运算需求渐高8位元MCU让王座 成长动能直指32位元

前言：微控制器(Micro Controller Unit，MCU)依照内部的处理能力，一般大致区分为8位元、16位元、32位元这3大产品线，由于应用领域太广，需要高技术也需要低成本的产品，所以三大产品线原本界线分明，各领有一片应用领域。其中8位元产品线以不小的差距领先，不过一般预计在应用需求与制程等各种因素到位后，32位元MCU将可望夺下MCU市占王座。

本文：微控制器把中央处理器(CPU)、存储器、定时/计数器、输入/输出界面(I/O)，以及其他装置，都整合在一块芯片上。MCU的发展历史相当悠久，从Intel的4004芯片问世4位元 MCU就已存在。

MCU存活时间这麽长，到今日还相当活跃，主要原因并非完全是技术面，成本优势无人可及才是重点，例如目前FPGA成本虽然每年下降幅度非常大，但与MCU相比较，却仍显得相对昂贵。此外，FPGA所需配合的周边电路，亦远较MCU复杂，这样也为FPGA已经比较贵的成本雪上加霜。就算拿FPGA最擅长的优势，设计弹性对比，透过定制化设计的MCU，也具备了整合周边电路的应用模式，且可针对不同应用，设计整合不同功能与模块，FPGA在此点也讨不到多少便宜。

因此许多工业或消费终端装置，外观不是常见的IT产品，例如玩具、家电、甚至汽摩托车、工业控制装置的背后，都靠MCU赋予各式各样的功能。在前述的几个MCU应用需求中，即可观察出各应用范围需要的MCU能力，差异相当大，例如玩具可能只需要MCU赋予其声光自动控制的能力，但是车用电子装置却可能需要繁杂的运算功能，例如控制倒车雷达与防盗装置。

在南辕北辙的需求带动下，遂让MCU的产品线分化的相当明显，各家研究机构分析的全球MCU营收，几乎都呈现8位元、16位元、32位元三大阵营明显三分天下的局面，其他的产品线，例如4位元MCU，几乎无足轻重。

现阶段至2011年 MCU将呈现8与32位元两极山头

MCU虽然分成三大阵营，不过由统计图表中可以明显看出，现阶段MCU市场明显由8位元产品领先，这是由于MCU控制的终端装置，往往是出货量相当大的成熟产品，MCU需要控制的功能很难区分出差异性，但是在大量生产下，一颗MCU能省下一点成本，整体就很可观，所以价位常是第一考量。

以2006-2007年为例，8位元MCU平均销售价格约为1.5~2 美元，与4位元MCU 价格相差不大，约在1美元左右，但是性能强很多，因此大部分的应用皆选择8位元MCU，除非真的不够用才考虑16位元MCU，但16位元 MCU的售价即翻倍约为3-4美元，32位元MCU的价格则为6-8美元以上。

不过仔细分析，8位元称王也不全然是价格因素这麽简单。由于技术成熟，8位元MCU整合了新一代核心的高速度、处理性能和程序码效率，以及多样化的周边界面，和多项提升芯片稳固性和可靠性的功能，加上以IP核心方式，与ASIC和FPGA整合，结果除了高端工业控制与车用应用外，几乎8位元MCU都可以包办，因此明显挤压了上下4与16位元MCU的发展，遑论差价颇大的32位元MCU。

不过这样的发展趋势，在移动通讯装置、医疗设备、前述的高端车用装置与更复杂的消费性点子产品越来越强调性能后，有了转变。以移动通讯装置而论，许多手机已经强大到能够执行过去个人电脑才能执行的应用程序或游戏，而且强调声光效果，都已经不是强化过的8位元MCU所能应付。换言之，消费性电子大量绘图数据及多媒体处理的兴起，这些装置对于其存储器存取速度的要求越来越高，导致现有的8位元，尤其8051架构的存储器存取及硬件中断(Interrupt)程序效能已达极限。

再由市场面回到技术面，8位元MCU获利逐渐下滑也是32位元MCU被长期看好的原因，根据市调机构IC Insight先前统计，2009年4/8位元MCU市值预估为41.33亿美元，32位元约41.18亿美元，到了2010年，32位元MCU产值将超过8位元，预估4/8位元产值为42.78亿美元，32位元则为45.71亿美元。

不过32位元MCU取代8位元预计并非一蹴可几，无论由技术面或是市场营收面观察，目前8位元与32位元MCU都呈现分庭抗礼的两极山头态势，就算2010年32位元MCU真的在营收上超越了8位元MCU，也仍无法大福领先，

分析其原因，例如一家原本开发8位元MCU的厂商，已投入相当资金布局及熟悉8位元MCU的工具及软件，若移转至32位元，就算能解决成本的问题(各MCU厂商不断强调的，32位元MCU成本已经越来越低，甚至贴近8位元MCU，但那是指成品，开发成本则未必尽然），该厂开发人员也得重新学习适应几套全新的开发工具及软件，也成为必须被考量的因素，这类学习曲线与成本也构成32位元MCU无法迅速普及的原因之一。

终端应用趋势催化下 32位元成长动能强

虽然在现阶段，32位元MCU一时还无法取代8位元MCU的王座，顶多做到旗鼓相当，现阶段32位元MCU的主要竞争策略，亦多为复制过去8位元MCU价格优势但性能不错，挤压4/16位元MCU市场的作法。但是分析未来的应用趋势，可以明显看出，32位元MCU的成长力道，绝对不容小觑。

1、消费性电子产品：消费性电子无所不在，它有几个特色，像是具备运算能力、可以藉由各种管道连结上宽频网络、接取娱乐内容等，这些功能无论是运算还是无限连接的能力，都需要强大的32位元MCU才能胜任。

此外，消费性电子产品的多元性，也成为32位元MCU的成长动力，举例而言，许多制造厂商想尽办法在某一装置附加许多功能，好增加市占率，这个想法已经需要强力MCU，结果观察市场上，使用者通常并不只使用单一种移动设备，而是看他手边工作上的需求，如用完笔记本电脑，再用手机、娱乐时用播放机，还会看电子书，但每个产品竞相附加功能的结果，让32位元这类强力MCU需求不减反增。

2、车用电子：车用MCU的数量相当多，主要原因为新一代的汽车设计越来越讲求人性化与安全性，车用MCU的应用也因此日益广泛，目前一部中等车辆所采用的MCU就多达40至50颗，高端车可能更高达80至100颗以上，而且由过去的简单控制进化到许多需要精密运算的功能，即从低端的电动座椅、电动照后镜控制到高端的线传控制(X-by-wire)、车辆安全系统、车内视听娱乐与无线通讯，都可发现无所不在，而且高端运用越来越多的趋势，相当明显。

虽然车用32位元MCU的成长预估，曾在金融海啸下受创惨重，但随景气逐步复苏，加上绿色环保概念带动油电混合车与电动车的趋势，车辆应用带动32位元MCU的成长，仍是许多专家看好的趋势。

3、监控与医疗电子：在医疗照护方面，受景气影响小，且随着老年化与少子化时代的同步来临，带动了预防医学潮流的大行其道，医疗不再只是被动治病，更包含了健康经营、健康管理等，因此衍生出更多随身诊断的可配戴式/可携式医疗器材需求(如计步器、血压计、血脂计…)，进而带动更多32位元MCU的发展动力。

在环境传感部份，随着各国政府对于环境能源、国土安全的关注程度有增无减，现代个人安全也相当受到传感器的保障，如现在警方破案相当倚重的监视器，需要越来越精细的画面，换言之即为强力的运算能力，又是32位元MCU的重要商机。