MCU發展亦不可忽視平台標準化與高度整合化趨勢
MCU發展除了講求高效能與節能平衡外,另外有兩個趨勢也不可忽視,分別是平台標準化與高度整合化。
平台標準化
MCU的發展歷程,80年代的單一架構(8051),90年代有8051、AVR,XA,68K等眾多MCU架構百花齊放的局面,但現在MCU 平台規格走向標準化,方便讓下游客戶自行研發所需的終端商品。
標準化平台的概念,也是過去MCU產業明瞭,但不太觸及與深入討論的問題,因雖然大部分IP皆以ARM的授權為主,但是平台還是各唱各的調,市場反應也不錯。不過在現今電子產品生命週期縮短,開發者又必須快速反應市場偏好的情況下,不但IP、甚至連平台都講求公板,與過去不同。
前10大廠的32位元MCU運算設計架構,除Microchip使用MIPS授權、瑞薩大量採取自行研發的處理架構外,其餘皆以ARM的授權為主,此外x86嵌入式架構目前在某些領域裏也很活躍,Atom為代表,未來中高端如朝ARM和x86 MCU的主流平臺發展,可解決不少應用軟體整體標準化問題。當然標準平台只是手段不是目標,目的是為了客製化。例如台廠對32位元MCU布局,雖然都取得ARM授權,但是卻針對不同的終端應用,如消費性電子、觸控技術、馬達等方向設計MCU即是例子。
高度整合化
MCU原本強調簡單低價,但是在整體晶片市場走向高度整合化的趨勢下,講求高性能的32位元MCU,讓更強大的處理能力更普及,代表擁有整合性高、週邊支援豐富、有線的乙太網路或Zigbee等無線通訊技術、更佳的人機介面等。另一高度整合象徵是以多處理核心來實現多執行緒應用。多核心元件通常在PC、NB、SERVER的處理器中較常見,但也開始出現在一些針對運算密集應用的MCU領域中,例如工業設備與汽車導航系中。而整合快閃記憶體取代ROM,整合數位訊號處理器(DSP)進行更複雜運算,都讓MCU性能更為強悍。
由於軟體的需求提升,對記憶體的容量要求也不斷增加。這些都是32位元MCU可以滿足的技術方向。但軟硬體整合度與性能需求都增加,目前在設計上最常見的挑戰就是軟體設計的複雜度不斷提升,廠商希望透過軟體來彌補硬體的不足。然而,軟體元件之間的交換仍不是件容易的事,例如ARM架構即為此提出了所謂的CMSIS也就是Cortex微控制器軟體介面標準(Cortex Microcontroller Software Interface Standard),希望能改善這方面的問題。
經分析,ARM對此標準的推行,希望能達成三大目的:降低複雜度、提供產業適用的廣泛性程式化標準,以及對夥伴關係及創新的支援。首先在降低複雜度上,ARM希望透過暫存器介面來存取簡單的週邊功能,並保證程式碼能透過C語言編譯器有效地產生;在提供產業適用的廣泛性程式化標準方面,要確保一致性的週邊存取方式、採用物件導向的程式化技巧,並與安全性要求相容;在對夥伴關係及創新的支援上,支援對象包括晶片、工具和中介軟體的夥伴,允許週邊功能的差異化與創新,讓授權更容易。
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