Cortex-M0+ Cortex-M0 Cortex-M 核心標準化 微控制器 MCU ARM

核心漸趨標準化 MCU市場版圖醞釀重整

2012-12-03
由於Cortex-M核心開發資源可重複利用,以及易於導入設計的特性,促使以Cortex-M核心開發微控制器的業者越來越多。因而隨著Cortex-M微控制器普及度的提高,Cortex-M微控制器亦在市場形成一股新勢力。
越來越多業者推出Cortex-M微控制器(MCU)產品的同時,微控制器市場亦產生變化。藉由Cortex-M微控制器的開發資源可利用性,市場對Cortex-M微控制器的接受度迅速攀升,再加上Cortex-M0+產品相助,預期未來微控制器市場將以Cortex-M為主流。

由於安謀國際Cortex-M系列核心具備統一的開發架構與完整的產業鏈,加上可讓8051微控制器易於轉移至32位元微控制器設計,因此獲得許多微控制器業者的青睞,也讓Cortex-M微控制器快速在市場上攻城掠地。

隨著廠商大舉投入Cortex-M核心微控制器的研發,微控制器業者營收或銷售排名也有新的變化。顯而易見,Cortex-M微控制器已開始威脅自有核心32位元微控制器的市場範疇,並促使過去堅持研發自有核心產品的微控制器業者,加入Cortex-M核心產品研發行列。

從近期研究機構的統計報告可發現,採用標準核心架構的微控制器市占逐漸與專屬核心架構產品匹敵。安謀國際推出Cortex-M系列微控制器核心後,打著各核心開發資源、軟體可輕易再利用的口號,促使各家微控制器大廠紛紛投入標準化核心微控制器產品的研發,讓標準化核心微控制器聲勢開始凌駕廠商自有核心產品,微控制器業者的市占排名亦醞釀洗牌。

可再利用性加持 Cortex-M MCU市占上升

根據Databeans針對2011年微控制器廠商市占調查排名,可發現雖然瑞薩電子(Renesas Electronics)仍穩坐微控制器銷售第一,市占達17.3%,但比起往年稍有下降,而第二名至第十名則依序為飛思卡爾(Freescale)、愛特梅爾(Atmel)、微芯(Microchip)、英飛淩(Infineon)、德州儀器(TI)、富士通半導體(Fujitsu)、恩智浦(NXP)、意法半導體(STMicroelectronics)及三星(Samsung)(表1)。

意法半導體產品行銷經理楊正廉指出,Cortex-M核心具備可重複利用微控制器開發資源、易於導入的平台,加上完備的供應鏈為後盾,因而獲得客戶與應用市場的青睞。許多採用封閉核心或8051微控制器設計產品業者已逐漸轉向開發Cortex-M核心微控制器。過去意法半導體並未躋身前十大微控制器銷售排名之列,但開始導入Cortex-M系列核心開發32位元微控制器後,市場排名已有較大進展。

據了解,Databeans的統計資料中,意法半導體的部分並未計入車用等其他應用領域的微控制器銷售量,可見意法半導體完全以Cortex-M系列產品進入前十大的微控制器業者。且該公司Cortex-M微控制器占該公司微控制器營收相當大的比重。

圖1 安謀國際處理器部門嵌入式處理器產品總監Richard York表示,未來Cortex-M0+產品的市場前景可期。
安謀國際處理器部門嵌入式處理器產品總監Richard York(圖1)表示,目前Cortex-M系列微控制器每一季出貨量高達七百萬顆,顯示該核心微控制器不僅可易於移轉的特性獲得青睞外,在各家業者的通力合作下,市場接受度也不斷攀升,因此促使以Cortex-M微控制器為主的業者市占排名發生洗牌效應。

包括飛思卡爾、愛特梅爾與芯科實驗室(Silicon Labs)皆認為,Cortex-M核心微控制器產品貨量持續提高,未來Cortex-M微控制器也將成為微控制器銷售額主要貢獻來源。飛思卡爾資深全球產品經理陳麗華表示,安謀國際開發軟體的易用性,讓飛思卡爾可順利進入並持續投注更多資源於Cortex-M微控制器的研發,對於該公司微控制器市占的成長亦有一定助益,未來飛思卡爾也將持續專注於Cortex-M微控制器產品發展,預計Cortex-M微控制器將為挹注該公司營收成長的重點產品。

值得注意的是,採用標準化核心的微控制器產品差異度難免較受質疑,因此各家Cortex-M微控制器業者致力於以整合度、搭配的周邊,以及成本、功耗表現,提升產品競爭力,亦引爆新一波Cortex-M微控制器成本與功耗的戰爭。

取代Cortex-M0核心 Cortex-M0+ MCU明年傾巢出

另一方面,2013年以Cortex-M0+為核心的微控制器產品將大量問世,預期也將一步擴大標準核心微控制器的市占率。由於要求低功耗的嵌入式應用產品越來越多,為滿足市場需求,安謀國際推出新一代Cortex-M0+核心後,微控制器廠商亦紛紛投入新產品的研發,繼飛思卡爾率先於2012年發布新Cortex-M0+微控制器系列,預計2013年將有更多採用Cortex-M0+的微控制器上市。

York表示,低耗電、節能效益高的產品已成為終端產品開發業者的重點,因此安謀國際於2012年初發布適用於超低功耗應用的微控制器核心Cortex-M0+,不僅為目前安謀國際Cortex-M系列核心中功耗最低,效能還較Cortex-M0高30%。因此許多業者已開始利用Cortex-M0+微控制器,替代Cortex-M0,發展新一代具備一定效能水準且對功耗相當要求的嵌入式應用產品。

