帳號:
密碼:
最新動態
產業快訊
CTIMES / 文章 /
MCU開啟物聯網新世紀
高舉智慧嵌入式大旗

【作者: 王岫晨】   2013年02月01日 星期五

瀏覽人次:【4537】

在科技的高度發展下,現在的幾十年,已可追上過去的幾百年。而未來的幾年,也能追上現在的幾十年。由於運算與聯網技術日新月異的引導,物聯網肯定會在未來的幾年,快步走入我們的生活之中。


當然,身為物聯網的核心零組件,只要隨著物聯網的商機爆發,都能順水推舟走向市場頂峰。而其中,MCU就是最為核心的關鍵元件。


物聯網讓32位元MCU出頭天

儘管都是以運算為主要目的,然而仔細探究會發現,MCU的發展方向與一般PC並不相同。PC需求的是效能,也因此對於處理器的性能、運算速度與記憶容量的需求是沒有止盡的。例如不斷發展更快的處理頻率、更多的運算核心、以及更高的記憶體等。


然而對MCU來說,就以物聯網的使用需求來看,主要目的在於對物聯網系統的資訊收集與控制為主,所面對的都是單純的數據資料,因此並不需要追求無止盡的運算效能。


事實上,英特爾早期就曾經研發出第一款MCU產品(即8051),只不過該公司後來專注打造更高效能的處理器,使其成為PC產業的霸主。然而該公司並無法兼顧嵌入式系統的發展,而淡出的MCU領域。直到近期,英特爾發現嵌入式系統原來是個龐大的市場,比起PC還有更多的潛在商機,因此再度回馬,投向嵌入式系統的懷抱之中。


目前包括8位元、16位元、與32位元的MCU產品種類非常多,競爭廠商也多不勝數。由於MCU不斷往更高階的應用領域挺進,使得市場上也有觀點認為,32位元MCU在不久的未來,可能會取代掉8位元MCU的地位。例如近期恩智浦(NXP)半導體就做出了該公司非常重要的新策略方向:主打32位元MCU,來同時吃下從8位元到32位元的應用市場。


恩智浦半導體市場總監金宇杰指出,在過去的幾十年中,8位元MCU專門用於處理簡單型的任務,關鍵在於其所提供的可靠與穩定效能。恩智浦目前已經打造出針對單純的8位元應用所設計的32位元MCU。其優點在於提供了設計靈活度以及更低的成本價格,未來勢將衝擊成本低、需求量大的8位元應用領域。而該系列MCU產品,未來在物聯網領域中,也可望扮演重要的角色。


挾MCU以令物聯網 ARM為最大贏家

在物聯網領域中,MCU的活用絕對是關鍵。而眾所皆知,不同MCU畢竟有其市場定位,這也是之所以在經歷了20多年的市場洗禮之後,8位元MCU依然還能生存的重要原因。因為在許多應用上,8位元真的就足夠了,反倒不需像處理器一樣,追求過剩的硬體效能。


但不管如何,由於摩爾定律的加持,半導體技術的進展一直持續著,這也給了MCU產品不斷進步的空間,32位元產品的成本也逐漸逼近8位元。由於成本差異不大,導致應用上的需求儘管只需8位元產品,但採用32位元產品來取代8位元的情況越來越普遍。


當然,最大的關鍵,就在於ARM的出現。


回顧過去,發展MCU核心的廠商非常多,然而ARM的出現,使得多數廠商選擇直接向ARM授權來開發MCU產品,暨快速又方便,省下自行開發的時間,也可加速產品上市。例如包括NXP、TI、ST、Freescale、Atmel、富士通、新唐等廠商的MCU,其核心便都來自ARM的授權。


當ARM推出Cortex系列之後,獲得越來越多廠商的授權採用,這已經開始改變MCU市場的原有生態了。過去8位元、16位元、32位元產品各自堅守既有市場。然而當越來越多產品都以Cortex為核心之後,這種32位元MCU開始侵蝕低階的8位元市場。畢竟價格差異已經在可容許範圍內,再者,也不會有使用者真的在乎裡頭用的是幾位元的MCU,這使得拿32位元MCU來替代低階MCU的情況逐漸成為趨勢。


儘管會有人質疑,這種拿大砲打小鳥的作法並不實際,然而只要能達到一樣的目的,拿大砲的效果將會更好。未來物聯網的應用中,32位元MCU肯定將扮演要角。而ARM,挾MCU以令物聯網,將成為物聯網市場的最大贏家。


