ARM的Cortex-M4推出后，全球MCU市场掀起一股「浮点运算」的热潮，从TI（德州仪器）、ST（意法半导体）、NXP（恩智浦半导体）乃至于英飞凌或是国内的新唐科技等，都先后导入了Cortex-M4的核心，仅仅两年多的时间，Cortex-M4就已经发展成在MCU市场中相当重要的核心架构之一。

广泛说来，MCU其实充斥在你我的四周，只是差别在于，应用情境与需求的不同，MCU的性能与价格等各项条件也相对产生了不同的差异。举例来说，需要超低功耗且动辄十五年以上的维护时间的计量型应用，Cortex-M4架构就相对显得不是这么的适合。所以像是我们常见的8051架构或是Cortex-M0就会相对适合许多。这也就进一步衍生出，各家MCU大厂针对不同终端应用，各自推出不同的MCU产品。

图一 : 不同应用领域，其实就意味着需要不同MCU来满足系统设计。

以TI（德州仪器）为例，在过去MCU产品线就可以分为MSP430、C2000、Stellaris与Hercules（海力克士）等系列，且各自负责不同的应用领域，就市场区隔来说其实也相当清楚明白。而自从各家大厂开始陆续导入Cortex-M4核心后，这也就等同于MCU有了浮点运算的能力，也就能让许多系统的运作变得更有效率，甚至扩大终端应用的范围。而在这两年多的发展过程中，浮点运算MCU的发展，大致上可以分为：单核心、异质双核心与同质双核心三大类别。

双核就是主流？ 其实不尽然

尽管MCU市场吹起一股「浮点运算」风潮，也有部份业者将不同属性的核心加以整合，以进一步强调「双核心」的重要性，但看在部份业者的眼中，对于系统设计有进一步的帮助，这部份恐怕有待商榷。

ST（意法半导体）大中华区暨东南亚区产品营销经理杨正廉直言：「直到现在，双核心架构的最大问题便在于核心之间的沟通与系统设计的弹性降低。」

他进一步谈到，与其只提供一颗双核心MCU，倒不如提供两颗不同核心的MCU，这对于系统整合工程师来说，反而可以增加不少的设计弹性，针对诸多需要更为高阶的应用，以单一核心的浮点运算MCU其实已经足够应付。但杨正廉也不讳言，同质双核心架构的MCU，的确有其特定的市场需求，像是车用安全，两颗核心必须互为备援，这种情况，双核心架构才有存在的必要性。

图二 : 同质双核心架构的MCU虽然不是相当的普遍，但在车用安全或是交通运输方面却有其一定程度的重要性。

英飞凌工业与多元电子事业处营销部经理黄国为也相当同意杨正廉的看法，车用电子在考虑到安全性的情况下，同质双核心的浮点运算MCU的确有其重要性，而在工业应用，选择单核的Cortex-M4就相对较为适合。此外，在系统设计的弹性上，就算是极为普通的8位MCU，若遇到需要一些数值运算的场合，其实也可以另外配置一颗专为数值运算的处理器，藉此分担既有MCU的负担，这种作法的出发点与杨正廉的说法不谋而合。

Smart Fusion让M4有发挥空间

然而，在市场上也出现了CPU（处理器）与MCU核心相互搭配的架构，其中则以TI与Freescale（飞思卡尔）为代表。杨正廉认为，MCU的确能为CPU减少不必要的运算负担，在概念上的确相当合理，但整合为单一芯片，这种架构同样可能也会失去系统设计的弹性，以搭载九轴MEMS的子系统为例，以ST旗下的MCU来看，应以Cortex-M4最为适合，但到了六轴或是三轴，改采M3或是M0才会相对合理。换言之，MCU与处理器之间的搭配若能留一定的弹性，其实不失为另一种选择。

TI亚洲区市场开发经理陈俊宏透露，九轴MEMS或是更为高阶的Smart Fusion系统，采用Cortex-M4的确相当适合，这类应用，所在乎的，除了需要MCU与简单的操作系统来负责运算各项感测组件所收集进来的各项数据，更重要的是，系统所需要的高「精准度」。定点运算MCU虽然也能进行高精准度的运算工作，但所花的运算时间与处理器数据较多，运算结果也会产生相当大的误差，因此相对不合时宜。

