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8位MCU为什么还没被淘汰?_成本_产物

南宫静远 2024-11-22 10:28:35 0

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8位MCU至今已经运用了几十年,一贯是无数嵌入式运用的主力,尤其是消费产品和医疗东西中的运用。
2012年飞思卡尔推出号称“8位MCU闭幕者“Kinetis L系列,近十年也陆续有业内专祖传播宣传“8位MCU已去世”。

虽然32位的MCU越做越强,也越做越便宜,但全体市场对付8位市场的运用量从来没有放缓的迹象。
为什么直到现在,8位MCU仍未被淘汰,这个中有哪些逻辑,未来又会若何发展?付斌丨作者 电子工程天下(ID:EEworldbbs)丨出品

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8位MCU,老兵不去世

现在的MCU市场,充斥着抵牾。
一方面,厂商们对付8位MCU的未来拥有信心:

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(图片来自网络侵删)
Microchip(微芯)在今年4月宣告一项新的晶圆厂制造操持,耗资8亿美元将其位于美国俄勒冈州的格雷舍姆制造工厂产能提高两倍;Silicon Labs(芯科科技)在本月宣告推出全新8位微掌握器(MCU)系列产品BB5系列;瑞萨推出RL78/G15,连续深耕8位MCU,但也布局16位MCU;

另一方面,全天下又在加速推出低本钱的32位MCU,想要替代8位MCU:

ST(意法半导体)推出STM32C0,用于替代8位MCU;灵动微电子推出MM32F00、01系列MCU,目的也是替代8位MCU;沁恒推出5毛的RISC-V单片机,价格极具诱惑力;兆易创推出GD32VF1系列处理器;TI(德州仪器)推出基于ARM Cortex-M0+的MSPM0系列产品,降落了本钱、繁芜性,并缩短了设计韶光,今年首次推出数十款产品以外,德州仪器操持在今年推出100多款MCU;STC明确将2023定义为32位51单片机元年,表示要全面进军32位MCU市场。

IC Insights数据显示,2011年~2020年环球MCU产品中,4/8位MCU占比为15%。
到2026年,环球4/8位MCU依然有24亿美元的规模。

早在十几年前,有人在预测8位MC即将退出市场,不过由于其本钱具有明显上风,现在依然在诸多领域大杀四方,乃至跟32位MCU市场份额在永劫光里坚持一种奇妙平衡。
在2020年中国通用型MCU市场中,8位市场占比达43%。

又便宜,又省电,谁不爱?

对很多大略的运用来说,8位MCU已经足够了,完备没必要选择32位,适宜的产品才是最佳的选择。

8位MCU的功耗、本钱、体积一定比32位MCU低。

例如,智能停车场中的传感器/指示器、联网路灯、自动化城市园艺和植物监测,这些地方不须要那么高大上的功能,便是做个采集,对这种设备来说,改换电池是一件非常耗费人力物力的事。
8位MCU可以做到几十nA的休眠电流,几百nA的看门狗定时器电流和实时时钟/日历电流。

再比如,小型设备的上风和代价不仅表示在其降落的功耗方面,更表示在其更小巧的形状上,这使它们非常适宜空间受限的便携式电池供电类物联网产品。
8位MCU常见封装是20引脚超薄正方扁平无引线封装(VQFN),其尺寸为3x3mm,32位MCU常见封装则是4x4mm的QFN。
由于增加更多功能须要更多连接和更大封装,但具有足够功能的8位MCU可以安装在无法利用16位或32位MCU的电路板空间中。

又比如,现如市情上8位MCU售价还不到1元,厂商依然能够保持不错的毛利率。
但对32位MCU来说,即便厂商能把价格压到1元以下,毛利也会变得非常可怜。
专家也曾表示,相对8位MCU,32位还没有表现出足够的性价比。

当然,对付8位MCU来说,在硬参数上的上风也并非绝对。
比如说,ST推出的STM32C0拥有9种小巧紧凑的封装形式,从最小的SO8N到最大的LQFP48,从8pin到48pin,而普通MCU的引脚数很少能达到20pin以下。

工程师爱用,才是硬道理

很多工程师已经习气了利用8位MCU做开拓,以是在选择的时候8位自然是首选。

一个产品之中,利用芯片和选型的是工程师,对大部分工程师来说,如果利用8位MCU就能知足运用需求,专门换32位MCU,不仅意味着要重新学习一套系统内容,也意味着产品要重新再验证一遍,这个中但凡出了差错,终极影响的都会是全体产品。

Silicon Labs也表示,对开拓职员来说具有寻衅性的是,大多数8位和32位MCU利用的开拓工具不同,这使得开拓职员很难同时开拓这两种MCU。
因此开拓职员只管不须要更强的打算能力,但常日会承担额外的开拓本钱。

“能用8位MCU的,为什么要多此一举换成32位MCU。
原则是够用就好,不同任务需求不同,知足需求下也必须追求性价比。
”工程师表示,体积、功耗、本钱,这些都是8位MCU存在的缘故原由。
几毛钱的8位MCU怎么都比32位MCU便宜。
我们做工程研发的,只要性能够用就可以了,本钱节约,用好用尽器件的每项性能才是真正该考虑的。
很多8位MCU性能也很强大的,如果一些低端产品用不了那么多性能,就没必要用32位了吧。
(原帖地址:http://www.eeworld.com.cn/aPiH4yT)

一位工程师预测,8位MCU仍将在今后十年内持续存在,每天都还会有新的8位运用涌现。
决定集成电路价格的根本在于芯片面积,只要这个规律还在,8位MCU就不会消逝,乃至不会退出主流的地位。
而对M0来说,16位MCU才是取代的工具。