MCU+感測器 發揮最大效益

由MCU所一手撐起的嵌入式系統,隨著物聯網市場逐漸壯大之後,又返過頭來拉拔MCU,使其效能更為精進。事實上,由於先進MCU的產品特性,能兼顧綠色節能與智慧聯網等需求,使其應用領域不斷擴張。而為了滿足更廣大的應用市場,MCU廠商也積極在產品的功耗控制、成本降低、整合提升、效能強化等諸多面向下手,就是希望能讓嵌入式市場中,有需要使用到MCU產品的使用者,都能盡可能採用自家產品,來提高普及率。


ST產品行銷經理楊正廉指出,事實上MCU的應用領域早就超乎一般人的想像,小至消費性電子產品,大到工控自動化、車用電子、安全檢測與環保節能等各應用領域,都成為MCU發揮所長的重要市場。而MCU的特性,使其在新興物聯網領域中更是無往不利。


楊正廉認為,MCU走向32位元,當然是個重要趨勢,而ARM的Cortex系列核心扮演了幕後功臣。放眼目前市面上的高階MCU產品,以Cortex-M4為核心的主流趨勢正不斷延燒,看中的,正是其所擁有的浮點運算與DSP功能。特別是在物聯網的應用中,擁有聯網功能將是必要。透過網路來收集各方訊息,並加以處理,以進行下一步的傳遞與控制,這些動作在Cortex-M4的運作之下,顯得更加得心應手。


ST類比、功率與微機電產品市場經理郁正德則提醒大家,在物聯網中,關鍵元件除了MCU之外,另一個不可忽視的元件就是感測器。在物聯網中所需進行判讀的訊號,都需要透過感測器來進行擷取。少了感測器這個元素,物聯網將不會存在。


而ST目前最大優勢,就是同時擁有完整的MCU與MEMS感測器產品線。這讓相關廠商在進行元件的採購上,更加方便,可進行一次性的購足。特別是在這個高度整合的時代,連不同元件本身都必須進行整合。目前ST已經提供MEMS感測器與MCU整合的單晶片,讓有需求的廠商能有另一種新選擇。


郁正德認為,將感測器與MCU進行整合,不應該說是一種趨勢,而是一種新選項,讓客戶能根據預算、效能等需求,選擇最適合的方案,同時也能讓產品發揮最大的效益。


M0+打下物聯網深厚基礎

ARM所推出的Cortex M0+處理器,是讓MCU產品真正全面走向32位元的幕後功臣。仔細檢視Cortex M0+這個處理器,這是ARM Cortex家族的新產品,其功耗僅約市面上常見8位元與16位元處理器的三分之一,原因與其所採用的90奈米製程有很大關係,使得功耗降低,而處理效能則有大幅的提升。


金宇杰解釋說,M0+其實是將原有的M0加以升級,其定位是用來完全取代原有的8位元處理器,當然相容性與Cortex M系列所有產品都是一致的。M0+的問世,就是要讓目前採用8位元與16位元產品的設計人員,能直接投向32位元的懷抱。設計人員甚至可重複使用現有的編譯器與調校軟體,就可快速上手。


當然了,在市場上,只要一提到『取代』這兩個字,就特別敏感。一般人還是會認為,就算能夠取代8位元與16位元的ARM處理器真的出現了,市場上也還是會存在既有的8位元與16位元處理器,要想一次到位全面取代,似乎總還是太過於理想。


金宇杰認為,這當然是個事實。未來一定還有人會持續使用8位元與16位元MCU。只不過關鍵在於,ARM Cortex M0+的問世,讓目前市面上現有的8位元與16位元處理器,已不存在任何優勢。


已有越來越多MCU大廠開始採用Cortex M0+來打造新一代的MCU產品。金宇杰說,由於Cortex M0本身就是走低階產品定位,因此Cortex M0+核心主打的,也都是較為低階的應用市場,例如物聯網市場。


目前包括NXP、Freescale等大廠,都已經有M0+的產品線問世。至於中、高階的應用市場,更有Cortex M3、M4等處理核心來滿足市場需求,包括NXP、ST、TI與Freescale等都早已推出相關產品線來卡位市場。


Cortex M0+處理器同時也可在無線網路連接設備中,提供高效率通訊、管理和維護的功能,這也為物聯網打下更為深厚的基礎,同時它非常適用於工業和消費性電子應用。


聯網介面缺一不可

在物聯網的應用中,『聯網』當然是最重要的目的之一。也因此,MCU能否擁有聯網能力,就成為能否雀屏中選的指標。Atmel應用工程師Jeff Tsai說,MCU最重要的周邊,就是I/O介面,以該公司的MCU產品為例,便擁有I2E(Interface to Ethernet)的功能,也就是MCU與乙太網連接的介面,這讓該公司的MCU特別適合物聯網的應用設計。


