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據Semico Reserch資深分析師Tony Massimini介紹，2010年，微邏輯組件(微處理器、微控制器和DSP)的銷(xiāo)售額勁升了24.9%。但這是因為相比于2009年的災難性的衰退所致。在相對穩定的銷(xiāo)售環(huán)境下，預計2011年有望再成長(cháng)12%。
出貨量方面，微邏輯組件2010年將增長(cháng)36.3%，而2009年下降了10.4%。微邏輯營(yíng)業(yè)額由微處理器和計算市場(chǎng)主導，數量上來(lái)看，主要來(lái)自MCU。2010年，MCU營(yíng)業(yè)額增長(cháng)了32%左右，數量增長(cháng)40%左右。增長(cháng)涵蓋所有微控制器部分—8、16和32位。這比一年前所預測的增長(cháng)更快，這是由于一些領(lǐng)域的復蘇和增長(cháng)，例如汽車(chē)方面有新增長(cháng)，工業(yè)控制也在持續增長(cháng)，雖然2009年工業(yè)控制也下降了，但是不像其他市場(chǎng)那么糟糕。
工業(yè)MCU廠(chǎng)商重視連接性和外圍的開(kāi)發(fā)。連接性包括USB、RFID、低功耗RF、ZigBee，用于控制和自動(dòng)化。綠色和節能是最大增長(cháng)的市場(chǎng)，智能電表和智能電網(wǎng)正受到更多的重視。更多家電的高效電機控制、工廠(chǎng)控制等，需要特殊的低功耗制程。
16位供應商提供比8位更高的處理速度。很多16位MCU供應商也銷(xiāo)售8～32位MCU。2010年8位MCU價(jià)格85美分左右;32位MCU 的平均價(jià)格是3~23美元，此價(jià)格之所以差別很大，是由于封裝、性能及內存的配置不同。 MCU廠(chǎng)商正提供更高的存儲器密度、更好的外圍以減少外部材料、傳感器等。
據iSuppli統計，由原瑞薩科技/NEC電子合并后的瑞薩電子是最大的嵌入式系統公司。TI是第二大嵌入式系統公司，TI主要得益于DSP、MCU和MPU三大業(yè)務(wù)。
在中國市場(chǎng)，MCU保持高于全球平均速度增長(cháng)。尤其本地參與設計正引導著(zhù)世界范圍內新一輪的復蘇和增長(cháng)，同時(shí)中國本地設計增長(cháng)的速度比整個(gè)MCU系統快。但圖2中“中國本地參與設計比例”變化曲線(xiàn)在2010年到2012年間為何會(huì )呈下降趨勢?瑞薩電子大中國區MCU產(chǎn)品中心總監邱榮豐分析認為，在整個(gè)世界經(jīng)濟中，中國已經(jīng)占有很大的比重，開(kāi)始時(shí)中國基本上是全球最大的工廠(chǎng)，出口基本上是最大的因素，使中國市場(chǎng)做得很好。但是從2008年到2009年開(kāi)始，中國基本上是轉向國內的需求，高速的發(fā)展都是在國內，所以可以看到增長(cháng)率最大的2010年，中國有一系列活動(dòng)，如家電下鄉、智能電網(wǎng)/ 電表興起等;但是正常來(lái)看，除了中國市場(chǎng)內部消化的要求，也希望國外出口量會(huì )慢慢增長(cháng);不過(guò)按照這個(gè)想法，這兩年不太可能一下打入美歐日等市場(chǎng)。
在嵌入式軟件行業(yè)，由于嵌入式產(chǎn)品在最近幾年正在不斷滲透到各個(gè)行業(yè)，小到手機、iPad，大到基站、航天衛星等。而嵌入式軟件在其中扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色，已經(jīng)成為各個(gè)廠(chǎng)商區別于其它廠(chǎng)商最重要的砝碼。據不完全估計，2011年中國嵌入式軟件市場(chǎng)規模將達到4600億左右。而多核化和平臺化將成為新的嵌入式軟件發(fā)展的新趨勢。
軟件和系統架構成芯片廠(chǎng)商的投資重點(diǎn)
近幾年，MCU廠(chǎng)商提供更多、更豐富的工具和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，來(lái)易于使用、節約時(shí)間。未來(lái)，系統設計者將有更多的應用選擇：功能、價(jià)格、低功耗和更多的開(kāi)發(fā)工具。
