Mikrostyrkretsarna är elektronikkonstruktörens verkliga trotjänare. Trots deras enkelhet, jämfört med storebror processor, utvecklas de ständigt, kommer i fler varianter och med fler funktioner.

Utvecklingen sker över nästan hela fältet. Tillämpningarna för 16 och 32 bitar börjar nu komma igång på allvar, och 8-bitarskretsarna lever och frodas alltjämt, tvärtemot dystra spådomar för några år sedan. De förlorar visserligen marknadsandelar till 16- och 32-bitarskretsar, men det tar de igen från 4- bitarskretsarna. 4-bitssmåttingarna är de enda som inte vidareutvecklas.

Samtidigt sker en breddning av utbudet. Antalet familjer ökar liksom antalet kretsar inom varje familj. Och kretsarna diversifieras; de olika varianterna blir allt mer åtskilda.

En trend är kretsar anpassade för en speciell marknad eller tilllämpning. Tillverkarna lyssnar på sina kunder och försöker ta fram nya kretsar med speciella funktioner skräddarsydda för exempelvis modem, motorstyrning och tilllämpningar i bilar.

- Förut gick man till en kund och de specificerade kretsen. Sedan försökte man sälja kretsen till andra. Nu frågar man istället flera kunder och försöker hitta breda lösningar, berättar Lars Hallberg på Siemens Components.

Problemet är att kretsarna måste vara väldigt specifika för tillämpningen. Kiselyta är dyrt och ingen vill betala extra för några kommunikationskanaler som man inte använder.

Ska det sitta 200 styrkretsar i varje bil vid sekelskiftet måste tillverkarna nå stora volymer för att få ned styckekostnaderna.

Genom att anpassa kretsarna till en hel marknad eller tillämpning, istället för till en enda kund, når man en gyllene medelväg. På marknadsföringsspråk heter det Application specific standard products, ASSP.



Modultänkande


För att göra det enklare att ta fram nya kretsar konstruerar flera kiselföretag sina kretsar i moduler. Man bygger upp ett internt bibliotek med byggblock för exempelvis processorkärnor, minnen av allehanda sorter och storlekar, kommunikationskanaler och AD-omvandlare. När man vill ta fram en ny krets väljer man sedan sina byggblock ur biblioteket och slipper uppfinna hjulet en gång till. Hela kretsfamiljen blir lätt att skala upp och ned.

Siemens använder det här modulära tänkandet i sin C166-familj. Kring kärnan finns fyra olika bussar, kring vilka olika minnen, kommunikationsportar, timrar med mera placeras. Alla kretsar i familjen tillverkas enligt samma koncept runt dessa bussar. De separata bussarna gör dessutom att mycket data kan skickas och bearbetas parallellt.



Periferifunktionerna viktiga


Andra företag som bygger kretsar modulärt är SGS-Thomson Microelectronics och Motorola. De har bägge byggblockstänkandet till salu för den som vill konstruera sina egna varianter av kretsarna. Motorola har sitt Flexcore-koncept med både utbytbara kärnor och periferifunktioner. SGS-Thomson har bara det senaste året presenterat en risc-kärna, ST20, och en 486-kärna för inbyggnad.

En tanke med modulbiblioteken är också att man runt kärnan ska kunna dimensionera kraftfullheten i sin krets genom periferifunktionerna.

- Vi brukar säga att styrkretsen bara blir så bra som periferienheterna, säger Kevin Barnett på SGS-Thomson.

Ett typexempel på en populär funktion är signalprocessorn. Bland andra har Hitachis senaste Super-H-variant en inbyggd multiplikation- och ackumulationsenhet, ofta benämnt MAC-enhet.

Motorola har länge varit långt framme inom signalbehandling och lanserade redan för två år sedan en 68000-variant med inbyggd 24-bitars DSP.

Nyligen presenterade man också en signalprocessor, 56811, med extra styrkretsinstruktioner som kan användas när man både behöver bearbeta mycket data och samtidigt kunna styra och reglera lite grand.

Men även en mindre tillverkare som Zilog har tagit fram en kombinerad DSP och styrkrets. Z8932X är en familj signalprocessorer med ALU-enhet, AD-omvandlare och kommunikationsportar, sånt som man annars mest ser på styrkretsar. Genom att ta bort en del finesser som många andra signalprocessorer har, har man sparat kiselyta och gjort en billig krets.

Exempelvis trunkeras resultaten från 16-bitarsmultiplikatorn så att svaret blir 24 bitar långt istället för 32.



Flexibel omprogrammering


Det blir också vanligare med engångsprogrammerbara kretsar, OTP, One Time Programmable.

- Små kunder sätter mycket på spel om man går över till maskade kretsar, säger Johan Wesslén som säljer Microchips-kretsar på Memec.

Dels är det en kostnad för själva masken, dels så låser man sig för framtiden. Upptäcker man att koden måste ändras lite grand tar det lång tid att ta fram en ny mask, och det blir dyrt. Vidare närmar sig OTP-kretsarna de maskade kretsarna i pris.

- Vi har ingen kund som går på mask, inte ens de stora kunderna gör det, fortsätter Johan Wesslén. Istället kan vi programmera OTP-kretsarna i fabriken och på så vis spara tid för kunderna.



Flash nästa stora grej


Flexibiliteten tas ett steg till med flashminnen. Alla stora tillverkare har eller kommer att lansera styrkretsar med flashminnen.

- Flashminnen blir allt billigare, berättar Magnus Grandin på Hitachi. Skillnaden i pris mot OTP minskar.

Fördelen är att flashminnen inte bara kan programmeras en gång, utan hundratals eller mer. Och med rätt konstruktion kan ny kod till och med laddas ned via ett nätverk, man behöver inte ens vara där. Flashtekniken utvecklas också ständigt, vilket inte bara gör minnena billigare utan också bättre.

Mikael Zackrisson