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台湾微控制器的现在与未来
 

【作者: 朱亞民】2001年02月01日 星期四

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今日的消费性电子(CE)市场瞬息万变,产品汰换周期大幅缩短。一项新产品的问世,寿命短则三个月到半年,如复读机、跳舞机等;长至能撑过一年者,则是寥寥可数、诚属不易。而笔者在此一CE领域将近十年的时间,期间的起起落落,实有更深的体认。


MCU产业现况

台湾半导体产业,从十余年前(工研院电子所)便开始从事MCU的开发与制造。就公司性质而言,可分为:


*IDM--如华邦(Winbond)、联电(UMC)及其相关子公司等


*IC设计公司--如义隆、凌阳、盛群等业者


就MCU架构而言,则可分为两大主流:


*CISC--以华邦的8051架构、凌阳的6502为主


*RISC--代表性厂商如义隆的EM78系列,及盛群的HT48系列。


但不管是CISC抑或RISC架构,80%的业者仍以8位元MCU为主,其次是4位元;至于16/32位元,则仍为国外厂商所主导。


众所皆知,台湾是世界资讯、消费性产品的生产制造中心。在如此天时、地利、人和的环境下,本土的MCU制造厂商才得以成长,站稳脚步。然而,可惜的是国内的MCU厂商,充其量却只是别人Cost-Down的解决方案;赚的是血汗钱,大家只拼量或从事一些低附加价值的产品,如玩具与语音之控制,以知识经济的观点而言,实属劳力阶层而已。


时至今日,面临后PC时代的来临,资讯家电(IA)与无线通讯(Wireless)势必蓬勃发展;下一世纪MCU的主流趋势预料将由8位元直接跨入32位元。而值得注意的是,目前32位元的MCU,却呈现少数业者独大垄断的局面,如ARM,MIPS等厂商。


而台湾MCU的制造厂商则是面临了两大抉择,到底是自己开发32bit MCU,承受系统厂商是否愿意采用的风险,抑或是付出一笔高额的权利金给SIP Provider,以系统单晶片(System-On -a- Chip,SoC)的方式,产生一颗前途未卜的IC呢?诸如此类的窘境,随着新世纪的来临而愈发明显。想跨出这一步,朝向国际化迈进,仍需要更多厂商的同心协力。


MCU的未来在哪里?

一言以蔽之,「Smaller with More」将是未来厂商开发MCU的最高指导原则,SoC则是IC设计的趋势。资讯家电与无线通讯对MCU的需求为体积小、省电、高速、低EMI;但在物理上,这几个特性却是互相牴触的。幸运的是,随着制程技术的进步,业者已慢慢找出了克服之道。虽然SOC在技术上仍有许多需要克服之处,但「科技始终来自人性」。消费者的需求成为推动系统厂商向前的最大动力,系统厂商则进一步要求IC设计业者,希望其提供更好的产品满足它们的需求。


(表一)是一个很有趣的统计图表,出乎我们想像,MCU大部分时间并不是在做数学或逻辑运算的动作;而是关于资料的搬移(Data Movement)。这种搬移式暂存器与暂存器之间,或MCU与资料记忆体之间的资料搬移动作,几乎占了MCU一半以上的工作时间;目前热门的数位相机(Digital Still Camera),便是最典型的例子。


《表一 典型动态指令使用率》
《表一 典型动态指令使用率》

在数位相机中,MCU主要的工作便是将CIS(CMOS Image Sensor)的Frame,快速储存在记忆体中(通常是使用Flash memory的形式)。而这种异质资料之间的传递,通常会花费MCU相当长的一段时间;上述的统计或许对绘图型CPU或工作站CPU无法一概而论,但对资讯或消费性产品却有相当高度的合理性。而RISC架构的MCU(如ARM7),正好可以将此一搬移特性发挥得淋漓尽致;同时又满足核心架构简单(成本低),低工作速度(省电)的要求。无怪乎目前绝大部分资讯家电与无线通讯产品均采用32bit RISC为其核心!


坦言之,国内MCU设计业者在国际上的地位无谈不上举足轻重,要谈规格的制定,根本没有人理你。而一颗自有架构MCU的开发,绝不是只有硬体本身而已,相关周边(如开发环境、资料库推广)的完整齐备,才是真正旷日费时的工作。对国内业者而言,或许缘木求鱼,那我们该何去何从呢?


在此,笔者提出一项建议,由SIP(Silicon Interteture Property,矽智产)的整合方面着手,或许会是国内MCU设计业者可以思考的新方向。而从事IC整合,则需注意下列三大要素:


*敏锐的市场判断力--找对产品


*快速的IP整合能力--24-Hours Integration


*充裕的投资资金--买IP,以蓝芽计划中的基频(BaseBand)为例,从买IP到投入人力整合研发,约需耗资新台币二亿元左右;也因此,除了有充分的资金外,还需有精准的眼光,对产品的选择与规格的制定不可不慎。


结论

「创意来自灵感,灵感的触动源自不断的思考」。不管未来MCU的走向如何,设计业者与系统业者均必须在产品的开发上,不断寻求突破与创新,才能达到永续经营的目标。最后,笔者以「Never Stop Thinking」这句话,与从事MCU相关工作的先进共勉之。


(本文作者目前任职与义隆电子)


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