8位MCU的未来之路：价格是新(xīn)应用(yòng)领域杀手锏

2021-05-23
光彩四射的一代又(yòu)一代超级受到广泛关注，而朴实无华的8位微处理(lǐ)器却一直充当业内负重的驮马。随着需求变化，在一些应用(yòng)中微处理(lǐ)器升级到16位或更高，但与此同时，处理(lǐ)能(néng)力和集成水平持续提升的8位器件也不断找到了新(xīn)的应用(yòng)。这使得面向成本关键型系统的8位微处理(lǐ)器的阵容变得日益庞大，功能(néng)也变得日益强大。

　　与高端处理(lǐ)器令人眩目并可(kě)资炫耀的能(néng)力进展相比，低端处理(lǐ)器默默的、渐进式的改进似乎显得相对黯然。例如，在技术公司最近的PIC 8位微处理(lǐ)器系列中，8引脚的PIC12F519和14引脚的PIC16F526都带有(yǒu)64字节的片上闪存数据存储器。增加这个特性可(kě)能(néng)算不上重大的技术跃进，但它却代表了8位处理(lǐ)器持续改进的趋势，不断累积的改进最终也会带来重要影响。


　　“8位器件的历史一直是一种渐进式改进的历史。” Microchip公司产品营销应用(yòng)经理(lǐ)Sanie Duvenhage指出，“它们变得更紧凑、成本更低，容量和灵活性都一步步地显著提高。”

8位MCU的未来之路：价格是新(xīn)应用(yòng)领域杀手锏

　　（美國(guó)）公司业務(wù)开发经理(lǐ)David Chen同意这种看法。“用(yòng)户现在期望以相同或更低的价格得到集成度更高、具有(yǒu)更多(duō)特性和外围電(diàn)路、且速度更快的产品。”他(tā)指出。由于有(yǒu)这样的需求，8位微处理(lǐ)器目前普遍包含串行和并行数字I/O、A/D和D/A转换器、定时器、振荡器、非挥发性存储器及许多(duō)其它功能(néng)。

　　然而，為(wèi)满足各种不同的应用(yòng)需求，现有(yǒu)产品的具體(tǐ)功能(néng)配置差别很(hěn)大。Microchip公司的Duvenhage指出，“高端处理(lǐ)器的型号开发通常以一些大型应用(yòng)系统為(wèi)目标，而8位产品的应用(yòng)较為(wèi)零散，且是一个横向的市场。”Microchip曾透露其近6万用(yòng)户的前十位占有(yǒu)率不到其业務(wù)的10%。

　　其结果之一是，在内存、外围设备、I/O和系统功能(néng)方面，所有(yǒu)现有(yǒu)的微处理(lǐ)器系列都存在不同配置。像意法半导體(tǐ)等厂商(shāng)，其产品目录中久包括数百种8位。

　　结果之二是基于8位微处理(lǐ)器的产品家族繁盛。据Gartner Dataquest资料，按数量计算8位器件占据处理(lǐ)器市场的一半以上。这个优势地位似乎将会持续，而且实际可(kě)能(néng)还在强化，由于系统特性更多(duō)且价格更低，8位微处理(lǐ)器在需求增長(cháng)方面领先于16和32位微处理(lǐ)器。

　　这个结果似乎是违反直觉的，因為(wèi)高性能(néng)产品的成本下降理(lǐ)论上应该引发从8位器件向上迁移。在一些情况下，这样的迁移已经发生。公司MSP430 16位MCU小(xiǎo)组的营销经理(lǐ)Kevin Belnap指出，“性能(néng)在某种程度上定义了8位和16位市场之间的分(fēn)界線(xiàn)。”Belnap指出，在一些应用(yòng)系统中，不断提高的性能(néng)要求产生了对双精度计算或16位模拟的需求，与此同时，16位MCU成本也在随着半导體(tǐ)工艺的一代代更新(xīn)而下降。

　　开发新(xīn)的应用(yòng)领域

　　然而，工艺进步降低了16位器件成本，同时也在提升8位处理(lǐ)器的性能(néng)。另外，架构的改进也支撑起更强大的性能(néng)。例如，东芝去年推出了基于具有(yǒu)一个时钟内运行一条指令能(néng)力的TLCS-870/C1内核的8位MCU系列。与每条指令4个时钟周期的架构相比，该架构改变意味着重大的性能(néng)提升。这样的进步有(yǒu)助于8位MCU在许多(duō)应用(yòng)中保持其独占地位。

　　集成度的提高是8位MCU在一些以前使用(yòng)ASIC、可(kě)编程逻辑或非電(diàn)子方法的应用(yòng)中具有(yǒu)吸引力的另一个因素。由于8位MCU价格不过几毛钱，目前在電(diàn)池充電(diàn)器、電(diàn)动牙刷、咖啡机、家用(yòng)验孕工具、玩具甚至烟花(huā)中都已包含了MCU。

　　复杂系统也能(néng)利用(yòng)8位MCU来实现一些简单的功能(néng)。例如，Microchip的Duvenhage就表示，在一些需要可(kě)配置时延的应用(yòng)中，工程师们在使用(yòng)6引脚的MCU来控制复位電(diàn)路，其原因仅仅是因為(wèi)它们易于配置且更便宜。同较大MCU能(néng)够占领的应用(yòng)相比，8位MCU新(xīn)开发的应用(yòng)在以相同或更快的速度增長(cháng)。“这形成了得失相抵的动态平衡，”Duvenhage说，“整个市场是稳定的，而且，将在長(cháng)时间内保持稳定。”