嵌入式技术市场及其特点

编者按：近日，《电子产品世界》邀请了部分典型的嵌入式系统供应商，请他们主要回答了以下三个问题：从贵公司的角度看，MCU技术的发展特点是什么?当前嵌入式MCU的热点应用有哪些?贵公司的竞争法宝是什么?从这些答案中，相信读者可以看到嵌入式市场与技术的走势。

MCU市场概览

据Gartner估计，2008年全球MCU总收入达到了136亿美元；2009年，由于全球经济衰退的影响，这个数字可能将会下降到约100亿美元。由于其较多出现在于汽车市场上，因此，MCu市场的下滑幅度将会超过整个半导体市场。

就增长速度而言。32位产品市场持续高于8位和16位Mcu产品市场。2008年，每一产品细类中处于领先地位的商家仍旧保持其领军地位一Microchip公司在8位微控制器(MCU)产品市场上仍占据榜首地位；而Renesas(瑞萨)和NEC电子则仍然分别引领着16位和32位MCU产品市场的发展。

MCU市场上一些行业发展趋势体现在以下几个方面。

更多的销售商关注于其MCU产品组合。就利用落后于行业发展前沿需要的制造技术以较低的资本投入获利而言。MCU市场的商业模式证明是令人满意的。Microchip是该市场上一个众所周知的成功故事。作为一家主营MCU产品的供应商。截止于2008年年底，Microchip已经连续73个季度实现盈利。

Microchip公司的成功引发了2008年市场上的激烈竞争。业内几家主要的半导体公司开始转变其经营策略，为了使竞争更为有力，他们开始更多地关注于能够获得更多盈利、形成更大规模的市场部门。新近出现的一些显著变化包括：

·Atmel公司开始向专营MCU公司的方向转变；

·为了保持公司的发展，赛普拉斯(Cyptess)公司正在将成功寄希望于可编程片上系统(PSoC)上；

·飞思卡尔(Freescale)公司已经决定退出亏损不断的无线产品市场，转而将其投资重点放在兼营汽车部门之外的核心MCC业务上；

·TI正在逐步削减其无线基带业务，优先发展嵌入式处理市场；

·NXP已出售其无线运营业务，正在优先发展其多市场半导体业务。

并购活动不断升温。随着竞争压力的不断增强，多家微处理器(MCU)供应商已采取措施，通过并购的方法来消除竞争压力和缩短产品面市时间。

2009年中最近公布的并购活动包括世界头号和2号微处理器(MCU)销售商——瑞萨和NEC电子公司间的计划合并，此举将占去整个MCtrfi5场的三分之一。TI则收购了Luminary Micro公司。

MCU市场倾向于标准处理器核。在过去的几年中，通用MCu市场中ARM处理器核的发展势头愈演愈烈，2008年的情况也是如此。从图1我们可以看到，2006年至2008年期间，基于ARM的32位MCU产品的销售量不断提高，这主要是由Atmel、NXP、三星(Samsung)、意法半导体(STM)和TI公司的产品销售推动的。2008年，基于ARM的32位MCU产品的销售增长了26％，该数字高于整个32位MCU产品市场(12％)和总体MCU产品市场销售(-2％)的增长速度。

这样就有可能造成基于ARM的MCU产品种类繁多、销售商家云集、产品价格富有竞争力以及软件代码可重用的情况，因此，转向标准处理器核产品的最大好处就是嵌入式设计人员从中可以获得更多的选择。

瑞萨：以低电压，高性价比为目标

瑞萨电子(上海)有限公司市场与工程技术事业部单片机产品部市场应用工程部高级总监上村省—

在MCu产品方面，瑞萨以更低电压、低功耗、以及提高性价比为目标。同时，开发环境也非常重要，为了使顾客能以更低的成本实现简便的开发过程，瑞萨致力向顾客提供价廉物美的开发工具，并提供丰富的应用技术资料。

在工业领域，瑞萨在安全性设备和电机控制机设备的MCu份额持续扩大。在民生领域，随着小型家电的电子控制化率的提高，将以8bit MCU为中心向这些领域进军。

在中国市场，譬如下一代EPM(Electric Power Meter，电子电表)和数字广播CMMB等的标准规格等正在被热烈讨论着，我们预计今后以民生和工业为中心，制定有中国特色的新标准。具备前瞻性的发展动向，及时向顾客提供合适的解决方案，就是我们与其他竞争公司差异的关键所在。