图三 : 为了能提升用户体验，从手势辨识到任一感测组件所收集到的数据相当庞杂，若能交由浮点运算MCU来负责，就能大幅减少CPU的负担。

值得一提的是，Smart Fusion概念是由ST与Freescale所提倡，这两家公司除了拥有MCU的解决方案外，同样也拥有不少传感器解决方案，因此在产品线的完整性上比其他竞争对手高出许多。但陈俊宏也指出，在MCU与传感器的选择上，有些客户不见得会选同一家供货商，理由在于采购部门相对就会失去议价空间，而这就是客户要决定如何取舍的地方。

第二波军备竞赛开跑

自Cortex-M4推出后，引发市场的不少讨论，再到后来国际MCU大厂们的纷纷采用，就连作风相对保守的英飞凌也打破沉默采用M4，以强化工业领域的竞争力。这不难发现Cortex-M4其实受到许多MCU业者的青睐。

然而，M4接下来的发展更不止如此，陈俊宏表示，在未来，TI在四大产品线中，不论是单核或异质双核心架构，将会陆续导入Cortex-M4核心，以满足更为多元的市场需求，MSP430系列也将会导入Cortex-M4架构。而既有的Cortex-M3核心产品线，虽然仍会持续供货，但TI未来的市场策略之一就是会把重心放在M4上面。

陈俊宏不讳言，从M3乃至于M4，是目前市场相对受到欢迎的核心架构，拥有一定程度的普遍性。以TI既有的Hercules系列为例，主要是聚焦在安全、国防航天等领域，原本是采取Cortex-R4双核心的产品线，之后将会新增低成本导向的M4核心，以补齐产品线的战力。

杨正廉也透露，尽管ST已经拥有搭载M4核心的F4与F3系列处理器，但ST不会因此而满足，接下来还会继续推出新款的Cortex-M4 MCU。巧合的是，TI也将会把Cortex-M4视为相当重要的武器之一，准备在市场上大展身手。

MCU市场产生洗牌效应？

浮点运算MCU之所以会有如此高的话题性，某种程度上，这跟浮点运算可以满足不少数字控制、音频控制与马达控制等市场的系统设计需求有很大的关系，MCU一旦有了浮点运算，意味着既有市场的半导体供货商将面临相当高强度的市场竞争。

陈俊宏表示，尽管M4的接受度不断提升，对许多DSP或是音频芯片业者虽然会造成不小的冲击，但M4也不见得能通吃全部的市场，只要用心，既有的DSP业者也能找到专属的市场，以取得一席之地。

图四 : 过去的音频市场大多是由DSP业者来把持，如今MCU导入浮点运算后，是否会产生洗牌效应，后续值得观察。

就陈俊宏的观察，照目前市场的演变状况来看，MCU市场可能会演变成两大类别，一种是一般种类的MCU，客户的研发能力较弱，需要Turnkey解决方案来完成系统设计；另一种就是需要考虑到整体生态系统，可以开发出差异化的系统设计。根据IMS Research的研究表示，2012年MCU市场的应用类别，工业应用就占33%，比消费性电子的18%还多上许多。

陈俊宏进一步分析，就实际的市场需求来看，高阶工业控制产品的业者不会用到一般型的MCU来进行系统设计，因为这类型的业者需要将产品差异化，Cortex-M4的存在的确有其必要性。

但他也十分强调一点，毕竟ARM是采取开放的生态系统的市场策略，在第三方开发工具与处理器核心都相同的情况下，抄袭的问题势难避免，但这些高阶工业控制的业者又十分重视其知识产权，即便用上Cortex-M4 MCU，在系统设计上也会略加巧思，除了强调差异化之外，也会尽可能保护自家的IP不被其他竞争对手所抄袭。因此在过度开放的情况下，Cortex-M4是否能以横扫千军之势，让整个市场出现洗牌效应，恐怕还有待观察。

结语

不论是产业界或是媒体圈，浮点运算MCU一直都是相当热门的话题，近年来的发展，更可以看出浮点运算对于MCU是不可或缺的重要功能。而我们更可以确定的是，浮点运算的出现，更让MCU的核心架构更显得多元纷呈，在可预见的未来，浮点运算将更为普及。