編者按：近日，《電子產(chǎn)品世界》邀請了部分典型的嵌入式系統(tǒng)供應(yīng)商，請他們主要回答了以下三個(gè)問題：從貴公司的角度看，MCU技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)是什么?當(dāng)前嵌入式MCU的熱點(diǎn)應(yīng)用有哪些?貴公司的競爭法寶是什么?從這些答案中，相信讀者可以看到嵌入式市場與技術(shù)的走勢。

MCU市場概覽

據(jù)Gartner估計(jì)，2008年全球MCU總收入達(dá)到了136億美元；2009年，由于全球經(jīng)濟(jì)衰退的影響，這個(gè)數(shù)字可能將會(huì)下降到約100億美元。由于其較多出現(xiàn)在于汽車市場上，因此，MCu市場的下滑幅度將會(huì)超過整個(gè)半導(dǎo)體市場。

就增長速度而言。32位產(chǎn)品市場持續(xù)高于8位和16位Mcu產(chǎn)品市場。2008年，每一產(chǎn)品細(xì)類中處于領(lǐng)先地位的商家仍舊保持其領(lǐng)軍地位一Microchip公司在8位微控制器(MCU)產(chǎn)品市場上仍占據(jù)榜首地位；而Renesas(瑞薩)和NEC電子則仍然分別引領(lǐng)著16位和32位MCU產(chǎn)品市場的發(fā)展。

MCU市場上一些行業(yè)發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

更多的銷售商關(guān)注于其MCU產(chǎn)品組合。就利用落后于行業(yè)發(fā)展前沿需要的制造技術(shù)以較低的資本投入獲利而言。MCU市場的商業(yè)模式證明是令人滿意的。Microchip是該市場上一個(gè)眾所周知的成功故事。作為一家主營MCU產(chǎn)品的供應(yīng)商。截止于2008年年底，Microchip已經(jīng)連續(xù)73個(gè)季度實(shí)現(xiàn)盈利。

Microchip公司的成功引發(fā)了2008年市場上的激烈競爭。業(yè)內(nèi)幾家主要的半導(dǎo)體公司開始轉(zhuǎn)變其經(jīng)營策略，為了使競爭更為有力，他們開始更多地關(guān)注于能夠獲得更多盈利、形成更大規(guī)模的市場部門。新近出現(xiàn)的一些顯著變化包括：

·Atmel公司開始向?qū)IMCU公司的方向轉(zhuǎn)變；

·為了保持公司的發(fā)展，賽普拉斯(Cyptess)公司正在將成功寄希望于可編程片上系統(tǒng)(PSoC)上；

·飛思卡爾(Freescale)公司已經(jīng)決定退出虧損不斷的無線產(chǎn)品市場，轉(zhuǎn)而將其投資重點(diǎn)放在兼營汽車部門之外的核心MCC業(yè)務(wù)上；

·TI正在逐步削減其無線基帶業(yè)務(wù)，優(yōu)先發(fā)展嵌入式處理市場；

·NXP已出售其無線運(yùn)營業(yè)務(wù)，正在優(yōu)先發(fā)展其多市場半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。

并購活動(dòng)不斷升溫。隨著競爭壓力的不斷增強(qiáng)，多家微處理器(MCU)供應(yīng)商已采取措施，通過并購的方法來消除競爭壓力和縮短產(chǎn)品面市時(shí)間。

2009年中最近公布的并購活動(dòng)包括世界頭號(hào)和2號(hào)微處理器(MCU)銷售商——瑞薩和NEC電子公司間的計(jì)劃合并，此舉將占去整個(gè)MCtrfi5場的三分之一。TI則收購了Luminary Micro公司。

