16bit MCU出货量仍占大宗，但32bit MCU市场销售值已居第一，未来成长动力在汽车电子。

工业技术研究院信息与通讯研究所副所长曾绍崟

2010~2012三年，瑞萨(Renesas)在8/16/32bit MCU市占排名第一，2010/12年Microchip在8bit MCU市占排名第2；16bit MCU部份，英飞凌(Infineon)于2010~12年市占排名第2，德仪(TI)则于2010~12年市占排名第三；32bit MCU部份，2010与2011年市占前三名为瑞萨、飞思卡尔(Freescale)、德仪，到2012年市占前三名变成瑞萨、飞思卡尔、意法(ST)。

 

 

要求实时处理、连网与数码讯号处理的嵌入式应用

 

在2012全球32/64bit MCU/eMPU & DSP销售金额中，据Semicast Research 2013调研资料，ARM(安谋)占23%，x86占21%，DSP数码讯号处理器占14%，瑞萨专属架构占13%，IBM Power架构占12%，MIPS(被Imagination并购)占6%，其余架构占11%。ARM在2010年针对以往8bit、16bit与32bit MCU，分别规划出ARM Cortex-M0、Cortex-M3与Cortex-M4处理器架构。ARM当初设定的MCU竞争假想敌是瑞萨(Renesas)，由于ARM架构的低耗电与开放授权的特性，直到2013年6月MCU龙头瑞萨也规划ARM核心的产品，其第一个家族RZ/A1便采用ARM Cortex-A9微核心。

 

曾绍崟认为，嵌入式应用的最主要功能，就是提供实时性处理、网络连接与互连需求。当前无线通讯协定有NFC(Near-Field Communication近场通讯感应)、RFID、ZigBee、Bluetooth(蓝牙)、ANT、WiFi(802.11a/b/g/n)、Z-wave、KNX、WiMax，以及2.5G/3.5G/4G(GSM/GPRS/WCDMA/HSXPA/LTE)等移动通信等，但任何无线网络技术的启用都极为耗电，对追求低功耗的嵌入式系统来说是极为严苛的考验。

 

此外，在2013年4月圣荷西举办的DesignWest嵌入式系统应用展中，在回收参展厂商所研发产品应用类型之问卷调查，第一为工业控制与自动化(占33%)，第二为网通设备(占23%)，第三是消费性电子(占23%)。另外最关注的功能项目，第一是实时处理能力，其次是连网能力，第三名是类比讯号处理能力(Analog signal processing)；第四则是产品强固性(Rugged)且能对抗恶劣环境，第五是无线能力，第六是电池续航供电的能力。

 

 

ARM、瑞萨、意法、德仪的MCU发展趋势

 

曾绍崟提到ARM在2010年针对以往8bit、16bit与32bit MCU，分别规划出ARM Cortex-M0、Cortex-M3与Cortex-M4处理器架构。随后的Cortex-M0+更提升能源效率。ARM架构不仅跟x86竞争，也跟其它像瑞萨(Renesas)专属架构、Imagination/MIPS架构、Freescale的Power架构、德仪(TI)的DSP架构竞争。ARM也暗示下一代MPU集成更低功耗的磁性存储器(MRAM)与强铁存储器(FRAM)的可能性。

 

至于瑞萨(Renesas)，从2010年8/16bit MCU的R8C、78K系列，32bit 的RX、VB850、Super H系列五大专属架构，于2012年整并成8/16bit超低功耗的RL78、32bit架构的RX与RH850三大架构，退出8bit消费性电子MCU市场，仅保留工控与车用电子产品线。2013年6月瑞萨推出RZ系列─RZ/A1，采用ARM Cortex-A9微核心的MPU，业界也正瞩目何时推出ARM架构的MCU。

 

意法半导体(ST)则推出导入ARM Cortex-M0/M3/M4架构的STM32系列MCU。目前的实际应用有智能手表、医疗照护(Health Care)、健身(Fitness)，智能手机╱平板计算机的传感器中枢(Sensor Hub)，WiFi无线通讯的嵌入式应用模块(WICED)，以及马达控制等应用。

 

