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八位MCU還有未來(lái)嗎?

IC Insights*近發(fā)布了《2019年麥克萊恩報告》的年中更新。*新數據包括IC Insights對世界半導體貿易統計組織(WSTS)定義的33個(gè)IC產(chǎn)品類(lèi)別的2019年收入增長(cháng)率排名。下圖顯示了2018年33個(gè)IC產(chǎn)品類(lèi)別的增長(cháng)率分布以及IC Insights對2019年的預測。與去年相比，2019年的增長(cháng)率預計將出現嚴重的負增長(cháng)，其中9個(gè)細分市場(chǎng)的銷(xiāo)售額預計將下降10%或以上，16個(gè)產(chǎn)品類(lèi)別的銷(xiāo)售額預計將持平或收入增幅將出現個(gè)位數下降。


預計到2019年，33種IC產(chǎn)品類(lèi)別中有8種將以工業(yè)/其他特殊用途邏輯為主導，預計今年將增長(cháng)38％，其次是顯示驅動(dòng)器和PLDs。2018年，22個(gè)IC產(chǎn)品類(lèi)別的銷(xiāo)售額增長(cháng)了16個(gè)，其中16個(gè)增長(cháng)率至少達到10％。在連續兩年的高速增長(cháng)之后，DRAM的銷(xiāo)售增長(cháng)預計將在2019年墊底，在所有集成電路類(lèi)別中表現*差；NAND和SRAM銷(xiāo)量下滑緊隨其后。圖中我們還看到4位/8位MCU銷(xiāo)量預計下降15%。8位MCU曾經(jīng)輝煌無(wú)比，而后光芒四射的16位、32位一代比一代受歡迎，試問(wèn)8位MCU 還有未來(lái)嗎？


32位MCU不斷蠶食


四十年前，英特爾推出了一款功能有限的8位MCU，即MCS-51，這就是當前大名鼎鼎的“51單片機”的祖先。在推出后的短短幾年內，8051設計**嵌入式市場(chǎng)，多家制造商推出了自己的8051版本。MCS-51系列單片機因其性能可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用、性?xún)r(jià)比高深受歡迎，被譽(yù)為“*經(jīng)典的單片機”。據悉，全球各大高校的單片機教材均使用了MCS-51系列8位單片機為教程內容。隨著(zhù)更多設計的增加，這種架構的增長(cháng)也在增加眾多終端產(chǎn)品。Atmel 8051也成為8位Intel MCS-51的*暢銷(xiāo)產(chǎn)品之一。而隨著(zhù)8位和16位不斷地向32位過(guò)渡，業(yè)界認為32位MCU將取代8位MCU。


很容易理解為什么有人會(huì )認為8位mcu是一個(gè)瀕臨滅絕的品種。技術(shù)進(jìn)步的步伐使我們相信，任何超過(guò)五十年歷史的東西都已經(jīng)過(guò)時(shí)，再過(guò)幾年，隨著(zhù)供應商將生產(chǎn)資源轉向更新的產(chǎn)品，這些東西將變得不可用。此外，32位處理器的價(jià)格一直在下降，其尺寸已經(jīng)可以與8位微處理器相媲美，這降低了以前8位處理器的優(yōu)勢。因此，我們預計8位處理將逐漸消失。


根據市調公司Gartner的“2014年全球微控制器市占率分析”(Market Share Analysis: Microcontrollers, Worldwide 2014)報告，在2014年，英特爾推出8008微處理器的42年后——這個(gè)“MCU界的教父”仍然占整個(gè)MCU市場(chǎng)銷(xiāo)售額的39.7%，較32位MCU(38.5%)與16位MCU(21.8%)的占有率更高。


但到了2015年，就發(fā)生了很大的轉折，對于32位MCU市場(chǎng)而言，2015年是具有重大標志性意義的一年。據IC Insights市場(chǎng)研究報告顯示，2015年全球MCU市場(chǎng)規模達到168億美元，出貨量255億顆。而全球32位MCU出貨量超過(guò)4/8位MCU與16位MCU出貨量的總和，而且未來(lái)幾年應該會(huì )保持30%左右的高速增長(cháng)。


隨著(zhù)高效和先進(jìn)制程工藝的應用，32 位MCU的成本得到有效縮減，價(jià)格在過(guò)去5年間以-17%的復合增長(cháng)率快速下降，更是在2015年突破了1美元關(guān)口，逼近傳統16位MCU以及優(yōu)異8 位MCU的價(jià)格。


除了價(jià)格因素外，32位MCU還受到物聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)電子需求景氣的拉動(dòng)。


車(chē)用MCU 分為8-bit、16-bit與32-bit MCU等3類(lèi)，目前以32-bit MCU為主流，占比超過(guò)7成，在平均單價(jià)上也是8-bit與16-bit的3 倍，成為車(chē)用半導體廠(chǎng)商發(fā)展車(chē)用MCU的主要項目。傳統在8-bit與16-bit的車(chē)用MCU使用上主要為較單純的車(chē)用電子控制功能，而32-bit的MCU則應用在需大量資訊處理部分。未來(lái)趨勢將朝向多功能整合與低耗能表現發(fā)展，使用數量或將持續增加。


