嵌入式技術(shù)不斷革新的今天，為何8位MCU市場(chǎng)依然潛力巨大？

本刊編輯部

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嵌入式技術(shù)不斷革新的今天，為何8位MCU市場(chǎng)依然潛力巨大？

本刊編輯部

引　言

當(dāng)下，物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)大刀闊斧地改變著整個(gè)世界。隨著嵌入式技術(shù)的不斷革新，32位MCU成為主流，64位MCU的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。與此同時(shí)，唱衰8位MCU即將消亡的言論從未停息……

事實(shí)上，在工業(yè)控制、安防、物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)類(lèi)電子等諸多領(lǐng)域，8位MCU的身影依然處處可見(jiàn)，而且不斷推陳出新。從市場(chǎng)的占有率和銷(xiāo)售額來(lái)看，8位MCU的市場(chǎng)份額甚至還在不斷攀升。根據(jù)IHS的預(yù)測(cè)，2018年8位MCU的市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)到78億美元，繼續(xù)超過(guò)每年MCU市場(chǎng)營(yíng)收的三分之一以上。

究竟是什么原因令8位MCU的生命力如此旺盛，市場(chǎng)潛力依然巨大呢？未來(lái)，8位MCU又有哪些新的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域呢？且聽(tīng)這些行業(yè)巨頭們一敘。

業(yè)界聲音

縱橫市場(chǎng)數(shù)十年的8位MCU，至今仍是開(kāi)發(fā)各種嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，甚至在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時(shí)代中也將占有一席之地。盡管近年來(lái)半導(dǎo)體廠(chǎng)商紛紛轉(zhuǎn)換至32位ARM Cortex-M內(nèi)核架構(gòu)，進(jìn)而招來(lái)許多有關(guān)8位MCU將走出歷史舞臺(tái)的宿論，但事實(shí)是，它仍然在市場(chǎng)上屹立不倒，而且在新型消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、智能傳感器和電信及數(shù)據(jù)通信設(shè)備中都可見(jiàn)其蹤跡。

Microchip：8位MCU創(chuàng)新空間巨大

8位MCU的創(chuàng)新空間是十分巨大的，Microchip一直致力于該領(lǐng)域的創(chuàng)新和研發(fā)。Microchip的研發(fā)部門(mén)有很多創(chuàng)新的想法，并且不斷地推出一些創(chuàng)新性的解決方案來(lái)保持8位單片機(jī)的生命力，因此8位單片機(jī)是不會(huì)消亡的。目前，市場(chǎng)上并沒(méi)有其他廠(chǎng)商在8位單片機(jī)方面繼續(xù)大量地投入，然而Microchip一直以來(lái)都非常注重8位單片機(jī)市場(chǎng)的創(chuàng)新與投入，而且，未來(lái)會(huì)進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大Microchip的市場(chǎng)份額。在短期內(nèi)，就整個(gè)8位單片機(jī)的市場(chǎng)而言，并不會(huì)出現(xiàn)特別大的突發(fā)性的增長(zhǎng)。

新一代的8位MCU更多的是朝智能模擬、創(chuàng)新性的外設(shè)這樣的方向發(fā)展，Microchip會(huì)仔細(xì)地傾聽(tīng)市場(chǎng)的需求，通過(guò)創(chuàng)新性的產(chǎn)品(比如創(chuàng)新性的外設(shè)、獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè))，來(lái)更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。今年Microchip會(huì)推陳出新，新的技術(shù)至少能夠讓Microchip在5～7年內(nèi)保持技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)于8位單片機(jī)市場(chǎng)，Microchip非常有信心。特別需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，新技術(shù)中會(huì)有越來(lái)越多集成化的智能模擬模塊集成在一起。

可以看到，8位單片機(jī)在照明領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，包括消費(fèi)類(lèi)的照明、工業(yè)照明，以及汽車(chē)車(chē)燈的照明等等。當(dāng)然，這只是應(yīng)用的其中一個(gè)方面。而上述這些概念和互聯(lián)網(wǎng)的概念都是相關(guān)的，比如說(shuō)智能照明、智能車(chē)燈等等。除此之外，8位單片機(jī)在汽車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用得也非常多，比如智能汽車(chē)方面。

隨著用戶(hù)對(duì)于產(chǎn)品“與眾不同”和“個(gè)性化”需求的加大，Microchip也推出了不同種類(lèi)、不同版本的產(chǎn)品，能夠讓客戶(hù)實(shí)現(xiàn)他的個(gè)性化，體現(xiàn)他的與眾不同。Microchip集成了很多的外設(shè)，目的是幫助客戶(hù)在成本和價(jià)值方面取得平衡。

