16位MCU的市場(chǎng)機(jī)會(huì)(圖)-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯位MCU的市場(chǎng)機(jī)會(huì)(圖)-基礎(chǔ)電子Microcontroller(微控制器)又稱MCU或μC，是現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的器件之一，擔(dān)負(fù)著控制、運(yùn)算、信號(hào)轉(zhuǎn)換及處理、通信等多項(xiàng)工作，人們?nèi)粘Ｉ钪械拇蟛糠蛛娖鞫蓟蚨嗷蛏俚夭捎昧瞬煌軜?gòu)、不同性能的MCU。

MCU按照總線位數(shù)來(lái)說(shuō)，可分為4位、8位、16位、32位和64位，由于制造工藝的改進(jìn)，8位MCU與4位MCU的價(jià)格相差無(wú)幾，8位MCU已成低端市場(chǎng)的主流。針對(duì)4位MCU，大部分供貨商采用按單生產(chǎn)，主要用于低端的電子產(chǎn)品上。16位MCU廣泛用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、汽車等中低端應(yīng)用。32位MCU以基于ARM內(nèi)核的產(chǎn)品為代表，是增長(zhǎng)快的市場(chǎng)，ST、飛利浦、夏普、NEC、瑞薩、三星等公司開(kāi)發(fā)了許多基于ARM內(nèi)核的MCU，主要用于各種手持設(shè)備和需要高性能的其他電子產(chǎn)品。而MIPS、Tensilica、ARC在32位市場(chǎng)中所占的份額很小，不過(guò)他們均已進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，希望借中國(guó)巨大的IC市場(chǎng)翻身。

MCU市場(chǎng)增長(zhǎng)潛力巨大

根據(jù)WSTS市場(chǎng)調(diào)研公司的資料顯示，MCU產(chǎn)品2022年的銷售額達(dá)到120億美元，出貨量為70億片，比2022年增長(zhǎng)了27%以上，超過(guò)半導(dǎo)體行業(yè)18%的年平均增長(zhǎng)率。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，MCU已成為低成本器件，其應(yīng)用面更加廣泛，已全面滲透到人們的日常生活中。ICInsight和WSTS公司預(yù)測(cè)，MCU市場(chǎng)將從2022年的120億美元發(fā)展到2022年的160億美元。而在MCU產(chǎn)品中，增長(zhǎng)速度快的是32位MCU產(chǎn)品，市場(chǎng)總值將從2022年的27億美元增至2022年的67億美元。2022年8位MCU占總出貨數(shù)量的55%以上，而32位MCU約占7%。但從銷售額來(lái)看，8位MCU為39%，32位MCU為30%，因此預(yù)計(jì)在未來(lái)4年32位MCU將以20%的速度增長(zhǎng)。

MCU市場(chǎng)的兩大驅(qū)動(dòng)力是消費(fèi)電子和汽車電子，特別是對(duì)中國(guó)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，龐大的傳統(tǒng)家電產(chǎn)業(yè)對(duì)MCU有著巨大的需求，市場(chǎng)增長(zhǎng)速度較為平穩(wěn)；而中國(guó)消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，極大地拉動(dòng)了對(duì)MCU的需求，從而使得數(shù)字消費(fèi)類MCU在消費(fèi)類MCU市場(chǎng)中所占比例上升較快。在2022年中國(guó)消費(fèi)類MCU產(chǎn)品市場(chǎng)結(jié)構(gòu)中，8位MCU仍然是市場(chǎng)的主力產(chǎn)品，銷售量占據(jù)中國(guó)MCU市場(chǎng)51%的份額。此外，由于中國(guó)擁有巨大的小家電產(chǎn)業(yè)規(guī)模，從而對(duì)4位低端MCU仍然有較大的需求。而數(shù)字電視、機(jī)頂盒以及數(shù)字家庭市場(chǎng)的陸續(xù)啟動(dòng)，必然帶動(dòng)對(duì)16位、32位高端MCU的需求。

