物聯網這個議題一路發展到現在，雖然已經不若當初一開始那樣的熱絡，不過就概念與應用上，的確有了較為具體的發展方向，業者若想要投入也會有較為明確的目標。

而對半導體業者來說，受惠最大的，莫過於你我最為熟悉的MCU（微控制器）廠商，因為物聯網涵蓋的範圍實在太大，而MCU本身又是一種無所不在的超小型電腦，在日常生活中只要仔細觀察，都會有MCU的身影。而物聯網本身就是為了人們的生活可以擁有更高的品質與便利性而衍生出來的概念應用，MCU也就理所當然地成了重要的角色之一。

ARM架構顯露鋒芒

回歸MCU在物聯網市場的發展，就架構的類別區分大致上有:MSP430、ARM的Cortex-M、8051與瑞薩科技的自有架構等，想當然的，這些陣營的業者對於物聯網市場在投入的行動上是相當積極的。TI（德州儀器）亞洲區市場開發經理陳俊宏談到，就他觀察，物聯網討論到現在，市場才開始進入成長階段，所以即便諸多MCU業者大舉投入的情況下，像是常見的8051、ARM的Cortex-M0與自家的MSP430架構在市場的比重上，也沒有一個大略的數字可供參考，再加上物聯網涵蓋的範疇太大，整個市場就呈現一個混沌不明的情況，但唯一能確定的是，物聯網的確是處在成長的階段。

過往在8位元市場都有相當穩定表現的Silicon Lab，為了投入32位元市場，破天荒採用了ARM的Cortex-M3架構，但在8位元領域，卻絲毫沒有讓步的打算。Silicon Lab微控制器產品行銷總監Daniel Cooley接受本刊越洋採訪時表示:「我們肯定看到了ARM架構在嵌入式市場上迅速成長。」

不過，Daniel Cooley談到，儘管有人相信基於ARM的MCU對8位元架構變得更有成本競爭力，ARM的Cortex-M0/0+核心很快就會取代8位元架構。但他直言，8位元MCU在未來許多年內將繼續保有健全而穩定的市場。包含開發工具的8位元解決方案有非常龐大的安裝基礎，有很多開發人員也用慣了8位元架構，但16位元架構，就有機會逐漸被ARM的32位元架構所壓倒。總體而言，我們看到了ARM架構的MCU的市場在穩定成長，8位元的市場持穩，16位元的市場則在下滑。

同樣的，飛思卡爾微控制器事業部亞太區市場行銷和業務拓展經理王維也呼應了Daniel Cooley的說法，整個市場還是以8位架構的MCU為主。隨著物聯網終端產品在功能和性能上的提升和擴展，32位元ARM Cortex-M0+的廣泛應用是大勢所趨。

不過，陳俊宏同意，由於ARM的Cortex-M0同樣也是屬於32位元架構，若是要處理RTOS（即時作業系統）或是通訊協定會相對容易許多，但傳統的8051架構恐怕就會稍嫌吃力，大體來看，還是端看應用層面為何來決定MCU架構會較為適合。然而，大體上，只要是針對物聯網終端應用，不論是哪一家業者都會同意，除了MCU本身以外，必須搭配通訊與感測模組，才是一個完整的物聯網終端裝置。陳俊宏也認為，物聯網專用的晶片將會朝向高度整合的方向發展，雖然說分開設計對於系統設計來說有一定的彈性在，但加以整合後，對於處理通訊協定上會有一定程度的幫助，再加上面積方面的要求，高度整合應該是不可避免的趨勢。

圖一 : 就MCU市場來說，ARM架構的能見度已日漸攀升，這一點在物聯網應用同樣也不例外。（Source:NXP）

通訊協定多元 物聯網系統設計有難度

而前面所提到的通訊協定，是撇除硬體方面後最為關鍵的地方。王維舉例談到，以Zigbee的profile來說，Smart Energy profile所需的ROM隨著應用要求的不同，可能要256甚至512K或者更大，但在Zigbee Light Link Profile，所需的ROM大致為256K以下。Daniel Cooley則是指出，在乙太網路線或電力線傳輸不易連上的連線裝置中，加入無線連結能力是物聯網在設計上的挑戰，但可透過具無線射頻專長的嵌入式開發人員來解決。