盡管MCU集成了更豐富的外圍，制程技術(shù)在不斷演進(jìn)。但相比之下，硬件的成本不太容易上升。NXP副總裁兼全球微控制器產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理Geo Lees稱(chēng)，該公司不打算在硬件方面再過(guò)多地產(chǎn)生成本，其開(kāi)發(fā)重心將更多地轉到軟件方面。
飛思卡爾(Freescale)工業(yè)和多元市場(chǎng)微控制器部亞太區市場(chǎng)經(jīng)理曾勁濤也認為軟件在整個(gè)開(kāi)發(fā)成本中正在占據更大的比例。曾勁濤以該公司戰略為例，稱(chēng)飛思卡爾是最早為客戶(hù)提供一套完整的軟件支持工具的先行者。其軟件產(chǎn)品包括免費的8位的Codewarrier工具和為32位MCU服務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統MQX，同時(shí)還提供了許多其他軟件，使客戶(hù)能夠輕松地使用飛思卡爾MCU開(kāi)始進(jìn)行設計
ADI DSP亞洲區業(yè)務(wù)經(jīng)理陸磊稱(chēng)，該公司的軟件戰略是為客戶(hù)提供免費的經(jīng)過(guò)優(yōu)化測試的高性能軟件庫，可以簡(jiǎn)化客戶(hù)的開(kāi)發(fā)和縮短客戶(hù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間。同時(shí)，ADI公司為客戶(hù)提供開(kāi)源的Linux系統和驅動(dòng)。
Silicon Labs公司MCU市場(chǎng)總監Mike Salas分析了為何軟件成為MCU廠(chǎng)商關(guān)注的方向。他指出，隨著(zhù)微控制器(MCU)在其數字內核基礎上的不斷發(fā)展，通過(guò)集成更多復雜的外圍設備(例如加密/解密模塊、音頻/視頻編碼和解碼器，以及需要完整協(xié)議棧的無(wú)線(xiàn)通訊接口)MCU功能正在逐漸擴展。所有這些片上系統功能的交互平衡也需要同樣復雜的固件。開(kāi)發(fā)和測試固件的時(shí)間和成本正在成為影響新產(chǎn)品上市的限制因素。為了幫助縮短上市時(shí)間，Silicon Labs為其混合信號MCU提供了多種固件。這包括從簡(jiǎn)單外設(例如ADC)到完整應用級參考設計(例如Wireless M-Bus套件)所需要的一切。因為Silicon Labs MCU產(chǎn)品的許多目標應用需要與計算機或應用處理器進(jìn)行通信，因此該公司根據需要提供了通信函數庫和驅動(dòng)程序。所有這些代碼使得嵌入式設計人員能夠專(zhuān)注于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，而不是復雜的MCU或軟件協(xié)議。
為了加大軟件實(shí)力，MCU設計團隊中需要一批應用軟件人才。上海普芯達電子有限公司總經(jīng)理趙依軍稱(chēng)，普芯達不僅有一支長(cháng)期致力于應用開(kāi)發(fā)的工程師隊伍，還擁有經(jīng)驗豐富的芯片設計團隊，這樣的組合使普芯達能在芯片設計的一開(kāi)始就充分考慮應用軟件設計的需求，能在芯片設計的整個(gè)過(guò)程中將硬件功能、性能與軟件設計需求緊密地結合。在應用開(kāi)發(fā)過(guò)程中，工程師們也能和設計團隊密切配合，保證軟件有效可靠。
系統架構師如何定位精準
為了做好應用，有些芯片廠(chǎng)商的總設計師甚至不是芯片設計出身，而是系統應用出身。TI多核 DSP業(yè)務(wù)部全球業(yè)務(wù)經(jīng)理Ramesh Kumar在介紹該公司的新一代高性能DSP——TMS320C66x時(shí)，透露了該公司如何做到對產(chǎn)品進(jìn)行高精度定位的方法。例如高精度的關(guān)鍵任務(wù)應用——無(wú)線(xiàn)基站、醫療等。在TI DSP的研發(fā)過(guò)程中，在軟件上投入一定比重。這種考量來(lái)自于：由于你要構建一個(gè)非常好的多核系統或片上系統(SoC)，因此你需要非常好的系統級考慮。在TI的DSP團隊里，有相當多人都來(lái)自于系統廠(chǎng)商，比如愛(ài)立信、諾西，甚至聘請曾在摩托羅拉等通信廠(chǎng)商工作過(guò)的資深人才來(lái)做TI的CTO(首席技術(shù)官)或首席架構師。不是因為他們的芯片設計能力有多強，而是對整個(gè)系統架構所需要的關(guān)鍵元素做得非常非常精準。這樣TI就可以把網(wǎng)絡(luò )處理器和傳輸的協(xié)處理器固定在里面。這都歸功于從通信系統企業(yè)過(guò)來(lái)的系統專(zhuān)家，把他們的挑戰和需要的關(guān)鍵元素，以及以往沒(méi)有提供過(guò)的功能在TI的組織架構里提供出來(lái)。盡管這些通信系統人才可能并不會(huì )開(kāi)發(fā)出整套軟件，但能使TI能更多地開(kāi)發(fā)相應的核心軟件，把多核系統、多核DSP系統的架構搭起來(lái)，做成一個(gè)具有強大競爭力的系統產(chǎn)品。
