)从70年代在欧美开端鼓起,1981年8051 单片机面世,到今日现已36年了。从数量上看,8位单片机仍然是MCU 商场的主力,依据8051内核的单片机仍然有许多公司在规划和出产。
90年代初,因为价格的原因,32位MCU仅仅在一些需求高功用核算的运用中运用。2008年今后,以物联网IoT)为代表的新技能呈现,让开发者开端寻觅具有无线通讯功用、有必定核算才能,并且价格不是太贵的MCU。
跟着ARMCortexM核的MCU 逐步在商场占有主导位置,运用的场合也越来越多,在芯片制作上选用更先进和高效的制程工艺,32位MCU 的价格与8位MCU 现已没有本质上的差异,有的乃至更廉价,加上ARM 创立的杰出的生态环境,32位MCU 现已成为今日全球消费和的中心,我从以下三个方面回想全球MCU开展进程,讨论开展趋势。
2015年开端,为抢夺商场比例,布局微弱添加的物联网运用,MCU首要厂商之间发生了数起大规划并购。依据商场调研组织ICInsights的计算,从收买完结兼并后的出售数据看,NXPMicrochipCypress2016年MCU产品线出售额同比大幅添加,排名也相应上升。未进行大规划收买的MCU厂商则体现平平,只需个位数的添加,比方ST和TI,有的呈现了大幅下降,比方像Samsung (见图1)
从图1咱们还看到,8大MCU厂商全球商场比例算计抵达了88%,这也就是说除了几大MCU 外,小的MCU公司商场比例十分小。IC Insights 2016年8月的研讨报告说,MCU商场将于2020年抵达顶峰,出售额抵达209亿美元,出售267亿颗芯片,(见图2)。针对这样的商场局势,在刚刚完毕的2017年STM32峰会上,ST给自己定下方针是2020年出售额将抵达40亿美元,从目前商场10%比例添加到20%分额。
02MCU 技能开展线位MCU 年代,开发东西很简略,MCU 功用简略,存储器容量很小,运用代码乃至能够运用
编程东西能够担任开发作业,后来跟着MCU 功用添加,存储器容量添加,C言语逐步成为首选,集成开发环境(IDE)和JATG 调试渐成干流,这种方法主导了曩昔20年MCU开发形式。跟着物联网的鼓起,许多的电子产品急需
化晋级,联网就成为根本需求,特别是无线网络RTOS从曾经的嵌入式体系中“奢饰品”变成今日的“必需品”。得益于开源社区和开源软件的协助,开源的RTOS 比方像FreeRTOS、uC/OS和Contiki现已成为开发者的优选。 专门针对物联网运用的物联网OS 也应运而生,比方ARM mbedOS 、庆科 MicoOS和华为LiteOS, 其实这几种物联网OS的内核也是依据开源的RTOS技能。开发东西(IDE)价格昂贵,让创业者望而生畏,凭仗开源软件,MCU企业纷繁推出自己的IDE,比方瑞萨的e2studio、芯科的
plicty Studio和NXP的LPCXpresso,这些IDE 是依据开源Eclipse,编译软件也是开源的GCC ARM 。芯片公司的IDE 虽然在功用和优化上无法与Keil和IAR 比较,但现已彻底抵达可用的程度。 ARM 开发了依据Web的mbed东西,开发者不需求购买和装置任何IDE,只需有一块mbed兼容的开发板,就能够进行嵌入式开发。假如你运用的是Arduino开发板,Arudino IDE 集成许多开源硬件知识库,让你开发如虎添翼,事半功倍。2制作技能
摩尔定律推进了芯片工业光辉了40年,其间制程工艺开展是重要的助推剂。传统的MCU,比方8位OTP MCU ,长时刻是运用0.5u的制程工艺,跟着时刻的推移,设备和技能更新,现在干流的MCU 制程是180nm,乃至90nm技能,展望不远的将来,运用40nm乃至28nm制程工艺的MCU 也不是遥不行及工作。咱们知道,更先进的制程工艺会在MCU内部集成更多的
