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台灣微控制器的現在與未來
 

【作者: 朱亞民】   2001年02月01日 星期四

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今日的消費性電子(CE)市場瞬息萬變,產品汰換週期大幅縮短。一項新產品的問世,壽命短則三個月到半年,如複讀機、跳舞機等;長至能撐過一年者,則是寥寥可數、誠屬不易。而筆者在此一CE領域將近十年的時間,期間的起起落落,實有更深的體認。


MCU產業現況

台灣半導體產業,從十餘年前(工研院電子所)便開始從事MCU的開發與製造。就公司性質而言,可分為:


*IDM--如華邦(Winbond)、聯電(UMC)及其相關子公司等


*IC設計公司--如義隆、凌陽、盛群等業者


就MCU架構而言,則可分為兩大主流:


*CISC--以華邦的8051架構、凌陽的6502為主


*RISC--代表性廠商如義隆的EM78系列,及盛群的HT48系列。


但不管是CISC亦或RISC架構,80%的業者仍以8位元MCU為主,其次是4位元;至於16/32位元,則仍為國外廠商所主導。


眾所皆知,台灣是世界資訊、消費性產品的生產製造中心。在如此天時、地利、人和的環境下,本土的MCU製造廠商才得以成長,站穩腳步。然而,可惜的是國內的MCU廠商,充其量卻只是別人Cost-Down的解決方案;賺的是血汗錢,大家只拼量或從事一些低附加價值的產品,如玩具與語音之控制,以知識經濟的觀點而言,實屬勞力階層而已。


時至今日,面臨後PC時代的來臨,資訊家電(IA)與無線通訊(Wireless)勢必蓬勃發展;下一世紀MCU的主流趨勢預料將由8位元直接跨入32位元。而值得注意的是,目前32位元的MCU,卻呈現少數業者獨大壟斷的局面,如ARM,MIPS等廠商。


而台灣MCU的製造廠商則是面臨了兩大抉擇,到底是自己開發32bit MCU,承受系統廠商是否願意採用的風險,抑或是付出一筆高額的權利金給SIP Provider,以系統單晶片(System-On-a- Chip,SoC)的方式,產生一顆前途未卜的IC呢?諸如此類的窘境,隨著新世紀的來臨而愈發明顯。想跨出這一步,朝向國際化邁進,仍需要更多廠商的同心協力。


MCU的未來在哪裡?

一言以蔽之,「Smaller with More」將是未來廠商開發MCU的最高指導原則,SoC則是IC設計的趨勢。資訊家電與無線通訊對MCU的需求為體積小、省電、高速、低EMI;但在物理上,這幾個特性卻是互相牴觸的。幸運的是,隨著製程技術的進步,業者已慢慢找出了克服之道。雖然SOC在技術上仍有許多需要克服之處,但「科技始終來自人性」。消費者的需求成為推動系統廠商向前的最大動力,系統廠商則進一步要求IC設計業者,希望其提供更好的產品滿足它們的需求。


(表一)是一個很有趣的統計圖表,出乎我們想像,MCU大部分時間並不是在做數學或邏輯運算的動作;而是關於資料的搬移(Data Movement)。這種搬移式暫存器與暫存器之間,或MCU與資料記憶體之間的資料搬移動作,幾乎佔了MCU一半以上的工作時間;目前熱門的數位相機(Digital Still Camera),便是最典型的例子。


《表一 典型動態指令使用率》
《表一 典型動態指令使用率》

在數位相機中,MCU主要的工作便是將CIS(CMOS Image Sensor)的Frame,快速儲存在記憶體中(通常是使用Flash memory的形式)。而這種異質資料之間的傳遞,通常會花費MCU相當長的一段時間;上述的統計或許對繪圖型CPU或工作站CPU無法一概而論,但對資訊或消費性產品卻有相當高度的合理性。而RISC架構的MCU(如ARM7),正好可以將此一搬移特性發揮得淋漓盡致;同時又滿足核心架構簡單(成本低),低工作速度(省電)的要求。無怪乎目前絕大部分資訊家電與無線通訊產品均採用32bit RISC為其核心!


坦言之,國內MCU設計業者在國際上的地位無談不上舉足輕重,要談規格的制定,根本沒有人理你。而一顆自有架構MCU的開發,絕不是只有硬體本身而已,相關週邊(如開發環境、資料庫推廣)的完整齊備,才是真正曠日費時的工作。對國內業者而言,或許緣木求魚,那我們該何去何從呢?


在此,筆者提出一項建議,由SIP(Silicon Interteture Property,矽智產)的整合方面著手,或許會是國內MCU設計業者可以思考的新方向。而從事IC整合,則需注意下列三大要素:


*敏銳的市場判斷力--找對產品


*快速的IP整合能力--24-Hours Integration


*充裕的投資資金--買IP,以藍芽計劃中的基頻(BaseBand)為例,從買IP到投入人力整合研發,約需耗資新台幣二億元左右;也因此,除了有充分的資金外,還需有精準的眼光,對產品的選擇與規格的制定不可不慎。


結論

「創意來自靈感,靈感的觸動源自不斷的思考」。不管未來MCU的走向如何,設計業者與系統業者均必須在產品的開發上,不斷尋求突破與創新,才能達到永續經營的目標。最後,筆者以「Never Stop Thinking」這句話,與從事MCU相關工作的先進共勉之。


(本文作者目前任職於義隆電子)


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