MCU市場傾向于標(biāo)準(zhǔn)處理器核。在過去的幾年中，通用MCu市場中ARM處理器核的發(fā)展勢頭愈演愈烈，2008年的情況也是如此。從圖1我們可以看到，2006年至2008年期間，基于ARM的32位MCU產(chǎn)品的銷售量不斷提高，這主要是由Atmel、NXP、三星(Samsung)、意法半導(dǎo)體(STM)和TI公司的產(chǎn)品銷售推動(dòng)的。2008年，基于ARM的32位MCU產(chǎn)品的銷售增長了26％，該數(shù)字高于整個(gè)32位MCU產(chǎn)品市場(12％)和總體MCU產(chǎn)品市場銷售(-2％)的增長速度。

這樣就有可能造成基于ARM的MCU產(chǎn)品種類繁多、銷售商家云集、產(chǎn)品價(jià)格富有競爭力以及軟件代碼可重用的情況，因此，轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)處理器核產(chǎn)品的最大好處就是嵌入式設(shè)計(jì)人員從中可以獲得更多的選擇。

瑞薩：以低電壓，高性價(jià)比為目標(biāo)

瑞薩電子(上海)有限公司市場與工程技術(shù)事業(yè)部單片機(jī)產(chǎn)品部市場應(yīng)用工程部高級(jí)總監(jiān)上村省—

在MCu產(chǎn)品方面，瑞薩以更低電壓、低功耗、以及提高性價(jià)比為目標(biāo)。同時(shí)，開發(fā)環(huán)境也非常重要，為了使顧客能以更低的成本實(shí)現(xiàn)簡便的開發(fā)過程，瑞薩致力向顧客提供價(jià)廉物美的開發(fā)工具，并提供豐富的應(yīng)用技術(shù)資料。

在工業(yè)領(lǐng)域，瑞薩在安全性設(shè)備和電機(jī)控制機(jī)設(shè)備的MCu份額持續(xù)擴(kuò)大。在民生領(lǐng)域，隨著小型家電的電子控制化率的提高，將以8bit MCU為中心向這些領(lǐng)域進(jìn)軍。

在中國市場，譬如下一代EPM(Electric Power Meter，電子電表)和數(shù)字廣播CMMB等的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格等正在被熱烈討論著，我們預(yù)計(jì)今后以民生和工業(yè)為中心，制定有中國特色的新標(biāo)準(zhǔn)。具備前瞻性的發(fā)展動(dòng)向，及時(shí)向顧客提供合適的解決方案，就是我們與其他競爭公司差異的關(guān)鍵所在。

Silicon Labs：低功耗、小型化、人機(jī)交互趨勢

MCU業(yè)一個(gè)很明顯的趨勢就是減少M(fèi)CU的功耗。Silicon Labs對(duì)MCU進(jìn)行了超低功耗的優(yōu)化和運(yùn)行制度的優(yōu)化。典型的MCU在工作和睡眠模式中進(jìn)行了低消耗的優(yōu)化，包括當(dāng)時(shí)只有實(shí)時(shí)時(shí)鐘工作電流。除了上述的操作模式外，Silicon Labs的MCU具有包括如“突發(fā)模式”的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功能，這就減少了業(yè)務(wù)子系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間，從而降低了系統(tǒng)功耗。除了通過經(jīng)營模式和集成外圍設(shè)備來降低功耗外，Silicon Labs通過降低工作電壓來減少耗電量。耗電量是電壓和電流的乘積。當(dāng)工作電壓降低，整體的能耗降低也成正比地降低。Silicon Labs的MCU運(yùn)作低至0.9V，可確保系統(tǒng)運(yùn)作中的堿性電池的整體可用范圍。

便攜式和手持產(chǎn)品小型化的發(fā)展趨勢已經(jīng)愈發(fā)顯現(xiàn)。許多產(chǎn)品現(xiàn)在“可穿戴”，并要求極小型封裝。對(duì)于Mcu來說，這意味著不僅要有更小的尺寸，更重要的是要整合進(jìn)更多的功能。一個(gè)很好的例子是C8051T606一世界上較小的MCU一在精巧的2mm×2mm封裝中提供超高的功能密度，包括進(jìn)一步集成了電壓監(jiān)測和精密振蕩器。