「我們相信，沒有一種無線或有線技術能應付物聯網在整個網路上的所有需求。」Daniel Cooley說。

如果要開發出符合成本效益的物聯網產品，工程師就必須為應用選擇最佳的無線技術。因此，物聯網會涵蓋各式各樣的標準式無線協定。裝置如果要能通行網際網路，也需要支援通訊頻道的網路協定（IP）。雖然Wi-Fi原本就支援IP，並適用於智慧型手機、平板和個人電腦，但就由電池所帶動的連線裝置來說，它太過耗電。對於不必直接與使用者互動的低頻寬應用，反倒是2.4 GHz的ZigBee（由ZigBee聯盟首創的開放式無線協定）、藍牙和sub-GHz的無線電技術就提供了低功耗的無線連結，這就很容易整合到嵌入式系統裡。

陳俊宏也表示，儘管ZigBee技術在自動化與綠能產業為其主流，但光是ZigBee聯盟針對不同的應用領域就各自衍生出對應的通訊協定，如何讓硬體與通訊協定達到最佳化，本身就是要去思考的課題。陳俊宏更直言，硬體與協定之間的搭配，其實才是系統功耗表現的真正關鍵。

王維則是認為，現在急需解決的問題是不同通訊標準之間的共融共通。這樣才能將物聯網真正推廣到更廣泛的商用環境。因此，飛思卡爾目前也在閘道端構建開放的統一開發平台，在實現通信資訊共融共通的基礎上，提供資料傳輸的安全服務。

通訊協定過多的問題，引來諸多MCU業者的重視，但產業界並非沒有人在積極處理此事，像是ARM與高通，近期針對物聯網的標準統一都開始有些行動，希望能透過這些作法，為該問題達到一定程度的解決。

圖二 : 為了因應實際環境，造就了通訊協定混亂的情況，如何能讓終端裝置的設計與開發讓裝置互聯更有效率，成為產業界急需解決的問題。（Source:fieldcommunicationlounge.com）

回歸基本面與低功耗訴求

而在MCU規格方面，由於通訊協定的不同，而導致於記憶體在搭載上不一而足，對此，陳俊宏提供一個範圍供其參考:Flash大致上為128K至256K，SRAM則為16K至32K不等。

而週邊規格方面，ADC（類比數位訊號轉換器）的功耗表現一直也是產業界所重視的問題，陳俊宏以自家產品為例，旗下有12位元的ADC在取樣速度200ksps的情況下，其電源表現僅有90μA的水準。陳俊宏透露，物聯網專用的MCU的發展，其實已經進入與無線射頻元件高度整合的階段，不管是ZigBee或是藍牙都是如此，只需一顆元件就能完成設計。若再加上無線射頻元件的功耗，一顆物聯網專用的半導體元件在運作當下，其功耗應該不至於超過200μA。

Microchip資深產品市場經理Jason Tollefson談到，物聯網所涵蓋的應用面向從居家到工業不等，因此一般要求的感測器與與ADC（類比數位訊號轉換器）就必須負責資料的收集與產生，所以MCU本身就必須整合高精度的ADC。至於在感測器方面，可能也要借助類比前端的元件協助，像是DAC（數位類比訊號轉換器）與運算放大器等，以讓訊號轉換上能更加順利。當然，為了能各部元件的溝通順暢，基本的UART或是SPI等，也都是相當常見的介面。

圖三 : MCU的硬體規格發至今，已經步入相對成熟的階段，剩下的，就是如何在能源效率或是在性能上可以更為精進。（Source:飛思卡爾）

（FOR美編:這張圖有需要微調，再麻煩CALL我，謝謝。）

結論

歸納來看，物聯網雖然已經發展了一段時間，即便硬體層面可說是達到相對成熟的階段，但在通訊協定方面，仍會有多元甚至是混亂的情況出現，很明顯的，此一問題應該是目前MCU與系統整合業者們希望迫切解決的問題。只要該問題能獲得有效的改善，透過物聯網所帶來的生活便利，相信將不再只是空想而已。