打不死的8位MCU

虎嗅2023-01-26

本文来自微信公众号：半导体行业观察（ID：icbank），作者：L晨光，题图来自：视觉中国近日，意法半导体（ST）正式推出32位STM32C0 MCU，并明确指出将用于“取代”8位MCU。在ST推出STM32C0之后，瑞萨电子也紧跟其后推出16位MCU RL78/G15，同样剑指8位MCU应用市场，欲实现替代。行业大厂似乎在用行动证明，8位MCU正处于衰落的趋势。十多年前，业内专家就曾声称，8位...

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（ID：icbank），作者：L晨光，题图来自：视觉中国近日，意法半导体（ST）正式推出32位STM32C0 MCU，并明确指出将用于“取代”8位MCU。在ST推出STM32C0之后，瑞萨电子也紧跟其后推出16位MCU RL78/G15，同样剑指8位MCU应用市场，欲实现替代。行业大厂似乎在用行动证明，8位MCU正处于衰落的趋势。十多年前，业内专家就曾声称，8位MCU已死；2012年飞思卡尔推出Kinetis L系列时也曾打出“8位MCU终结者”的说法，扬言会先吃掉16位MCU市场，然后再挤掉8位MCU份额。然而，十年过去了，现实情况似乎并没按照上述预测演进。尽管面临来自低成本、低功耗32位MCU的竞争，8位MCU仍在市场竞争中占据一席之地。从行业分销商的官网可以看到，目前全球约有近50000种不同的MCU可用。其中，可用的8位MCU数量最多，占比最大。图源：MCU分销商那么，为什么人们会认为8位MCU正在走向消亡？这也不难理解，因为技术进步通常有这样的规律：一旦有更先进的技术出现，旧技术就要给新技术让位。而8位MCU这个诞生近50年的产品似乎已经过时了，而且随着供应商将生产资源转向更新的产品，再过几年就会变得不可用。此外，32位MCU产品在性能、功耗和生态系统方面都有优秀表现，很多人认为采用32位产品来取代8位MCU的情况会逐渐变得普遍。从MCU发展情况和现状来看，8位MCU即将消亡的观点显然被夸大了。8位MCU历久不衰的秘诀何在？MCU指的是微控制单元(Microcontroller Unit，即MCU) ，也被称为单片机，是把中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC以及DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，而形成的芯片级计算机。适用于特定应用程序的控制处理，以及各种控制电路不可缺少的组成部分。随着智能家居、电动汽车、物联网等应用市场的发展， MCU芯片已广泛应用于各个领域。据IC Insights 统计数据显示，2021年MCU销量超过290亿个，市场规模达到185亿美元。并预计从2021年到2026年，MCU总销售额预计将以6.7%的复合年增长率增长，2026年市场规模将达到272亿美元，市场空间广阔。MCU市场规模和ASP趋势和预测（图源：IC Insights）根据总线或数据暂存器的宽度，MCU可以被划分为4位、8位、16位、32位以及64位微处理器，数据处理能力越来越强，应用场景变得更加复杂。目前，虽然市场更青睐32位MCU，但8位MCU仍占据着巨大的市场。市场上许多小型家电和电子产品仍使用8位MCU芯片，8位MCU应用领域主要集中在电动玩具、键盘和USB设备上。回顾MCU产业历程：1976年8位MCU第一次面世，随后很快便进入了黄金时代，成为电子行业广为应用的器件。但是，随着技术的进步，电子产业的发展，越来越多的新设计问世，8位MCU逐渐无法满足人们的需求。之后，16位、32位MCU的出现给8位MCU带来了较大威胁，不少厂商开始放弃8位MCU，转身投入超低功耗32位MCU的研究。20世纪90年代，随着消费电子产品的蓬勃发展，32位MCU出现迅速取代16位MCU的高端地位，并且进入主流市场并发展到现在。与此同时，技术演进下，传统的8位MCU的性能也得到了飞速提高，处理能力比起70年代提高了数百倍不止。只有16位MCU，在面对8位和32位MCU的“双向夹击”下，不论在规格、功能和优势等方面都受到挤压，市场份额逐步减少。以当前的主流应用来看，4位与16位MCU几乎消失，基本由8位与32位MCU瓜分整个应用市场。64位MCU市场还在萌芽阶段，大部分应用在高阶工作站、多媒体互动系统、及高级终端机等领域。回顾多年前，由于价格下降加上性能提升，使得32位MCU开始受到市场关注。这些优异的性能，加上更低的功耗，两相结合使得32位MCU产生一种不可抗拒的吸引力。在32位MCU价格一直下探的趋势下，为何8位MCU还有市场？