32位MCU更符合物聯(lián)網(wǎng)設備高性能低功耗的要求。由于物聯(lián)網(wǎng)設備通常需要實(shí)現傳感、通信、信息處理、計算、下達控制指令等功能，任務(wù)復雜程度較高，因此32位MCU在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的運用程度遠高于8位和16位MCU。據IC Insights預測，2016-2020年間32位MCU的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規模復合年增長(cháng)率為17.6%，復合年增長(cháng)率位25.6%，遠高于整體32位MCU市場(chǎng)10%的增長(cháng)率，意味著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)對32位MCU的需求遠超市場(chǎng)平均。至2020年，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)32位MCU銷(xiāo)售額預計達27億美元，占整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)MCU銷(xiāo)售額的75%以上。


與8位MCU相比，32位MCU的主要優(yōu)勢之一是其出色的處理速度，典型的8位微控制器通常以8 Mhz運行，而32位微控制器的時(shí)鐘頻率可達數百Mhz。16 位MCU 產(chǎn)品則因性能和價(jià)格優(yōu)勢不突出，市場(chǎng)空間和規模增長(cháng)都受到較大程度的制約；在MCU 優(yōu)異產(chǎn)品方面，基于A(yíng)RMCortex M/R 系列處理器核的32 位MCU 芯片能更好地結合用戶(hù)需求進(jìn)行整機開(kāi)發(fā)、系統設計，因此成為優(yōu)異MCU產(chǎn)品的優(yōu)選。
8位并沒(méi)有消亡

微控制器單元（MCU）永遠不會(huì )停止發(fā)展，每個(gè)型號都有一個(gè)功能更強大的MCU。嵌入式系統隨著(zhù)不斷增長(cháng)的MCU技術(shù)而不斷發(fā)展，但仍有許多傳統的MCU仍在大量銷(xiāo)售。Atmel 8051是那些在市場(chǎng)上有相當大需求的傳奇MCU之一。


根據市場(chǎng)分析機構IC Insights預測，2018年，全球微控制器(MCU)市場(chǎng)成長(cháng)率為18%，出貨量近306億顆，營(yíng)收增長(cháng)11%達到186億美元。8位MCU的市場(chǎng)規模約78億美元，市場(chǎng)份額依然占到41%左右，每年還以近10%的速度增長(cháng)。


幾十年后，是什么讓8051仍保持活力？


由于各種原因，許多商業(yè)產(chǎn)品供應商仍然信任8051 MCU，其中*突出的是低成本和低功耗。盡管功能有限且架構較舊，但8051仍然在某些無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品中使用。*新的HC-10藍牙模塊基于8051核心。雖然16位或32位MCU可以取代8051提供的功能，但8位MCU足以滿(mǎn)足許多產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的需求。保留8位MCU的另一個(gè)原因是8位MCU比16位和32位MCU更容易編程和故障排除，且實(shí)際上需要進(jìn)行尋址，調試和調查的位數更少。


在速度、處理能力、對大量外設的支持、內存等方面，大多數8位mcu確實(shí)無(wú)法與32位mcu相匹配，但是8位mcu仍然更適合那些不需要大量特性和高處理速度的設備。


從另一個(gè)角度來(lái)看，幾大MCU廠(chǎng)商對8位MCU的開(kāi)發(fā)力度也并沒(méi)有縮減，例如ST在2018年加強了新加坡前端工廠(chǎng)的投資，形成“法國+新加坡”雙產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)，以擴大STM8的產(chǎn)能，縮短供貨周期，都沒(méi)有任何STM8 MCU產(chǎn)品停產(chǎn)的計劃。


市場(chǎng)機構Mordor Intelligence此前也曾預計，2023年8位MCU市場(chǎng)將增長(cháng)至接近百億美元，年復合增長(cháng)率為5.11%，*重要原因就是包括汽車(chē)，消費品，家用電器，醫療保健，工業(yè)電子，數據處理，通信等產(chǎn)業(yè)，需要越來(lái)越多的數據/IO處理工作。


中國是全球*大的消費電子制造中心，為國內MCU企業(yè)創(chuàng )造廣闊市場(chǎng)。對于中國企業(yè)而言，目前占據的主流市場(chǎng)還停留在8位MCU，占比50％左右。16／32位MCU 占比分別為 20％左右。在我國MCU企業(yè)中，生產(chǎn)32位通用型MCU的企業(yè)****。我們看到，除了兆易創(chuàng ) 新、靈動(dòng)微電子之外，其他企業(yè)，比如華大半導體、航順和致象爾微電子等，只有若干種通用 MCU 芯片。
結語(yǔ)

32位與8位的戰爭遠未結束，盡管每種架構都有一個(gè)應用空間，這是一個(gè)更好的選擇。對于計算密集型應用，組裝和傳輸數據包，例如，32位MCU具有明顯的優(yōu)勢。另一方面，對于不涉及大量數字運算的低功耗傳感器應用，只需定期喚醒以檢查傳感器輸入并根據它做出決定，8位MCU是一個(gè)合理的選擇。 


市場(chǎng)因素是復雜的，在無(wú)限大的嵌入式系統市場(chǎng)中，8位MCU、32位MCU、64位MCU，乃至4位MCU，都有各自的用武之地。關(guān)于8位MCU的未來(lái)，你怎么看？
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