據(jù)StrategyAnalytics的指出，2022年汽車電子業(yè)總市值將達(dá)到151億美元，未來(lái)5年內(nèi)汽車電子裝置成本將占到汽車整車成本的50%左右，其中MCU將擔(dān)任重要的角色。汽車智能化的進(jìn)展促使車用MCU的數(shù)量不斷提升，如8位和16位MCU主要用于儀表控制、ABS、儀表和安全氣囊等方面，而隨著控制精度需求的提升，16位MCU正逐步取代8位MCU成為車用MCU中增長(zhǎng)快的器件，32位MCU則將在發(fā)動(dòng)機(jī)控制、汽車導(dǎo)航、音響及汽車智能等方面找到用武之地。

16位MCU不斷集成創(chuàng)新

8位MCU的廠商眾多，不但有飛利浦、ST、NEC、東芝、飛思卡爾、Microchip、Ateml、瑞薩等大廠，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的盛群半導(dǎo)體和凌陽(yáng)科技近幾年也異軍突起，在小家電、工業(yè)控制等領(lǐng)域的市場(chǎng)份額和銷售額取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。與10年前相比，現(xiàn)在的8位MCU不但尺寸縮小了，功耗降低了，功能也增加了LCD驅(qū)動(dòng)器、PWM控制器、高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和閃存，有的還提供了I2C、SPI、CAN等新接口，提供了休眠和停機(jī)下的低功耗工作模式。

32位MCU則主要用在手機(jī)、PDA、便攜式多媒體播放機(jī)、機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)安全等產(chǎn)品當(dāng)中，隨著制造工藝的進(jìn)步，32位MCU的價(jià)格也變得平易近人了，開(kāi)始和16位MCU爭(zhēng)奪中端市場(chǎng)。例如，飛利浦推出了ARM9核的90nm32位MCULPC3000，該器件采用的90nm技術(shù)支持1V操作，與3V相比，可減少9倍的功耗。而ARM9系列也提供多項(xiàng)電源管理功能，包括可以進(jìn)入低功率狀態(tài)，直到出現(xiàn)岔斷或除錯(cuò)請(qǐng)求。LPC3000包括集成的USBOn-the-Go(OTG)和完整的USBOpenHostControllerInterface(OHCI)主控能力等外設(shè)功能，無(wú)須外部控制器，進(jìn)一步降低功率消耗和成本。LPC3000也將提供一個(gè)多階層NANDFlash接口，讓消費(fèi)者能選擇更高密度和低成本的閃存。LPC3000的外設(shè)包括7個(gè)UART、SPI、I2C、USB、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、NANDFlash接口及其他接口，提供一個(gè)向量浮點(diǎn)輔助處理器，支持單精度和雙精度運(yùn)算，以滿足馬達(dá)控制等信號(hào)處理應(yīng)用的需求。

32位MCU的好處是可以支持大容量的存儲(chǔ)器和提供大量的I/O接口，一方面可以容納越來(lái)越大的程序來(lái)滿足復(fù)雜的控制需求，另一方面大量的I/O引腳可以節(jié)省許多外圍器件，例如深度FIFO、UART上的附加寄存器組以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器上的附加插入電路等，從而降低系統(tǒng)成本。

夾在8位和32位MCU之間的16位MCU似乎有些尷尬，低端市場(chǎng)受到性能不斷增強(qiáng)的8位MCU的擠壓，高端市場(chǎng)基本上是32位MCU的天下，而且32位MCU的價(jià)格不斷下滑，侵占了許多16位MCU的市場(chǎng)份額。不過(guò)，這并不意味著16位MCU沒(méi)有用武之地了，各家公司仍在不斷推出新的16位MCU，以滿足客戶的多樣化需求。

英飛凌推出的XC164S/D/N是XC16x系列中的16位MCU，包括片上A/D轉(zhuǎn)換器、CAN接口、64Kb或128Kb閃存等。此外，捕捉/比較、CAN控制器和MAC等智能外設(shè)單元進(jìn)一步減輕了中央處理器的負(fù)擔(dān)，其總線結(jié)構(gòu)允許多個(gè)芯片子系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，與目前的16位MCU相比，性能提升了一倍以上，可媲美一些32位MCU。與同類產(chǎn)品相比，還可節(jié)省30%的成本，降低了眾多應(yīng)用的系統(tǒng)價(jià)格。