人機(jī)交互功能是MCU產(chǎn)品一個(gè)日益增長的趨勢。MCU外圍設(shè)備越來越先進(jìn)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)這些功能。一個(gè)范例是創(chuàng)新的電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDC)，即在C805 1F700單片機(jī)中集成。這個(gè)外圍設(shè)備允許非常小的電容變化的直接測量，以便有效地實(shí)施電容式觸摸感應(yīng)。在疾病控制中心，像CDC這類的先進(jìn)外設(shè)可以在沒有任何外部組件的情況下，進(jìn)行低功耗、低噪音的強(qiáng)大測量工作。

響應(yīng)客戶的要求。MCU的開發(fā)工具在過去的幾年有了很大的改善，簡化了開發(fā)步驟。一個(gè)主要的創(chuàng)新是采用以USB為基礎(chǔ)的評(píng)估工具。簡單易用且成本低?，F(xiàn)在MCU“ToolStick”的開發(fā)工具系列有幾十種選擇，使得開發(fā)工作簡單，快速，無故障硬件評(píng)估。

與無線應(yīng)用組合。最近我們看到MCu產(chǎn)品和短距離無線產(chǎn)品組合的趨勢。大量新系統(tǒng)正在研制并用于低功耗MCU-GHz ISM頻段的無線連接。典型的應(yīng)用領(lǐng)域有安全、家庭／樓宇自動(dòng)化和射頻識(shí)別。Silicon Labs的低功

耗C8051F900MCu系列和EZRadioPKO無線電產(chǎn)品系列一直在這些領(lǐng)域中做著貢獻(xiàn)。我們已經(jīng)制作了開發(fā)套件、評(píng)估工具和軟件包號(hào)碼，以方便開發(fā)人員執(zhí)行MCU／無線系統(tǒng)。

普芯達(dá)：SOC化和低價(jià)化

MCU技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)。

第一，SoC化。MCU發(fā)展至今，已經(jīng)是越來越成熟的產(chǎn)品，應(yīng)用也是越來越整合，我們希望依靠Mcu可以完成—個(gè)系統(tǒng)的工作，甚至可以完成幾乎所有的功能。于是集成在—塊芯片上完成一個(gè)系統(tǒng)的功能，集成化就是我們發(fā)展的方向。我們歸結(jié)為SoC化。

第二，低價(jià)化。在整個(gè)市場范圍內(nèi)，成熟的MCU產(chǎn)品為了取得更廣泛的應(yīng)用，價(jià)格將趨于更加合理。在大家都去使用的前提下，價(jià)格將趨于低價(jià)化，應(yīng)用范圍將會(huì)變得更為廣闊。

當(dāng)前，MCU的熱點(diǎn)應(yīng)用主要在小家電、LED節(jié)能控制、玩具游戲、防盜類產(chǎn)品。

普芯達(dá)主要集中在行業(yè)用戶方面，以MCu平臺(tái)為基礎(chǔ)，貼近客戶，有針對(duì)性地為客戶提供整體解決方案。

Microchip：電池供電對(duì)MCU的挑戰(zhàn)

市場對(duì)電池供電或功耗限制應(yīng)用的需求，特別是消費(fèi)類應(yīng)用，正處于增長之中。它要求電池供電器件工作的周期更長一有時(shí)需要幾年一無需重新充電或者更換電池。例如，煙霧或一氧化碳探測器，以及新興的家用醫(yī)療診斷設(shè)備。它們和其他先進(jìn)的測量或監(jiān)控設(shè)備結(jié)合在一起，例如，恒溫器、固定資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)或門禁系統(tǒng)。

這些電池供電或功率限制應(yīng)用有一個(gè)最重要的共同之處：他們大多數(shù)時(shí)間處于開啟但不工作的狀態(tài)，這使得他們有別于不使用時(shí)通常處于關(guān)閉狀態(tài)的應(yīng)用。這也意味著，器件不工作時(shí)所節(jié)省的功率是決定器件壽命的一個(gè)僅有的最重要的因素，并且是著眼于延長器件壽命時(shí)需要關(guān)注的最重要的一個(gè)方面。這種趨勢要求現(xiàn)有的通過改善晶體管性能發(fā)展而來的低功耗技術(shù)能夠使器件在等待狀態(tài)下消耗盡可能少的功率。

