אמיר שרמן, ארו ישראל
שנת 2010 היתה שנה לא שיגרתית, חווינו אלוקציה אמיתית (Allocation), מחסור ברכיבים וזמני אספקה ממוצעים של בין 20 ל – 30 שבועות, אך כל זה לא הפריע לחברות הסמיקונדקטורס לשחרר לשוק עשרות ומאות מיקרו-בקרים ממשפחות שונות ומגוונות שהמכנה המשותף של כולם הוא : ARM וכן ליבת ה Cortex.
שנת 2010 היתה שנת מפנה בתחרות הגוברת בין חברות הסמיקונדקטורס בתחום המיקרו-בקרים מבוססים CortexM3 כאשר כל חברה הייתה צריכה לקבל החלטות קריטיות כגון, כניסה לשוק ה- Low Cost על ידי שילוב ליבת ה- CortexM0 או כניסה לעולם ה High End על ידי שחרור משפחה חדשה מבוססת ליבת ה – CortexM4 החדשה מבית ARM.
להלן סקירה על מצב השוק היום : STMicroelectronics שבסוף שנת 2010 היתה בייצור המוני של 6 תתי משפחות מבוססות ליבת CortexM3 הוציאה לשוק 2 משפחות חדשות המשלימות את החסר (שרטוט מס’ 1) :
1. משפחת STM32L – CortexM3 Low Power כאשר במצב עבודה Run Mode הצריכה היא של
186uA/Mhz – 230uA/Mhz ו – 0.27uA עד 1.8uA במצב של Standby או Stop כאשר ה- RTC וזיכרון ה- Ram פעילים.
2. משפחת ה STM32F200 החזקה מבוססת CortexM3 עם “סטרואידים” בתדר שעון של 120Mhz (כאשר המשפחה המקורית של STM32F10x עבדה בקצב שעון של עד 72Mhz) עם התקני פריפריאליים יחודיים כגון :
USB Host High Speed (480Mbit), Camera Interface ,Ethernet MAC + IEEE1588.
מערכת הצפנה חומרתית כגון AES128 ועוד. משפחה זאת מורחבת גם בגודל ה-Flash שלה שהוא עד 1MByte וה- Ram עד 128KByte והכל ברכיב אחד זול במיוחד.
חברת NXP קיבלה מספר החלטות אמיצות לדעתי שרק בעתיד הנראה לעין נדע אם זה יוביל לשינוי מהותי בשוק המיקרו-בקרים. לפני שנה היתה NXP הראשונה לשחרר לשוק את משפחת ה LPC11xx מבוססת CortexM0. לאחרונה, יצאו לייצור 2 משפחות שונות אבל משלימות (מבחינת NXP) כאשר הראשונה הינה משפחת LPC1800 עם ליבת CortexM3 בתדר שעון של 150Mhz עם ההתקנים הפריפריאליים כגון :
Can Bus,Ethernet, USB OTG (On The Go) High Speed (480Mbite), Ethernet Mac
וגם תמיכה ייחודית בצגי LCD – LCD Controller (שרטוט מס’ 2)
המשפחה השנייה והמהפכנית לדעתי היא משפחת הLPC4000 מבוססת ליבת CortexM4 וליבת CortexM0- Dual Core Cortex – עליה נדבר בהמשך.
חברת Cypress שכבר הכריזה על כניסתה לעולם הCortexM3 שיחררה לעולם את משפחת הPSOC5 שהיא המשפחה הראשונה המתוכנתת Analog ו – Digital עם ליבת ה CortexM3 שבאמצעותה ניתן ליצור בלוקים טכנולוגיים יחודיים שלא קיימים אצל המתחרים (שרטוט מס’ 3).
חברת ATMEL שמנסה להדביק את הפער הוציאה משפחת המשך ל-SAM3U ול- SAM3S והיא משפחת ה- SAM3N שהינה Pin to Pin למשפחת ה SAM3S ואפילו למי שפיתח על בסיס ARM7 במשפחה הותיקה SAM7S. למשפחה החדשה תוספות ייחודיות כגון תמיכה בהתקני Touch בהם מובילה חברת Atmel (שרטוט מס’ 4)
חברת Texas Instruments המשיכה השנה לדחוף אך משפחת ה Stellaris מבוססת CortexM3 כאשר השנה התוספות באו לידי ביטוי בעיקר בתחום התוכנה כגון עדכוני קוד יחודיים כמו ה IQMath שזוהי ספריה אלגוריטמית מתמטית לפונקציות Floating Point שרצה על ה CortexM3 לשימוש גרפיקה ו- Motion Control (שרטוט מס’ 5).