在WiMAX應用方面，TI甚至在北美把某家系統廠(chǎng)商整個(gè)WiMAX研發(fā)團隊連鍋端，不在于TI要自己開(kāi)發(fā)什么WiMAX產(chǎn)品，關(guān)鍵是要對系統的理解和見(jiàn)解，把傳統理解和新需求全都融入到我們多核DSP的開(kāi)發(fā)里。
醫療領(lǐng)域也是如此，TI有曾在超聲或數字X光廠(chǎng)商工作過(guò)的人才做TI的系統架構專(zhuān)家，因為T(mén)I需要非常專(zhuān)注地理解這些應用領(lǐng)域架構怎么做的，這樣就可以開(kāi)發(fā)出相應的內容和核心的IP庫，來(lái)為客戶(hù)開(kāi)發(fā)或我們后續優(yōu)化能提供非常有用的部分。
可見(jiàn)，MCU和DSP廠(chǎng)商不僅關(guān)注芯片架構，而且正在軟件和架構系統方面進(jìn)行，來(lái)提高產(chǎn)品的易用性。
MCU、DSP與FPGA互相滲透，日趨融合
MCU有8、16、32位之分，也有ARM與非ARM之別;目前部分廠(chǎng)商采用了ARM Cortex-M4核，希望進(jìn)軍DSP領(lǐng)域;DSP老大——TI把自己的C2000 DSP系列劃為了MCU業(yè)務(wù)組;同時(shí)，FPGA廠(chǎng)商也試圖深入傳統的DSP和嵌入式處理器領(lǐng)域;有些MCU廠(chǎng)商稱(chēng)其芯片可替代FPGA、DSP??嵌入式處理器的應用領(lǐng)域之間互相滲透，芯片功能越來(lái)越融合，因此界限越來(lái)越模糊。那么他們各自的顯著(zhù)特點(diǎn)是什么呢?
TI半導體事業(yè)部MCU業(yè)務(wù)組現在不僅負責其經(jīng)典的16位MCU——MSP430，還有兩年前收購Luminary的基于A(yíng)RM Cortex-M3的32位處理器，更把其低端DSP——C2000 DSP系列也劃撥進(jìn)來(lái)[4]。那么當向客戶(hù)推薦方案時(shí)，如何協(xié)調其產(chǎn)品線(xiàn)關(guān)系?TI MCU業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳健鴻稱(chēng)，“向客戶(hù)介紹產(chǎn)品時(shí)，我們一定會(huì )推薦最合適的產(chǎn)品�！痹贑ortex-M3等MCU和C2000里面有一些軟件庫會(huì )共享。這樣，如果客戶(hù)的一些產(chǎn)品用的是C2000，另一些產(chǎn)品可能用到Cortex-M3 MCU，是可以同時(shí)采用TI的軟件庫的。筆者推測，由于TI有強大的DSP功能，因此TI并沒(méi)有采用具有DSP功能的ARM Cortex-M4的授權，而著(zhù)力發(fā)展ARM Cortex-M3，進(jìn)軍傳統32位處理市場(chǎng);而MSP430系列主攻傳統的8位8051市場(chǎng)。
NXP、Freescale等采用了ARM Cortex-M4的授權。其中NXP也采用了ARM Cortex-M3的授權。如何區分M3和M4?NXP的Geoff以去年底推出的LPC4000系列為例，指出Cortex-M4的特點(diǎn)是DSP處理能力非常強大，因為M4有很多免費DSP庫的資源供用戶(hù)使用。
另外，Geo還介紹了M4與ARM9核相比的優(yōu)勢：該公司在與電視和機頂盒客戶(hù)的探討中，發(fā)現對于高性能核而言，它們主要是通過(guò)硬件來(lái)實(shí)現，這就出現了功耗問(wèn)題，如果MCU一直是高速運行沒(méi)問(wèn)題;但在低速時(shí)，ARM9的低功耗效果不如M4強。所以在一些高性能應用上，可以把M3、M4用到片上實(shí)現高性能MCU方面功能。
飛思卡爾去年6月宣布與ARM合作，推出了基于A(yíng)RM Cortex-M4的Kinetis系列。盡管飛思卡爾擁有自己獨特而豐富的架構，如S08、ColdFire/ColdFire+、Power架構等，但飛思卡爾認為ARM MCU的最大特
