運算需求漸高8位元MCU讓王座 成長動能直指32位元

前言：微控制器(Micro Controller Unit，MCU)依照內部的處理能力，一般大致區分為8位元、16位元、32位元這3大產品線，由於應用領域太廣，需要高技術也需要低成本的產品，所以三大產品線原本界線分明，各領有一片應用領域。其中8位元產品線以不小的差距領先，不過一般預計在應用需求與製程等各種因素到位後，32位元MCU將可望奪下MCU市佔王座。

本文：微控制器把中央處理器(CPU)、記憶體、定時/計數器、輸入/輸出介面(I/O)，以及其他裝置，都整合在一塊晶片上。MCU的發展歷史相當悠久，從Intel的4004晶片問世4位元 MCU就已存在。

MCU存活時間這麼長，到今日還相當活躍，主要原因並非完全是技術面，成本優勢無人可及才是重點，例如目前FPGA成本雖然每年下降幅度非常大，但與MCU相比較，卻仍顯得相對昂貴。此外，FPGA所需配合的周邊電路，亦遠較MCU複雜，這樣也為FPGA已經比較貴的成本雪上加霜。就算拿FPGA最擅長的優勢，設計彈性對比，透過客製化設計的MCU，也具備了整合周邊電路的應用模式，且可針對不同應用，設計整合不同功能與模組，FPGA在此點也討不到多少便宜。

因此許多工業或消費終端裝置，外觀不是常見的IT產品，例如玩具、家電、甚至汽機車、工業控制裝置的背後，都靠MCU賦予各式各樣的功能。在前述的幾個MCU應用需求中，即可觀察出各應用範圍需要的MCU能力，差異相當大，例如玩具可能只需要MCU賦予其聲光自動控制的能力，但是車用電子裝置卻可能需要繁雜的運算功能，例如控制倒車雷達與防盜裝置。

在南轅北轍的需求帶動下，遂讓MCU的產品線分化的相當明顯，各家研究機構分析的全球MCU營收，幾乎都呈現8位元、16位元、32位元三大陣營明顯三分天下的局面，其他的產品線，例如4位元MCU，幾乎無足輕重。

現階段至2011年 MCU將呈現8與32位元兩極山頭

MCU雖然分成三大陣營，不過由統計圖表中可以明顯看出，現階段MCU市場明顯由8位元產品領先，這是由於MCU控制的終端裝置，往往是出貨量相當大的成熟產品，MCU需要控制的功能很難區分出差異性，但是在大量生產下，一顆MCU能省下一點成本，整體就很可觀，所以價位常是第一考量。

以2006-2007年為例，8位元MCU平均銷售價格約為1.5~2 美元，與4位元MCU 價格相差不大，約在1美元左右，但是性能強很多，因此大部分的應用皆選擇8位元MCU，除非真的不夠用才考慮16位元MCU，但16位元 MCU的售價即翻倍約為3-4美元，32位元MCU的價格則為6-8美元以上。

不過仔細分析，8位元稱王也不全然是價格因素這麼簡單。由於技術成熟，8位元MCU整合了新一代核心的高速度、處理性能和程式碼效率，以及多樣化的週邊介面，和多項提升晶片穩固性和可靠性的功能，加上以IP核心方式，與ASIC和FPGA整合，結果除了高階工業控制與車用應用外，幾乎8位元MCU都可以包辦，因此明顯擠壓了上下4與16位元MCU的發展，遑論差價頗大的32位元MCU。

不過這樣的發展趨勢，在行動通訊裝置、醫療設備、前述的高階車用裝置與更複雜的消費性點子產品越來越強調性能後，有了轉變。以行動通訊裝置而論，許多手機已經強大到能夠執行過去個人電腦才能執行的應用程式或遊戲，而且強調聲光效果，都已經不是強化過的8位元MCU所能應付。換言之，消費性電子大量繪圖資料及多媒體處理的興起，這些裝置對於其記憶體存取速度的要求越來越高，導致現有的8位元，尤其8051架構的記憶體存取及硬體中斷(Interrupt)程式效能已達極限。

