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嵌入式技術不斷革新的今天,為何8位MCU市場依然潛力巨大?
2024-02-21

          在移動互聯時代,32位已成主流,為什么8位MCU出貨量仍然不斷攀升,甚至在某些特定領域依然被設計者們作為首選?8位MCU又有哪些新的發展趨勢和應用領域?


          事實上,在工業控制、安防、物聯網、消費類電子等諸多領域,8位MCU的身影依然處處可見,而且不斷推陳出新。從市場的占有率和銷售額來看,8位MCU的市場份額甚至還在不斷攀升。根據IHS的預測,2018年8位MCU的市場規模將增長到78億美元,市場份額繼續超過每年MCU市場營收的三分之一以上。

          究竟是什么原因令8位MCU的生命力如此旺盛,市場潛力依然巨大呢?未來,8位MCU又有哪些新的發展趨勢和應用領域呢?


          縱橫市場數十年的8位MCU,至今仍是開發各種嵌入式系統的關鍵器件,甚至在未來的物聯網(IoT)時代中也將占有一席之地。即使近來半導體廠商紛紛轉換至32位ARM Cortex-M內核架構,而招來許多有關8位MCU將走入歷史的揣測,但事實是,它仍然在市場上屹立不搖,而且在新型消費電子、物聯網、工業控制、智能傳感器和電信及數據通信設備中都可見其蹤跡。新一代的8位MCU更多的是朝智能模擬、創新性的外設這樣的方向發展,Microchip會仔細地傾聽市場客戶與市場的需求,通過創新性的產品(比如創新性的外設、獨立于內核的外設),來更好地滿足市場需求。特別需要強調的一點是,新技術中會有越來越多集成化的智能模擬模塊集成在一起。


          8位單片機在照明領域的應用非常廣泛,包括消費類的照明、工業照明,以及汽車車燈的照明等等。當然,這只是應用的其中一個方面。而上述這些概念和互聯網的概念都是相關的,比方說智能照明、智能車燈等等。除此之外,8位單片機在汽車領域應用得也非常多,比如智能汽車方面。隨著用戶對于產品“與眾不同”和“個性化”需求的加大,廠商們也推出了不同種類、不同版本的產品,能夠讓客戶實現他的個性化,體現他的與眾不同。同時集成了很多的外設,目的是幫助客戶在成本和價值方面取得平衡。


          8位MCU應用無所不在


          相較于32位設計,基于傳統8051內核的8位架構常被一些工程師認為太過老舊。事實上,8051內核一直在與時俱進,不斷得到顯著的升級,加上其長久以來在大量開發商和工程師的支持下,所積累的設備安裝量和為之編寫的數以百萬計的代碼,使嵌入式開發人員能夠繼續利用這些豐富的知識寶庫,來縮減產品上市時程和測試成本。經過廠家們持續優化的8051架構正是具備更高性能的典型8位MCU之一。俗話說的好,萬變不離其宗!廣泛部署并經過時間考驗的8051指令集仍然是許多既需要功效、又需要高性價比應用的最佳選擇。對于新興的物聯網(IoT)應用而言,可連接設備和傳感器網絡通常有嚴格的功耗、占用空間和預算限制,開發商會選擇在端節點中廣泛使用小尺寸、低功耗且低成本的8051 MCU,并達到加速系統設計的效益。


          8位MCU市場需求依然強勁,例如在近來特別紅火的無人機中,內部的電機控制電路板上便搭載了8位MCU;而許多空間受限、性能密集型應用,例如光模塊、測試和測量儀器、工業控制設備和智能傳感器等,也都需要高模擬性能和外設集成度的8位MCU。以Silicon Labs新款Laser Bee MCU為例,其集成了高分辨率模/數轉換器和數/模轉換器、高精度溫度傳感器等多個元器件,將能提供更快的時鐘及PWM性能。


          MCU市場仍處于成長階段,各級別的MCU的需求量持續攀升,應用范圍持續擴大。一般而言,在大量數據運算與圖像影音處理等方面,以32位MCU為主;在控制類應用方面,進入市場較早的8位MCU產品則具備諸多競爭優勢,例如 8位MCU產品很早進入消費類、醫療用品、工業控制、汽車電子等市場應用,產品穩定,性價比滿足需求,至今仍占主導地位。這些已穩定量產的產品,由于安全可靠與成本優勢,也成為8位 MCU之市場的發展基石。在對價格特別敏感的市場,更能凸顯8位產品價格上的優勢。伴隨著豐富外設的加持,小家電市場隨處可見8位MCU的蹤跡,IC制程也由 0.35um、 0.25um 進步到0.18um及0.13um, 性能更強、功耗更低。由此可見,8位MCU需求量仍不斷增加,市場份額仍具有上升的空間。以新唐今年的銷售成績而言,8051單片機的出貨量大幅超出了預期。


          8位MCU的生命力長盛不衰


          當ARM系列不斷吞噬8位MCU的市場份額時,有人認為32位MCU將取代8位MCU,8位MCU將會退出歷史舞臺。殊不知,ARM系列在傳統嵌入式領域大肆擴張的同時,80C51成功地實現了華麗的轉身,在嵌入式系統無限大的市場領域(如物聯網、可穿戴設備)中獲得新生,成為MCU中的不死鳥。從MCU無限大的市場角度看,隨著智能化工具的發展,MCU產品的市場需求日益擴大,從傳統電子的智能化改造、新興的智能化設備、智能化設備的分布多機、智能化設備總線、智能化設備局域網,直到物聯網時代,無處不在的人工智能的感知與控制終端領域,都表明了MCU有一個無限大的市場。這個無限大市場的多樣性決定了對MCU的多樣需求,8位、32位、64位MCU沒有好壞之分,主要體現在不同的應用領域,其技術各有所長,最重要的是取其所長,把它們應用在能充分發揮其長處的地方。


          從嵌入式系統教育角度看,以51系列單片機(8位MCU)的應用作為嵌入式系統教學是理想的,而且嵌入式系統的初學者以51系列單片機作為入門單片機的學習是較好的,學好了51單片機,今后再學習更為復雜的單片機就容易上手了。同時,8位單片機還具有穩定、便宜、易用的特點,是作為教學用機的理想選擇。從系統穩定性的角度看,在控制領域、安防領域、消費類電子等領域會大量地使用8位MCU,大量工業現場的惡劣環境注定了系統中的核心控制器件必須穩定、可靠、易維護。同時,工控設備器件選型有一個重要原則:芯片必須穩定可靠、應用成熟,器件所含有的功能和數應量略大于設計需求。就分配給它的任務而言, 51系列的8位單片機性能足矣,在滿足需求的情況下,處理器越簡單,穩定性就越強,越有利于產品的安全維護。從市場產品需求看,在大部分嵌入式產品中,8位機就能滿足嵌入式系統中80%-90%的基本需求,嵌入式產品最低的要求也是能處理8位二進制數據或代碼,眾多的嵌入式產品從內核到開發工具都是以8位內核為基礎的,市場的可視需及其自身性價比決定了它依然能活躍在這個舞臺上。
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