到200MHz，未来将达400MHz，它使用了超标量结构实现极高吞吐量，添加了新的指令集减小代码尺寸。常清璞告诉记者，从处理性能来说，SuperH比 RX要高，RX每秒是1.25MHz，SuperH是2MHz，在性能要求非常高的应用如汽车导航、图形显示应用等，SuperH比较适合。而从代码效率来讲，RX应该比SuperH要好，代码效率可能意味着系统成本，对于一些控制应用，RX可能更适合，将根据客户具体需求来选择。

而SuperH今后还将集成USB（高速串行总线）、CAN（控制器局域网络）及大容量闪存及双核架构的系列。瑞萨电子（上海）有限公司中国客户事业部高级应用工程师吴频吉表示，随着汽车更高性能的发展如车身综合控制、发动机控制，需要SuperH不断地往上发展，比如说双核、四核技术，以及大容量的闪存。因单核处理器随着主频的提高功耗大大增加，呈指数型增长；而双核、多核处理器的功耗则只是线性增长，在实现高性能的同时还保持低功耗，使系统运行更稳定；同时其多层总线结构可以使系统保持各项性能平衡。SuperH双核的应用将主要侧重在汽车控制系统和工业控制领域。

2007年中国MCU市场规模超过25亿美元，同比增长接近20%%，未来几年这一市场规模仍将持续保持快速增长的态势。常清璞表示，将通过四大战略保持并扩大在中国MCU领域的领先优势：首先，进一步拓展高端、中端、低端产品阵容；其次，通过SuperH实现在中国高端领域市场的飞跃；第三，在中端领域投入RX；第四，在低端领域通过Tiny系列继续维持良好的发展势头。

记者观点

MCU三大发展动向值得关注

孙子兵法提到：“胜者先胜而后求战，败者先战而后求胜。”反观MCU厂商的策略，尽管有所不同，但均在延续其固有优势之外，着重于不同的细分市场从而独树一帜，将“胜者先胜”的策略淋漓尽致地展现。从中亦可看出MCU市场值得关注的发展动向：

一是不同位数产品市场表现差异明显，16位和32位产品市场增长快速，8位增长速度进一步趋于平稳。但厂商开发的策略仍然是根植于自身优势领域来发扬光大，并努力提高不同位数产品之间的兼容性，使之更容易向下或向上拓展。未来几年，这一趋势将愈加明显。

二是多核开发新潮流。MCU供应商为了提供更高性能的产品，无可避免地要面对功耗挑战。目前，随着市场的发展，单纯通过提高时钟速率提升性能的方式，将带来极大的功耗问题。此外，对MCU厂商来说，未来在汽车应用中对系统的要求会越来越高，特别是发动机管理、安全系统、导航系统等，在这些系统中往往会使用多核MCU技术。为此，各厂商正努力以新的方式寻求突破，当前市场主流的方法即采取多核处理器架构。如ARM公司发布了其新款Cortex-A9处理器系列；MIPS公司推出新型RISC（精简指令集）的32位MPU（微处理单元）内核；瑞萨的SuperH双核或四核处理器等。

三是新兴应用成为领先企业追逐热点。越来越多的MCU领先企业，在持续巩固原有应用领域优势地位的同时，更多地将发展重点放在新兴应用领域，包括：汽车电子领域的车载娱乐、车身电子、发动机控制等；工业领域的马达控制产品；安防领域的家庭安全控制产品以及便携式医疗电子等领域。未来几年上述新兴应用领域将有望成为MCU企业重要的业绩增长来源。随着技术的不断创新，8位MCU新品在低功耗、性能以及更小尺寸等方面不断突破，帮助其不断开拓新的应用，SiliconLabs首款操作电压最低到0.9V的微控制器受到市场追捧就是例证。
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