近年來,智能電網、物聯網、智能家具、汽車電子、醫療電子、照明等成為了新興MCU應用領域,但是隨著在這些領域的廣泛運用,對于MCU也提出了新得要求。
對MCU的共性要求
新興的MCU應用領域,跨越了幾個不同的市場,其針對的目標用戶群也有所不同,但仔細分析這些應用領域對MCU的要求,還是有其共通之處,其主要包含了以下幾個方面:
1.高集成度,小型化。為了滿足這些目標應用的要求,對MCU的集成度要求越來越高,從最初的Intel的8051 MCU到現在的百花齊放,其中,除了系統構架的變化外,變化最大的是MCU中集成的模擬部分越來越多,包含有模擬輸入/輸出、驅動等,如通常可看到的8bit、10bit、12bit ADC/DAC,電壓比較器、PWM輸出、LCD驅動等等,部分MCU甚至集成了LDO,增加了I/O口的驅動能力等。MCU逐步向SoC靠攏以滿足各種應用需求。
2.高可靠性。隨著產品的不斷發展,可靠性也要求越來越高。汽車電子的高可靠性要求不用再說,新興應用領域中,智能電網、物聯網、醫療電子、照明等都是高可靠性要求的應用。
3.低功耗。新興的MCU應用領域,很多的應用都是涉及能量管理,主要目的是提高能效,如智能電網、照明等,部分應用環境使用電池供電,如醫療電子、物聯網等,這就要求MCU具備較低的功耗以滿足各種應用的要求。
4.更高的處理速度。新興的應用領域對MCU的處理速度的要求也越來越高,8bitMCU的應用正在向16bit、32bitMCU轉移,更精確的測量和控制、更好的能效都需要有更復雜的數學模型和運算,為滿足運算的要求,部分MCU增加了硬件的乘除法器,以滿足能耗和運算速度的需求。
為應對這些新興應用領域的要求,可以看到,全球領先的MCU廠家都在大力推廣32bit、低功耗、高處理速度的MCU產品,以Silicon Labs的MCU為例,其新推出的32bit SIM3系列產品就是應對這些市場需求推出的,其最高處理速度可以到80MHz,并包含了硬件的乘除法器,保證了各種運算的處理速度。同時,在其系列產品中,待機功耗都降到了nA級,并集成了多種模擬器件,如SIM3U系列,除了集成ADC/DAC/PWM/LCD驅動/電壓比較器/低電壓檢測等等外,還額外集成了LDO在MCU中,僅用單一5V的USB供電,就可以保證MCU所有功能模塊的使用,同時,有5個高壓、大電流驅動口,無需使用電平轉換芯片。
新要求促生新發展
MCU新的應用,由于新型MCU具備了高集成度、小型化、低功耗、高可靠性、高運算速度的特性,帶來了很多直接或間接的競爭優勢:1.MCU的高集成度、小型化,其直接帶來產品的成本競爭優勢,高集成度使電子產品不需要更多的外圍器件,單片解決。同時,高集成度帶來的小型化,使產品設計更加精巧,也給產品的外觀、模具、PCB、生產等帶來間接的成本優勢。2.高可靠性帶來產品失效率的大幅提升,也帶來產品的成本優勢。3.低功耗帶來更小的能源消耗,使用小容量的電池就能滿足應用需求,使產品有更長的使用壽命,帶來生產成本和市場競爭優勢。4.高的處理速度可完成更復雜的算法,帶來更精確的測量和控制,也能有效地節省應用成本。
隨著電子產品的日益普及能效管理的進一步推進,未來的MCU將會在上述的幾個重要特性上發展。