Microchip已經(jīng)將其最新的nanoWatt XLP系列PIc單片機(jī)(MCU)定位于這類應(yīng)用，這一系列單片機(jī)代表了世界上在休眠模式下最低功耗的MCU，消耗的電流僅為20nA，甚至更少。這意味著他們在其大多數(shù)的工作周期中要比現(xiàn)有的其他MCU消耗更少的功率，實(shí)際上將功率限制器件的使用壽命延長到了20年或20年以上。

低功耗工作的關(guān)鍵是先進(jìn)的nanoWatt XLP超低功耗技術(shù)。它引入了一個(gè)額外的深度休眠模式，允許MCu架構(gòu)中越來越多的部件在不活動(dòng)的很長一段時(shí)間內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)。

Freescale：新興市場是MCU的沃土

在新興市場，通用MCU產(chǎn)品正以前所未有的速度在擴(kuò)展，這些市場以前從未使用過MCU。強(qiáng)大的通用產(chǎn)品組合不僅能幫助公司占領(lǐng)新興市場，而且能夠幫它在同一個(gè)市場發(fā)展ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)掃清障礙。我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，一個(gè)成熟的大型市場需要ASSP。飛思卡爾(Preescale)創(chuàng)建的商業(yè)模式能夠支持ASSP，甚至全部定制產(chǎn)品。

中國政府出臺(tái)的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃促進(jìn)與基礎(chǔ)建設(shè)相關(guān)的許多市場開始復(fù)蘇，如低端家電、醫(yī)療設(shè)備、智能電表及交通運(yùn)輸市場等。今年這些市場的發(fā)展態(tài)勢將好于去年。

為了滿足不斷變化的市場需求，飛思卡爾從未停止開發(fā)新技術(shù)和新產(chǎn)品，即使在經(jīng)濟(jì)下滑的年份同樣如此。2008年公司宣布重點(diǎn)是工業(yè)細(xì)分市場，如醫(yī)療、樓宇控制、能源和家電設(shè)備等，2009年我們將繼續(xù)在這些應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行投資，因?yàn)轱w思卡爾相信這些市場將會(huì)帶領(lǐng)整個(gè)市場走出低谷。

液晶顯示器(LCD)已經(jīng)成為我們家庭、辦公室、汽車和工廠中電子產(chǎn)品的核心和日益普及的用戶界面。為了進(jìn)一步壯大用于LcD應(yīng)用的MCU解決方案系列的陣容。飛思卡爾為工業(yè)控制應(yīng)用推出了MC9S08LG32 MCU系列。8位S08LG MCU具有集成的LeD驅(qū)動(dòng)，是飛恩卡爾廣受歡迎的L系列8位MCU的成員，為各種工業(yè)控制和汽車設(shè)計(jì)提供了經(jīng)濟(jì)高效的LCD控制解決方案。S08LG系列為電表應(yīng)用、HVAC控制、數(shù)字恒溫器、家用電器和健身器材提供經(jīng)濟(jì)高效的嵌入式控制和用戶界面解決方案。此外，s08LG器件還是各種車身控制應(yīng)用的理想選擇，如用于新興市場入門級(jí)車輛的組合儀表。