德州仪器(TI)的微控制器规划，则分为自家专属DSP架构的MSP430、C2000，采ARM ARM Cortex-R4与Cortex-M3架构的Hercules MCU，以及采ARM Cortex-M4架构的Tiva C系列MCU等。

 

每一家MCU厂商都致力于追求MCU低功耗，作法很多，象是把工作状态与待机电流压低，降低处理时间，快速苏醒时间(Wake-up time)，自主外围汇流排控制，高能源效率的外围电路，低耗能传感器界接接口，搭配集成开发环境做实时能源监控与韧体码修改等。

 

在物联网(IoT)中的应用上，则需满足永远联机(Always on)、增加连网性(Connectivity)、信赖度(Confidentiality)、安全度(Security)、各地法规(Regulations)、新兴人口(New demographic)。车用电子部份，像ST瞄准于引擎控制、煞车与方向盘控制、安全气囊(Air-Bag)与主动式安全系统的应用。瑞萨则寻求电动车、油电车与一般车辆的废气零排放或低排放，及安全╱防护性(Safety/Security

)的应用。

 

 

在穿戴式装置风潮中 MCU扮演的关键核心角色与未来发展趋势

 

从眼镜式(Glass)、项链式(Necklace)、手套式(Groove)、衣服式(Cloth)、手表式(Watch)到背负式(Backpack)。ARM建议在头戴式显示器(VR HMD)部份，使用ARM Cortex-A7处理器；手机遥控(Phone Remote)装置则采用Cortex-M3；在健康监控(Health Monitoring)与健身(Fitness)部份可使用Cortex-M0微控制器。未来穿戴式装置的四大发展关键，则有：1.脑波侦测：脑波芯片与感应器、算法。2.电力管理：电源、电源管理IC与充电技术。3.云端：云端技术、硬件设备建设。4.显示技术：可挠式显示器、虚拟立体投影技术。

 

分析各种穿戴式装置。与智能手持装置的集成度最高的智能手表，由手机业者如Sony、Moto、LG、Apple、Pebble等主导。智能手表的功能诉求，在于浏览或回覆手机的提示来电、收发简讯与信件，脸书推特留言回覆等。其技术挑战在于使用塑料或可挠式面板，以及低功耗传输。而目前已上市的智能手表，有：1.摩托罗拉MOTOACTV，用600MHz OMAP3。2.欧姆龙(OMRON)的HR-500U，采用32MHz STM32L。3.FM Watch的Smartwatch，采400MHz Freescale i.mx233。4.SONY的SmartWatch SW2，采用200MHz STM32。5.Pebble的SmartWatch，采用120MHz STM32F2。6.MetaWatch采用TI MSP430。7.WIMM one，采用667MHz Samsung ARM11。8.三星Galaxy Gear，采用800MHz Exynos处理器。9.Qualcomm Connected Experiences的Toq 智能手表。采用200MHz ARM Cortex-M3。

 

智能眼镜(Glass)目前由Google、Sony、三星、Baidu、Vuzix等平台业者主导。其功能诉求在于分析实际影像，提供智能辨识，扩增实境等。技术挑战在于处理效能、电池续航力、信息平台。至于健康照护(Healthcare)目前由芯片与服务业者象是高通(Qualcomm)、三星(Samsung)、意法(STM)、日本NTT DoCoMo等主导。其功能诉求在于侦测个人生理信息，回传医疗院所进行追踪，达到如居家照护、远距医疗等应用。技术挑战在于传感器技术、信息平台与医疗频谱(MBAN)的确认等。

 

曾绍崟最后总结，MCU技术趋势，朝向：1.高位元＆高集成，2.高效率低功耗，3.人机接口操控功能，4.传感功能网络传输，5.浮点运算＆DSP处理等五大技术趋势发展，将推升创新的MCU应用方案；加上当前能源效率、行动应用与主动安全等三大市场应用下，可以联合拉抬MCU功能需求。

 

 

 

DIGITIMES中文网 原文网址: 从智能网通需求下看微控制器发展趋势 http://gb-www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?Cnlid=13&cat=20&cat1=10&id=0000357128_EJK087PL3NJ1UI7G8PWK9&ct=d#ixzz2kORoJkVm