德州儀器公司的MSP430是16位RISCFlashMCU，集成了12位DAC、16位Δ-ΣADC、運(yùn)算放大器、DMA和不耗電的掉電復(fù)位電路，時(shí)鐘恢復(fù)穩(wěn)定時(shí)間為1μs。MSP430的特色是低功耗，其端口漏電流為50nA，在數(shù)據(jù)保持模式和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式下的工作電流為0.1μA和0.8μA，在1MIPS時(shí)的工作電流為250μA，非常適合手持設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控等對(duì)功耗要求極為嚴(yán)格的應(yīng)用。

Microchip公司則另辟蹊徑，向市場(chǎng)推出的產(chǎn)品都是混合型的。其8位MCU在輸出部分是8位的，但在內(nèi)部指令集部分，就有16位、14位和12位，因此能夠與低端的16位MCU進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。Microchip推出的16位MCU在輸出部分是16位的，在內(nèi)部指令集部分可以達(dá)到24位水平，完夠集成在DSP引擎上，從而能夠與低端DSP及低端32位MCU競(jìng)爭(zhēng)。

英國(guó)CyanTechnology推出的16位MCUeCOG1采用了HarvardRISC內(nèi)核，具有2個(gè)USART和2個(gè)UART接口、I2C接口、帶有主/從適應(yīng)器的SPI接口、ISO7816快速適應(yīng)卡接口、IR/IrDA功能、16位計(jì)時(shí)器、通用計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)器、6通道12位ADC、存儲(chǔ)器管理單元(MMU)、外部存儲(chǔ)器接口(EMI)、內(nèi)置溫度傳感器和電源監(jiān)測(cè)器，提供了60個(gè)數(shù)字I/O和模擬功能，與28個(gè)專用GPIO引腳，可用于中斷喚醒MCU，以節(jié)省功耗。64kb閃存包括8個(gè)帶有讀/寫保護(hù)的獨(dú)立分區(qū)，數(shù)據(jù)可安全保存100年，256B可擦寫分區(qū)可反復(fù)擦寫20萬(wàn)次，單電壓支持保存、寫入及擦掉閃存。

eCOG1具有14個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘分區(qū)，使得每個(gè)外設(shè)都可以在500Hz的時(shí)鐘頻率下運(yùn)行，還可以在不使用的情況下關(guān)閉以節(jié)約能量，極大地降低外設(shè)的功耗。內(nèi)部PLL從32kHz和5MHz的震蕩輸入中選擇產(chǎn)生25MHz和100MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘，帶有中斷提醒功能的休眠模式。eCOG1的主要特色是低功耗，在停機(jī)狀態(tài)下的電流小于400nA，16kHz時(shí)的電流為10.1μA，25MHz時(shí)的消耗電流為11mA。

CyanIDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境能夠在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成16位MCUeCOG1k和COG1m的配置任務(wù)，用戶只需要一個(gè)微控制器便可以滿足不同應(yīng)用或特性需求。不但有模擬器、調(diào)試器和系統(tǒng)內(nèi)部編程器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言編譯器還附帶了編輯器、項(xiàng)目文件管理器，編輯器支持C語(yǔ)言、自動(dòng)編排和括號(hào)匹配。

工作臺(tái)窗口可以按照用戶的需要定制，支持分開(kāi)、移動(dòng)、合并，甚至多個(gè)顯示器。在同一個(gè)環(huán)境下都能模擬和仿真硬件，同時(shí)可以查看存儲(chǔ)器、寄存器或變量，并且CyanIDE能夠充分利用標(biāo)準(zhǔn)的Python語(yǔ)言。

