16位MCU市场逐渐萎缩：正在重新定义的微控制器

在ARM核心的开放开发环境之下，研发人员利用32位元微控制器(MCU)开发应用的成本逐渐降低，芯片价格亦因为供应商众多而随之下降。尽管如此，8位元MCU具备更低廉的价格，加上低阶应用市场的规模依然庞大，因此，尽管32位元MCU出货量急起直追，仍未超越8位元MCU。相较之下，16位元MCU便成为被8位元与32位元MCU夹杀的产品。

盛群半导体业务行销中心副总经理蔡荣宗认为，以目前全球市场看来，尽管32位元MCU产值较高，然销售数量依然是以8位元MCU为大宗。16位元MCU则处于被夹杀的状态，由于8位元MCU的效能持续提升，目前已足以满足较为低阶的16位元MCU应用需求；32位元MCU的成本逐渐降低，则瓜分了高阶的16位元MCU市场。

另一方面，也由于8位元MCU的市场已相当成熟，32位元尽管是后进规格，然而在ARM的推广之下已建立了相当友善的开发环境与资源。若厂商计画投入16位元市场，则须另建立一套标准语言，研发成本过高。由此可预见，未来16位元MCU市占将逐渐萎缩。

蔡荣宗指出，目前市面上依然能见到一些16位元MCU的应用，传统车用市场便占有相当比例。然而，依照未来车辆逐渐往自动化、电动车的发展方向之下，车用MCU也将由16位元逐渐转移至32位元。盛群于2016年销售了280万颗32位元MCU，2017年更是创下800万颗销量，成长幅度非常大，在未来32位元MCU的销售比重预期将逐渐提升。

IC Insights 高级市场研究分析师 Rob Lineback 说：“今年，32 位的 ASP（平均销售价格）下降了 15%。我们看到 32 位的售价每年下降 7%（CAGR/年复合增长率）。16 位市场的 CAGR 是 -2%，8/4 位市场的也是 -2%。未来将可能出现 32 位微控制器的售价比 16 位微控制器还低的情况。这是纯粹的竞争和定价压力。物联网是其中一部分推动力。”

重新定义 MCU

过去几年来，微控制器之间的差异化因素是功能性。因此 32 位 MCU 比 8 位 MCU 的能力显著更强，因此价格也就更高。但随着公司向上迁移，现在它们也正在开发足以媲美低端微处理器产品线的器件。

但从历史上看，两者之间仍然还是存在显著的差异。微处理器组合性地使用了内部内存和外部内存，而传统上的 MCU 仅依赖于内部内存。这种情况正在开始改变，有些 MCU 提供了连接DRAM 或其它类型的外部内存的能力。

“如果你回到 15 年前，你找 100 位工程师，然后在他们面前放一个微控制器和一个微处理器，他们肯定能够分辨哪个是哪个。”Rambus 的杰出发明家 Steven Woo 说，“如果你今天还找到这同样 100 位工程师，就会出现很多争议了。摩尔定律是造成这种概念模糊的部分原因。在 die 上的晶体管数量更多了，你能使用这些晶体管所做的事情也更多了。”

伴随着更好的空间利用，我们也可以放入更多片上和片外内存。MCU 通常使用的是 DDR2 和闪存的组合。但因为各处的密度都增大了，DDR2 的内存大小已经增至了 2MB 之高，另外还有 2MB 这么高的嵌入式闪存。

“从至少 6 或 7 年开始，32 位产品线上的器件就已经有连接外部内存的能力了，但并没有太多器件利用了这一点。”意法半导体美洲地区微控制器产品经理 Stuart McLaren 说，“最近我们已经看到了这种情况（使用了系统组接口（system packet interface）），所以外部还有更多 NVM 来存储数据和代码。关键的变化是更多性能和更多功能。互连的应用会越来越多。而且随着它们变得互连，你会有与网关或云进行通信的节点。那至少需要一个简单的微控制器，可以收集一些传感器数据并将其聚合到一起。”

微控制器也在开始向云的上游移动。

“网关上运行着很多云服务，而且它们正做着更加先进的分析工作。”McLaren 说，“我们看到有用于图形处理的外部内存，通常是一个 1 帧或 2 帧缓冲区，你可以在这里渲染来自帧缓冲器的信息，然后刷新。我们也可以看到大量微控制器进入物联网的这三个领域——家庭和城市、智能工业、智能万物。每一种应用都有处理和安全的需求。它们也需要与真实工作的接口并且需要某种形式的连接，在很多案例中这种连接是 RF，但也可能是低功耗蓝牙或其它近场处理。而且它们需要管理电源，从可穿戴到工业应用都有可能。MCU 是物联网的核心。”

据 ARM 的 physical IP 工程副总裁 Dipesh Patel 说，MCU 也会在资产跟踪等新应用得到使用。“使用 32 位，你可以跟踪一个零部件的旅程，而且你可以让其完全安全，使用 8 位的话你永远不能做到这一点。MCU 正越来越复杂。在简单的层面上，你可以存储、处理和传输数据。但现在你可以做到更多，因为有更多内存了。”

他指出现在也有增加片上闪存的发展，尤其是因为有些更先进的设计正在向 40nm 乃至 28 nm 迁移。今天，大多数 MCU 都使用着老旧的工艺，有的甚至高达 350nm，但也有些更先进的 IoT 设计是用 65nm 和 40nm 工艺开发的。