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MCU内核架构发展历史及主流内核IP的发展情况

电子发烧友网报道(文/程文智、李宁远)目前,MCU已经渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到有哪个领域没有MCU的踪迹。不论是家用电器、仪器仪表、智能手机、平板电脑、键盘鼠标、仪器仪表、或者是金融系统、医疗设备、通信、汽车、航空航天等领域都有MCU的身影。   这一点从MCU的出货量上也可以明显看出来,据IC Insights统计,全球MCU产品出货量从2015年的221亿颗,增长至2020年的361亿颗,2021年甚至可达到395亿颗。市场规模也在这两年的缺货涨价\” />

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电子发烧友网报道(文/程文智、李宁远)目前,MCU已经渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到有哪个领域没有MCU的踪迹。不论是家用电器、仪器仪表、智能手机、平板电脑、键盘鼠标、仪器仪表、或者是金融系统、医疗设备、通信、汽车、航空航天等领域都有MCU的身影。这一点从MCU的出货量上也可以明显看出来,据IC Insights统计,全球MCU产品出货量从2015年的221亿颗,增长至2020年的361亿颗,2021年甚至可达到395亿颗。市场规模也在这两年的缺货涨价的行情中快速增长,2020年的市场规模为197亿美元,2021年增长了11%达到了215亿美元,预计今年还会继续增长。国内MCU市场经过三十多年的发展,不论是市场,还是产品技术也都得到了很大的发展。从市场规模看,根据IHS的统计,国内MCU市场规模从2015年的180亿元,增长至2020年的269亿元,应用市场包括了汽车电子(33%)、工业控制及医疗(25%)、计算机(23%)、消费电子(11%)等。MCU的发展历史MCU出现的历史并不长,但其发展非常迅速。1971年,美国英特尔公司的霍夫研制出世界上第一块4位微处理器芯片4004,标志着第一代微处理器问世。当时4004配有RAMROM和移位寄存器,包含2300个晶体管,尺寸规格为3mm×4mm,最初的售价为200美元。接着,1972年,英特尔又推出了8位微处理器Intel8008,以及主频为2MHz,采用6微米工艺的8080,晶体管个数增加了6000个。除了英特尔推出了MCS-48系列MCU之外,Zilog公司也在1976年开发出了Z80微处理器,广泛应用微型计算机和工业自动控制设备中。在当时,英特尔、摩托罗拉和Zilog在微处理器领域三足鼎立。在1980年,英特尔在MCS-48系列MCU的基础上,推出了MCS-51系列8位MCU(最典型的有高性能8051单片机),在工业控制领域引起了不小的轰动,并迅速确立了其不可动摇的地位。MCS-51系列MCU无论是片内RAM容量,I/O接口功能,还是在系统扩展方面都有了很大的提高。不久之后,英特尔彻底开放了801单片机的技术,引来世界上很多半导体厂商加入了开发和改造8051单片机的大军。其中贡献较大的有Philips,它着力发展了单片机的控制功能和外围单元;Atmel公司则在MCU内部植入了FlashROM,使得MCU的应用变得更加灵活;ADI推出的ADUC8xx系列MCU,在MCU向SoC发展的过程中扮演了很重要的角色。1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS-96系列, 工艺更先进,集成的晶体管更多,可达12万只以上。除了英特尔之外,TI、Atmel、Microchip瑞萨等也都先后推出16位MCU产品。2000年以前的MCU公司基本都是采用自研内核,之后随着计算要求越来越复杂,内核厂商开始出现,分工进一步细化,MCU厂商开始采用外购内核并将主要精力投入到外围电路等其他部分的研发。就目前来说,第三方的MCU内核中,占主导地位的是ArmCortexM系列,该系列由Arm开发,采取IP授权的形式,Cortex-M系列具有短流水线、超低功耗的设计特点。2004年,Arm推出了其第一款Cortex-M系列处理器M3,ST最先采用,并快速推出了一些列基于该内核的32位MCU。当然,除了Cortex-M系列的MCU内核,近几年兴起的RISC-V也出现了不少专门提供IP的公司,国内不少MCU公司推出了相关的产品。接下来,我们看看市面上的主流的MCU内核IP有哪些。主流的MCU内核IP目前,不论是国内,还是国外,Arm的Cortex-M系列MCU内核都是主流。截止到目前,Arm共推出了10款Cortex-M系列MCU内核IP,这些IP可满足低、中、高端需求。其中,M0、M0+、M1、M23四个系列为低端MCU内核IP;M3和M4为中端MCU内核IP;M7、M23、M35P、M55为中高端MCU内核IP产品。

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作者: admin

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