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  在百花齊放的終端的需求推動(dòng)下，MCU正在迸發(fā)出強(qiáng)勁的動(dòng)力。據(jù)IC insights在今年三月份發(fā)布的報(bào)告預(yù)測(cè), 從 2021 年到 2026 年，MCU總銷售額預(yù)計(jì)將以 6.7% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，并在預(yù)測(cè)的最后一年達(dá)到 272 億美元。按照 ICinsights的報(bào)告，在蒸蒸日上的MCU市場(chǎng)，當(dāng)然以32位 MCU最為關(guān)注，但過去一直被媒體少被提及的8位mcu單片機(jī)，甚至4 位MCU也位列其中。報(bào)告指出，到2026年，全球4/8 位 MCU依然有24億美元的規(guī)模。

  看到這里，也許有讀者會(huì)疑惑，因?yàn)樵?/span>32 bit MCU價(jià)格一直在往下探的當(dāng)下，為何8位MCU還是有市場(chǎng)?甚至早在十幾年前，就有分析人士認(rèn)為8位MCU已死。

但在Microchip 8位單片機(jī)產(chǎn)品部副總監(jiān)Steve Kennelly看來，我們似乎對(duì)8 位 MCU有了誤解。

8位MCU有需求，Microchip恰逢其會(huì)

  在講解為什么8位MCU依然有需求之前，我們首先簡(jiǎn)單介紹一下MCU，以及其中的的“位”是什么意思。

  回看MCU的發(fā)展歷史，歷經(jīng)了4位、8位、16位再到現(xiàn)在的32位的變化。。這里的“位”是指指MCU的“字長(zhǎng)”，也就是一次運(yùn)算中參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。按照一般理論上看，位數(shù)越大，運(yùn)算效率越高，性能越強(qiáng)，但這僅僅是理論。因?yàn)榕袛嘁粋€(gè)MCU是否適用，這不是唯一的考量因素。例如頻率、功耗甚至尺寸等，也都是開發(fā)者需要關(guān)注的點(diǎn)。這也是為什么在32位大行其道的當(dāng)下，8位MCU依然擁有市場(chǎng)的原因。

  Steve Kennelly指出，隨著技術(shù)成本日益降低，越來越多的系統(tǒng)將利用各種技術(shù)來制造速度更快、性能更強(qiáng)和易用性更高的產(chǎn)品。例如以前的全模擬應(yīng)用正在逐漸向“智能”系統(tǒng)轉(zhuǎn)變(這類應(yīng)用的示例包括照明開關(guān)、充電線纜和恒溫器)。正是這一趨勢(shì)促使對(duì)各種MCU的需求不斷增加。

  “最近，我們發(fā)現(xiàn)有一些生產(chǎn)32位器件的競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)取消了其產(chǎn)品組合中存儲(chǔ)器較小且引腳數(shù)量較少的產(chǎn)品，導(dǎo)致該領(lǐng)域?qū)?位PIC和AVR MCU的需求增加。此外，我們的MCU經(jīng)常與32位MCU一起出現(xiàn)在許多系統(tǒng)中?！盨teve Kennelly接著說。他同時(shí)指出，在某些領(lǐng)域中，8位MCU更適合現(xiàn)有任務(wù)，其客戶也選擇了公司的PIC和AVR來實(shí)現(xiàn)模擬“協(xié)處理器”、系統(tǒng)管理IC和創(chuàng)建定制靈活外設(shè)等功能。

  需要指出的是，這里的PIC是指Microchip自研的哈佛架構(gòu)MCU，而AVR則是他們收購(gòu)Atmel所獲得的MCU產(chǎn)品線。從Steve Kennelly的介紹我們得知，對(duì)于嵌入式控制系統(tǒng)來說，PIC和AVR MCU一直有兩個(gè)眾所周知的優(yōu)勢(shì)：簡(jiǎn)化代碼開發(fā)和加速硬件設(shè)計(jì)。借助一系列片上模擬功能，例如運(yùn)放和多電壓輸入/輸出端口、具有計(jì)算功能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、軟件可配置邏輯單元以及虛擬數(shù)字端口。

  正是因?yàn)閾碛羞@些特性，PIC和AVR 8位MCU被廣泛應(yīng)用在上述的“智能”市場(chǎng)。也被用于在更為復(fù)雜的多芯片系統(tǒng)中(如數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、商用航空網(wǎng)絡(luò)和手術(shù)機(jī)器人等應(yīng)用場(chǎng)景)實(shí)現(xiàn)特定功能。此外，因?yàn)镻IC和AVR MCU具有全新的獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè)，所以其應(yīng)用范圍十分廣泛，并可用于通常不采用8位MCU的應(yīng)用。

  “這些器件可以作為主系統(tǒng)處理器發(fā)揮雙重作用，但在更加復(fù)雜的系統(tǒng)中，通常與32位MCU搭配使用?！盨teve Kennelly舉例說。

  正是在這些應(yīng)用需求的推動(dòng)下，Microchip的8位MCU在市場(chǎng)上擁有領(lǐng)先的地位。按照Garter的統(tǒng)計(jì)顯示，Microchip 的 8 位 MCU 市場(chǎng)份額為 32%，遙遙領(lǐng)先其最接近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 NXP (份額為11%)。

Gartner 2021 市場(chǎng)份額報(bào)告中的全球 8 位微控制器市場(chǎng)份額(圖片來源：Microchip)

  能獲得如此強(qiáng)勢(shì)的表現(xiàn)，除了產(chǎn)品的先天優(yōu)勢(shì)以外，有的放矢的更新也是Microchip能夠在八位MCU擁有現(xiàn)在地位另一個(gè)重要原因。

