半导体

32位MCU:ARM核产品求差异 专有核心做补充

作者:电子信息产业网来源:中国电子报发布时间:2010-07-27 13:30我要评论

特邀嘉宾:


 

Geoff Lees恩智浦半导体副总裁兼微控制器产品线总经理


 

曾劲涛飞思卡尔工业和多元市场微控制器部亚太区市场经理


 

曹锦东意法半导体微控制器与微处理器华东区市场部经理


 

彭涛富士通微电子产品经理


 

鲍震TI高级嵌入式控制部业务拓展经理


 

许木机新茂国际科技股份有限公司市场部副理



林任烈新唐科技微控产品中心协理




不同厂商ARM核MCU要有差异化
●差异化是决定MCU成败的关键
●内核虽然相同,但周边接口、性能、功耗以及面对的应用市场和提供的服务都会形成差异化

Geoff Lees:采用同样ARM内核的MCU产品并不是一样的,有很大的差异。恩智浦的32位MCU与其他采用ARM内核厂商的产品相比,在性能和功耗上均有优势。比如我们有业界速度最快的Cortex-M3MCU,也有功耗最低的Cortex-M0系列,另外,恩智浦也有可以支持CAN2.0B标准的32位MCU,也有全球体积最小的Cortex-M0 MCU。
市场上也有别人在追赶我们做快速闪存的产品,但要达到我们的高度,他们必须放弃很多性能上的追求。在功耗上,我们的Cortex-M0产品做到了130μA/MHz,而市场上最接近的竞争对手也只能做到180μA/MHz。其他公司如果做到我们产品的性能,在功耗上就会很高。另外,他们的模片规格也比我们的要大得多。
我们是全球极少数能提供在同一颗MCU上集成以太网、CAN、USB总线等不同应用的MCU厂商,而很多厂商一种产品一般只能满足一种应用。恩智浦是业界首个推出CAN(控制局域网)2.0B标准微控制器的厂商,长期以来CAN总线主要用于汽车行业,现在已逐步进入嵌入式网络应用,利用CAN技术可以满足多个嵌入式微控制器和CAN设备节点的通信需求。但对于低成本嵌入式应用,价格始终是制约因素,恩智浦带来的低成本解决方案满足了这种应用市场的需求。现在很多工厂自动化产品、智能电表都在采用恩智浦的32位MCU。
有很多广告在宣传产品的待机时间和电池的使用寿命,但实际上市场上有70%%~80%%的应用并不是采用电池来供电的,比如加工制造、汽车、通信等行业。因此,我们强调通过技术来保证有效的能耗,在满足功能的要求下,产品可以全速低功耗运行。当然,这并不是代表我们不强调待机时间,而是强调用较低的功耗来实现高性能。
我们的MCU产品将向更低的功耗、增加更多的外设和功能(如CAN、LIN、USB、DAC等)、更多的闪存、更多的封装选择以及更强的兼容性发展。未来在32位CortexMCU厂商中,会有3到4家可以成功,而我们将是其中的一家。
曾劲涛:无论是使用什么样的内核,SoC的差异化永远是决定MCU成败的关键。领先的技术、创新的外设、灵活的配置、面向应用的资源规划,正是这种SoC差异化的具体体现。就拿Freescale(飞思卡尔)刚推出的基于CortexM4的Kinetis产品系列为例,它采用了领先的C90TFS的技术,在满足产品性能要求的同时,进一步优化了产品的低功耗性能。可配置的FlexMemory给用户最大的自由度,来根据不同的应用配置成DataFlash和高速EEPROM。包含16位SARADC、12位DAC、高速比较器、可编程增益放大器等的高精度测量模块将Kinetis的应用领域从简单的MCU控制拓展到混合信号控制领域。集成的TSI硬件电容触摸模块在给客户焕然一新的人机界面体验的同时,也满足了客户对低功耗的要求。带故障检测功能的SLCD模块可以说是手持式医疗应用的一大福音。
Kinetis是基于Cortex M4内核设计的,其一大应用领域就是马达控制,因此在产品定义初期我们就收集了很多关键客户对马达控制的需求,在整个产品规划过程中有侧重性地针对马达控制的应用做了优化,比如集成的FlexTime可以支持PWM死区控制,8通道PWM可以足够支持各类不同的马达类型,1μs的ADC变换时间满足了大多数马达控制的测量需求。同样,针对手持医疗设备,Kinetis也在集成高精度测量模块,SLCD、Flexmemory等各个关键功能模块上做了优化设计,以达到产品覆盖面、性能、功耗和价格等各方面的最优组合。
曹锦东:针对我们与其他基于ARM核MCU的差异性,我们认为,首先,用户已经形成了ST在ARMCortexM3核MCU市场上处于领先地位的概念。我们的产品已经推出了3年多,产品较为成熟。其次,我们的产品线很广,包括从超值型到大容量,从正常供电到超低功耗的MCU产品。我们产品线的细分,可以满足用户全方位的需求。再次,用户选择MCU作项目时,往往会考虑一些隐性成本。例如,平台切换、产品更新时的兼容性问题。如果兼容性不好,客户就需要花费很多时间进行重复的开发。在这方面ST也有巨大的优势。
我们STM32家族产品的兼容性主要体现在几方面:一是在所有STM32家族中,采用64管脚封装的产品型号是最多的,从STM32F100到STM32F107的6大系列中,所有采用64管脚封装的产品,其I/O引脚都是兼容的。二是在不同的产品系列中,如果产品采用同一外设,从一个产品切换到另一个产品,用户之前对外设所编的程序是完全不用修改的,同时ST提供的程序库也是完全相同的。所以我们的兼容性和可扩展性指的是封装兼容、软件兼容以及外设兼容。
彭涛:富士通微电子基于ARM Cortex-M3内核的产品,相比业界其他公司具有如下特点:高处理速度(如主频将高达80MHz)、Flash读写时间快速(如连续存取、0等待时间)、支持3V/5V电源和I/O接口、高精度高速度数模转换、支持多种通信接口多种定时器等。在差异化方面,富士通的ARMCortex-M3产品支持5V输入/输出接口,集成了富士通专有的马达控制模块,将支持USB、CAN、Ethernet接口,提供总线外扩的产品,这些有别于其他公司的特性将使我们的产品更好地应用于电机控制、家电产品和数据连通性产品领域。
林任烈:同为ARMCortex核心的产品,内核虽然相同,但周边接口并不一定相同,比如I2C和SPI接口,虽然各家的产品都有这些功能,但设计并不一样,设计的差异化和面对的应用市场,可以提供什么工具和软件,谁的服务比较快速,都会形成差异化。因为整体芯片设计会影响到整体的性能,产品的接口、性能、功耗都会有不同。我们有专门的ARM内核MCU研发团队,32位MCU是我们今后的方向。
鲍震:现在,基于ARM内核的32位MCU芯片正应用到越来越多的领域。一些系统厂商可能对于高、中、低不同档次的MCU都会有需求,对他们而言,如果在高端产品中使用了ARM内核的MCU,他们往往也会倾向于在以往用8位MCU的产品领域,把低端的MCU芯片升级为基于ARM内核的32位芯片,这样,就可以将低端和高端产品统一在同一个平台之上,即便为此会付出更高一点的成本,他们也是乐于接受的。