完结更多的功用和更高的功用。这样MCU中心尺度的巨细就不是很重要的要素了,更多的32位MCU 中心将代替8位,芯片的体积也不会变大,功耗反而会更小。此外,先进的制程工艺还能带来片内FLASH 容量的添加,未来1MB乃至4MB 的FALSH MCU 也是常见的产品了。当然,制程工艺将会给MCU 生态环境带来应战,比方初期制作本钱的添加,芯片规划杂乱性添加。32位中心导入,软件开发难度添加,以及物联网运用带来MCU和RF以及Sens
集成,然后带来功耗办理和PCB规划上一系列扎手问题。3运用规划方案MCU运用形形色色,从最小的
,简直涵盖了一切嵌入式电子产品。前期的MCU芯片公司仅仅供给运用指南和参阅规划代码,方案性的规划一般是客户自己完结,或许由专业的方案公司和代理商完结,然后交给设备厂商出产,这样形式至今仍然许多存在。跟着物联网鼓起,电子产品智能化需求越来越多,传统工业晋级现已火烧眉毛,电子工业急需MCU 厂商供给更多更好的立异式规划方案。跟着电商年代到来,途径的扁平化,传统芯片代理商现已无力投入日趋杂乱的方案规划,职业日趋细化和深化,传统的方案商现已转型成产品供给商,运用规划方案的重担再次落在MCU 公司身上。今日咱们看到全球抢先的MCU企业,比方ST、NXP、TI 和瑞萨等公司,他们都能供给许许多多MCU 运用解决方案,这些方案的技能越来越前沿,功用越来越完善。比方STM32峰会上展现的防备
侵入的智能锁的安全解决方案,能够在小屏幕上完结漂亮流通的游戏界面的超低功耗MCU 智能手表方案,以及依据低本钱STM32F7MCU的
网关。近年鼓起的创客运动也是MCU 运用方案的一大贡献者。创客们许多选用的Arduino 开源硬件,Arduino选用的MCU是
公司的AVR系列处理器;机器人项目Pibot则选用Arduino作为中心控制板。 在开源硬件环境下,没有开发根底, 只需构思的开发者, 也能够完结自己的产品开发。 开发门槛的降低了, 将招引更多的人完结构思, 极大地添加产品的品种和数量, 然后导致对MCU需求的添加。03我国MCU 开展时机1我国单机片30年
80年代初北京工业大学电子厂掀起了TP801开发热潮,同期,上海和江苏等地开发了MCS-51的
体系,这股单片机的热潮引发了全国的智能电子大变革的年代的开端。1986年10月,在上海复旦大学举办了第一次全国单片机学术交流会,这标志了我国单片机工作的开端,也由此阅历了我国单片机30年光辉开展历史进程。2016年11月,嵌入式体系联谊会举办了我国单片机30年纪念活动,老中轻三代单片机作业者齐聚北航回想这段进程,共议我国单片机开展的美好前景。
曩昔几年我国MCU商场一向继续添加,据 isuppli Research 2015的研讨报告(见图3),2011年我国MCU商场出售额大约30亿美元,到了2016年现已有40亿美元,其间32位MCU商场比例将继续增大,期内复合添加率现已挨近10%。前面咱们看到全球8大MCU 企业没有的我国企业(包含***),有关研讨报告还指出,我国内地和***MCU企业在我国商场各有10%的比例。笔者从刚刚完毕的2017年STM32峰会了解到,2016年ST 我国通用MCU商场营收在其全球商场中占比36%,从2007年开端就一向坚持27% 的年复合添加率,以物联网,可穿戴、
等新式运用是拉动MCU快速添加重要引擎。图32011-2017我国MCU 商场预估
我国单片机30年,MCU厂商许多,但大都混迹8/16位低端商场,我国是全球第一大电子制作基地,有足够大的商场来养活这些小厂商。但规划才能低,短少战略开展规划和资金支撑的中小MCU 厂商,难以改动我国企业在MCU商场的弱势位置。
这样的企业,他们依据ARM Cortex M 技能的MCU 芯片受到了商场的欢迎,国产 MCU产品的商场战略一般是更低的价格,更好的功用,本地周到的服务,最首要的是与国外产品 pin-pin兼容, 这些商场策略让国内企业十分受用,取得了丰盛的效果。据财经媒体报道,2016年,兆易立异完结营收14.89亿,净利1.76亿,营收同比添加25%、赢利添加了12%;MCU芯片完结营收1.97亿元,同比添加55.2%,销量4578万颗,兆易立异最近以65亿收买北京矽成。矽成的主营业务是以易失性存储芯片为主,首要从事SRAM、中低密度