חברת Nuvoton הינה החברה שהייחודיות שלה היא משפחת ה-NuMicro שמבוססת רק על ליבת CortexM0 מ 8K Flash עד 128K Flash , עד 16K Ram ומספר התקנים פריפריאלים בסיסיים שיכולים להחליף כל מעבד 8bit. בעתיד נראה גם תוספת של תקשורות ויותר זכרון.
חברת EnegryMicro היינה לדעתי החברה המסקרנת ביותר מכיוון שבתור חברה קטנה, כמעט Start-Up הצליחה להתברג עם הגדולים בעיקר בגלל טכנולוגיית ה – Low Power עם משפחת EFM32 Gecko and Tiny Gecko family הכוללת רכיבים עם ובלי תמיכה ב Lcd Controller ועם צריכת הספק מיזערית. הייחודיות שלהם היא במיקרו-בקרים בעל ליבת CortexM3 ועם זיכרון מזערי של 4K Flash ו – 1K Ram ואריזת 24 pin ועד לרכיבים הגדולים.
גולת הכותרת של השנה הגיעה מחברת Freescale בהשקה של משפחת ה – Kinetis עם יותר מ – 200 מיקרו-בקרים חדשים שכולם מבוססים רק על ליבת
ARM-CortexM4 החדשה מבית Freescale.חברת Freescale הוציאה חמישה תתי משפחות כאשר השישית תצא ב 2011. תתי המשפחות מחלקות את הרכיבים מ- Low Cost עד ל- High Performance. המשפחה האחרונה מבין תתי המשפחות היא שמנצלת את מלוא העיקר בליבת ה –CortexM4 והיא יכולת ה – Floating Point וה – DSP Instructions.
למשפחת ה- Kinetis חידושים רבים והתקנים אשר לא קיימים אצל המתחרים כגון ממיר אנלוגי לדיגיטלי ADC מבוסס 16 סיביות (16bit ADC), טכנולוגיית ה – Flex Memory לשימוש כ – EEprom ומגוון רחב של התקנים פריפריאליים כאשר העיקר הוא השילוב שלהם עם ליבת ה – CortexM4 שמאפשרת פעולות מתמטיות נוספות כגון : 32 x 32 + 64 במחזור שעון יחיד ועוד (שרטוט מס’ 6).
חברת Toshiba היא תוספת מעניינת לעולם ה – CortexM3 זאת בזכות במשפחת ה – TMPM380FY שבה היא פונה למערכות הפועלות במתח גבוהה יחסית לעולם ה- CortexM3 והוא עולם ה – 5Volt בנוסף למשפחות נוספות המקבילות למה שקיים בשוק (שרטוט מס’ 7).
אם כבר הזכרנו את ליבת ה – CortexM4, בתחילת שנת 2011 חברת NXP תשחרר לייצור את משפחת ה – LPC4000 הכוללת ליבת CortexM4 וליבת Cortex נוספת מסוג CortexM0. כלומר, בפעם הראשונה ניתן יהיה לראות מיקרו-בקרים בעלי ליבה כפולה אשר יכולים לעבוד במקביל וניתן יהיה לבצע Debug לכל ליבה.
משפחה זו המהווה שינוי מהותי בעולם המיקרו מעבדים משאירה את כולם פעורי פה אבל השאלה הגדולה היא מהי האפליקציה הנדרשת למעבד שני ליבות בעולם המיקרו-בקרים ואת זה נראה רק בעתיד (שרטוט מס’ 8).
אני צופה ששנת 2011 תהיה שנה מעניינת עם מגוון רחב או יותר נכון עצום של מיקרו-בקרים בעולם ה- Embedded מבוססי ליבות Cortex מסוג CortexM0, CortexM3, CortexM4 וגם מיקרו-בקרים בעלי ליבה כפולה עם שילובים מעניינים כפי שכבר ראינו.
צפויות הכרזות נוספות ויש כאלו שכבר התחילו להגיע כמו של STMicroelectronics על שתי המשפחות החדשות מבוססות ליבת CortexM4 ו- CortexM0 שישוחררו באמצע שנת 2011 (שרטוט מס’ 9).
* הכותב אמיר שרמן הינו
Technical Manager, בחברת ארו ישראל
