微控制器的市場前景及發(fā)展趨勢

    微控制器廣泛應(yīng)用于各種小型電器，隨著技術(shù)的發(fā)展，其不但價格低廉，而且功能越來越強(qiáng)大。由于家用電器、手持式消費(fèi)電子產(chǎn)品、手持式通信裝置和車用電子等領(lǐng)域的市場推動，微控制器的使用量越來越大而且表現(xiàn)出了更新?lián)Q代的趨勢。預(yù)計在未來的市場中，低階應(yīng)用將會以8位微控制器為主，而高階應(yīng)用將會由32位微控制器稱霸。當(dāng)然，也有可能沖出一個比32位微控制器更強(qiáng)大的產(chǎn)品，如果能夠控制成本，則32位微控制器將面臨很快被淘汰的命運(yùn)。不過就目前的情形來看，32位微控制器將在市場中活躍一陣子。其市場占有率將會逐漸上升，到2010年將會達(dá)到30.27%。

    微控制器的市場前景

    微控制器可以說是半導(dǎo)體市場最重要的組件，在新的替代產(chǎn)品出現(xiàn)之前，它將一直壟斷一大塊市場。我們發(fā)現(xiàn)，微控制器好像是伴隨著微處理器一起發(fā)展的。Intel不斷地采先進(jìn)的制程、精巧的計算機(jī)架構(gòu)將微處理器推升到如今的納米尺寸，超微順勢推出雙核心處理器，也將信息應(yīng)用的微處理器市場導(dǎo)入多核心架構(gòu)，同時信息領(lǐng)域的微處理器也從早期的8位處理器，推升到16位處理器、32位處理器，如今64位處理器已經(jīng)成為未來信息領(lǐng)域的主流處理器；而微控制器也表現(xiàn)出了從8位到16位再到32位的發(fā)展趨勢，同時，多核心架構(gòu)很有可能是微處理器下一步的發(fā)展方向。所以，只要不斷升級，不斷更新?lián)Q代，不斷滿足市場需求，微控制器的市場前景一片光明，至少目前是這樣。

    其實(shí)，微處理器也是一種微控制器，只不過其功能更加強(qiáng)大而已。除了微處理器這個市場，為控制器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也是越來越廣泛。

    微控制器在日常生活中的應(yīng)用極廣，生活中的各種家電幾乎都必須使用到微控制器，如家用音響、家用電話、洗衣機(jī)、冷氣機(jī)等等。隨著電子應(yīng)用的領(lǐng)域由家用電器領(lǐng)域延伸至手持消費(fèi)裝置，微控制器的應(yīng)用領(lǐng)域也由家用電器領(lǐng)域延伸至手持消費(fèi)裝置，手持式裝置包括手持通訊裝置與手持消費(fèi)電子產(chǎn)品，手持通訊裝置包括手機(jī)、GPS、PDA手機(jī)、智能手機(jī)與股市傳訊裝置等等，手持消費(fèi)電子產(chǎn)品包括數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器、掌上型游戲機(jī)與電子寵物等等產(chǎn)品，這些產(chǎn)品中都要用到微處理器。同時，汽車電子領(lǐng)域也將導(dǎo)入更多的電子功能設(shè)計。汽車應(yīng)用領(lǐng)域中使用到微控制器的機(jī)會很多，如安全氣囊、智能安全帶、胎壓監(jiān)測、車載娛樂系統(tǒng)、引擎控制、剎車防鎖死系統(tǒng)、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、車內(nèi)(外)監(jiān)控裝置與車用導(dǎo)航系統(tǒng)等等，一輛車所需要使用到的微控制器數(shù)目多達(dá)數(shù)十個，未來將會是極具潛力的市場之一。   

    微控制器的發(fā)展趨勢

    一、32位微控制器的市場份額將快速增長

    市場研究機(jī)構(gòu)In-Stat的研究資料顯示，2004年全球的微控制器市場規(guī)模為122億美元，市場規(guī)模相當(dāng)大，不過由于微控制器的價格低廉，且容易隨著制程技術(shù)進(jìn)步而降低銷售單價，預(yù)計到了2009年，全球微控制器市場規(guī)模將以4.43%的緩慢增長率繼續(xù)攀升，屆時全球微控制器市場規(guī)模將為121.2億美元。

    另一方面，若是以不同微控制器的銷售數(shù)目來看，可以發(fā)現(xiàn)幾個趨勢(圖二)，首先是8位微控制器長期居微控制器市場的主要份額，并在2007年以后開始略有動搖。8位微控制器的出貨數(shù)目以往皆占整體微控制器出貨數(shù)目的七至八成以上，自2007年以后，8位微控制器的龍頭地位漸漸下滑，其出貨數(shù)目占整體微控制器市場的比重在2010年后將下滑至七成以下。

    第二是我們可以觀察到在非8位微控制器的高階微控制器領(lǐng)域應(yīng)用中，32位微控制器持續(xù)取代16位元微控制器的趨勢相當(dāng)明顯，32位微控制器在2006年首度超越16位微控制器，市占率穩(wěn)居第二，同時其出貨數(shù)目將持續(xù)上升，到了2010年，32位微控制器將有機(jī)會達(dá)到32.62%的市占率，成為另一個重要的微控制器應(yīng)用領(lǐng)域。

    32位微控制器的逐漸興起主要是由于各項(xiàng)家電與消費(fèi)電子產(chǎn)品需要更多更強(qiáng)大的功能，而更復(fù)雜的影音應(yīng)用、智能判斷與控制領(lǐng)域也需要效能更強(qiáng)大的處理器，因此32位微控制器將逐漸取代目前的16位微控制器是可以確定的趨勢。

    (一)高整合度

    由于32位微控制器性能較高，所以必須有更強(qiáng)大的周邊處理功能與多樣化的應(yīng)用接口，因此32位微控制器的整合度較以往位元數(shù)較低的微控制器整合度更高。一般來說，32位微控制器多半會配備有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器、內(nèi)建NAND型快閃存儲器(至少512KB)、內(nèi)建ROM(至少32KB)、特定的通訊接口(以達(dá)到和USB或以太網(wǎng)絡(luò)等周邊裝置溝通的能力)、DRAM控制接口。另外，更多以往放在微控制器外部的混合信號元件也逐步被加入微控制器中，如比較器、放大器、濾波器和內(nèi)部震蕩器等等。

    (二)針對特殊應(yīng)用設(shè)計

    為了要滿足不同的應(yīng)用，必須針對32位微控制器做出一些個性化設(shè)計，以符合特殊的用途。

    在家用電器領(lǐng)域，32位微控制器的應(yīng)用增加速度頗快，此部分與數(shù)字家庭的概念在近年來愈來愈具體化有關(guān)，而針對不同領(lǐng)域的家電應(yīng)用，適度地增加對應(yīng)的功能設(shè)計有助于32位微控制器在性能價格比上的提升。

    在工業(yè)計算機(jī)領(lǐng)域則增加了網(wǎng)絡(luò)通訊功能，此部分如主打工業(yè)計算機(jī)應(yīng)用的Innovasic公司，為了應(yīng)付日漸增加的工業(yè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，在其新推出的32位微控制器Fido1100系列中，提供了TCP/IP的軟件堆疊，使該型的微控制器得以透過網(wǎng)絡(luò)協(xié)定與其它裝置做通訊。同時該型微控制器提出了所謂的FIDO架構(gòu)(Flexible Input Deterministic Output；彈性化輸入，指定式輸出)，用來提高CISC架構(gòu)微控制器的處理效率，其作法即是增加程序快取存儲器，可以方便儲存必須經(jīng)常執(zhí)行的程序碼，來提高整個微控制器的執(zhí)行效率。

    (三)結(jié)合部分DSP功能

    由于32位微控制器的功能相較8位微控制器強(qiáng)大許多，32位微控制器開始有能力針對數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing；DSP)設(shè)計出專用的線路，數(shù)碼信號處理通常包括了相當(dāng)多的摺積(Convolution)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等等，用來處理數(shù)學(xué)上的拉普拉斯運(yùn)算或傅利葉轉(zhuǎn)換，廣泛地應(yīng)用在各項(xiàng)關(guān)于聲音、圖片、影像等等多媒體應(yīng)用領(lǐng)域，此部分的運(yùn)算若是要以專用的硬件來實(shí)現(xiàn)，就是一系列的乘法器(Multiplier)與桶型移位器(Barrel Shifter)，目前比較高階的微控制器會內(nèi)建專用的數(shù)碼信號處理計算線路，來加速數(shù)碼信號處理的能力。

    (四)延續(xù)軟件設(shè)計

    對于系統(tǒng)廠商而言，整體的開發(fā)成本在微控制器相關(guān)部分包括了微控制器與周邊的硬件成本、與微控制器搭配的軟件成本兩大類，傳統(tǒng)上的8位微控制器多為8051架構(gòu)，所搭配的開發(fā)工具也是針對8051架構(gòu)所設(shè)計，相關(guān)的軟件開發(fā)人員熟知的開發(fā)系統(tǒng)為8051架構(gòu)的8位微控制器，到了32位微控制器應(yīng)用的領(lǐng)域，軟件開發(fā)所需花費(fèi)的人力與時間成本迅速上升，同時如何將廠商原本于8位微控制器領(lǐng)域的已開發(fā)成品轉(zhuǎn)移到32位微控制器平臺上，也是32位微控制器廠商的一個重要的開發(fā)課題。針對此現(xiàn)象，微控制器廠商紛紛針對32位微控制器開發(fā)方便適用的軟件開發(fā)接口。

    (五)內(nèi)建Flash

    目前Flash形式的微控制器日漸增多，已經(jīng)成為市場的主流。采用Flash的微控制器可以多次讀寫，方便需要重復(fù)加載程序資料的應(yīng)用場合，同時可以減少韌體出錯或改版時，售后召回的維修成本。目前Flash形式的微控制器單位價格已經(jīng)和OTP形式的微控制器價格逐漸接近，兩者平均價差約在兩成以內(nèi)，未來隨著發(fā)展Flash形式微控制器的廠商增加，F(xiàn)lash形式微控制器的價格將有機(jī)會和OTP形式的微控制器接近。

    (六)RISC將成為主流架構(gòu)

    RISC處理器采用了專用的硬件線路(Hardwiredcircuit)來處理各個不同的指令，因此RISC架構(gòu)的微處理器可以達(dá)到極高的運(yùn)作效率與較低的消耗功率，缺點(diǎn)則是當(dāng)指令集的指令數(shù)目增多時，因?yàn)楸仨殰?zhǔn)備更多的硬件線路來處理指令，會造成芯片面積增加，同時增加芯片成本。由于微控制器的應(yīng)用場合通常使用到的指令數(shù)目較為精簡，所用到的程序碼也必須較為精簡，因此RISC架構(gòu)特別適用于微控制器架構(gòu)，有可能成為微控制器應(yīng)用領(lǐng)域的主流架構(gòu)。