Silicon Labs：8位MCU應(yīng)用無(wú)處不在

相較于32位設(shè)計(jì)，基于傳統(tǒng)8051內(nèi)核的8位架構(gòu)常被一些工程師認(rèn)為太過(guò)老舊。事實(shí)上，8051內(nèi)核一直在與時(shí)俱進(jìn)，不斷得到顯著的升級(jí)，加上其長(zhǎng)久以來(lái)在大量開(kāi)發(fā)商和工程師的支持下，所積累的設(shè)備安裝量和為之編寫(xiě)的數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的代碼，使嵌入式開(kāi)發(fā)人員能夠繼續(xù)利用這些豐富的知識(shí)寶庫(kù)，來(lái)縮減產(chǎn)品上市時(shí)間和測(cè)試成本。

經(jīng)過(guò)Silicon Labs持續(xù)優(yōu)化的8051架構(gòu)正是具備更高性能的典型8位MCU之一。Silicon Labs以3級(jí)流水線(xiàn)馮·諾依曼(Von-Neuman)架構(gòu)對(duì)8051內(nèi)核進(jìn)行了現(xiàn)代化和“類(lèi)RISC”化，并保持與原始內(nèi)核代碼兼容，從而獲得了巨大的性能提升。

俗話(huà)說(shuō)的好，萬(wàn)變不離其宗！廣泛部署并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間考驗(yàn)的8051指令集仍然是許多既需要功效、又需要高性?xún)r(jià)比應(yīng)用的最佳選擇。對(duì)于新興的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用而言，可連接設(shè)備和傳感器網(wǎng)絡(luò)通常有嚴(yán)格的功耗、占用空間和預(yù)算限制，開(kāi)發(fā)商會(huì)選擇在終端節(jié)點(diǎn)中廣泛使用小尺寸、低功耗且低成本的8051 MCU，并達(dá)到加速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的。

8位MCU市場(chǎng)需求依然強(qiáng)勁，例如在近來(lái)特別紅火的無(wú)人機(jī)中，內(nèi)部的電機(jī)控制電路板上便搭載了8位MCU；而許多空間受限、性能密集型應(yīng)用，例如光模塊、測(cè)試和測(cè)量?jī)x器、工業(yè)控制設(shè)備和智能傳感器等，也都需要高模擬性能和外設(shè)集成度的8位MCU。以Silicon Labs新款Laser Bee MCU為例，其集成了高分辨率模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、高精度溫度傳感器等多個(gè)元器件，將能提供更快的時(shí)鐘及PWM性能。

新唐看好具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的8位MCU

MCU市場(chǎng)仍處于成長(zhǎng)階段，各級(jí)別的MCU的需求量持續(xù)攀升，應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大。一般而言，在大量數(shù)據(jù)運(yùn)算與圖像影音處理等方面，以32位MCU為主；在控制類(lèi)應(yīng)用方面，進(jìn)入市場(chǎng)較早的8位MCU產(chǎn)品則具備諸多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，例如 8位MCU產(chǎn)品很早進(jìn)入消費(fèi)類(lèi)、醫(yī)療用品、工業(yè)控制、汽車(chē)電子等市場(chǎng)應(yīng)用，產(chǎn)品穩(wěn)定，性?xún)r(jià)比滿(mǎn)足需求，至今仍占主導(dǎo)地位。這些已穩(wěn)定量產(chǎn)的產(chǎn)品，由于安全可靠與成本優(yōu)勢(shì)，也成為8位 MCU市場(chǎng)的發(fā)展基石。

在對(duì)價(jià)格特別敏感的市場(chǎng)，更能凸顯8位產(chǎn)品價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)。伴隨著豐富外設(shè)的加持，小家電市場(chǎng)隨處可見(jiàn)8位MCU的蹤跡，IC制程也由 0.35 μm、 0.25 μm 進(jìn)入到0.18 μm及0.13 μm, 性能更強(qiáng)、功耗更低。由此可見(jiàn)，8位MCU需求量仍不斷增加，市場(chǎng)份額仍具有上升的空間。以新唐今年的銷(xiāo)售成績(jī)而言，8051單片機(jī)的出貨量大幅超出了預(yù)期。

