为什么还看好8位MCU？

2022-05-31 01:05

在百花齐放的终端的需求推动下，MCU正在迸发出强劲的动力。

据IC insights在今年三月份发布的报告预测, 从 2021 年到 2026 年，MCU总销售额预计将以 6.7% 的复合年增长率增长，并在预测的最后一年达到 272 亿美元。按照 ICinsights的报告，在蒸蒸日上的MCU市场，当然以32位 MCU最为关注，但过去一直被媒体少被提及的8位MCU，甚至4 位MCU也位列其中。报告指出，到2026年，全球4/8 位 MCU依然有24亿美元的规模。

看到这里，也许有读者会疑惑，因为在32 bit MCU价格一直在往下探的当下，为何8位MCU还是有市场？甚至早在十几年前，就有分析人士认为8位MCU已死。

但在Microchip 8位单片机产品部副总监Steve Kennelly看来，我们似乎对8 位 MCU有了误解。

8位MCU有需求，Microchip恰逢其会

在讲解为什么8位MCU依然有需求之前，我们首先简单介绍一下MCU，以及其中的的“位”是什么意思。

回看MCU的发展历史，历经了4位、8位、16位再到现在的32位的变化。。这里的“位”是指指MCU的“字长”，也就是一次运算中参与运算的数据长度。按照一般理论上看，位数越大，运算效率越高，性能越强，但这仅仅是理论。因为判断一个MCU是否适用，这不是唯一的考量因素。例如频率、功耗甚至尺寸等，也都是开发者需要关注的点。这也是为什么在32位大行其道的当下，8位MCU依然拥有市场的原因。

Steve Kennelly指出，随着技术成本日益降低，越来越多的系统将利用各种技术来制造速度更快、性能更强和易用性更高的产品。例如以前的全模拟应用正在逐渐向“智能”系统转变（这类应用的示例包括照明开关、充电线缆和恒温器）。正是这一趋势促使对各种MCU的需求不断增加。

“最近，我们发现有一些生产32位器件的竞争企业取消了其产品组合中存储器较小且引脚数量较少的产品，导致该领域对8位PIC和AVR MCU的需求增加。此外，我们的MCU经常与32位MCU一起出现在许多系统中。”Steve Kennelly接着说。他同时指出，在某些领域中，8位MCU更适合现有任务，其客户也选择了公司的PIC和AVR来实现模拟“协处理器”、系统管理IC和创建定制灵活外设等功能。

需要指出的是，这里的PIC是指Microchip自研的哈佛架构MCU，而AVR则是他们收购Atmel所获得的MCU产品线。从Steve Kennelly的介绍我们得知，对于嵌入式控制系统来说，PIC和AVR MCU一直有两个众所周知的优势：简化代码开发和加速硬件设计。借助一系列片上模拟功能，例如运放和多电压输入/输出端口、具有计算功能的模数转换器、软件可配置逻辑单元以及虚拟数字端口。

正是因为拥有这些特性，PIC和AVR 8位MCU被广泛应用在上述的“智能”市场。也被用于在更为复杂的多芯片系统中（如数据中心服务器、商用航空网络和手术机器人等应用场景）实现特定功能。此外，因为PIC和AVR MCU具有全新的独立于内核的外设，所以其应用范围十分广泛，并可用于通常不采用8位MCU的应用。

“这些器件可以作为主系统处理器发挥双重作用，但在更加复杂的系统中，通常与32位MCU搭配使用。”Steve Kennelly举例说。

正是在这些应用需求的推动下，Microchip的8位MCU在市场上拥有领先的地位。按照Garter的统计显示，Microchip 的 8 位 MCU 市场份额为 32%，遥遥领先其最接近的竞争对手 NXP （份额为11%）。

