微控制器的市場前景及發展趨勢

    微控制器廣泛應用于各種小型電器，隨著技術的發展，其不但價格低廉，而且功能越來越強大。由于家用電器、手持式消費電子產品、手持式通信裝置和車用電子等領域的市場推動，微控制器的使用量越來越大而且表現出了更新換代的趨勢。預計在未來的市場中，低階應用將會以8位微控制器為主，而高階應用將會由32位微控制器稱霸。當然，也有可能沖出一個比32位微控制器更強大的產品，如果能夠控制成本，則32位微控制器將面臨很快被淘汰的命運。不過就目前的情形來看，32位微控制器將在市場中活躍一陣子。其市場占有率將會逐漸上升，到2010年將會達到30.27%。

    微控制器的市場前景

    微控制器可以說是半導體市場最重要的組件，在新的替代產品出現之前，它將一直壟斷一大塊市場。我們發現，微控制器好像是伴隨著微處理器一起發展的。Intel不斷地采先進的制程、精巧的計算機架構將微處理器推升到如今的納米尺寸，超微順勢推出雙核心處理器，也將信息應用的微處理器市場導入多核心架構，同時信息領域的微處理器也從早期的8位處理器，推升到16位處理器、32位處理器，如今64位處理器已經成為未來信息領域的主流處理器；而微控制器也表現出了從8位到16位再到32位的發展趨勢，同時，多核心架構很有可能是微處理器下一步的發展方向。所以，只要不斷升級，不斷更新換代，不斷滿足市場需求，微控制器的市場前景一片光明，至少目前是這樣。

    其實，微處理器也是一種微控制器，只不過其功能更加強大而已。除了微處理器這個市場，為控制器在其他領域的應用也是越來越廣泛。

    微控制器在日常生活中的應用極廣，生活中的各種家電幾乎都必須使用到微控制器，如家用音響、家用電話、洗衣機、冷氣機等等。隨著電子應用的領域由家用電器領域延伸至手持消費裝置，微控制器的應用領域也由家用電器領域延伸至手持消費裝置，手持式裝置包括手持通訊裝置與手持消費電子產品，手持通訊裝置包括手機、GPS、PDA手機、智能手機與股市傳訊裝置等等，手持消費電子產品包括數碼攝像機、數碼相機、MP3播放器、掌上型游戲機與電子寵物等等產品，這些產品中都要用到微處理器。同時，汽車電子領域也將導入更多的電子功能設計。汽車應用領域中使用到微控制器的機會很多，如安全氣囊、智能安全帶、胎壓監測、車載娛樂系統、引擎控制、剎車防鎖死系統、車載網絡系統、車內(外)監控裝置與車用導航系統等等，一輛車所需要使用到的微控制器數目多達數十個，未來將會是極具潛力的市場之一。   

    微控制器的發展趨勢

    一、32位微控制器的市場份額將快速增長

    市場研究機構In-Stat的研究資料顯示，2004年全球的微控制器市場規模為122億美元，市場規模相當大，不過由于微控制器的價格低廉，且容易隨著制程技術進步而降低銷售單價，預計到了2009年，全球微控制器市場規模將以4.43%的緩慢增長率繼續攀升，屆時全球微控制器市場規模將為121.2億美元。

    另一方面，若是以不同微控制器的銷售數目來看，可以發現幾個趨勢(圖二)，首先是8位微控制器長期居微控制器市場的主要份額，并在2007年以后開始略有動搖。8位微控制器的出貨數目以往皆占整體微控制器出貨數目的七至八成以上，自2007年以后，8位微控制器的龍頭地位漸漸下滑，其出貨數目占整體微控制器市場的比重在2010年后將下滑至七成以下。

    第二是我們可以觀察到在非8位微控制器的高階微控制器領域應用中，32位微控制器持續取代16位元微控制器的趨勢相當明顯，32位微控制器在2006年首度超越16位微控制器，市占率穩居第二，同時其出貨數目將持續上升，到了2010年，32位微控制器將有機會達到32.62%的市占率，成為另一個重要的微控制器應用領域。

    32位微控制器的逐漸興起主要是由于各項家電與消費電子產品需要更多更強大的功能，而更復雜的影音應用、智能判斷與控制領域也需要效能更強大的處理器，因此32位微控制器將逐漸取代目前的16位微控制器是可以確定的趨勢。

