低功耗需求催生MCU市场百花齐放

上网时间: 2013年09月11日? 作者:陈玉凤? 我来评论 【字号: ? ?小】

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在未来几年,微控制器(MCU)市场的主要增长驱动力将来自于绿色能源、智能电子设备、智能电网等,根据调研单位IHS Electronics&Media的报告,预计2013年整个MCU出货量将较2012年出现7.7%的增长。

就应用来看,在移动设备方面,产品功能越来越多,然而功耗要求却越来越低。此外,工业应用的智能化及物联网的建立,促使远程监控、数字化、网络化等应用需求高涨,产品功能越来越复杂,运算量越来越高,以上种种需求对于MCU的挑战也就愈趋严苛,32位MCU也就成为许多难题的希望所寄。

32位MCU发展的主要驱力来自于开放平台ARM Core的进展。2009年ARM所发表的32位Cortex-M0核心,开始提供微控制器厂商一个强而有力的平台,让微控制器业者能专注于外围电路、系统整合及应用领域的开发。平台的进展,加上工艺技术的进步,嵌入式闪存工艺普及化及降价,CPU核心的成本差异已大幅缩短,更促进了高性价比32位低功耗微控制器的快速发展。

Cortex-M带动32位微控制器

低功耗需求催生MCU市场百花齐放_《国际电子商情》新唐科技微控产品中心协理林任烈_1
新唐科技微控产品中心协理林任烈

对此,新唐科技微控产品中心协理林任烈表示,在这几年ARM Cortex-M核心导入后,MCU的开发及市场方向产生了极大的变化。以往各MCU厂商多使用自行开发的MCU核心,开发环境及架构为封闭的,但至今大约80%的厂商均已转换成以Cortex-M为核心的开放架构平台与开发环境,使开发工程师可基于同一开发平台但有多样的选择,所开发的应用可以轻易移植到不同厂商的MCU上,增高可重用性,也减轻重复开发的成本。

ARM Cortex核心依据效能不同,拥有包括M0、M0+、M3、M4等不同架构。Cortex-M4为最高等级,具备浮点运算单元与DSP能力,可以满足工业马达更精密复杂的高端技术需求,中端的ARM Cortex-M3核心则能满足马达应用中的FOC演算、霍尔效应感测与过电压、过电流保护等需求,至于M0与更低功耗的M0+核心,则是针对简易的马达控制,可满足工业市场与一般消费市场的需求。

以低价提供强大性能

整体而言,ARM Cortex系列核心的主要要求就是以32位的效能与8位的价格,来取代传统MCU产品。因应不同的Cortex系列,意法半导体(ST)也分别推出了STM32F1、STM32F2、STM32F3、STM32F4,而最新问世的STM32F0则是专为有成本考虑的环境所设计。STM32F0是以Cortex-M0为核心,保留STM32平台易于使用的特性,指令周期为48MHz,并且拥有5组DMA及优良的电源管理工具。意法半导体产品营销经理杨正廉指出,意法以ARM Cortex-M0架构,推出了STM32F0处理器,在大量出货的状况下,平均每颗芯片的价格仅为0.69美元,价格与传统8位MCU差不多,但是却可应用在更多的环境中。

低功耗需求催生MCU市场百花齐放_《国际电子商情》意法半导体的STM32F0价格与8位相当。_2
意法半导体的STM32F0价格与8位相当。

同样的,英飞凌科技(Infineon)推出的采用ARM Cortex-M0处理器的XMC1000系列32位微控制器产品,也是以“8位价格,32位性能”为主要卖点。它以目前采用8位MCU的低端工业应用领域为目标市场,支持包括传感器与致动器应用、LED照明、不断电系统等的数字功率转换,以及例如家电产品、风扇和电动自行车的简易马达控制等。

英飞凌工业及多元电子微控制器部门资深协理Stephan Zizala表示,XMC1000系列拥有让广泛系统能由8位微控制器转换至32位的优势,以8位的产品价格,提供确实的32位效能,整合应用优化的外围,拥有可扩充至XMC4000微控制器系列的能力,以及易于使用的免费DAVE开发环境。XMC1000系列产品采用台积电(TSMC)先进65纳米嵌入式闪存技术以及12英寸晶圆工艺,已自3月起开始提供样品。

低功耗需求催生MCU市场百花齐放_《国际电子商情》英飞凌的XMC1000以8位价格提供32位性能。_3
英飞凌的XMC1000以8位价格提供32位性能。

英飞凌同时推出三个系列的XMC1000产品,包括入门系列XMC1100、功能系列XMC1200与控制系列XMC1300;这三种产品的主要差别在于内存容量和外围组,芯片内建的闪存容量从8KB至200KB。XMC1000系列目前提供采TSSOP封装,16、28和38管脚,共计23款产品。其中,XMC1000系列专为目前仍局限于8位微控制器的工业应用所设计,除内建200KB闪存,并具备高效能PWM定时器、12位A/D转换器和可编程的串行通讯接口。此外,还具备用于触控和LED显示器的模块、用于LED调光和色彩控制的外围单元,以及专门用于马达控制的数学协同处理器等额外功能。

新唐所推出的Cortex-M0 MCU系列,应用已从以往着重于触控,分散到包括电表、血压计等多元的应用,M0包括通用型(general)、价值型(value line)及低功耗三大产品系列。目前新唐的M0已是全球市占最大的厂商,其次则是恩智浦(NXP)。新唐2012年的32位MCU出货量约在2千万颗,而今年新唐第一季的32位MCU出货量已超过600万颗,预期全年出货量可超过3千万颗。

继M0系列后,新唐并再接再厉推出以Cortex-M4为核心的高性能MCU,将以工业应用为首要应用,再拓展至其他应用。据了解,新唐将积极进军ARM Cortex-M3 32位市场,并试图以价格战进军由意法半导体、飞思卡尔所把持的市场。新唐这次所推出的ARM Cortex-M4 32位微控制器,其效能比M0要快1.3倍,同时内含数字信号处理器,可涵盖于更高端应用,例如工控,已于今年第三季开始送样。M4系列将先推通用型产品线,明年上半年则会再推出价值型、低功耗产品。另由于持续看好MCU市场于中国大陆的成长性,为就近服务客户,新唐将于今年底前将中国大陆MCU的服务据点,从现有的4、5个扩增至双位数。

爱特梅尔(Atmel)也已推出采用ARM Cortex-M0+内核的微控制器产品SAM D20,主要应用于家庭自动化、消费、智能型计量和工业应用等。爱特梅尔微控制器业务部门高级副总裁兼总经理Reza Kazerounian表示,SAM D20微控制器是智能型连接设备的核心,具有独特的外围设备、超低功耗、完整的整合开发平台,以及易于使用的开发工具套件,因此设计人员可以在很短的时间内就将产品推出上市。该产品系列支持按键、滑动式控制钮和转盘触控功能以及接近感测,无需外部的元器件,并且包括具有32、48和64引脚封装选择和16到256KB闪存的14种新器件。目前此组件已获得微机电传感器全球供货商Bosch Sensortec GmbH的采用,用于该公司的9轴绝对定向传感器(BNO055)中。

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