专有内核与ARM核MCU互为补充
●专有核心与ARM核心互为补充,覆盖目标市场
●基于自有内核的32位MCU产品与基于ARMCortexM内核的MCU产品在目标市场上并不冲突

曾劲涛:在推出ARM核MCU前,飞思卡尔的专有核心产品ColdFire已经获得广泛应用。针对ColdFire,我们在最新的90nm的ColdFire+中进一步强化了低功耗的设计,可以达到150μA/MHz的运行功耗。同时增加了在小容量Flash芯片上的硬件加密模块的支持和小封装的支持。这些都是源于一些特定的应用对我们ColdFire设计的要求。从产品的路线图方面看,Freescale会不断拓展和完善基于ARM和ColdFire内核的MCU产品,会同时推出针对多元化市场的通用控制芯片和针对各种不同应用的专用MCU芯片。
彭涛:在未来的产品应用中,富士通微电子专有内核的32位MCU主要定位于汽车电子,而对于消费类电子、家电产品和工业控制市场,富士通微电子将重点发展以FFMC-8FX为内核的8位MCU和以ARM Cortex M3为内核的32位MCU,它们将逐步替代其专用内核的16位MCU-FFMC-16LX产品。富士通微电子的ARM-CortexM3产品线分为高性能产品线和低功耗产品线两大系列。今年我们将推出高性能产品线系列的第一批产品,其中包括4个产品群组(马达群、USB群、CAN群、CAN+USB群)、4种内存容量(Flash192-512KB,RAM32-64KB)、2种引脚封装的共计32个品种的32位MCU。
鲍震:TI与ARM保持着密切的合作。ARM内核出货量到今天总共超过200亿颗,而TI的基于ARM内核的产品累计出货量是50亿颗,差不多占到1/4。目前,就销售额而言,使用ARM内核的MCU产品在TI所有MCU产品中所占的比例大约为50%%。事实上,在收购Luminary之前,TI也有基于ARM内核的MCU产品。例如,基于CortexR4内核的TMS570,该芯片有两个CortexR4内核,因此具备高可靠性,主要被用于汽车电子、机车控制和工业控制等领域。
在高性能MCU领域,TI也拥有基于自有内核的32位MCU产品C2000。C2000与TI基于ARM Cortex M3内核的MCU产品在目标市场上并不冲突。C2000非常适合做马达驱动和数字电源,与同频率的ARMCortexM3产品相比,C2000的性能会高出30%%。因此,在马达驱动、数字电源等高性能领域,ARMCortexM3产品无法替代C2000。而且,在一些低端的马达驱动应用领域,ARMCortexM3产品还可以为C2000做一些补充。