不斷保持創(chuàng)新，五系列新品亮相

  在與Steve Kennelly溝通的時(shí)候，Microchip多次強(qiáng)調(diào)了公司在8位MCU方面的持續(xù)創(chuàng)新。

  而之所以這樣做，是因?yàn)樗麄兛吹绞袌?chǎng)在持續(xù)增長(zhǎng)，特別是獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè)和智能模擬的普及，也推動(dòng)了這一增長(zhǎng)趨勢(shì)。越來越多的應(yīng)用正在朝著“智能”方向轉(zhuǎn)變，也就是說，以前的‘簡(jiǎn)單’系統(tǒng)現(xiàn)在需要不斷提高連接性和/或靈活性，以便滿足客戶的需求偏好?！倍谒磥?，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量的快速增長(zhǎng)就是這種趨勢(shì)的一種體現(xiàn)。

  “這些系統(tǒng)通常執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的任務(wù)，并且通常需要非常高效。以住宅安全系統(tǒng)中的門窗傳感器為例，回顧一下它們從1990年至今的發(fā)展歷程?？蛻衄F(xiàn)在需要自己動(dòng)手安裝，這樣一來便無法使用墻內(nèi)布線，從而給此類傳感器的設(shè)計(jì)人員帶來了挑戰(zhàn)。對(duì)于這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員來說，更長(zhǎng)的電池壽命、簡(jiǎn)單的模擬傳感器接口以及出色的靈活性和連接性是‘剛需’;8位PIC和AVR MCU完全符合這些要求?！盨teve Kennelly接著說。

  而Microchip在本季度推出的五個(gè)新系列、60多款新獨(dú)立器件，正是在這樣的背景下產(chǎn)生的。

  據(jù)介紹，這些新產(chǎn)品擁有強(qiáng)大的處理能力，能夠與其他芯片和模擬外設(shè)輕松通信，在構(gòu)建時(shí)無需對(duì)印刷電路板(PCB)進(jìn)行改動(dòng)，就能實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)配置。這些器件將類似ASIC的功能與簡(jiǎn)單的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，擴(kuò)展了傳統(tǒng)MCU的功能，并允許它們被配置為智能外設(shè)芯片。類似PIC16F171系列中的軟件控制運(yùn)算放大器、多電壓輸入/輸出(MVIO)和帶計(jì)算功能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADCC)的智能外設(shè)，為原本不使用傳統(tǒng)MCU的應(yīng)用帶來了新的價(jià)值。

  使用不同電源電壓芯片的系統(tǒng)經(jīng)常需要跨越多個(gè)電壓域(例如，將5V的 MCU連接到1.8V的傳感器)。此類系統(tǒng)通常需要電平轉(zhuǎn)換硬件，從而增加了成本。Microchip最新的8位MCU(包括AVR DD系列)中的MVIO外設(shè)允許MCU上的單個(gè)端口在與MCU其他部分不同的電壓域中工作，從而無需額外的外部元件。

  看到這里，也許有人會(huì)問，設(shè)計(jì)MVIO/CIP這樣獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè)，是否會(huì)在提供定制化功能的同時(shí)增加8位單片機(jī)的成本與尺寸?

  針對(duì)這個(gè)問題，Steve Kennelly首先表示，MCU增加的任何功能都會(huì)影響成本和/或尺寸。然而在Microchip方面，公司對(duì)于新增的外設(shè)和功能采取的方法是確?？蛻裟軌?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)大于額外成本的價(jià)值?！拔覀兊娜缕骷С侄嚯妷狠斎?輸出(MVIO)，其成本遠(yuǎn)低于在使用不帶MVIO的類似MCU的系統(tǒng)中添加電壓電平轉(zhuǎn)換器芯片。我們帶有運(yùn)放和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的器件也是如此?！盨teve Kennelly舉例說。

  在Microchip看來，有些系統(tǒng)要求一定水平的速度和響應(yīng)時(shí)間，這是基于軟件的處理難以達(dá)到的。所以Microchip PIC和AVR產(chǎn)品系列的獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè)(CIP)可以用MPLAB®代碼配置器(MCC)進(jìn)行編程，以方便連接形成硬件處理鏈。這使得創(chuàng)建定制外設(shè)成為可能，從而消除了軟件處理的周期時(shí)間。例如，通過配置一個(gè)由脈寬調(diào)制器(PWM)、SPI接口和可配置邏輯單元(CLC)組成的超級(jí)外設(shè)，即可輕松控制一個(gè)需要獨(dú)特時(shí)序才能正確驅(qū)動(dòng)的WS2812 LED陣列。

  Steve Kennelly也進(jìn)一步指出，為了幫助客戶充分利用這些全新MCU，Microchip將繼續(xù)投資開發(fā)統(tǒng)一的工具，如MPLAB® Discover、MPLAB X和MPLAB代碼配置器，以提供緊跟最新趨勢(shì)且用戶友好的開發(fā)體驗(yàn)。借助這些工具，開發(fā)人員可以使用他們熟悉的集成開發(fā)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)其MCU上的所有全新數(shù)字和模擬功能。此外，Microchip還將繼續(xù)為最新的AVR MCU提供Studio和Start支持。

  “PIC和AVR MCU非常受歡迎，它們的設(shè)計(jì)能夠滿足我們客戶對(duì)當(dāng)前以及未來應(yīng)用的要求。我們還為8位PIC和AVR MCU建立了強(qiáng)大的供應(yīng)鏈，絕大部分都在Microchip自有工廠中生產(chǎn)。這使我們能夠以業(yè)內(nèi)不常有的方式控制生產(chǎn)過程。”Microchip 8位mcu單片機(jī)業(yè)務(wù)部營(yíng)銷副總裁Greg Robinson說的。