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佈局高階MCU應用

2016-12-02 10:06

【作者: 廖家宜】

2016年11月第301期
2016年11月第301期
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「MCU在市場上將是永遠存在、不可或缺的一個關鍵角色。」德州儀器嵌入式系統總監詹勳琪對此下了這樣一個定義。生活中有太多電子產品都會應用到MCU,舉凡家電、影音設備、工業及醫療等可所謂無所不在。

MCU從最普遍的8位元進展至16位元甚至現如日中天的32位元,雖各有各的一片天,但隨著技術演進與市場推移,廠商互相競爭發展加上價格戰之因素,

再者,因應話題火熱的物聯網、工業4.0、車用電子的興起,將需有更多運算能力與效能上的需求,使得32位元如今儼然成為市場主流。

圖一 : 因應市場趨勢與需求,MCU如今已為32位元為趨勢。〈Source:Fl...
圖一 : 因應市場趨勢與需求,MCU如今已為32位元為趨勢。〈Source:Flexe〉
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32位元市場的龐大應用商機讓廠商趨之若鶩,相對的廠商的市場競爭也越發激烈,為搶占一席之地,各廠無不卯足全勁以不同的周邊設計、市場,以及專用型產品搶分杯羹。而作為此領域的領導廠商,德州儀器也絕不會在此當中缺席。

邁入32位元戰場

談論起現今主流的32位元之MCU,不得不提為人熟知的ARM Cortex-M系列核心,依不同市場區分成M0至M4的等級,其中,Cortex-M0可做為初階8/16位元應用,Cortex-M3可做中階的16/32位元應用,而Cortex-M4則可拿來做高階的32位元應用。

圖二 : 德州儀器嵌入式系統總監詹勳琪表示未來MCU將會逐漸走向整合一途。〈攝影...
圖二 : 德州儀器嵌入式系統總監詹勳琪表示未來MCU將會逐漸走向整合一途。〈攝影/廖家宜〉
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作為ARM的領導合作廠商,德儀(TI)對ARM的產品是在熟悉不過的了,這讓它在針對MCU的應用與佈局上非常完善。德州儀器針對MCU的佈局初始便從16位元開始發展進程至32位元,現在的產品也多以32位元為主,但這並不表示德儀在低階MCU市場無競爭力,其針對低階市場仍做出相應需求,推出具有差異化特色的產品。

差異化/整合是致勝關鍵

德儀在以Cortex M為核心的產品佈局主要著重在Cortex –M3與Cortex –M4。值得一提的是,因德儀認為Cortex-M0或Cortex-M0+屬於入門,可做內部控制但卻並不是具有強大效力,因此都會再帶入Cortex –M3與Cortex –M4的核心,藉此執行較大的運算能量、進一步開發使用。雖然該系統裡有M0的存在,但德儀卻不會特別跟客戶強調內含該核心。詹勳琪表示,在德儀的產品當中,其實看不太到像M0這樣獨立的核心,因其缺乏差異化,因此在產品開發上並不會特別去著墨這一塊。

在市場各式各樣以Cortex M核心為架構所開發的MCU產品,要如何獲得市場青睞?以上述來看,德儀非常注重產品差異化,而其中強調的便是整合。以旗下的MSP產品線舉例,該產品線亦有採用32位元的Cortex-M4為核心,此核心強調低功耗,此外加上14位元的ADC,強調與周邊的連結性這類整合方式。

第二個例子則是無線整合,旗下的無線MCU就是基於Cortex -M3與M4,再整合Wi-Fi、BLE、ZigBee等。德儀認為,取得ARM Cortex M的授權基本上到處都可做,但在全球佈局裡,德儀為了讓產品保持與它家的差異化,因此會大量進行整合,不論是類比整合、無線整合,或是電源整合皆是。詹勳琪表示,其實每個產品、每種趨勢都免不了在最終走向整合一途,是以MCU也無特例。

TI鎖定工業與車用佈局

詹勳琪表示,目前德儀在市場上的投資著重在工業與車用市場,為了因應該市場特性,其對MCU的使用與需求也會有很大的不同。基本上,高階MCU強調的是性能,因此較著重在工業與車用市場。

先以車用市場舉例來說,車用講究的是安全,而安全又關乎到即時的問題,如安全氣囊在緊急狀況下必須在極短時間內開啟。以ARM架構區分,其一是眾所熟悉的Cortex M核心系列,但在車用市場則是強調Cortex R核心系列,如R4、R5。這類型的核心講求的是Real-time,並做到安全認證如ISO 26262標準的支持。

另外,在工業領域上講求的則又是另一種針對運算的Real-time,例如,德儀旗下的基於DSP的C2000,該產品多應用在工業上的轉馬達、電源轉換等,這些東西都需要即時計算,除了運算要快,也需要類比的整合,因此在工業的使用也會不一樣。

回頭來看,一般所熟知的Cortex M核心系列,因為不怎麼要求Real-time與安全訴求,因此可應用於像物聯網的領域當中。德儀在MCU產品的佈局廣泛且皆能針對不同的應用運用各種MCU的基礎。

高階MCU世代轉換無須過快

圖三 : 德州儀器未來將著重於工業與車用市場的投資。〈Source:Odysse...
圖三 : 德州儀器未來將著重於工業與車用市場的投資。〈Source:Odyssey〉
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在32位元幾乎已成主流的當下,64位元也在蓄勢待發,不過,當MCU跨入64位元領域,其運算效能與應用領域已經跟當今64位元CPU、AP相去不遠,因此前幾年雖然有廠商嘗試推出64位元的MCU來試水溫,但由於應用太少,加上目前32位元的MCU足以滿足各種市場需求,使得廠商退出64位元MCU的開發。

而針對此況,詹勳琪也認為,高階MCU的世代轉換事實上是不需要那麼快的,其一是因為以現在的效能來說已足夠使用,客戶的需求其實是用不到那麼高,其二是市場需求,並不是技術越高越有利可圖,重要的還是要因應市場的趨勢變化。

**刊頭圖片〈Source:PCWorld〉

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