中國是亞太市場的中心。預(yù)計(jì)到2012年，亞太市場將占整個(gè)工業(yè)和消費(fèi)類MCU市場的近50％。對(duì)此，飛思卡爾新增了在亞太市場的投資，包括研發(fā)和銷售及管理。飛思卡爾MCu解決方案部自2000年起開始組建本地研發(fā)團(tuán)隊(duì)，而且從2007年開始進(jìn)行市場推廣。這些市場推廣和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。協(xié)同天津的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)，共同針對(duì)中國市場推出3個(gè)系列的MCU新產(chǎn)品，其中包括低成本的電表系列。這些投資現(xiàn)在已經(jīng)開始帶來不錯(cuò)的投資回報(bào)。據(jù)iSuppli最新報(bào)告顯示，2008年飛思卡爾在中國市場的Mcu供應(yīng)商中排名第二。我們相信，飛思卡爾強(qiáng)大的本地團(tuán)隊(duì)將交付更具競爭力的產(chǎn)品，從而在中國占領(lǐng)更大的市場份額。

英飛凌：三大產(chǎn)品線布陣

在《電子產(chǎn)品世界》2009年第9期(63頁)，介紹了我們對(duì)MCU技術(shù)市場特點(diǎn)的理解。本文介紹了英飛凌嵌入式MCU產(chǎn)品線，可分為8位、16位、15／32位和32位。

在8位MCu產(chǎn)品方面，英飛凌向客戶提供XC800產(chǎn)品系列。該系列產(chǎn)品經(jīng)過優(yōu)化，適合成本敏感型的嵌入式實(shí)時(shí)控制應(yīng)用，如電機(jī)控制(例如空調(diào)、泵類和風(fēng)扇中的電機(jī))。XC878系列產(chǎn)品是最早推出的8位MCU之一、它們既支持功率因素校正(PFC)，也支持磁場定向控制(FOc)。利用FOc扭矩動(dòng)態(tài)控制，可以顯著低電機(jī)的噪音，提高電機(jī)的能源利用效率，將電機(jī)的能效提高至95％。

英飛凌的新型XE166系列產(chǎn)品是一種16位實(shí)時(shí)信號(hào)控制器(RTSC)，具有先進(jìn)的中斷響應(yīng)和即時(shí)關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換功能，特別適合工業(yè)應(yīng)用。該系列產(chǎn)品可提供64kB至1.6MB的閃存容量，封裝引腳的數(shù)量為64至176。XE166系列產(chǎn)品繼續(xù)采用C166v2內(nèi)核，并沿用了歷史悠久的C166結(jié)構(gòu)(后者在市場上的銷售量超過s億塊)。執(zhí)行單周期指令時(shí)，XE166產(chǎn)品的性能達(dá)到100MIPS。片上MAC單元提高了電機(jī)控制算法(如FOC或數(shù)字PFC)等應(yīng)用的DSP計(jì)算能力。

英飛凌的XC2000系列16／32位Mcu是專門滿足苛刻車載應(yīng)用要求的MCU，擁有三個(gè)子系列，分別滿足不同的車載應(yīng)用要求。通過實(shí)施“零缺陷”戰(zhàn)略，英飛凌將MCU的缺陷率降低至1 dppm以下，滿足了車載市場對(duì)高質(zhì)量的要求。與XE166一樣，客戶可以方便地從現(xiàn)有C166設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為XC2000設(shè)計(jì)。

英飛凌的32位三核系列產(chǎn)品是市場上功能最強(qiáng)大的控制器產(chǎn)

持和更新。

其次，與Pc業(yè)不同，微軟不需要向最終用戶提供微軟的品牌，即基于windows技術(shù)的體驗(yàn)都是設(shè)備制造廠商的體驗(yàn)，在開機(jī)的時(shí)候最終用戶可能看不到Windows的標(biāo)識(shí)。

再有，多樣化需求。因此Windows Embedded家族主要有四類產(chǎn)品：WindowsEmbeddedEnterprise，是全版本的windows用在專用設(shè)備上，例如ATM機(jī)上：Windows Embedded standard是組件化的Windows：Windows Embedded Server是針對(duì)專用服務(wù)器的，例如保安攝像機(jī)的后臺(tái)服務(wù)器管理；前三種主要支持x86架構(gòu)，Windows CE(在1年內(nèi)，新一代產(chǎn)品將更名為Windows Embedded Compact)則支持四種架構(gòu)：x86、ARM、MIPS、SH架構(gòu)。另外，還有針對(duì)POS機(jī)、PND導(dǎo)航儀等專用領(lǐng)域的平臺(tái)產(chǎn)品。

