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MCU发展亦不可忽视平台标准化与高度整合化趋势

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MCU发展除了讲求高效能与节能平衡外,另外有两个趋势也不可忽视,分别是平台标准化与高度整合化。

平台标准化
MCU的发展历程,80年代的单一架构(8051),90年代有8051、AVR,XA,68K等众多MCU架构百花齐放的局面,但现在MCU 平台规格走向标准化,方便让下游客户自行研发所需的终端商品。

标准化平台的概念,也是过去MCU产业明了,但不太触及与深入讨论的问题,因虽然大部分IP皆以ARM的授权为主,但是平台还是各唱各的调,市场反应也不错。不过在现今电子产品生命周期缩短,开发者又必须快速反应市场偏好的情况下,不但IP、甚至连平台都讲求公板,与过去不同。

前10大厂的32位元MCU运算设计架构,除Microchip使用MIPS授权、瑞萨大量采取自行研发的处理架构外,其余皆以ARM的授权为主,此外x86嵌入式架构目前在某些领域里也很活跃,Atom为代表,未来中高端如朝ARM和x86 MCU的主流平台发展,可解决不少应用软件整体标准化问题。当然标准平台只是手段不是目标,目的是为了定制化。例如台厂对32位元MCU布局,虽然都取得ARM授权,但是却针对不同的终端应用,如消费性电子、触控技术、马达等方向设计MCU即是例子。

高度整合化
MCU原本强调简单低价,但是在整体芯片市场走向高度整合化的趋势下,讲求高性能的32位元MCU,让更强大的处理能力更普及,代表拥有整合性高、周边支持丰富、有线的以太网络或Zigbee等无线通讯技术、更佳的人机界面等。另一高度整合象徵是以多处理核心来实现多执行绪应用。多核心元件通常在PC、NB、SERVER的处理器中较常见,但也开始出现在一些针对运算密集应用的MCU领域中,例如工业设备与汽车导航系中。而整合快闪存储器取代ROM,整合数码信号处理器(DSP)进行更复杂运算,都让MCU性能更为强悍。

由于软件的需求提升,对存储器的容量要求也不断增加。这些都是32位元MCU可以满足的技术方向。但软硬件整合度与性能需求都增加,目前在设计上最常见的挑战就是软件设计的复杂度不断提升,厂商希望透过软件来弥补硬件的不足。然而,软件元件之间的交换仍不是件容易的事,例如ARM架构即为此提出了所谓的CMSIS也就是Cortex微控制器软件界面标准(Cortex Microcontroller Software Interface Standard),希望能改善这方面的问题。

经分析,ARM对此标准的推行,希望能达成三大目的:降低复杂度、提供产业适用的广泛性程序化标准,以及对夥伴关系及创新的支持。首先在降低复杂度上,ARM希望透过暂存器界面来存取简单的周边功能,并保证程序码能透过C语言编译器有效地产生;在提供产业适用的广泛性程序化标准方面,要确保一致性的周边存取方式、采用物件导向的程序化技巧,并与安全性要求兼容;在对夥伴关系及创新的支持上,支持对象包括芯片、工具和中介软件的夥伴,允许周边功能的差异化与创新,让授权更容易。

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