Ladda ner artikeln på 256 kbyte här (länk, pdf). Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

För att ta reda på vad som påverkar processortillverkarna får vi titta närmare på regionala och applikationsspecifika faktorer. Enligt den senaste studien av den kinesiska styrkretsmarknaden, gjord av iSuppli IHS, finns den största tillväxten inom databehandling (genomsnittlig årlig tillväxttakt av 12 procent) och inbyggnadsapplikationer (årlig tillväxt 7 procent). Elektronik­tillämpningar inom industrin och fordonsbranschen är pådrivande i denna tillväxt när såväl internationella som inhemska fordonstillverkare ökar sin produktionskapacitet i Kina.

Utvecklare har kunnat se hur marknaden för 32-bitarsprocessorer gått från att vara dominerad av proprietära arkitekturer till att svänga över mot mot Arm och företagets Cortex-kärnor. Ett stort och växande ekosystem har vuxit fram kring Arm inklusive verktyg från tredjepartsleverantörer för kompilatorer, realtidsoperativsystem, programstackar, LCD-grafik och mer därtill. Tack vare den ovan beskrivna efterfrågan och den stora framgången för den licensierbara Cortex-kärnan, är 32-bitarssegmentet den snabbast växande delen av styrkretsmarknaden. Nya familjer baserade på kärnorna Cortex-M3 och –M0 lockar ingenjörerna att migrera sina 8-bitars- och 16-bitarssystem.

I mars 2012 lanserade Arm sin arkitektur ”Flycatcher” och menade då att kylskåp och andra vitvaror, medicinsk utrustning, energimätare och belysning i hem och på kontor alla kommer att dra nytta av att kunna kopplas samman till distribuerade, smarta system. Flycatcher, vars officiella namn är Cortex-M0+, är speciellt konstruerad för utrustning som inte kopplas till elnätet utan drivs med batterier. Arkitekturen hos Cortex–M0+ är utformad för att ge kretstillverkarna möjlighet att bygga styrkretsar som drar extremt lite energi men klarar av 32-bitars bearbetning.

CPU:er med kärnan Cortex-M0+ är så små som 1x1 mm2 och kretsarnas energiförbrukning är en tredjedel av föregångarnas, vilka endast hade 8- och 16-bitarskapacitet. Designen har utformats för lågt läckage vilket ger lång batteritid i vilo- eller standby-läge – med en varaktighet snarare i år än månader. Produkter med dessa anslutningsmöjligheter och lång livslängd kan utgöra en integrerad del av smartare energisystem och skapa en ”designrespons” där de kan starta eller gå till viloläge och bidra till att jämna ut toppar och dalar utifrån energibehovet.

I dagsläget är uppskattningsvis 12,5 miljarder enheter internetanslutna eller i genomsnitt två per person, varav många utgörs av mobiltelefoner eller datorer. Enligt IT-företaget Cisco kommer det att år 2025 finnas en biljon sådana enheter. Arm förväntar sig att mikroprocessorer kommer att säljas för omkring 1,3-2,0 kronor per styck – och att dess kunder kommer att få betala 1-2 procent i royalty utöver en licenskostnad.

De två halvledartillverkarna NXP och Freescale har redan licensierat arkitekturen till Cortex-M0+. Freescale blev först med M0+ då företaget lanserade Kinetis-L-serien. Geoff Lees, vice-VD på Freescales industrial and multimarket MCU-business, sade att kärnan M0+ är ”strategiskt viktig”. ”Vi siktar på att ge våra kunder som använder 8- och 16-bitar ett värdehöjande steg in i marknaden för 32-bitar. Och ett bra pris är ’ett måste’ för att övertyga dem om att börja utvärdera”.

Kärnan M0+ är klockad till 1,77 CoreMark/MHz, med en energieffektivitet av 42,14 CoreMark/nA – båda värdena påtagligt bättre än de närmaste konkurrenterna med 8- och 16-bitar. I distribuerade, smarta system, med alla dess mellankopplingar, innebär energieffektiviteten i en enhet att besparingarna blir påtagliga när antalet enheter mångdubblas.

Kinetis-L-familjen tillverkas med hjälp av Freescales processteknik med lågt läckage, 90 nm tunnfilmsminne (TFS) och erbjuds med ett brett urval av inbyggda flashminnesstorlekar och omfattande tillval av analoga, anslutningsbara och HMI-kringutrustningar inklusive:
•    2-stegs pipeline för snabbare exekvering av förgreningsinstruktioner med färre klockcykler och minimal energiförbrukning
•    2 till 10 gånger högre prestanda än ­befintliga 8- och 16-bitarsarkitekturer
•    Världsledande energieffektivitet, ­maximal batterilivslängd och möjlighet till mindre och lättare tillämpningar
•    Enkelcykel I/O och extern åtkomst för förbättrad reaktionstid för externa ­händelser
•    Linjär 4 GB adresseringsutrymme elimi­nerar komplexa sidväxlingsscheman och förenklar programvaruarkitekturen
•    En mikrospårningsbuffert är en enkel och billig felsökningslösning som ger snabbare felidentifiering och korrigering utan att kräva ytterligare I/O-resurser.

Dessutom utnyttjar Kinetis-L-serien en omfattande aktiveringspaketstandard för Kinetis-enheter, vilken består av Freescale CodeWarrior IDE, MQX RTOS och tillhörande mellanprogram liksom support från Arms omfattande ekosystem.

Det första av Freescales utvärderingssystem med ultralåg effekt för snabb prototypframtagning och demonstration av kapaciteten hos Cortex-M0+, var Freedom KL25Z vilken lanserades i juli 2012 och sedan dess har hållit fanan högt för Cortex-M0+. Den är en kombination av en formfaktor enligt industristandard och en omfattande uppsättning expansionskort som tillval. Ett integrerat USB-felsökningsgränssnitt ger en lättanvänd flashprogrammerare för masslagringsenheter, en virtuell seriell port, applikationer för klassisk programmering och driftkontroll. Sent under 2012 kom Freescale med efterföljaren till Freedom KL25Z, den nya och billigare Freedom KL05Z-plattformen som baseras på Kinetis-KL0 MCU:er.

Kinetis KL0-familj är instegsmodellen till Kinetis L-serie med MCU:er baserade på processorn Cortex-M0+. Med stift som är kompatibla med vår 8-bitars S08P-familj, blir Kinetis KL0-familjen en naturlig övergång för 8-bitarskunder som vill migrera in i Kinetis-portföljen och dess programvara och verktyg är kompatibla med alla andra Kinetis L-familjer.

FRDM-KL05Z är ett användbart alternativ tack vare olika klockkonfigurationer för applikationer med ultralåg effekt för ingenjörer som vill snabba på utvecklingen eller bygga för applikationer såsom små apparater, speltillbehör, bärbara medicinska system, ljudsystem, smarta mätare, belysning och effektstyrning. En värld av 32 bitar öppnar sig för alla.