據(jù)IHS iSuppli公司的研究，由于工業(yè)領(lǐng)域和消費(fèi)應(yīng)用的強(qiáng)勁增長，中國微控制器(MCU)市場營業(yè)收入預(yù)計到2015年將達(dá)到47億美元，比2010年的28億美元增長三分之二。其中，大贏家來自工業(yè)領(lǐng)域，尤其是在信息管理、數(shù)據(jù)處理和通訊市場。2010年，該領(lǐng)域中的MCU營業(yè)收入為7.83億美元；消費(fèi)電子成為中國的第二大MCU市場，MCU已進(jìn)入家電、電視、游戲機(jī)和音響系統(tǒng)，未來五年MCU的消費(fèi)電子市場復(fù)合年度增長率將達(dá)10%。
高位數(shù)MCU受青睞
ARM嵌入式應(yīng)用市場經(jīng)理羅霖認(rèn)為，在中國“三網(wǎng)融合”大勢所趨之下，未來幾年，中國數(shù)字電視、電子游戲機(jī)等數(shù)字消費(fèi)電子產(chǎn)品和高端家用電器市場需求強(qiáng)勁，必然會拉動對16、32位高端MCU市場的需求；而普通家用電子產(chǎn)品，8位MCU仍將占據(jù)中國消費(fèi)類MCU市場主要份額。
ARM嵌入式應(yīng)用市場經(jīng)理羅霖 |
他分析說，現(xiàn)在MCU產(chǎn)品需求和市場挑戰(zhàn)，首先在于市場需要具備更高性能的低功耗產(chǎn)品，具備增強(qiáng)的連接性(例如接入USB, Ethernet, 802.15, NFC等)；使代碼重用的利用率更高；處理和連接能力增強(qiáng)的模擬設(shè)備。其次，在無線傳感器、引擎控制和智能電表上使用的MCU產(chǎn)品需具有更高能效；而隨著設(shè)計出的產(chǎn)品性能越來越復(fù)雜，對于內(nèi)存和頻率的要求也會變得更高，面對這些挑戰(zhàn)，8/16位MCU已顯得力不從心。
微芯(Microchip)公司安防、單片機(jī)和技術(shù)開發(fā)部應(yīng)用、架構(gòu)和市場總監(jiān)Fanie Duvenhage表示，盡管隨著政府的刺激政策接近尾聲，全球市場對單片機(jī)的需求已有所放緩。但鑒于中國經(jīng)濟(jì)仍以較快的速度持續(xù)增長，預(yù)計小家電、多媒體手持設(shè)備、智能電表、工業(yè)控制等市場的需求會繼續(xù)保持增長態(tài)勢。然而，伴隨著如日本地震和海嘯這些不確定因素的發(fā)生，一些元器件的供應(yīng)預(yù)計將會出現(xiàn)不同程度的緊缺。
來自盛群(HOLTEK)公司的市場分析也顯示，中國中小型家電向智能化、多樣化、安全、節(jié)能方向發(fā)展的趨勢非常明顯。絕大多數(shù)產(chǎn)品追求一機(jī)多能，操作容易，外觀時尚，因而要求單片機(jī)不但具備更高的集成度和更加豐富的功能，還應(yīng)該在抗干擾能力、封裝、功耗等方面狠下功夫。
工業(yè)方面，以智能電表為例，它集測量、通訊、微電子、數(shù)字信號處理和計算機(jī)技術(shù)為一體，包含電能計量、多功能電參量測量、費(fèi)率控制、預(yù)付費(fèi)和負(fù)荷控制、數(shù)據(jù)處理及存儲、通訊、顯示等多種功能；為滿足聯(lián)網(wǎng)趨勢，MCU還需集成多種通訊接口，同時具有多種工作模式供使用以減少系統(tǒng)功耗。所以對MCU的高精度和高可靠性要求非常高；而在工業(yè)控制領(lǐng)域，產(chǎn)品正朝向多樣化，接口圖形化，接口網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展，同樣要求MCU高速，高可靠性，多功能。MCU在承擔(dān)控制功能之外，還要更多的實現(xiàn)數(shù)據(jù)/信號處理等工作。
上海海爾集成電路有限公司銷售總監(jiān)唐群 |
上海海爾集成電路有限公司銷售總監(jiān)唐群預(yù)計，盡管2011年受外圍金融環(huán)境、人民幣升值、通脹壓力等方面的影響，消費(fèi)類市場會有所縮??；但相比之下，配合“十二五”規(guī)劃，綠色環(huán)境能源政策引發(fā)的產(chǎn)品升級，以及物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、生產(chǎn)設(shè)備更新等一系列內(nèi)需市場的啟動，會給中高端產(chǎn)品市場帶來較好的機(jī)會。工業(yè)控制和智能電表市場對MCU產(chǎn)品的需求量會有所增加。
低功耗、高效能、高可靠度成為技術(shù)門檻
低功耗和高性能始終是一對矛盾體，正因如此，既降低功耗，又能提供可接受的性能一直是單片機(jī)供應(yīng)商所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。ARM提供的Cortex-M處理器系列是一系列可向上兼容的高能效、易于使用的處理器，針對成本和功耗敏感的MCU和終端應(yīng)用(如智能測量、人機(jī)接口設(shè)備、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)、大型家用電器、消費(fèi)性產(chǎn)品和醫(yī)療器械)的混合信號設(shè)備進(jìn)行過優(yōu)化，能夠以更低的成本提供更多功能、不斷增加連接、改善代碼重用和提高能效。
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其中，Cortex-M0處理器適合擁有諸如智能傳感器和調(diào)節(jié)器的可編程混合信號市場，這些應(yīng)用在傳統(tǒng)上一直要求使用獨(dú)立的模擬設(shè)備和數(shù)字設(shè)備。據(jù)稱，Cortex-M0處理器是現(xiàn)有的最小、能耗最低和能效最高的ARM處理器，這使得開發(fā)人員能夠以8位的設(shè)備實現(xiàn)32位設(shè)備的性能，從而省略16位設(shè)備的研發(fā)步驟。