Jeff指出,依據不同需求,MCU會支援包括I2C、SPI、RS232、USB與CAN等不同介面,這些介面已可滿足工業控制、消費性電子裝置、遠距醫療、數位家庭與物聯網等重要應用市場。特別是針對物聯網,由於範疇十分遼闊,擁有多樣化連接介面的MCU,對於實際應用上將更為有利。


結語

在物聯網的框架之下,連結、智慧與處理,是三大最重要的指標,也就是連結世界、賦予智慧、快速處理的物聯新時代。而新一代的MCU打著智慧嵌入式大旗,提供更優異的運算效能,正好可以一舉滿足物聯網串連全世界的雄心。


當然,在目前MCU普遍『泛ARM』的情況之下,如何做出差異化,讓自家MCU產品更有吸引力、更具賣點,將是各MCU大廠未來在前進物聯網一途上的重要課題。


智慧商機引爆 微軟全面佈局

智慧手機、平板電腦可說是全球市場最受歡迎的消費性產品,其具備連網、多媒體播放的功能,且能夠更聰明的滿足人們的需求,讓消費者體驗到智慧化產品的便利性。如今,這股由智慧手機掀起的智慧風潮也吹進嵌入式系統,形成智慧系統。


Windows Embedded 8上市 鎖定智慧系統市場

智慧系統應用範圍廣泛,從零售業、製造業、金融服務業、醫療、汽車等行業都可以透過智慧系統,增加工作效率。微軟Windows Embedded產品管理總監John Doyle指出,在微軟的伺服器、平板電腦、PC、智慧電話四大主要業務中,其設備數量加總起來還未及嵌入式智慧系統的設備數量,「毫無疑問的,嵌入式設備將有機會變成微軟最大的業務,這也意味著未來幾年將有巨大的發展機遇。」


「這些資料就像是一種貨幣,將對整個產業帶來巨大的影響,」John Doyle說到,但是該如何管理這些資料,並從大規模的資料庫中,即時找到適合的數據,將之轉換為具有價值的資料,進而提升業務生產效率,就必須得仰賴嵌入式系統才能夠完成。也因此,垂直解決方案供應商意識到,光只有嵌入式設備還不夠,還必須讓它具備智慧且可管理的功能。


因此,未來智慧系統市場龐大,John Doyle指出,即使現在還未使用智慧系統的終端客戶,未來也將會往智慧系統邁進,而Windows Embedded 8的發表即是為此作準備,同時也推動產業朝向智慧系統發展。


六大屬性建構智慧系統

然而,要建構一套有效的智慧系統過程相當複雜,除了要有嵌入式設備外,還得確保這些設備彼此之間、並和整個企業能夠互相連結,過程中將會產生多方面的要求。為此,微軟和同樣致力於推動智慧型嵌入式系統的英特爾及IDC等合作夥伴共同制定智慧系統的六大屬性,包括互聯性、安全性、身分認證、可管理性、用戶體驗及分析能力。


以可管理性來說,智慧系統依照不同行業而有不同的生命週期,從5年、10年甚至到30年都有可能,管理上的靈活性及高度整合性顯得更為重要。


為了提供容易管裡的平台,微軟將Windows Embedded的開發流程統一且單一化,不管是PC、手機、平板或不同行業的特殊設備在基礎開發流程上都是一樣的,而其關鍵點就在於Visual Studio。Visual Studio立足在裝置與雲端架構之上,可以建立分散式應用程式,讓研發人員即可在單一的平台上進行從裝置到雲端的建置工作。


因此同樣的,客戶也可以透過一個管控平台,管理各種不同的設備。讓IT人員面對這些長短不一的生命週期時,可以簡單的對上市的所有設備和系統進行管理。


相關文章
AI高齡照護技術前瞻 以科技力解決社會難題
3D IC 設計入門:探尋半導體先進封裝的未來
SiC MOSFET:意法半導體克服產業挑戰的顛覆性技術
意法半導體的邊緣AI永續發展策略:超越MEMS迎接真正挑戰
CAD/CAM軟體無縫加值協作
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新聞
» 應材於新加坡舉行節能運算高峰會 推廣先進封裝創新合作模式
» 生成式AI海嘯來襲 企業更需要AI雲端服務來實現創新與發展
» 研究:Android品牌多元化布局高階市場 本地化策略與技術創新將引領潮流
» AI走進田間 加拿大團隊開發新技術提升農食產業永續發展
» 以電漿科技回收鋼鐵業二氧化碳 比利時打造全球首例


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2024 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3  v3.20.2048.18.221.167.11
地址:台北數位產業園區(digiBlock Taipei) 103台北市大同區承德路三段287-2號A棟204室
電話 (02)2585-5526 #0 轉接至總機 /  E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw