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(chē)(Volkswagen Beetle)銷(xiāo)售量超過(guò)福特T系列(Ford Model T)，成為有史以來(lái)最暢銷(xiāo)的車(chē)款。同時(shí)，電影“教父”(The Godfather)可說(shuō)是當時(shí)全世界最棒的電影。

 

因此，現在你可能會(huì )認為電子世界的進(jìn)展應該已經(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(lái)讓工程師們無(wú)法拒絕的吸引力。“這并不是說(shuō)8位只是存在那里而已，”微芯科技(Microchip Technology)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Wayne Freeman強調，“以營(yíng)收來(lái)看，它仍然是最大的微控制器(MCU)市場(chǎng)。”

 

的確，根據市調公司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(gè)“MCU界的教父”仍然占整個(gè)MCU市場(chǎng)銷(xiāo)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(shí)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(kāi)啟8位時(shí)代（來(lái)源：Wikipedia）

 

在一個(gè)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，持續地吸引工程師用來(lái)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(lái)說(shuō)，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、烘干機和洗碗機時(shí)都用8位MCU；汽車(chē)制造商也用它來(lái)開(kāi)發(fā)升降車(chē)窗、門(mén)鎖、后照鏡、電動(dòng)座椅與車(chē)內照明；還有幾千萬(wàn)張的智能卡都得將它整合進(jìn)來(lái)，而無(wú)數的低端馬達也都由8位MCU來(lái)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(cháng)久以來(lái)一直沿用8位，因而也就不想再改變其軟件基礎了。”

 

 

2014年MCU市場(chǎng)占有率(以營(yíng)收計)

 

這也和半導體制造商“樂(lè )于以8位組件打造更強大的平臺”有關(guān)。他們指出，許多工程師是根據接腳數與閃存(flash)來(lái)進(jìn)行選擇，而不是位尺寸。

 

“我們看到開(kāi)發(fā)人員選擇在高達約32K flash與32針接腳的程度內都選擇用8位，”愛(ài)特梅爾(Atmel Corp.)營(yíng)銷(xiāo)總監Andreas Eieland指出，“在32K flash與32針以上，才開(kāi)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(chē)用的CAN和LIN控制器

8位MCU市場(chǎng)應用基礎仍持續擴增

 

然而，8位持續成功的關(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，反而還穩定成長(cháng)之故。

 

例如，Microchip持續為其8位組件尋找新應用。該公司在今年7月推出了PIC16F1579系列，提供高達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40接腳與56KB flash，瞄準消費電子與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用。

 

 

Microchip新的8位PIC16F18877系列提供高達40接腳與56KB flash，瞄準消費電子與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用（來(lái)源：Microchip）

 

Microchip的工程師表示，新系列組件也為更廣泛的LED應用開(kāi)啟了大門(mén)。透過(guò)整合不斷增加核心獨立的外圍，該公司的新系列8位組件可用于驅動(dòng)160串的WS2812 RGB LED。在此之前，這一類(lèi)的應用通常不會(huì )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)從外圍驅動(dòng)高功率LED了，”Microchip產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Janmichael Aberouette表示。

 

Microchip指出，在汽車(chē)引擎控制方面，該公司的8位組件也取得了進(jìn)展，最近并與在遠東地區一家低成本汽車(chē)制造商合作，利用8位MCU開(kāi)發(fā)內燃引擎。

 

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

 

 

2014年全球前五大8位MCU制造商(以營(yíng)收計)

 

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

 

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

 

 

半導體周期調整也影響不了8位單片機的地位

 

當然，8位市場(chǎng)也開(kāi)始失去某些應用。Gartner指出，16位與32位組件每年分別成長(cháng)正7%和10%；而8位的年成長(cháng)率僅0.7%。在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，大部份基于CAN與Flexray的應用對8位來(lái)說(shuō)都太過(guò)先進(jìn)了。同樣地，許多IoT設備以及先進(jìn)的馬達控制應用也超出8位的能力范圍。此外，運算密集型的應用通常也必須使用更強大的處理核心進(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，許多大型半導體制造商仍繼續支持8位的生產(chǎn)。 Microchip、Atmel、瑞薩(Renesas)、恩智浦(NXP )、意法半導體(ST)和飛思卡爾(Freescale)都是去年帶來(lái)整個(gè)62億美元8位MCU市場(chǎng)的一部份。業(yè)界分析師甚至還說(shuō)這項“教父”級的技術(shù)目前還看不到盡頭。

 

 

 

 

20年來(lái)，人們一直談?wù)?位單片機即將被淘汰；不過(guò)這并沒(méi)有成為現實(shí)，而且我們認為，未來(lái)它也不會(huì )退出歷史舞臺。原因在于，并非所有應用都具備圖形顯示或者需要傳輸大量數據，而且每天都有之前從未采用電子智能的新的8位應用被設計出來(lái)。

 

Eieland強調，“在某些應用中，8位仍有其發(fā)揮之處，甚至是在未來(lái)十年依然如此。”

 

去年10月，Microchip首席執行官史蒂夫桑吉（Steve Sanghi）拉響了半導體行業(yè)的警報，他說(shuō)：“半導體行業(yè)的新一波調整已經(jīng)開(kāi)始，并將在未來(lái)幾個(gè)季度席卷整個(gè)行業(yè)。”而今年，Microchip重奪8位單片機市場(chǎng)第一寶座。

 

雖然一些市場(chǎng)觀(guān)察員認為這一市場(chǎng)已呈現衰退趨勢，但是原廠(chǎng)在8位單片機領(lǐng)域繼續創(chuàng )新，并不斷創(chuàng )造新的收益記錄。