談DSP、FPU加入后MCU市場戰局的變化

　　FPU仍有局限? TI提供其他硬體加速單元

　　不過，如同陳俊宏所提到的，如果DSP要處理的工作十分多元，意味著需要更多元的工具來加以因應，單靠FPU這樣的硬體加速單元仍有不足之處。

　　陳俊宏透露，延續TI的C2000架構，TI進一步推出了如TMU與VMU硬體加速單元，前者專職于三角函數運算(偏重馬達應用)，后者則負責復數運算(對應通訊與軟體定義無線電)，既有的FPU就負責分數與小數點的運算工作，透過分工合作的方式，來因應客戶不同的運算工作需求。他更舉例，就算是馬達所需要的運算工作，因應不同的馬達類型，TI也能給予不同的DSP架構來對應。

　　架構異曲同工 MCU仍有市場區隔

　　就Cortex-M4 MCU而言，ST所提供的產品線相當廣泛，核心時脈從最低的72MHz到最高的180MHz，中間亦有84MHz、100MHz、168MHz的版本，這些不同核心時脈的產品，自然也對應到不同應用。STMF3(核心時脈為72MHz)系列，就是要因應既有的Cortex-M3的升級而推出的版本，其他如STMF401(核心時脈為84MHz)與STMF411(核心時脈為100MHz)，是為了因應穿戴式與高C/P應用為主。而ST的STMF479，其核心時脈高達180MHz，也搭載繪圖引擎，專攻人機介面應用。

　　不過，撇除應用面不談，英飛凌在尚未導入Cortex-M4前，就已有FPU(浮點運算單元)與DSP(數位訊號處理器)的MCU產品線：TriCore系列。該系列產品線，早在1999年就已經面世。

　　英飛凌電源管理與多元電子事業處亞太區市場部資深經理黃志鴻表示，當初英飛凌設計TriCode，本身就具備了DSP與FPU的功能，就應用面而言，就聚焦在汽車領域。而談到先前就引進Cortex-M4的原由，黃志鴻也直言，所鎖定的應用就是工業自動化領域，再加上ARM架構在全球市場中，本來就有其普遍性，并進一步取得過去由傳統的DSP業者所壟斷的市場。Cortex-M4在先天上，本身就具備即時性的特性，像是近期英飛凌所聚焦的工業乙太網路與工業標準SIL3、SIL4等，都十分適合。

　　圖5 ： 乙太網路進入工業領域后，成了重要的網路通訊技術，由于有其普遍性與開放性，采用開放的處理器核心來提供MCU方案，也是合理的選擇。

　　所以英飛凌的產品區隔相當明顯，擁有FPU與DSP的MCU產品線，延續TriCode架構，進而一脈相承的AURIX，聚焦車用應用，取得ARM授權的Cortex-M4，就扛下工業自動化市場的責任。當然，英飛凌對于Cortex-M4也還有其他的期待，像是數位電源與馬達控制領域，英飛凌也開始嘗試利用Cortex-M4 MCU打入其應用。他也不諱言，DSP也的確存在相當長的一段時間，產業界有不少工程師對于DSP本來就有相當高的熟悉度，MCU約莫是在三年前左右，才開始導入DSP功能。

　　圖6 ： 車用電子產業的特性相對較為封閉，盡管在車用處理器可以看到ARM有明顯的市占率表現，但在MCU方面，還是由各大車用半導體所提供的自主架構居多，ARM的能見度相對較低。

　　而黃志鴻也強調，Cortex-M4還是有其局限性在，像是視訊系統的設計，還是要透過DSP來處理會較為適當。像是高速鐵路或是風力發電系統等應用，普遍來看還是傳統的DSP業者主導。但如果是電動機車、一般風扇、家電與智慧家庭等，就有FPU功能的MCU的發揮空間。

　　談到數位電源，同樣也有類似的情況，黃志鴻表示，從功率大小來區分，從500瓦以上的系統設計，如伺服器或是電信設備的AC/DC電源，市場上還是以傳統DSP架構為主，但也的確有不少擁有Cortex-M4 MCU的業者對于該市場，有相當高的興趣。

　　圖7 ： 數位電源在電源設計領域漸漸成為主流，市場也開始有了用MCU來進行數位電源設計。

　　MCU多元架構并陳 定位仍有不同

　　徐達勇表示，將DSP與FPU加以整合，無需外掛的好處在于，系統工程師可以用同一套的偵錯與編譯器等工具，進行系統開發，簡單說，簡化開發環境對于系統開發而言，可以提升不少效率。在過去，采用DSP設計，會有些設計方法必須動用組合語言的作法才能完成，但是，MCU的開發，最終還是要回歸到C語言的撰寫。若把DSP導入與MCU一同合作，ARM在作法上，就是統一采用C語言的方式，來統一DSP、FPU的撰寫方式，解決了過去組合語言所造成的困擾。然而，陳俊宏也強調，事實上組合語言是更為細膩的程式語法，對于工作執行上能更有效率，TI近年來也不斷努力，讓C語言與組合語言兩者之間的差異縮小，以讓使用者能有更多的選擇。

　　徐達勇也同意，目前MCU市場除了ARM架構外，的確也存在其他不同的架構，讓DSP與FPU形成多元共存的局面。他也坦言，在架構上，各家其實并沒有太大的差異，唯一能形成區別的，大概就是在效能與開發工具能分出高低而已。

　　而近年來，如英飛凌與瑞薩科技等，先后導入Cortex-M4核心，也使得MCU戰場顯得更詭譎多變。徐達勇強調，近年來產業界不斷地在談物聯網，這意味著需要用更為開放的架構來因應物聯網的設計需求，而這必須透過完整的生態系統才能作到，畢竟可能還會有第三方演算法設計或是設計工具業者，能夠提供比MCU業者更具競爭力的開發工具也不一定，此時就會讓客戶有了更多不同的選擇。他不諱言，有些較為封閉特性的應用，或許采用其他架構的MCU來進行設計，也許就能滿足客戶的需求。

　　圖8 ： 談到物聯網，ARM所形塑的生態系統相當完整，各大一線的MCU業者幾乎都向ARM靠攏，形成魚幫水，水幫魚的情景。