随着技术成本日益降低，越来越多的系统将利用各种技术来制造速度更快、性能更强和易用性更高的产品。例如以前的全模拟应用正在逐渐向“智能”系统转变，这一趋势促使对各种MCU的需求不断增长。Microchip MCU业务部医疗产品高级经理表示，“最近一段时间，我们发现有一些生产32位MCU器件的竞争企业取消了其产品组合中存储器较小且引脚数量较少的产品，这将导致该领域对8位MCU的需求增加。此外，我们的MCU经常与32位MCU一起出现在许多系统中。在某些领域中，8位MCU更适合现有任务。”其实早在2019年，凭借STM32产品在MCU市场赢得口碑的意法半导体，就启动了公司STM8产品战略。意法半导体微控制器产品市场经理Patrice Hamard，解释了现在很多工程师还喜欢选择8位MCU的三个原因：（1）很多工程师已经习惯了使用8位MCU做开发，所以在选择的时候8位自然是首选；（2）出于成本的考虑，电子产品尤其是消费电子产品对价格是十分敏感的，即使现在的32位MCU已经很便宜了，但8位单片机仍然具有价格优势；（3）对于很多简单的应用，8位MCU已经足够了，完全没必要选择32位，适合的产品才是最佳的选择。所以意法半导体依然十分重视8位MCU市场。此外，8位MCU特色还在于架构简单。相较之下，处理效能更加优异的32位MCU，却同时也背负着架构复杂的原罪。在许多嵌入式设计上，8位MCU比32位拥有更易设计的优势，依循8位架构的软件和硬件比起32位将更为简易。除了传统的单芯片系统外，8位MCU在系统管理IC和协处理器中的作用越来越大。这在很大程度上是由于分布式智能在物联网边缘设备、汽车安全、工业控制系统、医疗电子和家用电子等应用领域的急剧增长所推动的。即使是最先进的5G系统，通常也可以受益于将某些任务转移到更小的8位MCU上，从而将更高级别的处理器释放出来，做自己最擅长的事情。从当前应用情况来看，8位MCU处理器的增长是由32位MCU驱动的，32位MCU将诸如人机界面 (HMI)功能传递给了8位MCU。此外，8位MCU作为协同处理器的使用场景越来越多，可以执行诸如读取传感器读数、在将传感器数据传递给更高级别处理器之前对其进行预处理等任务。还有一些事情表明，8位MCU设计处于增长模式而非下降模式。那就是8位MCU在物联网市场中占有一席之地。可以看到，8位MCU远未过时。不仅是8位MCU这块市场蛋糕的规模在增长，而且面对新技术还出现了各种各样的新应用，开辟了新的利基市场，它们可以在竞争中茁壮成长。许多大型半导体制造商继续支持8位MCU的生产，包括Microchip、NXP、瑞萨电子、意法半导体、Silicon Labs以及国内众多MCU厂商，能够提供市场大量的8位MCU。从2020年MCU市场占比来看，32位MCU占了55%，8位MCU市占率仍有43%，可见32/8位MCU并非单选题，而是要视应用场景而定。写在最后20年来，人们一直谈论8位MCU即将被淘汰，不过这并没有成为现实。而且我们认为，未来8位MCU也不会退出历史舞台。综合来看，8位MCU的成功或者说迟迟没有消亡的原因，与它本身是8位的关系不大。原因在于，并非所有应用都具备图形显示或者需要传输大量数据，而且每天都有之前从未采用电子智能的新应用被设计出来。在某些应用中，8位MCU仍有其发挥之处，甚至是在未来很长时间内依然如此。另一方面，对于许多工程师来说，最主要是因为熟悉。这就是为什么很多白色家电制造商在制造冰箱、冰柜、洗衣机、烘干机和洗碗机时都用8位MCU；汽车制造商也用它来开发升降车窗、门锁、后照镜、电动座椅与车内照明；还有几千万张的智能卡都得将它整合进来，而无数的低端马达也都由8位MCU来控制。这与传承有关，”Tirias Research创始人兼首席分析师Jim McGregor表示，“工程师长久以来沿用8位MCU，因而也就不想再改变其软件基础了。8位MCU能够在市场上历久不衰，其最大的原因是在某些应用方面有不可取代性。长远来看，32位MCU持续扩大占有率是不变的趋势，而今8位MCU也随着市场应用不断改革出新。预估接下来的几年，应该还是一个8位与32位MCU并存的时代，在不同的应用市场下各据山头。本文来自微信公众号：半导体行业观察 （ID：icbank），作者：L晨光","kind":"highlight","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"symbols":[],"gpt_button":1},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko; compatible; ClaudeBot/1.0; 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