8位MCU的未來(lái)之路：價(jià)格是新應用領(lǐng)域殺手锏

2021-05-23
光彩四射的一代又一代超級受到廣泛關(guān)注，而樸實(shí)無(wú)華的8位微處理器卻一直充當業(yè)內負重的馱馬。隨著(zhù)需求變化，在一些應用中微處理器升級到16位或更高，但與此同時(shí)，處理能力和集成水平持續提升的8位器件也不斷找到了新的應用。這使得面向成本關(guān)鍵型系統的8位微處理器的陣容變得日益龐大，功能也變得日益強大。

　　與高端處理器令人眩目并可資炫耀的能力進(jìn)展相比，低端處理器默默的、漸進(jìn)式的改進(jìn)似乎顯得相對黯然。例如，在技術(shù)公司最近的PIC 8位微處理器系列中，8引腳的PIC12F519和14引腳的PIC16F526都帶有64字節的片上閃存數據存儲器。增加這個(gè)特性可能算不上重大的技術(shù)躍進(jìn)，但它卻代表了8位處理器持續改進(jìn)的趨勢，不斷累積的改進(jìn)最終也會(huì )帶來(lái)重要影響。


　　“8位器件的歷史一直是一種漸進(jìn)式改進(jìn)的歷史?！?Microchip公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)應用經(jīng)理Sanie Duvenhage指出，“它們變得更緊湊、成本更低，容量和靈活性都一步步地顯著(zhù)提高?！?br />
8位MCU的未來(lái)之路：價(jià)格是新應用領(lǐng)域殺手锏

　?。绹┕緲I(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理David Chen同意這種看法?！坝脩?hù)現在期望以相同或更低的價(jià)格得到集成度更高、具有更多特性和外圍電路、且速度更快的產(chǎn)品?！彼赋?。由于有這樣的需求，8位微處理器目前普遍包含串行和并行數字I/O、A/D和D/A轉換器、定時(shí)器、振蕩器、非揮發(fā)性存儲器及許多其它功能。

　　然而，為滿(mǎn)足各種不同的應用需求，現有產(chǎn)品的具體功能配置差別很大。Microchip公司的Duvenhage指出，“高端處理器的型號開(kāi)發(fā)通常以一些大型應用系統為目標，而8位產(chǎn)品的應用較為零散，且是一個(gè)橫向的市場(chǎng)?！盡icrochip曾透露其近6萬(wàn)用戶(hù)的前十位占有率不到其業(yè)務(wù)的10%。

　　其結果之一是，在內存、外圍設備、I/O和系統功能方面，所有現有的微處理器系列都存在不同配置。像意法半導體等廠(chǎng)商，其產(chǎn)品目錄中久包括數百種8位。

　　結果之二是基于8位微處理器的產(chǎn)品家族繁盛。據Gartner Dataquest資料，按數量計算8位器件占據處理器市場(chǎng)的一半以上。這個(gè)優(yōu)勢地位似乎將會(huì )持續，而且實(shí)際可能還在強化，由于系統特性更多且價(jià)格更低，8位微處理器在需求增長(cháng)方面領(lǐng)先于16和32位微處理器。

　　這個(gè)結果似乎是違反直覺(jué)的，因為高性能產(chǎn)品的成本下降理論上應該引發(fā)從8位器件向上遷移。在一些情況下，這樣的遷移已經(jīng)發(fā)生。公司MSP430 16位MCU小組的營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Kevin Belnap指出，“性能在某種程度上定義了8位和16位市場(chǎng)之間的分界線(xiàn)?！盉elnap指出，在一些應用系統中，不斷提高的性能要求產(chǎn)生了對雙精度計算或16位模擬的需求，與此同時(shí)，16位MCU成本也在隨著(zhù)半導體工藝的一代代更新而下降。

　　開(kāi)發(fā)新的應用領(lǐng)域

　　然而，工藝進(jìn)步降低了16位器件成本，同時(shí)也在提升8位處理器的性能。另外，架構的改進(jìn)也支撐起更強大的性能。例如，東芝去年推出了基于具有一個(gè)時(shí)鐘內運行一條指令能力的TLCS-870/C1內核的8位MCU系列。與每條指令4個(gè)時(shí)鐘周期的架構相比，該架構改變意味著(zhù)重大的性能提升。這樣的進(jìn)步有助于8位MCU在許多應用中保持其獨占地位。

　　集成度的提高是8位MCU在一些以前使用ASIC、可編程邏輯或非電子方法的應用中具有吸引力的另一個(gè)因素。由于8位MCU價(jià)格不過(guò)幾毛錢(qián)，目前在電池充電器、電動(dòng)牙刷、咖啡機、家用驗孕工具、玩具甚至煙花中都已包含了MCU。

　　復雜系統也能利用8位MCU來(lái)實(shí)現一些簡(jiǎn)單的功能。例如，Microchip的Duvenhage就表示，在一些需要可配置時(shí)延的應用中，工程師們在使用6引腳的MCU來(lái)控制復位電路，其原因僅僅是因為它們易于配置且更便宜。同較大MCU能夠占領(lǐng)的應用相比，8位MCU新開(kāi)發(fā)的應用在以相同或更快的速度增長(cháng)?！斑@形成了得失相抵的動(dòng)態(tài)平衡，”Duvenhage說(shuō)，“整個(gè)市場(chǎng)是穩定的，而且，將在長(cháng)時(shí)間內保持穩定?！?br />