Gartner 2021 市场份额报告中的全球 8 位微控制器市场份额

（图片来源：Microchip）

能获得如此强势的表现，除了产品的先天优势以外，有的放矢的更新也是Microchip能够在八位MCU拥有现在地位另一个重要原因。

不断保持创新，五系列新品亮相

在与Steve Kennelly沟通的时候，Microchip多次强调了公司在8位MCU方面的持续创新。

而之所以这样做，是因为他们看到市场在持续增长，特别是独立于内核的外设和智能模拟的普及，也推动了这一增长趋势。越来越多的应用正在朝着“智能”方向转变，也就是说，以前的‘简单’系统现在需要不断提高连接性和/或灵活性，以便满足客户的需求偏好。”而在他看来，物联网节点数量的快速增长就是这种趋势的一种体现。

“这些系统通常执行一些简单的任务，并且通常需要非常高效。以住宅安全系统中的门窗传感器为例，回顾一下它们从1990年至今的发展历程。客户现在需要自己动手安装，这样一来便无法使用墙内布线，从而给此类传感器的设计人员带来了挑战。对于这些系统的设计人员来说，更长的电池寿命、简单的模拟传感器接口以及出色的灵活性和连接性是‘刚需’；8位PIC和AVR MCU完全符合这些要求。”Steve Kennelly接着说。

而Microchip在本季度推出的五个新系列、60多款新独立器件，正是在这样的背景下产生的。

据介绍，这些新产品拥有强大的处理能力，能够与其他芯片和模拟外设轻松通信，在构建时无需对印刷电路板（PCB）进行改动，就能实现超强配置。这些器件将类似ASIC的功能与简单的开发经验相结合，扩展了传统MCU的功能，并允许它们被配置为智能外设芯片。类似PIC16F171系列中的软件控制运算放大器、多电压输入/输出（MVIO）和带计算功能的模数转换器（ADCC）的智能外设，为原本不使用传统MCU的应用带来了新的价值。

使用不同电源电压芯片的系统经常需要跨越多个电压域（例如，将5V的 MCU连接到1.8V的传感器）。此类系统通常需要电平转换硬件，从而增加了成本。Microchip最新的8位MCU（包括AVR DD系列）中的MVIO外设允许MCU上的单个端口在与MCU其他部分不同的电压域中工作，从而无需额外的外部元件。

看到这里，也许有人会问，设计MVIO/CIP这样独立于内核的外设，是否会在提供定制化功能的同时增加8位单片机的成本与尺寸？

针对这个问题，Steve Kennelly首先表示，MCU增加的任何功能都会影响成本和/或尺寸。然而在Microchip方面，公司对于新增的外设和功能采取的方法是确保客户能够实现远大于额外成本的价值。“我们的全新器件支持多电压输入/输出（MVIO），其成本远低于在使用不带MVIO的类似MCU的系统中添加电压电平转换器芯片。我们带有运放和数模转换器的器件也是如此。”Steve Kennelly举例说。

在Microchip看来，有些系统要求一定水平的速度和响应时间，这是基于软件的处理难以达到的。所以Microchip PIC和AVR产品系列的独立于内核的外设（CIP）可以用MPLAB®代码配置器（MCC）进行编程，以方便连接形成硬件处理链。这使得创建定制外设成为可能，从而消除了软件处理的周期时间。例如，通过配置一个由脉宽调制器（PWM）、SPI接口和可配置逻辑单元（CLC）组成的超级外设，即可轻松控制一个需要独特时序才能正确驱动的WS2812 LED阵列。

Steve Kennelly也进一步指出，为了帮助客户充分利用这些全新MCU，Microchip将继续投资开发统一的工具，如MPLAB® Discover、MPLAB X和MPLAB代码配置器，以提供紧跟最新趋势且用户友好的开发体验。借助这些工具，开发人员可以使用他们熟悉的集成开发环境来实现其MCU上的所有全新数字和模拟功能。此外，Microchip还将继续为最新的AVR MCU提供Studio和Start支持。

“PIC和AVR MCU非常受欢迎，它们的设计能够满足我们客户对当前以及未来应用的要求。我们还为8位PIC和AVR MCU建立了强大的供应链，绝大部分都在Microchip自有工厂中生产。这使我们能够以业内不常有的方式控制生产过程。”Microchip 8位单片机业务部营销副总裁Greg Robinson说。

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