微控制器(Microcontroller;MCU)是一種無所不在的內嵌型控制晶片,舉凡玩具、家電、汽車、房舍等各物各處中都有其存在,負責各種感測、監控工作。

又如熱水瓶、開飲機,其內部亦是由微控器負責感測水溫,並接受使用者的指示是否該加溫、沸騰,同樣的冷氣機的溫控也是用微控器來實現。此外如桌上電腦所用的鍵盤、滑鼠等也各有一顆,負責將敲打的鍵碼、指標的X/Y 軸位移偏量等資訊回傳到電腦上,也因為市場的遍廣,使得微控器不易像其他泛用處理晶片般(如CPU、GPU)的形成寡佔、壟斷,研發微控器晶片的業者只要能貼近或切中某一產業或某一應用的控制需求,就能在市場上爭得一席。不過,近年來微控器的技術及市場又有了新需求、新演化,簡單性邏輯已漸難滿足所需,而開始朝智慧型演算的方向提升,且對控制力的要求也愈來愈高。

◆8-bit MCU 仍舊是市場主力產品、32-bit 為未來明星產品

無論就用量的規模角度還是市場銷售總額,8-bit MCU 都是目前MCU 中的第一主流,勝過16-bit MCU、32-bit MCU 及之前的4-bit MCU,且應用的層面也最廣最多。當8-bit MCU 的效能、資源無法滿足應用時就必須考慮改用16-bitMCU,如數位相機、VCD/DVD 播放機之類的應用,或如汽車的安全氣囊、引擎控制、防盜系統等,都需要更快速與大量的運算控制。

由於在微控制器領域的應用上,價格扮演著一個關鍵的角色,價格先符合後,再考慮性能的差異是重要原則。因此目前市面上若以數量上來看,8-bit MCU的市佔率最大,依照In-Stat 的資料,2006 年有八成的微控制器為8-bit MCU,目前平均銷售價格約為1.5~2 美元,與4-bit MCU 價格相差不大,約在1 美元左右,因此大部分的應用皆選擇8-bit MCU,而16-bit MCU 的售價約為3 美元,32-bit MCU 的價格則約為6 美元,因此反映在2006 年銷售數量上,就是8-bit MCU獨大的情形。

不過,到了2010 年時,微控制器的銷售數量極有可能變成8-bit與32-bit 微控制器兩者爭雄的局面,根據Gartner 估測,2010 年時8-bit MCU銷售數量比重為67%,16-bit MCU 為3%,32-bit MCU 為30%。

主要的原因有二,第一是微控制器的製造成本不斷下滑,到了2010 年,32-bit MCU 的平均價格將可達到3~4 美金,和16-bit MCU 僅相差1 美金左右,情形極類似目前8-bit 取代4-bit 的情形~~價格接近,功能較高。

第二則是新興的應用需要高效能的微處理器,愈來愈多的影音、通訊等應用需要的運算量極大,以影像壓縮為例,影像解碼就由以往的MPEG 1,提升到MPEG 4、H.264 等級,目前的16-bit MCU 其無法有效負荷此工作,因此使用32-bit MCU 需求清楚,只待價格條件成熟。


◆車用市場為MCU 新的應用領域

根據Strategy Analytics 調查報告中指出,全球汽車半導體市場將由2005 年總計160 億美金,預估成長到2009 年超過220 億美金以上,其估計年成長率為8%左右。

該研究機構也在分析後表示,32-bit 及64-bit MCU 將是車用電子市場中成長幅度最大的領域,市場更樂觀評估,在32-bit MCU 將於2008 年之後,成為汽車微控制器系統架構中的主流應用。

不過車用市場也不完全是MCU 的萬靈丹,因為仍有許多現實的問題有待解決,例如一般來說,在車用電子要求的工作溫度規範約在-40℃~+125℃之間,遠遠超過半導體供應商所認知的商用規範或工業溫度範圍,因此要如何達成汽車規範對於溫度要求,儼然已是半導體廠商欲前進汽車電子最嚴格考驗。

◆車用MCU 應用領域

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