為什么8位MCU歷久不衰？

英特爾推出第一款8位微處理器的那一年，阿波羅17號(Apollo 17)登陸了月球。福斯金龜車(Volkswagen Beetle)銷售量超過福特T系列(Ford Model T)，成為有史以來最暢銷的車款。同時，電影“教父”(The Godfather)可說是當(dāng)時全世界最棒的電影。

 

因此，現(xiàn)在你可能會認(rèn)為電子世界的進(jìn)展應(yīng)該已經(jīng)超越8位了。但是，就像經(jīng)典的“教父”一樣，8位仍不斷帶來讓工程師們無法拒絕的吸引力。“這并不是說8位只是存在那里而已，”微芯科技(Microchip Technology)產(chǎn)品營銷經(jīng)理Wayne Freeman強(qiáng)調(diào)，“以營收來看，它仍然是最大的微控制器(MCU)市場。”

 

的確，根據(jù)市調(diào)公司Gartner的“2014年全球微控制器市占率分析”(Market Share Analysis: Microcontrollers, Worldwide 2014)報告，在2014年——英特爾推出8008微處理器的42年后——這個“MCU界的教父”仍然占整個MCU市場銷售額的39.7%，較32位組件(38.5%)與16位組件(21.8%)的占有率更高，同時也搶占主要的科技新聞頭條。

 

 

1972年，英特爾推出8008微處理器，開啟8位時代（來源：Wikipedia）

 

在一個5年就算是永恒的產(chǎn)業(yè)中，為什么這么古老的技術(shù)能夠歷久彌新，持續(xù)地吸引工程師用來打造先進(jìn)的產(chǎn)品？

 

答案是8位的成功與它本身是8位的關(guān)系不大。對于許多工程師來說，最主要是因為熟悉。這就是為什么白色家電制造商在制造冰箱、冰柜、洗衣機(jī)、烘干機(jī)和洗碗機(jī)時都用8位MCU；汽車制造商也用它來開發(fā)升降車窗、門鎖、后照鏡、電動座椅與車內(nèi)照明；還有幾千萬張的智能卡都得將它整合進(jìn)來，而無數(shù)的低端馬達(dá)也都由8位MCU來控制。

 

“這與傳承有關(guān)，”Tirias Research創(chuàng)辦人兼首席分析師Jim McGregor表示，“工程師長久以來一直沿用8位，因而也就不想再改變其軟件基礎(chǔ)了。”

 

 

2014年MCU市場占有率(以營收計)

 

這也和半導(dǎo)體制造商“樂于以8位組件打造更強(qiáng)大的平臺”有關(guān)。他們指出，許多工程師是根據(jù)接腳數(shù)與閃存(flash)來進(jìn)行選擇，而不是位尺寸。

 

“我們看到開發(fā)人員選擇在高達(dá)約32K flash與32針接腳的程度內(nèi)都選擇用8位，”愛特梅爾(Atmel Corp.)營銷總監(jiān)Andreas Eieland指出，“在32K flash與32針以上，才開始看到選擇其它方案的趨勢。”

 

 

Atmel megaAVR系列包括外圍觸控控制器、USB與LCD控制器，以及車用的CAN和LIN控制器

8位MCU市場應(yīng)用基礎(chǔ)仍持續(xù)擴(kuò)增

 

然而，8位持續(xù)成功的關(guān)鍵可能在于其整合新功能的能力。這就是為什么8位不僅歷久不衰，反而還穩(wěn)定成長之故。

 

例如，Microchip持續(xù)為其8位組件尋找新應(yīng)用。該公司在今年7月推出了PIC16F1579系列，提供高達(dá)28KB flash以及14-20接腳的封裝。此外，還有新的其8位系列PIC16F18877提供高達(dá)40接腳與56KB flash，瞄準(zhǔn)消費電子與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用。

 

 

Microchip新的8位PIC16F18877系列提供高達(dá)40接腳與56KB flash，瞄準(zhǔn)消費電子與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用（來源：Microchip）

 

Microchip的工程師表示，新系列組件也為更廣泛的LED應(yīng)用開啟了大門。透過整合不斷增加核心獨立的外圍，該公司的新系列8位組件可用于驅(qū)動160串的WS2812 RGB LED。在此之前，這一類的應(yīng)用通常不會考慮采用8位進(jìn)行控制。

 

“我們的8位產(chǎn)品系列中已經(jīng)有許多都能以死循環(huán)的方式(而非從核心)從外圍驅(qū)動高功率LED了，”Microchip產(chǎn)品營銷經(jīng)理Janmichael Aberouette表示。

 

Microchip指出，在汽車引擎控制方面，該公司的8位組件也取得了進(jìn)展，最近并與在遠(yuǎn)東地區(qū)一家低成本汽車制造商合作，利用8位MCU開發(fā)內(nèi)燃引擎。

 

“我們知道8位無法實現(xiàn)排放控制，”Microchip的Freeman表示，“你還需要更多的處理能力。但是，如果你只需要驅(qū)動火星塞，這是一個近乎完美的解決方案。”

 

 

2014年全球前五大8位MCU制造商(以營收計)

 

同樣地，Atmel為其megaAVR家族推出了一系列新外圍設(shè)備，增加包括外圍觸控、USB和LCD控制器，以及車用CAN和LIN控制器。Arduino的開放源碼套件就采用了8位的Atmel AVR MCU，此外，還有越來越多的IoT系統(tǒng)也用這項技術(shù)將數(shù)據(jù)傳送到因特網(wǎng)。

 

Atmel表示，8位技術(shù)簡化了產(chǎn)品的設(shè)計，并降低材料清單(BOM)成本。Eieland說：“特別是32KB以下，8位還會變得更便宜。”

 

 

半導(dǎo)體周期調(diào)整也影響不了8位單片機(jī)的地位

 

當(dāng)然，8位市場也開始失去某些應(yīng)用。Gartner指出，16位與32位組件每年分別成長正7%和10%；而8位的年成長率僅0.7%。在汽車產(chǎn)業(yè)，大部份基于CAN與Flexray的應(yīng)用對8位來說都太過先進(jìn)了。同樣地，許多IoT設(shè)備以及先進(jìn)的馬達(dá)控制應(yīng)用也超出8位的能力范圍。此外，運(yùn)算密集型的應(yīng)用通常也必須使用更強(qiáng)大的處理核心進(jìn)行處理。

 

“你打算做的功能越多，越高端的MCU就越有吸引力，”Tirias的McGregor表示。

 

盡管如此，許多大型半導(dǎo)體制造商仍繼續(xù)支持8位的生產(chǎn)。 Microchip、Atmel、瑞薩(Renesas)、恩智浦(NXP )、意法半導(dǎo)體(ST)和飛思卡爾(Freescale)都是去年帶來整個62億美元8位MCU市場的一部份。業(yè)界分析師甚至還說這項“教父”級的技術(shù)目前還看不到盡頭。

 

 

 

 

20年來，人們一直談?wù)?位單片機(jī)即將被淘汰；不過這并沒有成為現(xiàn)實，而且我們認(rèn)為，未來它也不會退出歷史舞臺。原因在于，并非所有應(yīng)用都具備圖形顯示或者需要傳輸大量數(shù)據(jù)，而且每天都有之前從未采用電子智能的新的8位應(yīng)用被設(shè)計出來。

 

Eieland強(qiáng)調(diào)，“在某些應(yīng)用中，8位仍有其發(fā)揮之處，甚至是在未來十年依然如此。”

 

去年10月，Microchip首席執(zhí)行官史蒂夫桑吉（Steve Sanghi）拉響了半導(dǎo)體行業(yè)的警報，他說：“半導(dǎo)體行業(yè)的新一波調(diào)整已經(jīng)開始，并將在未來幾個季度席卷整個行業(yè)。”而今年，Microchip重奪8位單片機(jī)市場第一寶座。

 

雖然一些市場觀察員認(rèn)為這一市場已呈現(xiàn)衰退趨勢，但是原廠在8位單片機(jī)領(lǐng)域繼續(xù)創(chuàng)新，并不斷創(chuàng)造新的收益記錄。