、EEPROM集成电路产品的规划与出售,产品运用于轿车、工业医疗、网络移动通讯、电子消费产品等范畴。这与兆易立异的非易失性存储芯片,包含NOR Flash和NAND Flash及其衍出产品以及MCU微控制器产品的研制、技能支撑和出售的业务范围正好互补。收买矽成关于未来兆易立异GD32系列MCU开展都将起到积极作用,或将有助于兆易立异拓宽轿车电子商场的方案。3国产MCU的应战比较国产高端
芯片,生态环境相对单纯和简略是协助国产MCU 开展的重要原因。咱们知道,开发智能手机芯片要有巨资投入最先进的制程工艺,比方三星Galaxy S8 机型搭载高通骁龙830处理器,并且处理器将会由三星独家制作,制程工艺为惊人的10nm。还有AndroidOS,环绕Android OS 的敞开手机联盟 (Open Handset Alliance)现在有84个成员,假如你们企业不是成员,你或许拿不到最新的Anrdoid版别的软件,即便你是成员,假如不能投入许多的Android开发人员,你也很难与高通、三星和华为这样的手机巨子竞赛。咱们前面现已介绍MCU 的技能线路,它与智能手机彻底不相同,MCU 仍是一个多元化的运用商场,虽然有几个很热烈的产品,比方无人机、可穿戴手环,智能温控器,可是这些产品在数量上与智能手机无法比拟,并且它们每一个的软硬件渠道都不相同。凭仗根底的开发东西、90nm制程和运用方案,加上我国企业拿手的“保姆式”服务,国产MCU 有时机出其不意,一展雄图。是不是国产MCU 能够无忧无虑,一路顺利开展了呢?不是的,假如咱们看看全球抢先的MCU 企业的产品线就不难发现,我国企业(包含***)距离很大,STM32 750余款MCU,大都选用90nm制程上,ST 方案发布的超高功用STM32H7 将选用40nm制程工艺,而灵动微电子老练产品F103 选用仍是传统的0.18um。
都是ARM KEIL 和 IAR,为了支撑自己公司的MCU ,一般会开发一个 KEIL MDK 或许IAR 插件,没有经费的用户多是盗版IDE运用。
在运用规划方案和生态环境建造方面,国产MCU 更是远远落在外国企业后边,比方STM32峰会第二天,几十家协作伙伴展现了包含LoRa、蓝牙和WiFi模块、空中固件晋级、
诊断仪、多功用轿车总线通讯渠道和安全认证的RTOS等百余种解决方案,以及大疆和小米无人机、华为运动手表、MOOV 耳机和阿儿法智能机器人等数十种国内规划和出产的依据STM32产品。 这大大提升了与会的开发者的爱好 (见图4)图4 STM32 峰会现场展现
32位MCU商场开展,芯片规划和制作技能当然很重要,而产品线生态建造,开发东西的研讨、嵌入式OS的支撑、立异式的运用事例、安稳的货源供应和技能支撑也十分重要,每一项都缺一不行,都做好了真的不容易,国产MCU要进入国内电子企业干流供货商名单,要走向世界舞台,还有很长路要走。面向未来5-10年百亿级的物联网设备商场,MCU迎来了史无前例的时机,也给了我国MCU 开展和腾飞发明了绝佳的切入点。
关于ELEXCON2017深圳世界电子展暨嵌入式体系展:作为华南地区规划最大的专业电子和嵌入式技能展,ELEXCON2017将于2017年12月21-23日在深圳会展中心举办。从元件到体系,从规划到制作,ELEXCON2017将会聚超越800家重要供货商供给的
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的改变能够看出,进入20世纪90年代后,RTOS在嵌入式体系规划中的主导位置现已确认,越来越多的工程师运用RTOS,更多的新用户乐意挑选购买而不是自己开发。咱们注意到
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