據(jù)市場研究機構(gòu)IHS iSuppli的報告顯示,中國微控制器(MCU)市場預(yù)期在2015年達到47億美元的營收規(guī)模,在之前5年里保持60%的增長率。工業(yè)和消費電子市場占據(jù)最大份額,而來自汽車電子領(lǐng)域的需求增長最快,同時,新能源和智能化應(yīng)用也將加快高位MCU的應(yīng)用普及。這與我們從多家MCU廠商得到的信息反饋基本吻合:傳統(tǒng)的工業(yè),消費電子領(lǐng)域依然是8/16位MCU的熱土;智能電網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng),醫(yī)療電子,電子儀表測量,照明等領(lǐng)域的智能控制應(yīng)用將顯著拉動高端32位MCU的需求。
中國微控制器(MCU)市場預(yù)期在2015年達到47億美元的營收規(guī)模。99Nesmc
低端應(yīng)用市場不斷受32位蠶食
恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)市場總監(jiān)金宇杰 |
目前,8位MCU依然占據(jù)MCU市場最大份額,但近幾年增長最快部分來自于8/16位向32位的過渡應(yīng)用中。隨著產(chǎn)品性能需求的提升以及32位MCU價位逐步逼近8/16位,替代趨勢將持續(xù)進行,這卻并不意味著32位很快成為市場主流。
雖然32位MCU不會很快成為主流,但市場對其需求確實在快速增長,恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)市場總監(jiān)金宇杰分析了目前恩智浦半導(dǎo)體32位MCU市場需求量上漲的原因,他認為原因主要有兩點:“一是在原來已使用MCU的領(lǐng)域,其需求量在不斷上漲。比如汽車電子,原來可能只需要十個MCU,但現(xiàn)在高端的則需要一百多片MCU,甚至更多;二是在原來不需要MCU的領(lǐng)域也開始顯現(xiàn)出對MCU的需求。比如太陽能中 功率優(yōu)化器、LED照明控制器等,現(xiàn)在需要采用一些控制的手段,比如最大功率跟蹤以及對電池充電管理等,都會使用到MCU,綠色能源將是MCU未來新的增長點。還有就是智能家居和專業(yè)游戲領(lǐng)域”。
但對于大部分還處于8位時代的MCU廠商,不論從成本角度還是必要性來說,立馬切換到32位時代不現(xiàn)實,就好比跑步的一下子變成開飛機,這怎么受得了呢,起碼得先試試自行車或汽車。但如果32位MCU成本可以做到逼近8/16位MCU,而且自己的產(chǎn)品又需要在性能上做一些改進和提升,那么,這些市場也許就是ARM Cortex M0系列所瞄準的領(lǐng)域,而最近ARM又推出Cortex M0+作為對其的補充。
ARM中國嵌入式市場經(jīng)理耿立峰 |
ARM中國嵌入式市場經(jīng)理耿立峰這樣描述ARM Cortex-M0+系列的特點:“ARM Cortex-M0+在Cortex-M0基礎(chǔ)之上針對低功耗做了全新設(shè)計,包括全新設(shè)計的2級流水線,Micro Trace Buffer及單指令I(lǐng)O等新增特性。Cortex-M0+比Cortex-M0具備更高的能效(90nm工藝下,Cortex-M0消耗14uA/MHz,Cortex-M0+消耗9uA/MHz,能效提高30%以上)。由于Cortex-M0+的更低功耗的特性,它是Cortex-M0現(xiàn)有服務(wù)市場的有效補充和延伸,使得傳統(tǒng)8位/16位微控制器系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)移到32位系統(tǒng)上來。然后因其軟件兼容性使其能夠方便地被移植到更高性能的Cortex-M3或Cortex-M4處理器” 。
可以看出,ARM Cortex-M0/M0+實際上是專門用來取代8/16位MCU的利器,現(xiàn)在待解決的問題可能就是成本和用戶習(xí)慣問題了。
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高端玩家SoC整合趨勢愈演愈烈
去年接近年末,各家基于ARM Cortex M4的MCU產(chǎn)品打的火熱,緊接著就是全國各地的MCU研討會,恩智浦半導(dǎo)體更是推出集成ARM Cortex M0和M4的雙核SoC產(chǎn)品LPC4000:通過Cortex-M0子系統(tǒng)處理器分擔Cortex-M4處理器大量數(shù)據(jù)移動和I/O處理任務(wù)以減小Cortex-M4帶寬占用,使得后者可全力處理數(shù)字信號控制應(yīng)用中的數(shù)據(jù)計算。