Cortex-M1是第一個專為FPGA中的實現(xiàn)設(shè)計的ARM處理器。Cortex-M1處理器面向所有主要FPGA設(shè)備并包括對領(lǐng)先的FPGA綜合工具的支持，允許設(shè)計者為每個項目選擇最佳實現(xiàn)，主要可以應(yīng)用在通信、廣播、汽車、消費(fèi)品、軍事/航天和工業(yè)領(lǐng)域中。
作為32位處理器，Cortex-M3執(zhí)行Thumb-2指令集以獲得最佳性能和代碼大小，包括硬件除法、單周期乘法和位字段操作。豐富的連接功能和性能的組合使基于Cortex-M3的設(shè)備可以有效處理多個I/O 通道和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如USB OTG(On-The-Go)。主要適用于具有高確定性的實時應(yīng)用，已專門開發(fā)為允許合作伙伴為范圍廣泛的設(shè)備(包括微控制器、汽車車體系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)以及無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器)開發(fā)高性能低成本的平臺。
Cortex-M4處理器是由ARM專門開發(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處理功能混合的數(shù)字信號控制市場。高效的信號處理功能與Cortex-M處理器系列的低能耗、低成本和易于使用的優(yōu)點的組合，旨在滿足專門面向電動機(jī)控制、汽車、電源管理、嵌入式音頻和工業(yè)自動化市場的新興類別的靈活解決方案。
為了更多的搶占市場份額，Microchip也將其PIC單片機(jī)、模擬產(chǎn)品和非易失性存儲器(如EEPROM和串行閃存模塊)的目標(biāo)市場定位于上述領(lǐng)域。Fanie Duvenhage強(qiáng)調(diào)說，單片機(jī)市場是一個廣闊的市場，需要考慮集成度、功耗、計算效率、穩(wěn)定性和最終成本等眾多的屬性和需求，其產(chǎn)品組合的優(yōu)勢在于以下三個方面：
- 為客戶提供一個單一的工具平臺MPLAB IDE，以采用Microchip PIC單片機(jī)和dsPIC數(shù)字信號控制器(DSC)進(jìn)行開發(fā)，這使客戶可輕松使用8/16/32位單片機(jī)從低檔應(yīng)用擴(kuò)展至高檔應(yīng)用。
- 提供一些在業(yè)界功耗最低的產(chǎn)品。例如，極低功耗(XLP)單片機(jī)的待機(jī)電流低至20 nA。
- Microchip提供大量完整的解決方案，包括固件和演示工具包等，應(yīng)用于mTouch傳感技術(shù)的觸摸傳感、USB、嵌入式圖形控制、高效電機(jī)控制、數(shù)字電源、LED照明領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域。
在小家電方面占據(jù)非常重要地位的HOLTEK表示，除了多款增強(qiáng)OTP單片機(jī)及Flash單片機(jī)外，公司還適時推出了具有觸摸功能的閃存MCU產(chǎn)品BS83系列，以及具有觸控和LED/LCD驅(qū)動MCU BS85系列。此類型觸控MCU很容易透過程序來調(diào)整按鍵的靈敏度，提供使用者一個具有優(yōu)異性價比的觸控功能小家電相關(guān)產(chǎn)品的解決方案，特別適合應(yīng)用于需要觸控功能的小家電產(chǎn)品，例如直發(fā)器、電磁爐、豆?jié){機(jī)、抽油煙機(jī)、消毒柜等。
智能電表和工業(yè)控制方面，HOLTEK新推出了A/D with LCD型Flash MCU HT67F系列，以及32bit MCU HT32系列，具有超低功耗、多重時鐘訊號來源及多種工作模式等特點，可大幅降低整體使用功耗，達(dá)到綠色環(huán)保的需求，非常適合于智能量測儀表方面。
MCU領(lǐng)域另一重要玩家恩智浦(NXP)則利用CCBN 2011的機(jī)會，展出了多款可廣泛用于廣播電視通訊設(shè)備、各類機(jī)頂盒、通信、傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的Cortex微控制器產(chǎn)品。其中，基于Cortex-M0的LPC1100憑借32位的性能和多種功耗模式(包括極低模式、深度睡眠模式)，大幅提升了代碼密度，延長了電源壽命，降低了系統(tǒng)成本。
LPC1200適用于工業(yè)和家庭自動化領(lǐng)域一系列廣泛應(yīng)用，例如白色家電、電機(jī)控制、功率轉(zhuǎn)換和電源等。通過提供一系列的閃存容量以供選擇，該系列還同時拓展了NXP Cortex-M0微控制器產(chǎn)品組合?，F(xiàn)在，LPC1200的用戶可在32KB到128KB之間(增量為8KB)的閃存容量范圍內(nèi)按其所需選擇具體的產(chǎn)品型號。
LPC1800據(jù)稱是業(yè)界最高性能的ARM CortexTM-M3微控制器，低功耗優(yōu)化設(shè)計使其在極低頻率到150Mhz范圍內(nèi)最大發(fā)揮Flash或RAM的性能。靈活的雙單元256位寬Flash存儲器支持并行讀、寫操作，可保存“黃金副本”，防止重新編程中出現(xiàn)失誤，也可以簡單地作為單存儲單元使用。LPC1800也支持兩種最新外設(shè)：靈活四路SPI接口和可配置定時器子系統(tǒng)。
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