安謀國際已積極推動將Cortex-M0微控制器轉用Cortex-M0+的概念,換句話說,未來Cortex-M0+將取代Cortex-M0微控制器的應用市場,甚至可以涵蓋低階Cortex-M3的應用領域。因此許多安謀國際Cortex-M核心系列的合作夥伴,已著手進行Cortex-M0+微控制器的研發。

2012年初Cortex-M0+核心推出時,飛思卡爾與恩智浦為首批取得核心授權並計畫推出產品的廠商。日前,富士通半導體繼推出Cortex-M3微控制器後,也發布新的基於Cortex-M0+與M4F核心產品。富士通半導體市場部經理彭懷賢表示,看準安謀國際Cortex-M0+是目前最省電的核心,同時兼備降低功耗和提升效能的優點,可廣泛應用於對於耗電相當要求且採用電池供電的應用裝置。

更重要的是,Cortex-M0+微控制器能以8位元的價格提供32位元的效能,因此富士通半導體加快研發腳步,推出Cortex-M0+微控制器。

另一方面,富士通半導體也推出Cortex-M4F微控制器。彭懷賢認為,Cortex-M4F具備的高效能浮點運算功能,使微控制器可擴大應用領域,如在工廠自動化、馬達控制與逆變器等市場,未來將進一步轉用效能更高的Cortex-M4F微控制器。富士通半導體並計畫2013年底量產Cortex-M4F與M0+微控制器。

彭懷賢強調,推出Cortex-M0+與M4F微控制器後,加上既有的Cortex-M3微控制器,富士通半導體將可提供客戶約七百種的產品陣容,藉由完整的Cortex-M系列微控制器,也可進一步提升該公司在微控制器市場的出貨表現,強化市場地位。

事實上,Cortex-M0+於2012年初推出時,由於市場定位不甚顯著,導致其他Cortex-M核心陣營的微控制器業者如愛特梅爾、德州儀器與意法半導體等抱以觀望態度,並不急於推出相關產品。York解釋,Cortex-M0+畢竟為新的微控制器核心,加上其效能介於Cortex-M0與M3之間,推出初期,市場難免產生混淆。但隨著微控制器業者更了解Cortex-M0+的應用主力與特性後,未來將有更多微控制器業者投入Cortex-M0+微控制器產品的研發。

York並強調,由於Cortex-M0+具備超低功耗與高效能特性,可為包括聯網、醫療電子等嵌入式產品帶來高價值優勢,因此目前已有超過十五個Cortex-M0+的授權合作,預計2013年將可達到五十個授權,且也將有更多採用Cotrex-M0+微控制器的終端產品問世。

核心標準化 產品區隔成一大考驗

雖然採用標準化微控制器核心,為微控制器廠商帶來新的市場商機,但在核心標準化的同時,如何提高市場區隔度,對業者而言將是新的挑戰。就目前來看,業者強化產品市場區隔度的主要方式為提升硬體效能與提供完整的軟體方案。

甫推出Cortex-M0+與M4F微控制器的富士通半導體,先以添加硬體功能為主打。彭懷賢指出,新的Cortex-M4F微控制器將進一步加強同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)和SD卡介面功能,並增加計時器和串列通訊功能如USB 2.0、乙太網路等,同時提高快閃記憶體容量,以及內建更高速的類比數位轉換器(ADC)。

除提升產品整合度與周邊功能外,Cortex-M微控制器的業者也致力於開發軟體與套件,甚至應用軟體的研發。愛特梅爾(Atmel)亞太區策略行銷總監曹介龍表示,安謀國際Cortex-M系列在微控制器市場可謂相當成功,但在多數業者投入之後,市場區隔度難免縮小,導致客戶混淆。因此愛特梅爾一方面增加微控制器產品的功能,並致力減少總體設計案的功耗外,還發展可同時支援8位元、32位元與愛特梅爾自有核心AVR的開發平台Studio 6。

曹介龍指出,最新版本的整合開發環境(IDE)Studio 6不但為免費,還同時配有愛特梅爾軟體架構(即AVR軟體架構),因此可明顯降低建構新設計的成本。利用愛特梅爾軟體架構,設計人員可以獲得經驗證的大型免費原始程式碼庫,包括近一千個設計範例。透過這些程式碼,設計工程師能夠為其專案節省大量的底層原始程式碼的編寫工作,大大加快上市時間,同時保持高品質解決方案。此外,愛特梅爾Studio 6可支援大約三百種愛特梅爾微控制器,並可讓客戶互用8位元與32位元微控制器的設計應用庫、軟體等,更輕易從8位元或其他32位元核心,移轉至Cortex-M微控制器。

另外,愛特梅爾也針對特定應用開發產品,以及發展微控制器應用軟體,如針對ZigBee領域發展的應用軟體,可降低客戶進入門檻。

芯科實驗室微控制器產品行銷總監Keith Odland指出,在以安謀國際架構為基礎的微控制器市場中,該公司是新進業者,為在競爭激烈的32位元微控制器市場脫穎而出,芯科實驗室32位元Cortex-M微控制器的設計不再僅是與核心的選擇有關,更重要的是混合訊號周邊元件、架構的創新,以及由微控制器業者所提供的開發工具,能讓工程師更容易並加速產品上市時間。

此外,芯科實驗室還提供高整合度、高效能類比/混合訊號周邊元件及以圖形使用者介面為基礎的免費開發工具,亦為提高市場競爭力的關鍵。

York則認為,即使微控制器業者授權相同的Cortex-M核心,但各家合作廠商憑藉微控制器研發能力,與不同的設計方向,將可發展各種與眾不同的32位元微控制器產品,自然可提升市場區隔度。

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