Silicon Labs：低功耗、小型化、人机交互趋势

MCU业一个很明显的趋势就是减少MCU的功耗。Silicon Labs对MCU进行了超低功耗的优化和运行制度的优化。典型的MCU在工作和睡眠模式中进行了低消耗的优化，包括当时只有实时时钟工作电流。除了上述的操作模式外，Silicon Labs的MCU具有包括如“突发模式”的模数转换器的功能，这就减少了业务子系统运行的时间，从而降低了系统功耗。除了通过经营模式和集成外围设备来降低功耗外，Silicon Labs通过降低工作电压来减少耗电量。耗电量是电压和电流的乘积。当工作电压降低，整体的能耗降低也成正比地降低。Silicon Labs的MCU运作低至0.9V，可确保系统运作中的碱性电池的整体可用范围。

便携式和手持产品小型化的发展趋势已经愈发显现。许多产品现在“可穿戴”，并要求极小型封装。对于Mcu来说，这意味着不仅要有更小的尺寸，更重要的是要整合进更多的功能。一个很好的例子是C8051T606一世界上较小的MCU一在精巧的2mm×2mm封装中提供超高的功能密度，包括进一步集成了电压监测和精密振荡器。

人机交互功能是MCU产品一个日益增长的趋势。MCU外围设备越来越先进，能够有效地实现这些功能。一个范例是创新的电容到数字转换器(CDC)，即在C805 1F700单片机中集成。这个外围设备允许非常小的电容变化的直接测量，以便有效地实施电容式触摸感应。在疾病控制中心，像CDC这类的先进外设可以在没有任何外部组件的情况下，进行低功耗、低噪音的强大测量工作。

响应客户的要求。MCU的开发工具在过去的几年有了很大的改善，简化了开发步骤。一个主要的创新是采用以USB为基础的评估工具。简单易用且成本低。现在MCU“ToolStick”的开发工具系列有几十种选择，使得开发工作简单，快速，无故障硬件评估。

与无线应用组合。最近我们看到MCu产品和短距离无线产品组合的趋势。大量新系统正在研制并用于低功耗MCU-GHz ISM频段的无线连接。典型的应用领域有安全、家庭／楼宇自动化和射频识别。Silicon Labs的低功

耗C8051F900MCu系列和EZRadioPKO无线电产品系列一直在这些领域中做着贡献。我们已经制作了开发套件、评估工具和软件包号码，以方便开发人员执行MCU／无线系统。

普芯达：SOC化和低价化

MCU技术的发展特点主要体现在两点。

第一，SoC化。MCU发展至今，已经是越来越成熟的产品，应用也是越来越整合，我们希望依靠Mcu可以完成—个系统的工作，甚至可以完成几乎所有的功能。于是集成在—块芯片上完成一个系统的功能，集成化就是我们发展的方向。我们归结为SoC化。

第二，低价化。在整个市场范围内，成熟的MCU产品为了取得更广泛的应用，价格将趋于更加合理。在大家都去使用的前提下，价格将趋于低价化，应用范围将会变得更为广阔。

当前，MCU的热点应用主要在小家电、LED节能控制、玩具游戏、防盗类产品。

普芯达主要集中在行业用户方面，以MCu平台为基础，贴近客户，有针对性地为客户提供整体解决方案。

Microchip：电池供电对MCU的挑战

市场对电池供电或功耗限制应用的需求，特别是消费类应用，正处于增长之中。它要求电池供电器件工作的周期更长一有时需要几年一无需重新充电或者更换电池。例如，烟雾或一氧化碳探测器，以及新兴的家用医疗诊断设备。它们和其他先进的测量或监控设备结合在一起，例如，恒温器、固定资产跟踪系统或门禁系统。