最后，在性能上，嵌入式設(shè)備有實(shí)時(shí)性和可靠性等特點(diǎn)。以實(shí)時(shí)性為例，什么叫實(shí)時(shí)性?到底是1微秒、1毫秒是實(shí)時(shí)性?這要根據(jù)不同的需求。例如，假如你在控制一些傳感器，這可能需要毫秒級(jí)；如果是一個(gè)數(shù)據(jù)的備份，可能都不需要當(dāng)天。從這個(gè)角度來看，Windows Embedded就有整個(gè)一條產(chǎn)品線，來針對(duì)不同的時(shí)間要求。如果是毫秒級(jí)的實(shí)時(shí)性需求，那就是Windows CE，如果是微秒級(jí)的，Standard可以達(dá)到：如果你需要的是稍微慢一點(diǎn)的，用Windows Embedded Enterprise就可以實(shí)現(xiàn)。

但是，現(xiàn)今的嵌入式系統(tǒng)又有些新的特點(diǎn)。

更多體驗(yàn)、更快上市。Windows Standard新產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是更少的組件化，在XP版本的時(shí)候微軟提供了1.3萬個(gè)組件。但在Windows 7版本的時(shí)候只有1千多個(gè)組件。為什么會(huì)有這么大的差別呢?我們看到客戶的需求尤其是新的應(yīng)用領(lǐng)域。細(xì)化組件帶來的好處是可以把操作系統(tǒng)做得更小，內(nèi)核幾十兆都可以做到。但是，隨著硬件由于存儲(chǔ)成本、硬件預(yù)算能力的提高，這些成本對(duì)設(shè)備制造商已經(jīng)變得非常小了。比如增加了500MB的內(nèi)存成本可以是忽略不計(jì)的，像某些顯示屏應(yīng)用，一個(gè)設(shè)備十幾萬元。增加內(nèi)存根本不是要考慮的問題。要考慮的是怎樣帶來更多、更強(qiáng)的體驗(yàn)，諸如全高清和無縫移植。再比如，能不能最快把這個(gè)產(chǎn)品項(xiàng)目推向市場?如果在產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)候多花一個(gè)月的時(shí)間，這帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)是很大的。所以大家關(guān)心的是能不能低風(fēng)險(xiǎn)地把項(xiàng)目、設(shè)備推向市場。

無縫連接。專用設(shè)備千變?nèi)f化，如何管理?可以想象，如果這些專用設(shè)備上運(yùn)營的都是一家公司的操作系統(tǒng)，管理會(huì)很方便。

從嵌入式設(shè)備到專用設(shè)備演變。從前我們都講嵌入式，很多時(shí)候是從技術(shù)的角度來定義的。今天我們講專用設(shè)備，更多是從應(yīng)用的角度出發(fā)的。我們看到這個(gè)發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了從前嵌入式設(shè)備低功耗、小型化、實(shí)時(shí)性的要求。專用設(shè)備變成了一個(gè)更廣闊的舞臺(tái)。

正是因?yàn)楝F(xiàn)在是以應(yīng)用為主導(dǎo)的，所以很多客戶在選擇他的系統(tǒng)的時(shí)候，第一個(gè)關(guān)心的是應(yīng)用能不能無縫移植。因此，在設(shè)計(jì)專用設(shè)備系統(tǒng)的時(shí)候，很多用戶做出選擇的過程已經(jīng)變了——這是我的核心應(yīng)用。我不想對(duì)應(yīng)用做改動(dòng)。所以在選擇新的系統(tǒng)的時(shí)候，Windows有一定的優(yōu)勢。這已經(jīng)和從前有很大的不同了。比如在十年前做產(chǎn)品的時(shí)候，第一考慮是芯片，然后再選操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在的趨勢我們認(rèn)為是倒過來了。