微控制器邁向多核心架構

       隨著許多應用逐漸被開發(fā)，微控制器的市場不斷的成長，其中32位微控制器的成長幅度已超越8位，各家廠商無不使出渾身解數，提高32位微控制器產品的性能以搶攻龐大的市場商機。而16位也不若人后，透過混合式的IP核心，更進一步提升效能，積極突圍。 
 
       根據IC Insights的預估，2010年整體微控制器(MCU)市場約有124億零800萬美元的規(guī)模，而2011年時微控制器市場將達140億美元，年成長率達13%，其中32位微控制器的產值已正式超越4與8位產值，未來幾年，32位的市場成長將更迅速。市調機構Semicast Research則表示，安謀國際(ARM)將會在2011年成為32位微控制器架構領導者，領先既有的Power和x86架構。
 
       無論廠商針對x86架構如何增加新功能，終究無法避免此架構最多僅可達8位微控制器的效能，市場版圖有所局限，微控制器廠商遂將目光轉向16與32位微控制器。不過，安謀國際宣布進軍微控制器市場后，高效能且易于設計的32位微控制器核心迅速橫掃市場，導致16位微控制器已無市場立足之地。

        而較早投入32位微控制器的廠商，包含瑞薩電子(Renesas Electronics)、飛思卡爾(Freescale)、意法半導體(STMicroelectronics)等，早期多是采用包括Power架構，瑞薩電子則是采用SH的精簡指令集運算(RISC)架構。自安謀國際Cortex-M系列核心推出以來，除了瑞薩電子之外，各微控制器廠商為了不輸在起跑點，也紛紛宣布采用安謀國際微控制器IP核心，各自發(fā)展32位微控制器產品。

       而為更加提高32位微控制器效能以迎合需求與拉大市場區(qū)隔，廠商各自展現巧思，如近期多核心32位微控制器問世，進逼低階數字訊號處理器(DSP)市場，另外，16位微控制器也透過提升性價比的方式，試圖穩(wěn)固市場地位。

馬達控制/音訊處理需求增　雙核心MCU崛起

       盡管32位微控制器已足以應付現階段各種聯網、工業(yè)、消費性電子等應用領域的需求，但在更高階的應用中，包括馬達控制與嵌入式音訊，由于需要更高的運算速率，雙核心架構的微控制器遂應運而生。

       以目前32位微控制器最普遍使用的安謀國際Cortex-M系列來看，效能表現由低到高依序為Cortex-M0、Cortex-M3與最新的Cortex-M4，其中，Cortex-M0可涵蓋高階8位與16位微控制器市場；Cortex-M4由于具備浮點運算功能，因此還可進一步取代低階與中階DSP。恩智浦(NXP)資深協(xié)理梅潤平(圖1)表示，雖然Cortex-M4為目前運算效能最佳的微控制器核心，不過在面對更高階的運算需求時，如何使Cortex-M4核心專注于運算功能的展現，而不會將運算能力分散至其它周邊的控制，即須仰賴雙核心微控制器。



圖1　恩智浦資深協(xié)理梅潤平

       梅潤平指出，工業(yè)領域中的馬達控制與音訊串流處理兩大應用為驅動雙核心微控制器發(fā)展的動力，此外，液晶顯示器(LCD)亦可透過雙核心微控制器減少成本的支出。恩智浦單芯片微控制器資深主任應用工程師劉俊宏補充，目前液晶電視所須處理的數據量越來越大，傳統(tǒng)的處理路徑須先經由處理器外部的周邊處理后，再進到中央處理器(CPU)，最后才交由LCD控制器。這樣的數據處理方法，處理器須內建較大儲存容量的靜態(tài)隨機存取內存(SRAM)，成本因此提高不少，若采用雙核心微控制器與其內建的串行周邊接口(SPI)，影音數據在處理器內部即可處理完畢，并可降低SRAM的容量需求。

      看準雙核心微控制器將成未來大勢所趨，恩智浦推出業(yè)界第一顆整合Cortex-M4與M0的微控制器品系列，梅潤平表示，整合Cortex-M4與M0的目的并非M4效能不足，而是透過M0核心分擔M4核心所須處理的子系統(tǒng)與周邊控制工作，M4即可專注于處理音訊、影像、數字訊號與馬達控制等較復雜的工作，可更進一步提升微控制器的效能。