再由市場面回到技術面，8位元MCU獲利逐漸下滑也是32位元MCU被長期看好的原因，根據市調機構IC Insight先前統計，2009年4/8位元MCU市值預估為41.33億美元，32位元約41.18億美元，到了2010年，32位元MCU產值將超過8位元，預估4/8位元產值為42.78億美元，32位元則為45.71億美元。

不過32位元MCU取代8位元預計並非一蹴可幾，無論由技術面或是市場營收面觀察，目前8位元與32位元MCU都呈現分庭抗禮的兩極山頭態勢，就算2010年32位元MCU真的在營收上超越了8位元MCU，也仍無法大福領先，

分析其原因，例如一家原本開發8位元MCU的廠商，已投入相當資金布局及熟悉8位元MCU的工具及軟體，若移轉至32位元，就算能解決成本的問題(各MCU廠商不斷強調的，32位元MCU成本已經越來越低，甚至貼近8位元MCU，但那是指成品，開發成本則未必盡然），該廠開發人員也得重新學習適應幾套全新的開發工具及軟體，也成為必須被考量的因素，這類學習曲線與成本也構成32位元MCU無法迅速普及的原因之一。

終端應用趨勢催化下 32位元成長動能強

雖然在現階段，32位元MCU一時還無法取代8位元MCU的王座，頂多做到旗鼓相當，現階段32位元MCU的主要競爭策略，亦多為複製過去8位元MCU價格優勢但性能不錯，擠壓4/16位元MCU市場的作法。但是分析未來的應用趨勢，可以明顯看出，32位元MCU的成長力道，絕對不容小覷。

1、消費性電子產品：消費性電子無所不在，它有幾個特色，像是具備運算能力、可以藉由各種管道連結上寬頻網路、接取娛樂內容等，這些功能無論是運算還是無限連接的能力，都需要強大的32位元MCU才能勝任。

此外，消費性電子產品的多元性，也成為32位元MCU的成長動力，舉例而言，許多製造廠商想盡辦法在某一裝置附加許多功能，好增加市占率，這個想法已經需要強力MCU，結果觀察市場上，使用者通常並不只使用單一種行動裝置，而是看他手邊工作上的需求，如用完筆記型電腦，再用手機、娛樂時用播放機，還會看電子書，但每個產品競相附加功能的結果，讓32位元這類強力MCU需求不減反增。

2、車用電子：車用MCU的數量相當多，主要原因為新一代的汽車設計越來越講求人性化與安全性，車用MCU的應用也因此日益廣泛，目前一部中等車輛所採用的MCU就多達40至50顆，高階車可能更高達80至100顆以上，而且由過去的簡單控制進化到許多需要精密運算的功能，即從低階的電動座椅、電動照後鏡控制到高階的線傳控制(X-by-wire)、車輛安全系統、車內視聽娛樂與無線通訊，都可發現無所不在，而且高階運用越來越多的趨勢，相當明顯。

雖然車用32位元MCU的成長預估，曾在金融海嘯下受創慘重，但隨景氣逐步復甦，加上綠色環保概念帶動油電混合車與電動車的趨勢，車輛應用帶動32位元MCU的成長，仍是許多專家看好的趨勢。

3、監控與醫療電子：在醫療照護方面，受景氣影響小，且隨著老年化與少子化時代的同步來臨，帶動了預防醫學潮流的大行其道，醫療不再只是被動治病，更包含了健康經營、健康管理等，因此衍生出更多隨身診斷的可配戴式/可攜式醫療器材需求(如計步器、血壓計、血脂計…)，進而帶動更多32位元MCU的發展動力。

在環境感測部份，隨著各國政府對於環境能源、國土安全的關注程度有增無減，現代個人安全也相當受到感測器的保障，如現在警方破案相當倚重的監視器，需要越來越精細的畫面，換言之即為強力的運算能力，又是32位元MCU的重要商機。