新唐經(jīng)營(yíng)8位 MCU已超過(guò)20年，為客戶(hù)累積了完整的鏈接庫(kù)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，使研發(fā)周期大幅縮短。新唐MCU包含8位的12T、 4T、 1T 8051與32位 Cortex-M0/M4、ARM7、ARM9 CPU 內(nèi)核, 產(chǎn)品線(xiàn)完整。根據(jù)新唐長(zhǎng)久經(jīng)營(yíng)MCU市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，對(duì)客戶(hù)而言，MCU位數(shù)并非選型的關(guān)鍵因素，平臺(tái)完整度、代碼復(fù)用性與可移植性、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，以及良好的客戶(hù)服務(wù), 才是決勝的重要因素。例如，新唐以8位 MCU為核心所開(kāi)發(fā)的觸摸按鍵系列，PCB板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，具備高集成度、高抗干擾性能，加上工程師可在新唐開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)易且快速地完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、具有良好的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)，這些因素使新唐觸摸系列深受客戶(hù)歡迎。新唐認(rèn)為，觸控產(chǎn)品需求將會(huì)是推動(dòng)新唐8位 MCU成長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力，加上積累20年的深厚客戶(hù)關(guān)系，8位 MCU市場(chǎng)潛力依然巨大。新唐將會(huì)持續(xù)提供高性?xún)r(jià)比的MCU、體貼的開(kāi)發(fā)環(huán)境與技術(shù)支持，滿(mǎn)足市場(chǎng)與客戶(hù)需求。

何立民教授：8位MCU的生命力長(zhǎng)盛不衰

當(dāng)ARM系列不斷吞噬8位MCU的市場(chǎng)份額時(shí)，有人認(rèn)為32位MCU將取代8位MCU，8位MCU將會(huì)退出歷史舞臺(tái)。殊不知，ARM系列在傳統(tǒng)嵌入式領(lǐng)域大肆擴(kuò)張的同時(shí)，80C51成功地實(shí)現(xiàn)了華麗的轉(zhuǎn)身，在嵌入式系統(tǒng)無(wú)限大的市場(chǎng)領(lǐng)域(如物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備)中獲得新生，成為MCU中的不死鳥(niǎo)。

從MCU無(wú)限大的市場(chǎng)角度看，隨著智能化工具的發(fā)展，MCU產(chǎn)品的市場(chǎng)需求日益擴(kuò)大，從傳統(tǒng)電子的智能化改造、新興的智能化設(shè)備、智能化設(shè)備的分布、智能化設(shè)備總線(xiàn)、智能化設(shè)備局域網(wǎng)，直到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，無(wú)處不在的人工智能的感知與控制終端領(lǐng)域，都表明了MCU有一個(gè)無(wú)限大的市場(chǎng)。這個(gè)無(wú)限大市場(chǎng)的多樣性決定了對(duì)MCU的多樣需求，8位、32位、64位MCU沒(méi)有好壞之分，主要體現(xiàn)在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其技術(shù)各有所長(zhǎng)，最重要的是取其所長(zhǎng)，把它們應(yīng)用在能充分發(fā)揮其長(zhǎng)處的地方。

編輯視角

從嵌入式系統(tǒng)教育角度看，由于8位MCU具有穩(wěn)定、便宜、易用的特點(diǎn)，以51系列單片機(jī)(8位MCU)的應(yīng)用作為嵌入式系統(tǒng)教學(xué)是十分理想的，而且嵌入式系統(tǒng)的初學(xué)者以51系列單片機(jī)作為入門(mén)單片機(jī)的學(xué)習(xí)是較好的。學(xué)好了51單片機(jī)，今后再學(xué)習(xí)更為復(fù)雜的單片機(jī)就容易上手了。

從系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度看，在控制領(lǐng)域、安防領(lǐng)域、消費(fèi)類(lèi)電子等領(lǐng)域仍會(huì)大量地使用8位MCU，大量工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境注定了系統(tǒng)中的核心控制器件必須穩(wěn)定、可靠、易維護(hù)。同時(shí)，工控設(shè)備器件選型有一個(gè)重要原則：芯片必須穩(wěn)定可靠、應(yīng)用成熟，器件所含有的功能和數(shù)量應(yīng)略大于設(shè)計(jì)需求。就分配給它的任務(wù)而言， 51系列的8位單片機(jī)性能足矣，在滿(mǎn)足需求的情況下，處理器越簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性就越強(qiáng)，越有利于產(chǎn)品的安全維護(hù)。

從市場(chǎng)產(chǎn)品需求看，在大部分嵌入式產(chǎn)品中，8位MCU就能滿(mǎn)足嵌入式系統(tǒng)中80%～90%的基本需求，嵌入式產(chǎn)品最低的要求也是能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，眾多的嵌入式產(chǎn)品從內(nèi)核到開(kāi)發(fā)工具都是以8位內(nèi)核為基礎(chǔ)的，市場(chǎng)的需求及其自身性?xún)r(jià)比決定了它依然能活躍在這個(gè)舞臺(tái)上。