調(diào)試器支持多512個(gè)斷點(diǎn)，足以調(diào)試復(fù)雜的程序，通過(guò)指令或C聲明，以及C源碼和匯編瀏覽器，CyanIDE支持單步調(diào)試，并能通過(guò)片上電路仿真器在目標(biāo)硬件上進(jìn)行調(diào)試。仿真電路不需要配備插座，開(kāi)發(fā)環(huán)境也不需要其他額外的硬件設(shè)備支援。

內(nèi)存配置的工作也非常簡(jiǎn)單，通過(guò)內(nèi)存管理系統(tǒng)(MMU)的配置對(duì)話框，經(jīng)過(guò)鼠標(biāo)簡(jiǎn)單地點(diǎn)選和拖放處理，就能夠圖形化地設(shè)置MMU。只需輸入邏輯基地址和物理基地址，并從下拉框中選擇段的大小，CyanIDE便會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生存儲(chǔ)器管理單元所需的全部啟動(dòng)碼?！跋到y(tǒng)支持模塊”對(duì)話框允許工程師選擇外圍設(shè)備的時(shí)鐘源和分割器。

軟件可自動(dòng)生成配置文件并作為用戶項(xiàng)目的一部分，包括了所有必須用來(lái)配置選定外設(shè)的代碼，通過(guò)計(jì)算輸入到eCOG1中外圍寄存器的值，用戶就可以集中精力設(shè)計(jì)應(yīng)用程序了。

CyanIDE還提供了一個(gè)獨(dú)特的外設(shè)配置工具，設(shè)計(jì)師可以選定所需的外圍設(shè)備，然后把它們拖曳到eCOG1k或者COG1m的影像上，只需在選定的外圍設(shè)置上用鼠標(biāo)右擊，便能輕松地顯示及設(shè)定其特性。如果配置發(fā)生了錯(cuò)誤或者沖突時(shí)，用戶將會(huì)接到警示信號(hào)。啟動(dòng)配置碼也會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生，而且經(jīng)過(guò)改進(jìn)的調(diào)試器支持通過(guò)鍵盤輸入的數(shù)據(jù)觀察與檢測(cè)，還能夠在活動(dòng)程序中修改指定地址處的參數(shù)和數(shù)據(jù)。在程序完成過(guò)程中，如果各種數(shù)值發(fā)生了變化，調(diào)試器將會(huì)把它們明顯地標(biāo)示出來(lái)。

以上幾個(gè)產(chǎn)品只是各廠商推出的16位MCU當(dāng)中的一部分，以后的產(chǎn)品還將具有更大的RAM和閃存、更高的處理能力和更多的外設(shè)。

16位MCU的未來(lái)市場(chǎng)

從銷售量來(lái)看，8位MCU市場(chǎng)仍將繼續(xù)增長(zhǎng)，并占有的比重，但由于競(jìng)爭(zhēng)的壓力導(dǎo)致價(jià)格不斷下滑，8位MCU的銷售總額基本保持平穩(wěn)甚至有所萎縮。

32位MCU是增長(zhǎng)快，也是利潤(rùn)為豐厚的市場(chǎng)，連傳統(tǒng)的8位MCU廠商Atmel也擠了進(jìn)來(lái)，發(fā)布了基于ARM內(nèi)核的AT91處理器，在32位領(lǐng)域小試牛刀。

16位MCU仍然固守著許多傳統(tǒng)市場(chǎng)，一部分應(yīng)用產(chǎn)品(如PC、辦公設(shè)備及通信)會(huì)升格成32位，向SoC方向發(fā)展。然而在汽車、工業(yè)及數(shù)碼AV等領(lǐng)域中，16位MCU的市場(chǎng)比重將會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。

特別是在汽車電子產(chǎn)品中，8位和16位MCU是汽車電子領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。由于汽車系統(tǒng)是分布式架構(gòu)，所以對(duì)32位MCU的需求并不像消費(fèi)電子產(chǎn)品那樣強(qiáng)烈。另外，汽車電子領(lǐng)域?qū)Τ杀痉浅Ｃ舾?，雖然4位MCU在淡出，但8位和16位MCU會(huì)因其獨(dú)特的成本優(yōu)勢(shì)占據(jù)車身控制和傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。

8