这些电池供电或功率限制应用有一个最重要的共同之处：他们大多数时间处于开启但不工作的状态，这使得他们有别于不使用时通常处于关闭状态的应用。这也意味着，器件不工作时所节省的功率是决定器件寿命的一个仅有的最重要的因素，并且是着眼于延长器件寿命时需要关注的最重要的一个方面。这种趋势要求现有的通过改善晶体管性能发展而来的低功耗技术能够使器件在等待状态下消耗尽可能少的功率。

Microchip已经将其最新的nanoWatt XLP系列PIc单片机(MCU)定位于这类应用，这一系列单片机代表了世界上在休眠模式下最低功耗的MCU，消耗的电流仅为20nA，甚至更少。这意味着他们在其大多数的工作周期中要比现有的其他MCU消耗更少的功率，实际上将功率限制器件的使用寿命延长到了20年或20年以上。

低功耗工作的关键是先进的nanoWatt XLP超低功耗技术。它引入了一个额外的深度休眠模式，允许MCu架构中越来越多的部件在不活动的很长一段时间内处于关闭状态。

Freescale：新兴市场是MCU的沃土

在新兴市场，通用MCU产品正以前所未有的速度在扩展，这些市场以前从未使用过MCU。强大的通用产品组合不仅能帮助公司占领新兴市场，而且能够帮它在同一个市场发展ASSP(专用标准产品)扫清障碍。我们已经认识到，一个成熟的大型市场需要ASSP。飞思卡尔(Preescale)创建的商业模式能够支持ASSP，甚至全部定制产品。

中国政府出台的经济刺激计划促进与基础建设相关的许多市场开始复苏，如低端家电、医疗设备、智能电表及交通运输市场等。今年这些市场的发展态势将好于去年。

为了满足不断变化的市场需求，飞思卡尔从未停止开发新技术和新产品，即使在经济下滑的年份同样如此。2008年公司宣布重点是工业细分市场，如医疗、楼宇控制、能源和家电设备等，2009年我们将继续在这些应用领域进行投资，因为飞思卡尔相信这些市场将会带领整个市场走出低谷。

液晶显示器(LCD)已经成为我们家庭、办公室、汽车和工厂中电子产品的核心和日益普及的用户界面。为了进一步壮大用于LcD应用的MCU解决方案系列的阵容。飞思卡尔为工业控制应用推出了MC9S08LG32 MCU系列。8位S08LG MCU具有集成的LeD驱动，是飞恩卡尔广受欢迎的L系列8位MCU的成员，为各种工业控制和汽车设计提供了经济高效的LCD控制解决方案。S08LG系列为电表应用、HVAC控制、数字恒温器、家用电器和健身器材提供经济高效的嵌入式控制和用户界面解决方案。此外，s08LG器件还是各种车身控制应用的理想选择，如用于新兴市场入门级车辆的组合仪表。

中国是亚太市场的中心。预计到2012年，亚太市场将占整个工业和消费类MCU市场的近50％。对此，飞思卡尔新增了在亚太市场的投资，包括研发和销售及管理。飞思卡尔MCu解决方案部自2000年起开始组建本地研发团队，而且从2007年开始进行市场推广。这些市场推广和设计团队。协同天津的生产团队，共同针对中国市场推出3个系列的MCU新产品，其中包括低成本的电表系列。这些投资现在已经开始带来不错的投资回报。据iSuppli最新报告显示，2008年飞思卡尔在中国市场的Mcu供应商中排名第二。我们相信，飞思卡尔强大的本地团队将交付更具竞争力的产品，从而在中国占领更大的市场份额。

英飞凌：三大产品线布阵

在《电子产品世界》2009年第9期(63页)，介绍了我们对MCU技术市场特点的理解。本文介绍了英飞凌嵌入式MCU产品线，可分为8位、16位、15／32位和32位。

在8位MCu产品方面，英飞凌向客户提供XC800产品系列。该系列产品经过优化，适合成本敏感型的嵌入式实时控制应用，如电机控制(例如空调、泵类和风扇中的电机)。XC878系列产品是最早推出的8位MCU之一、它们既支持功率因素校正(PFC)，也支持磁场定向控制(FOc)。利用FOc扭矩动态控制，可以显著低电机的噪音，提高电机的能源利用效率，将电机的能效提高至95％。

