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架构各展所长 嵌入式系统上演核心之争


http://www.sina.com.cn 2005年04月15日 15:56 中国电子报

  记者 赵艳秋

  嵌入式系统的发展速度正在加快。有统计称,其应用已超过整个计算机应用的40%,是一个十分庞大的市场。在嵌入式系统领域,多家企业正携其MCU、DSP、ASIC或X86架构CPU平台寻觅商机,抢占市场。

  嵌入式系统无处不在

  “很多人问我,什么应用领域可以使用嵌入式系统,我告诉他们,我只能说出不使用嵌入式系统的地方。”北京航空航天大学何立民教授在不久前举办的一次嵌入式系统研讨会上说,“可以说,嵌入式系统已经无处不在。”

  在PC市场已趋于稳定的今天,嵌入式系统市场的发展速度却正在加快。“由于嵌入式系统所依托的软件和硬件技术得到了快速发展,因此这几年嵌入式系统自身获得了快速发展。”中国软件行业协会嵌入式系统分会副理事长兼秘书长郭淳学介绍说。据有关统计数据表明,嵌入式系统产品的应用已超过整个计算机应用的40%。而根据美国嵌入式系统专业杂志RTC报道,在21世纪初的10年中,全球嵌入式系统市场需求量具有比PC市场大10倍到100倍的商机。有机构估计,全世界嵌入式系统产品潜在的市场将超过1万亿美元。

  随着技术的发展,业内对嵌入式系统的定义也越来越清晰。郭淳学认为,那些为具体应用设计制造的专用计算机系统就是嵌入式系统。“它是微处理器、大规模集成电路、软件技术和各种具体的行业应用技术相结合的结果,其中各种软件技术占了嵌入式系统80%的工作量。”郭淳学介绍说,“可以说,嵌入式系统是不可垄断、需要不断创新的技术。”

  “嵌入式系统可以分为两类,最早的是‘板’上系统,现在已经发展为‘片’上系统。”郭淳学总结说。其中,“板”上系统指的是采用通用微处理器如单片机,或嵌入式微处理器如ASIC、DSP和FPGA等可配置操作系统的半导体产品在PCB(印制电路板)上“拼装”成的系统,而“片”上系统指的是采用单片机或嵌入式微处理器的IP在集成电路内“拼装”成的系统。

  目前,这两种“拼装”的嵌入式产品已经在航空航天、交通、电子、通信、工控、金融、家电等行业得到广泛应用,成为电子信息产业巨大的增长点。

  谁将成为“Intel第二”

  在PC领域,CPU帮助Intel公司赚得盆满钵溢。在嵌入式系统市场,谁将成为“Intel第二”?

  不同于PC以CPU作为核心,在嵌入式系统中,MCU、DSP以及某些ASIC平台一直扮演着核心的角色。

  而近来,一些原来用在PC机上的X86架构CPU也转窥这一市场,使嵌入式系统的核心出现了诸侯纷争的局面。

  MCU可以说是嵌入式系统的元老。在各种信息家电、网络设备、工业仪器仪表和汽车电子中,都有它的身影。随着各种新应用提出越来越多的高要求,MCU产品已经从4位、8位、16位产品发展到现在的32位产品,其所集成的闪存和ADC也越来越多。MCU的特点是控制能力强,而计算能力有限,所以它一直担当那些对控制能力有所偏重的嵌入式系统的核心。据WSTS预测,2005年全球MCU市场将达125亿美元。飞思卡尔、微芯、瑞萨、ATMEL、东芝及飞利浦是这一市场的佼佼者,这些企业一直在创新,从而扩展MCU的领地。

  而以DSP为核心的嵌入式系统市场这几年发展一直很快。“由于它具有小巧、低功耗、高性能等特性,所以非常适合那些运算量大,对外型有个性要求的嵌入式产品。例如,具有指纹识别功能的电子门锁这类应用。”德州仪器北京办事处半导体事业部DSP业务经理郑小龙先生介绍说,“指纹识别需要大量的运算,而电子门锁要求低功耗,对外型的设计也是五花八门,所以DSP是这类嵌入式系统产品的首选。”德州仪器在DSP市场一直很强,这两年一直协助其合作伙伴开发基于DSP产品的各种嵌入式系统产品,以开拓嵌入式市场。而DSP在各种多媒体嵌入式应用如可视电话、机顶盒、便携视频播放器等领域也崭露头角。“用DSP来做多媒体产品最大的优势是它可以进行软件的在线升级,这样,新的流媒体格式出来后,原有的产品可以通过软件升级来适应新的编解码格式需求。”新晔电子(香港)有限公司现场应用工程师张涛介绍说。据WSTS预测,DSP市场今年将达84亿美元,其中发展较快的是嵌入式DSP市场,其市场规模已接近通用DSP的两倍。

  除了MCU和DSP,一些ASIC芯片也成为某些专业领域嵌入式平台的核心芯片,例如多媒体处理器就已经成为多媒体嵌入式系统的核心芯片。由于它的内部结构专门针对音频及视频应用设计,是一个音视频处理的ASIC芯片,因此,在多媒体音视频处理方面具有速度快、成本低、功耗低等特点。它最早应用在多媒体手机中,现在已经逐步进入IP机顶盒、PMP(个人媒体播放器)等3C融合产品中。而随着3C与3G市场的发展,多媒体处理器的发展领域也将更加宽广。不过,与DSP相比,它不能进行在线升级,因此要在最初设计时就要顾及未来发展的需求。飞思卡尔、意法半导体、飞利浦及瑞萨等企业基于自己的多媒体处理器产品,都开发出越来越多的多媒体嵌入式应用系统产品。

  而另一个让人关注的动向就是这两年开始进军嵌入式系统市场的X86架构CPU。X86架构CPU一直因其功耗大、体积大而被排除到嵌入式系统之外。而近几年来,威盛电子设计并推出了功耗小、集成度高、体积小(最小的只有10mm×10mm)的CPU,完全适用于嵌入式系统市场。与DSP和多媒体处理器相比,X86架构CPU具有高性能(主频可达1.5GHz),像PC机一样可以处理所有媒体格式,具有开发周期短、软件平台丰富等优势。其中,最重要的一点是其软件可以实现从高端通信产品、消费电子到普通手机等任何平台的兼容。不过,X86架构CPU目前面临的最大问题是刚刚进入这个市场,如何寻找并选择合适的应用领域,并降低相应应用的成本是其今后发展要面临和解决的问题。

  是MCU、DSP、ASIC还是X86架构CPU能够最终主导嵌入式市场?有业内专家称,上述平台都有其最适合的应用领域,但在那些发生重叠的市场,就要看谁最终能提供最优性价比的产品了。



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