Altera高端FPGA產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)高級總監David Greenfield點(diǎn)是上手快，希望Kinetis延伸到那些喜歡用ARM架構的客戶(hù)上[5]。M4不僅與M3兼容，還具有DSP的功能，為將來(lái)DSP應用打下了伏筆。
MCU與FPGA
STM(意法半導體) [7]和NXP等MCU公司近期提到其部分基于M3/M4 架構的MCU可以替代FPGA功能;而FPGA企業(yè)如Altera、Xilinx和Microsemi(2010年10月Microsemi收購了 FPGA公司Actel)也力圖延伸入嵌入式領(lǐng)域。那么，二者的相互關(guān)系是什么?NXP的Geoff說(shuō)，事實(shí)上MCU的目標并不是完全替代FPGA，例如當3000門(mén)以下比較簡(jiǎn)單的應用時(shí)，MCU可以實(shí)現類(lèi)似于FPGA功能的應用。
而FPGA公司也承認，邏輯門(mén)數要求更高的嵌入式應用是FPGA定位的主戰場(chǎng)。
DSP與FPGA
筆者最近追蹤2010年“全國大學(xué)生電子設計競賽信息安全技術(shù)專(zhuān)題邀請賽”時(shí)，發(fā)現一個(gè)有趣的現象，在由TI和Xilinx等贊助的這項大賽中，一等獎中既有采用TI DSP、也有采用Xilinx FPGA實(shí)現手背靜脈身份認證的作品;整個(gè)獲獎作品中，網(wǎng)絡(luò )通信方案中都有兩家公司的身影。
實(shí)際上，近幾年，FPGA也把部分重點(diǎn)定位在DSP的傳統領(lǐng)地，并且28nm等先進(jìn)制程呼之欲出，DSP的主流制程還是40nm左右。FPGA廠(chǎng)商聲稱(chēng)，隨著(zhù)FPGA的成本和功耗的持續降低，FPGA會(huì )在DSP固有的應用領(lǐng)域愈發(fā)顯出優(yōu)勢。
但TI等DSP公司也在強化其DSP的優(yōu)勢。不久前，TI多核 DSP業(yè)務(wù)部全球業(yè)務(wù)經(jīng)理Ramesh Kumar向我們介紹了去年底推出的基于KeyStone多內核構架的C667x。稱(chēng)通過(guò)增加多內核導航器以及協(xié)處理器，可最大限度提高片上數據流的吞吐量�，F在每個(gè)單核可以達到40個(gè)GMACs的層加能力，每個(gè)內核也可以達到20GLOP運算能力。
Ramesh稱(chēng)，DSP技術(shù)本身有諸多好處，包括很高的處理性能，并且在低功耗方面，考慮到動(dòng)態(tài)電源監測、動(dòng)態(tài)電源管理。因此通過(guò)667x系列，TI非常有信心與DSP對手、其他處理器架構或FPGA競爭。例如，FPGA本身是通用型陣列，其所做的所謂浮點(diǎn)是在陣列里嵌入DSP一個(gè)小的IP單元，絕對不是能真正自由地處理浮點(diǎn)運算的處理器架構，可能只有18×18的一個(gè)乘加(MAC)能力，現在相對一半都不到。因此，TI并不認為FPGA公司所宣稱(chēng)的浮點(diǎn)工藝非常領(lǐng)先，并且DSP在功耗、成本上擁有優(yōu)勢。例如，市面上與TMS320C667x性能相當的FPGA通常幾百美元一塊;在功耗方面，TI只要10W左右，而同樣性能的FPGA通常要20~40W。
筆者注意到一個(gè)細節，Ramesh多次提到C667x高精度地定位于關(guān)鍵任務(wù)應用，包括無(wú)線(xiàn)基站、測試、醫療影像、智能電網(wǎng)或高性能處理等。這些領(lǐng)域通常有DSP，也有FPGA的解決方案�！暗P(guān)鍵應用往往由DSP組成�！盧amesh稱(chēng)。事實(shí)上，在很多領(lǐng)域，出現了DSP+FPGA或嵌入式處理器+FPGA的搭配，在通信基站領(lǐng)域，有TI+Xilinx組合;高性能計算領(lǐng)域，也出現了Intel+Altera搭檔等。
DSP通常歸為ASSP(專(zhuān)用標準產(chǎn)品)，而FPGA屬于PLD(可編程邏輯器件)類(lèi)。從字面上就可以看出FPGA服務(wù)更廣闊的領(lǐng)域，DSP相對來(lái)說(shuō)在一些利基(niche)的專(zhuān)用領(lǐng)域擁有無(wú)可替代的優(yōu)勢。在一些長(cháng)尾領(lǐng)域，FPGA和DSP就要認真較量了。
Source:搜狐
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