英飞凌的新型XE166系列产品是一种16位实时信号控制器(RTSC)，具有先进的中断响应和即时关联转换功能，特别适合工业应用。该系列产品可提供64kB至1.6MB的闪存容量，封装引脚的数量为64至176。XE166系列产品继续采用C166v2内核，并沿用了历史悠久的C166结构(后者在市场上的销售量超过s亿块)。执行单周期指令时，XE166产品的性能达到100MIPS。片上MAC单元提高了电机控制算法(如FOC或数字PFC)等应用的DSP计算能力。

英飞凌的XC2000系列16／32位Mcu是专门满足苛刻车载应用要求的MCU，拥有三个子系列，分别满足不同的车载应用要求。通过实施“零缺陷”战略，英飞凌将MCU的缺陷率降低至1 dppm以下，满足了车载市场对高质量的要求。与XE166一样，客户可以方便地从现有C166设计转换为XC2000设计。

英飞凌的32位三核系列产品是市场上功能最强大的控制器产

持和更新。

其次，与Pc业不同，微软不需要向最终用户提供微软的品牌，即基于windows技术的体验都是设备制造厂商的体验，在开机的时候最终用户可能看不到Windows的标识。

再有，多样化需求。因此Windows Embedded家族主要有四类产品：WindowsEmbeddedEnterprise，是全版本的windows用在专用设备上，例如ATM机上：Windows Embedded standard是组件化的Windows：Windows Embedded Server是针对专用服务器的，例如保安摄像机的后台服务器管理；前三种主要支持x86架构，Windows CE(在1年内，新一代产品将更名为Windows Embedded Compact)则支持四种架构：x86、ARM、MIPS、SH架构。另外，还有针对POS机、PND导航仪等专用领域的平台产品。

最后，在性能上，嵌入式设备有实时性和可靠性等特点。以实时性为例，什么叫实时性?到底是1微秒、1毫秒是实时性?这要根据不同的需求。例如，假如你在控制一些传感器，这可能需要毫秒级；如果是一个数据的备份，可能都不需要当天。从这个角度来看，Windows Embedded就有整个一条产品线，来针对不同的时间要求。如果是毫秒级的实时性需求，那就是Windows CE，如果是微秒级的，Standard可以达到：如果你需要的是稍微慢一点的，用Windows Embedded Enterprise就可以实现。

但是，现今的嵌入式系统又有些新的特点。

更多体验、更快上市。Windows Standard新产品最大的特点是更少的组件化，在XP版本的时候微软提供了1.3万个组件。但在Windows 7版本的时候只有1千多个组件。为什么会有这么大的差别呢?我们看到客户的需求尤其是新的应用领域。细化组件带来的好处是可以把操作系统做得更小，内核几十兆都可以做到。但是，随着硬件由于存储成本、硬件预算能力的提高，这些成本对设备制造商已经变得非常小了。比如增加了500MB的内存成本可以是忽略不计的，像某些显示屏应用，一个设备十几万元。增加内存根本不是要考虑的问题。要考虑的是怎样带来更多、更强的体验，诸如全高清和无缝移植。再比如，能不能最快把这个产品项目推向市场?如果在产品开发的时候多花一个月的时间，这带来的潜在风险是很大的。所以大家关心的是能不能低风险地把项目、设备推向市场。

无缝连接。专用设备千变万化，如何管理?可以想象，如果这些专用设备上运营的都是一家公司的操作系统，管理会很方便。

从嵌入式设备到专用设备演变。从前我们都讲嵌入式，很多时候是从技术的角度来定义的。今天我们讲专用设备，更多是从应用的角度出发的。我们看到这个发展已经远远超出了从前嵌入式设备低功耗、小型化、实时性的要求。专用设备变成了一个更广阔的舞台。

正是因为现在是以应用为主导的，所以很多客户在选择他的系统的时候，第一个关心的是应用能不能无缝移植。因此，在设计专用设备系统的时候，很多用户做出选择的过程已经变了——这是我的核心应用。我不想对应用做改动。所以在选择新的系统的时候，Windows有一定的优势。这已经和从前有很大的不同了。比如在十年前做产品的时候，第一考虑是芯片，然后再选操作系统。现在的趋势我们认为是倒过来了。