打不死的八位MCU

近日，意法半導體（ST）正式推出32位STM32C0 MCU，并明確指出將用于“取代”8位MCU。

在ST推出STM32C0之后，瑞薩電子也緊跟其后推出16位MCU RL78/G15，同樣劍指8位MCU應用市場，欲實現替代。

行業(yè)大廠似乎在用行動證明，8位MCU正處于衰落的趨勢。

十多年前，業(yè)內專家就曾聲稱，8位MCU已死；2012年飛思卡爾推出Kinetis L系列時也曾打出“8位MCU終結者”的說法，揚言會先吃掉16位MCU市場，然后再擠掉8位MCU份額。

然而，十年過去了，現實情況似乎并沒按照上述預測演進。盡管面臨來自低成本、低功耗32位MCU的競爭，8位MCU仍在市場競爭中占據一席之地。從行業(yè)分銷商貿澤電子官網可以看到。目前全球約有近50000種不同的MCU可用。其中，可用的8位MCU數量最多，占比最大。

那么，為什么人們會認為8位MCU正在走向消亡？

這也不難理解，因為技術進步通常有這樣的規(guī)律：一旦有更先進的技術出現，舊技術就要給新技術讓位。而8位MCU這個誕生近50年的產品似乎已經過時了，而且隨著供應商將生產資源轉向更新的產品，再過幾年就會變得不可用。此外，32位MCU產品在性能、功耗和生態(tài)系統方面都有優(yōu)秀表現，很多人認為采用32位產品來取代8位MCU的情況會逐漸普遍。

從MCU發(fā)展情況和現狀來看，8位MCU即將消亡的觀點顯然被夸大了。

MCU指的是微控制單元(MCU) ，也被稱為單片機，是把中央處理器(CPU)的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內存、計數器、USB、A/D轉換、UART、PLC以及DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上，而形成的芯片級計算機。

適用于特定應用程序的控制處理，以及各種控制電路不可缺少的組成部分。隨著智能家居、電動汽車、物聯網等應用市場的發(fā)展， MCU芯片已廣泛應用于各個領域。據IC Insights 統計數據顯示，2021年MCU銷量超過290億個，市場規(guī)模達到185億美元。并預計從2021年到2026年，MCU總銷售額預計將以6.7%的復合年增長率增長，2026年市場規(guī)模將達到272億美元，市場空間廣闊。

根據總線或數據暫存器的寬度，MCU可以被劃分為4位、8位、16位、32位以及64位微處理器，數據處理能力越來越強，應用場景變得更加復雜。目前，雖然市場更青睞32位MCU，但8位MCU仍占據著巨大的市場。市場上許多小型家電和電子產品仍使用8位MCU芯片，8位MCU應用領域主要集中在電動玩具、鍵盤和USB設備上。

回顧MCU產業(yè)歷程，1976年，8位MCU第一次面世，隨后很快便進入了黃金時代，成為電子行業(yè)廣為應用的器件。但是，隨著技術的進步，電子產業(yè)的發(fā)展，越來越多的新設計問世，8位MCU開始逐漸無法滿足人們的需求。

之后，16位，32位MCU的出現給8位MCU帶來了較大威脅，不少廠商開始放棄8位MCU，轉身投入超低功耗32位MCU的研究。

20世紀90年代，隨著消費電子產品的蓬勃發(fā)展，32位MCU出現迅速取代16位MCU的高端地位，并且進入主流市場并發(fā)展到現在。與此同時，技術演進下，傳統的8位MCU的性能也得到了飛速提高，處理能力比起70年代提高了數百倍不止。只有16位MCU，在面對8位和32位MCU的“雙向夾擊”下，不論在規(guī)格、功能和優(yōu)勢等方面都受到擠壓，市場份額逐步不受歡迎。

以當前的主流應用來看，4位與16位MCU幾乎消失，基本由8位與32位MCU瓜分整個應用市場。64位MCU市場還在萌芽階段，大部分應用在高階工作站、多媒體互動系統、及高級終端機等領域。

回顧多年前，由于價格下降加上性能提升，使得32位MCU開始受到市場關注。這些優(yōu)異的性能，加上更低的功耗，兩相結合使得32位MCU產生一種不可抗拒的吸引力，在許多傳統看不到32位的產品上，現在都紛紛可見到32位MCU的身影。

在32位 MCU價格一直下探的趨勢下，為何8位MCU還有市場，可以經過幾十年仍歷久不衰？

隨著技術成本日益降低，越來越多的系統將利用各種技術來制造速度更快、性能更強和易用性更高的產品。例如以前的全模擬應用正在逐漸向“智能”系統轉變，這一趨勢促使對各種MCU的需求不斷增加。

Microchip MCU業(yè)務部醫(yī)療產品高級經理表示，“最近一段時間，我們發(fā)現有一些生產32位MCU器件的競爭企業(yè)取消了其產品組合中存儲器較小且引腳數量較少的產品，這將導致該領域對8位MCU的需求增加。此外，我們的MCU經常與32位MCU一起出現在許多系統中。在某些領域中，8位MCU更適合現有任務。”

