「32-bit MCU可能取代8-bit MCU嗎?」這個問題的答案是肯定也是否定,之所以說肯定是因為「32-bit MCU確實可以部分取代8-bit MCU」,之所以說否定則是「32-bit MCU無法全面取代8-bit MCU」,至少在未來3、5年內都是如此。
近陣子ARM之類的IP Provider(矽智財供應商)對MCU市場特別積極,原因是MCU市場呈現著「中空、兩極」的態勢,「中空」即是16-bit MCU一直沒有強勢的主流架構,而「兩極」則是成本與效能的兩取向發展,成本取向以8-bit MCU為主;效能取向以32-bit MCU為主,且8-bit MCU與32-bit MCU各有強勢的主流架構,8-bit為8051;32-bit則為ARM。
ARM積極將其核心技術打入MCU市場,甚至為此在數年前併購了最知名的8051開發工具商:Keil,以及為嵌入式市場特別發展了Cortex-M系列的核心,這些發展的目標不單是取代缺乏主流架構的16-bit MCU,也包含取代或壓迫8-bit MCU市場。
但是,這些動作真能奏效嗎?就「取代16-bit MCU」來說確實是極大、極有效的攻勢,但對「取代8-bit MCU」而言就有所限。為何如此說?關於此筆者有多項的理由,這些理由包括價格、功耗、接腳等。
首先是價格,ARM與Luminary Micro合作,推出1美元的32-bit MCU(使用Cortex-M3核心),以此逼近與8-bit MCU間的價差,期望吸引原有使用8-bit MCU的設計者改用32-bit MCU,不過8051架構的MCU也有低至0.5美元的價位,在低階控制應用上硬體料件成本為斤斤計較,0.5美元的價差都不易接受。況且,並非每款32-bit MCU都如此低廉,1.x美元的32-bit MCU必是偶爾為之,難就此成常態。
此外市場研究機構也預測,將市場需量與平均售價(ASP)相乘,也必須到2011年才有可能讓8-bit MCU市場與32-bit MCU市場打平,並在此後超越,即便超越也是以「量少價高」的方式超越,無法單從價格上超越,畢竟32-bit MCU的核心一旦投入商業用途多半都要授權費與權利金,然8051之類的MCU並沒有此一成本,且其他專屬8-bit的MCU架構也早已量價均攤至極低成本。
再者,許多低功耗訴求8-bit MCU在休眠時已達微瓦(uW)等級,這也是32-bit MCU難以企及的,微瓦用電使8-bit MCU在近年來興起的家庭自動化監控、無線感測器網路等應用上將格外受用。
另外8-bit MCU也有6-pin、8-pin的極少接腳版本,幾可用來取代運算放大器之類的簡單類比運算零件,此方面一樣是32-bit MCU難以做到的。
更重要的是,ARM收併Keil後積極讓ARM的開發環境與8051的開發環境相融合、一致,然到目前為止Keil在開發工具的銷售上仍有70%屬於8051,很明顯8051仍是大宗主流,ARM期望工程師從8051轉向ARM,此一策略可能要花更多、更久的心力才能實現。
不過,在高階性應用上32-bit MCU的確比8-bit MCU便利,至少可減少程式最佳化的心力,因此未來有朝高階化應用的設計者,建議可早日熟悉32-bit MCU的開發環境。