    (一)高整合度

    由于32位微控制器性能較高，所以必須有更強大的周邊處理功能與多樣化的應用接口，因此32位微控制器的整合度較以往位元數較低的微控制器整合度更高。一般來說，32位微控制器多半會配備有模擬/數字轉換器、數字/模擬轉換器、內建NAND型快閃存儲器(至少512KB)、內建ROM(至少32KB)、特定的通訊接口(以達到和USB或以太網絡等周邊裝置溝通的能力)、DRAM控制接口。另外，更多以往放在微控制器外部的混合信號元件也逐步被加入微控制器中，如比較器、放大器、濾波器和內部震蕩器等等。

    (二)針對特殊應用設計

    為了要滿足不同的應用，必須針對32位微控制器做出一些個性化設計，以符合特殊的用途。

    在家用電器領域，32位微控制器的應用增加速度頗快，此部分與數字家庭的概念在近年來愈來愈具體化有關，而針對不同領域的家電應用，適度地增加對應的功能設計有助于32位微控制器在性能價格比上的提升。

    在工業計算機領域則增加了網絡通訊功能，此部分如主打工業計算機應用的Innovasic公司，為了應付日漸增加的工業計算機網絡應用，在其新推出的32位微控制器Fido1100系列中，提供了TCP/IP的軟件堆疊，使該型的微控制器得以透過網絡協定與其它裝置做通訊。同時該型微控制器提出了所謂的FIDO架構(Flexible Input Deterministic Output；彈性化輸入，指定式輸出)，用來提高CISC架構微控制器的處理效率，其作法即是增加程序快取存儲器，可以方便儲存必須經常執行的程序碼，來提高整個微控制器的執行效率。

    (三)結合部分DSP功能

    由于32位微控制器的功能相較8位微控制器強大許多，32位微控制器開始有能力針對數字信號處理(Digital Signal Processing；DSP)設計出專用的線路，數碼信號處理通常包括了相當多的摺積(Convolution)運算、矩陣運算等等，用來處理數學上的拉普拉斯運算或傅利葉轉換，廣泛地應用在各項關于聲音、圖片、影像等等多媒體應用領域，此部分的運算若是要以專用的硬件來實現，就是一系列的乘法器(Multiplier)與桶型移位器(Barrel Shifter)，目前比較高階的微控制器會內建專用的數碼信號處理計算線路，來加速數碼信號處理的能力。

    (四)延續軟件設計

    對于系統廠商而言，整體的開發成本在微控制器相關部分包括了微控制器與周邊的硬件成本、與微控制器搭配的軟件成本兩大類，傳統上的8位微控制器多為8051架構，所搭配的開發工具也是針對8051架構所設計，相關的軟件開發人員熟知的開發系統為8051架構的8位微控制器，到了32位微控制器應用的領域，軟件開發所需花費的人力與時間成本迅速上升，同時如何將廠商原本于8位微控制器領域的已開發成品轉移到32位微控制器平臺上，也是32位微控制器廠商的一個重要的開發課題。針對此現象，微控制器廠商紛紛針對32位微控制器開發方便適用的軟件開發接口。

    (五)內建Flash

    目前Flash形式的微控制器日漸增多，已經成為市場的主流。采用Flash的微控制器可以多次讀寫，方便需要重復加載程序資料的應用場合，同時可以減少韌體出錯或改版時，售后召回的維修成本。目前Flash形式的微控制器單位價格已經和OTP形式的微控制器價格逐漸接近，兩者平均價差約在兩成以內，未來隨著發展Flash形式微控制器的廠商增加，Flash形式微控制器的價格將有機會和OTP形式的微控制器接近。

    (六)RISC將成為主流架構

    RISC處理器采用了專用的硬件線路(Hardwiredcircuit)來處理各個不同的指令，因此RISC架構的微處理器可以達到極高的運作效率與較低的消耗功率，缺點則是當指令集的指令數目增多時，因為必須準備更多的硬件線路來處理指令，會造成芯片面積增加，同時增加芯片成本。由于微控制器的應用場合通常使用到的指令數目較為精簡，所用到的程序碼也必須較為精簡，因此RISC架構特別適用于微控制器架構，有可能成為微控制器應用領域的主流架構。