ADI公司DSP亞洲業(yè)務(wù)區(qū)域經(jīng)理陸磊 |
MCU單一的控制功能在很多應(yīng)用中越來越力不從心,需要加入一些實時數(shù)據(jù)處理功能。因此SoC整合方案可能是未來MCU高端應(yīng)用的趨勢,MIPS也認同這一觀點,MIPS科技公司戰(zhàn)略營銷經(jīng)理Ian Anderton表示:“在MCU市場,汽車信息娛樂和工業(yè)控制這樣的高性能應(yīng)用正推動向多核邁進,除了執(zhí)行多核,還要向復(fù)合產(chǎn)品實例化轉(zhuǎn)移。例如,客戶能夠在單個 SoC中嵌入多個MIPS32 M4K和/或M14K處理器內(nèi)核,比如在工業(yè)控制和數(shù)字家庭這樣的應(yīng)用中,作為配合主CPU的協(xié)處理器單元。這些多產(chǎn)品執(zhí)行可以在降低成本和軟件開發(fā)精力的同時滿足對高性能的要求。M4K和M14K系列處理器內(nèi)核可提供大量的選擇組合和特性/功能配置,能用于廣泛多樣的應(yīng)用系統(tǒng)中”。
高性能、低功耗MCU的SoC整合方案一直是ADI關(guān)注的重點方向。ADI公司DSP亞洲業(yè)務(wù)區(qū)域經(jīng)理陸磊表示,ARM、MIPS等架構(gòu)的MCU適合于控制為主的應(yīng)用,而ADI自有架構(gòu)的Blackfin處理器適合于數(shù)字信號處理為主,控制為輔的應(yīng)用。ADI自主架構(gòu)的處理器總的來說還是DSP。Blackfin處理器除了數(shù)字信號處理的能力外,還可以執(zhí)行任務(wù)調(diào)度等MCU的功能。ADI的MCU產(chǎn)品關(guān)注于工業(yè)過程控制、高端儀器儀表以及通訊應(yīng)用領(lǐng)域;ADI的MCU產(chǎn)品更注重于SoC產(chǎn)品的發(fā)展,致力于為用戶提供完整的的集成解決方案。
針對具體的應(yīng)用市場,ADI公司的精密模擬微控制器,集成了精密模擬功能,如高分辨率ADC和DAC、基準電壓源、溫度傳感器和一系列其它外設(shè)等,以及工業(yè)標準微控制器和閃存。以實現(xiàn)高集成,高性能,低功耗。針對汽車和工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用市場,設(shè)計人員會更多的采用高電壓MCU。低功耗應(yīng)用也是ADI公司在SOC領(lǐng)域的發(fā)展方向。ADI公司推出的ADUCRF101 具有突出的低功耗特性,同時具有業(yè)界領(lǐng)先的模擬前端性能。同時ADI計劃將最高性能的模擬外設(shè)與最新的業(yè)界標準化的MCU,例如Cortex-M3平臺進行集成。
飛思卡爾(Freescale)也在近期發(fā)布了它們的Vybrid SoC整合方案,集成了自己的Kinetis微控制器和i.MX應(yīng)用處理器,第一批Vybrid器件,即VF系列,集成了節(jié)能的ARM Cortex-A5和Cortex-M4核心,以便分別管理高級別操作系統(tǒng)(為滿足HMI、連接和計算需求)和實時域(為執(zhí)行安全可靠的實時功能)。Vybrid控制器解決方案利用同硬件緊密結(jié)合的軟件環(huán)境,從而實現(xiàn)了兩個操作系統(tǒng)(如Linux和Freescale MQX)間的同步通信。Vybrid器件非常適合包括建筑/家庭自動化和控制在內(nèi)的應(yīng)用;工業(yè)自動化;銷售網(wǎng)點系統(tǒng);患者監(jiān)護儀等醫(yī)療設(shè)備;包括電表和數(shù)據(jù)集中器在內(nèi)的智能能源設(shè)備。
“這種非對稱式多核系統(tǒng)非常適合需要實時處理,實時控制以及安全性要求高的嵌入式應(yīng)用”,飛思卡爾工業(yè)和多元市場微控制器部亞太區(qū)市場經(jīng)理曾勁濤表示,“同時,客戶可以利用Vybrid提供的虛擬硬件平臺用于軟件開發(fā),以便縮短設(shè)計周期時間,并使其最終產(chǎn)品符合市場需求”。
以上介紹的SoC整合實例不過是眾多整合方案的冰山一角罷了,就我個人了解,很多有MCU設(shè)計背景和實力的公司基本都在做整合方案,我接觸最多的就是MCU+RF的SoC方案,應(yīng)用前景非常廣闊,低功耗MCU用于智能控制,無線RF連接用于數(shù)據(jù)傳輸,這將在物聯(lián)網(wǎng)時代唱主角,同時在軌道交通、智能樓宇、路燈照明控制、智能電表、工業(yè)控制等領(lǐng)域也將呈現(xiàn)巨大需求。
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