很多人认为,8位MCU利用高等措辞编程,会比32位MCU要困难些,紧张障碍便是内存地址的分歧一。
比如8051内核的内存地址就分为CODE、data、sfr、idata和xdata,涉及到banking就更为繁芜,还有硬件Stack这样“非主流”设计,但这些障碍都可以通过工具优化来缓解。

工程师举例表示,Silicon Labs的8位MCU便是高度集成的稠浊旗子暗记系统级芯片,具有与8051兼容的CIP-51微掌握器内核,指令集与MCS-51完备兼容。

8位MCU的辩论永无休止

当然,即便如此,市场上对付8位MCU的辩论永久不会停滞。

不看好8位MCU未来的人认为,8位MCU的研发已陷入结束,本钱、功耗、面积上风逐渐缩小。

首先,8位MCU内核已多年没有更新,目前较多的IP是2015年Silicon Labs的“EFM8”,2014年波兰DCD的PIC16兼容“DRPIC1655X”和MC68HC11K兼容“D68HC11K”,2012年Zilog的Z8051,Atmel的“AVR8”内核等等。

其次,过去几块钱的32位MCU比拟几毛钱的8位MCU,显得昂贵太多,以至于可以忽略性能的差距。
现在,已经有0.08美元的Arm核MCU涌现,同时32位方案还能附加一个Arm生态可以扩展开拓,统统都要开始变天。

2017年,Arm为了干掉8位MCU布局DesignStart项目,该项目取消新客户采取Cortex M0和M3的预授权费,并且降落了M系列内核版权费,500万级出货大概只须要每颗4美分,并且更赶过货量还可以拥有更灵巧的折扣。
此后几年,32位MCU的价格就开始不断低落。

他抛出疑问表示,如果须要对旧方案进行升级,那么现实的问题便是,性能3分的3元本钱8位方案,比拟性能6分的4.5元本钱的32位方案,哪个更随意马虎赢得客户的订单?显然,价格已经不再是购买的唯一情由。

看好8位MCU未来的人则认为,厂商依然在8位MCU上投入研发,大略的嵌入式运用一定会持续存在,而为大略而生的8位则永久不会淘汰。

首先,芯片厂商们并没有停滞创新。
比如CIP-51内核由于采取了一个时钟周期等同于一个指令周期的设计,瞬间将同频率的8051性能提高了12倍。
海内的一些半导体厂商也有基于8051或其他8位内核的创新。

其次,如今8位MCU不仅仅局限于数据网络,还支持在大量物联网运用中网络、处理和传输数据,物联网并非一个单独的运用,而是复合的,比如说,它包含大量的传感器节点、实行节点和转换节点,这种节点用低功耗的8位MCU来实现更加适宜。

末了,嵌入式处理器,升级路径从来都没有那么明确,实在8位和32位产品的外设都很相似,但如果产品形态变革了或者需求本身变革了,就要重新设计。
未来谁谁都无法预测,何必考虑那么多没有实际意义的前瞻,用妙手头的8位MCU产品就好了。

选择什么样的产品,比我们想象中要繁芜得多。

此前,Arm的工程师曾经这样打算过——假设32位MCU可以比8位MCU更快地完成打算,然后迅速进入就寝模式,以达到省电的目的。
这是可能的,但不是绝对的,实际的设计中,更为繁芜。
况且,仅仅是省电,也不一定就能让32位完备取代8位。

总结起来,便是8位MCU总是比32位MCU设计的功耗要低,本钱更低,但这并不总是精确的。
选择是繁芜的,取决于许多特定于运用程序的需求。
在某些情形下,16位MCU乃至是最佳选择。

但如果再考虑到任务本身非常大略,唤醒过程功耗也很大,那么这个假设又完备不成立。
以是说,针对不同运用处景,不能大略说8位、32位哪个能效比更高。
至少在非常大略的运用或者无需CPU干预的任务,8位的能效比都要高很多。

总而言之,8位MCU仍旧是许多场景的首选,只要有运用需求在,8位MCU就不会被淘汰,特殊是一些低端消费产品,仍旧会是主流。

大部分人都预测表示,8位MCU还将至少存在几十年,同时短期之内仍不会被32位所取代。
总而言之,只有当32位乃至是64位本钱、功耗、面积做得足够低,未来才有可能寻衅8位MCU的霸主地位。

参考文献

[1] 半导体行业不雅观察:打不去世的八位MCU.2023.1.25.https://mp.weixin.qq.com/s/sM4SZJfbsVYYuf7CC09Sow、

[2] 评芯而论:内卷的MCU背后——闹剧完结偷笑的Arm与8位的安魂曲.2023.5.28.https://mp.weixin.qq.com/s/m1OnxFwSMBMrMQzjORUSWw

[3] 土人不雅观芯:8位MCU的要命时候.2023.6.13.https://mp.weixin.qq.com/s/2hwUP3M-JUuUWypnT1a0kA

[4] ST:https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/p4421.html

[5] Renesas:https://www.renesas.cn/cn/zh/blogs/low-pin-count-mcu-optimized-8-bit-mcu-market

[6] Silicon Labs:【设计运用】大略至关主要:为何 8 位 MCU 将持续发展.2023.11.16.https://mp.weixin.qq.com/s/6hX0RScPokTRrQE-XJPfzQ

[7] 中国电子报:8位MCU市场之争风云中兴.2023.4.3.https://mp.weixin.qq.com/s/RPsS_KbH6UM1SxFLDVR5ow

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