Microchip也多次強調了公司在8位MCU方面的持續(xù)創(chuàng)新。例如，Microchip一直在通過添加智能外設來重振8位MCU，這些外設既可以減輕主處理器的負擔，又可以使用高能效的睡眠模式，同時仍然保持對其系統的監(jiān)視，以便對事件進行快速可靠的響應。

之所以這樣做，是因為他們看到市場在持續(xù)增長，特別是獨立于內核的外設和智能模擬的普及，也推動了這一增長趨勢。

其實早在2019年，憑借STM32產品在MCU市場贏得口碑的意法半導體，就啟動了公司STM8產品戰(zhàn)略。意法半導體微控制器產品市場經理Patrice Hamard解釋了現在很多工程師還喜歡選擇8位MCU的三個原因：

（1）很多工程師已經習慣了使用8位MCU做開發(fā)，所以在選擇的時候8位自然是首選；

（2）出于成本的考慮，電子產品尤其是消費電子產品對價格是十分敏感的，即使現在的32位MCU已經很便宜了，但8位單片機仍然具有價格優(yōu)勢；

（3）對于很多簡單的應用，8位MCU已經足夠了，完全沒必要選擇32位，適合的產品才是最佳的選擇。所以意法半導體依然十分重視8位MCU市場。

此外，8位MCU特色還在于架構簡單。相較之下，處理效能更加優(yōu)異的32位MCU，卻同時也背負著架構復雜的原罪。在許多嵌入式設計上，8位MCU比32位擁有更易設計的優(yōu)勢，依循8位架構的軟件和硬件比起32位將更為簡易。

除了傳統的單芯片系統外，8位MCU在系統管理 IC和協處理器中的作用越來越大。這在很大程度上是由于分布式智能在物聯網邊緣設備、汽車安全、工業(yè)控制系統、醫(yī)療電子和家用電子等應用領域的急劇增長所推動的。即使是最先進的 5G系統，通常也可以受益于將某些任務轉移到更小的8位MCU上，從而將更高級別的處理器釋放出來，做自己最擅長的事情。

從當前應用情況來看，很多8位MCU處理器的增長是由32位處理器驅動的，32位處理器將諸如人機界面 (HMI)功能傳遞給了8位處理器。此外，8位MCU作為協同處理器的使用越來越多，可以執(zhí)行諸如讀取傳感器讀數和在將傳感器數據傳遞給更高級別處理器之前對其進行預處理等任務。

還有一些事情表明8位MCU設計處于增長模式而非下降模式。那就是8位MCU在物聯網市場中占有一席之地。

可以看到，8位MCU遠未過時。不僅是8位MCU這塊蛋糕的規(guī)模在增長，而且面對新技術還出現了各種各樣的新應用，開辟了新的利基市場，它們可以在競爭中茁壯成長。

許多大型半導體制造商繼續(xù)支持8位MCU的生產，包括Microchip、NXP、瑞薩電子、意法半導體、Silicon Labs以及國內眾多MCU行業(yè)廠商，能夠提供市場大量的8位MCU選擇。

從2020年MCU市場占比來看，32位MCU占了55%，8位MCU市占率仍有43%，可見32/8位MCU并非單選題，而是要視應用場景而定。

20年來，人們一直談論8位MCU即將被淘汰，不過這并沒有成為現實。而且我們認為，未來8位MCU也不會退出歷史舞臺。

綜合來看，8位MCU的成功或者說遲遲沒有消亡的原因與它本身是8位的關系不大。

原因在于，并非所有應用都具備圖形顯示或者需要傳輸大量數據，而且每天都有之前從未采用電子智能的新的8位應用被設計出來。在某些應用中，8位仍有其發(fā)揮之處，甚至是在未來很長時間內依然如此。

另一方面，對于許多工程師來說，最主要是因為熟悉。這就是為什么很多白色家電制造商在制造冰箱、冰柜、洗衣機、烘干機和洗碗機時都用8位MCU；汽車制造商也用它來開發(fā)升降車窗、門鎖、后照鏡、電動座椅與車內照明;還有幾千萬張的智能卡都得將它整合進來，而無數的低端馬達也都由8位MCU來控制。

這與傳承有關，Tirias Research創(chuàng)始人兼首席分析師Jim McGregor表示，工程師長久以來沿用8位MCU，因而也就不想再改變其軟件基礎了。

8位MCU能夠在市場上歷久不衰，其最大的原因是在某些應用方面有不可取代性。長遠來看，32位MCU持續(xù)擴大占有率是不變的趨勢，而今8位MCU也隨著市場應用不斷改革出新。預估接下來的幾年，應該還是一個8位與32位MCU并存的時代，在不同的應用市場下各據山頭。