 

满足客户需求是最终目的
●无论基于哪种核心,产品研发策略始终是以满足客户需求为目的
●基于ARM核的MCU越来越多,竞争可以为客户带来更高性价比的产品和更好的服务

曾劲涛:飞思卡尔的产品研发策略可以简单地概括成6个字“满足客户需求”,这不仅仅是我们针对ARM内核的研发策略,也是基于ColdFire内核或任何其他8位、16位内核的研发策略。SoC的差异化是MCU产品制胜的关键。每个内核都有其独特之处,SoC设计得好就能使其在特定的领域发挥一技之长。每个应用领域因其需求和历史的不同,会对芯片有着不同的要求。
曹锦东:我们基于ARM Cortex-M3来发展自己的32位MCU产品。32位MCU涉及编译器、板级支持、操作系统和中间件支持,我们认为这是一个比较大的产业链,需要多方分工合作。为此,我们购买ARM核来开发适合市场需求和发展的STM32产品线。未来,我们会继续采用ARM核发展我们的32位MCU产品。目前,ST还没有基于ARM Cortex-M4和Cortex-M0的MCU产品推出,但未来不排除推出这些产品的可能性。
最近两年市场上引发了基于ARM核的32位MCU产品热。我们认为部分原因归功于ST(意法半导体)。我们是市场上第一家推广基于ARM核MCU产品的半导体大厂。在过去3年中,STM32给用户带来了具备更高效率、更好性价比、更丰富外设、更高集成度、更广泛平台的MCU产品。同时,我们的同行也看到了这个商机,从2008年开始大力跟进这一趋势。当然,目前,基于ARM核的MCU越来越多,竞争也越来越激烈,但我们认为,竞争可以为客户带来更高性价比的产品和更好的服务。ST会不停地完善自身的产品线和服务,让客户能更加满意地使用我们的MCU,同时也保持我们在这一市场的领导地位。
Geoff Lees:恩智浦去年发布了Cotex-M0的32位MCU,今年又推出了性能更为强大的Cortex-M4系列产品,恩智浦采用ARMCortex系列内核的MCU已经无缝覆盖MCU应用市场。根据成本、功耗、性能等的不同需求,恩智浦有不同ARM内核的产品来满足需求。而从基础架构来讲,我们已经形成了一个统一的技术架构来开发产品。
ARM架构跟其他MCU专有系统相比优势很明显,生态系统庞大,有开源的软件资源和低成本的开发工具以及第三方的工具可以使用。比如ARM与恩智浦半导体共同推出了可进行快速且低风险原型制作的线上平台mbed,这种采用托放式使用的平台已经有5000多人在线使用。mbed工具包含NXPLPC1768ARMCortex-M3处理器型MCU的完整硬件及软件支持。
此外,我们还提供两个特殊的支持服务,一是效率很高的GCC库和编译器,二是为学生和开发人员提供了入门级的工具和现场测试服务。
许木机:ARM在嵌入式MCU的市场,一直有着极高的市场占有率。系统产品的设计工程人员对ARM内核的设计,也是普遍熟悉的。所以作为长期发展的平台,ARM确实有其优势。Cortex-M系列新的内核架构,对发展MCU的厂家而言,是个很不错的产品发展平台。新茂国际科技也有计划引进ARM内核,作为下一阶段高端产品的延伸,强化现有的产品组合。
林任烈:Cortex-M应是未来32位主流MCU,主要是其有完善的开发工具基础架构,虽然其核心相同,但对于周边接口、应用领域、软件支持与服务等,各厂商均有不同的专长与实施方式,由此形成差异化。新唐短期内会着重于Cortex-M0NuMicro产品线的扩张,其后才会考虑其他ARM核心。


责任编辑:电子信息产业网
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