Utvecklingen av mikroprocessorn styrs dels av generella faktorer som tillverkningsprocesser, utvecklingstid, effektförbrukning och kostnad. Till detta kommer kraven från de olika användningsområdena. De skiljer sig åt från tillämpning till tillämpning och ger därför vitt skilda utvecklingslinjer.

Om vi börjar med att titta på de generella faktorerna så är lägre effektförbrukning ett starkt krav. Det gäller primärt för bärbara apparater men också för andra avancerade produkter. Exempel på det senare är industriella system och telekomsystem som genom ökad integrering kan byggas i allt kompaktare utförande. Eftersom man helst vill slippa kylning blir kravet på minskad effektförbrukning starkt.

En annan viktig faktor är att utvecklingstiden för nya produkter ständigt blir kortare. I det sammanhanget är det värt att nämna den tillhörande programutvecklingen som också måste effektiviseras.

Och sedan kan man inte kringgå kostnaden som alltid har stor betydelse.

På tillverkningssidan medför nya processer större halvledarskivor, mindre kanallängd och fler metallager. Detta ger i sin tur processorer med upp till 250-300 MHz klockfrekvens. Matningsspänningen sjunker under 3 V, arkitekturen går mot RISC och allt fler systemfunktioner integreras på chipset.

Som exempel kan man ta Motorolas 68000-processor vars yta krympts med 75 procent medan antalet transistorer ökat 30 gånger de tio senaste åren. Idag har en 68060 processor över två miljoner transistorer och när kanallängden når ner till 0,1 μm är det fullt möjligt att få in 100 miljoner transistorer på ett chips. Detta ger utrymme för integration av hela system på ett chips.



Förnyad designmetodik


Men nya och bättre processer leder inte automatiskt till revolutionerande produkter. Mikroprocessorns grundkonstruktion finns kvar och risken är att komplexiteten leder till en längre konstruktionstid. Med en missad marknad som följd.

Därför satsar Motorola stort på designmetodik. CAD-verktyg och modultänkande ska göra det möjligt att integrera och återanvända funktioner, kärnor och celler i en mängd konfigurationer.

Inom åttabitarsvärlden har ett modultänkande gett mer än 200 varianter av MC68HC05 och MC68HC11. Olika moduler som minnen, timrar, in- och utgångar liksom kommunikationsblock stuvas om efter behov.

Ett liknande program kallat Flexcore finns för MC68000 där också RISC- och signalprocessorkärnor kommer att finnas tillgängliga som byggblock.

Nya generationer av åttabitars styrkretsar är framtagna för användning av högnivåspråk som C. Operativsystem börjar nu också mer och mer att användas för billiga styrkretsar.

De första varianterna med inbyggt flashminne har lanserats men tekniken för flashminnen behöver vidareutvecklas så att det bara behövs en transistor per cell liksom lägre matningsspänning innan de blir lönsamma ur systemsynpunkt. Troligen blir genombrottet först 1997.



Styrkretsar till allt


Trenden går mot allt mer tillämpnings och systemorienterade styrkretsar. Som exempel kan man ta bilen. Där kommer dedicerade styrkretsar med en gemensam, multiplexerad buss att ersätta dagens kabelhärva.

Det blir en blandning av 8-, 16- och 32-bits kretsar och risc-arkitekturen gör sitt intåg inom transmission och motorstyrning. Kretsarna kommer att kopplas ihop av protokoll som CAN eller J1850 och de kommer att användas för motorstyrning, ABS-bromsar, klimatreglering med mera.

Antalet styrkretsar i bilen kommer att fördubblas fram till år 2000.

Den stora expansionen kommer emellertid att ske i hemmet. Det är inte omöjligt att vi har mer än 150 styrkretsar per hushåll år 2000. De kommer att finnas i produkter som TV- och radioapparater, musikanläggningar, telefoner, klimatanläggningar, säkerhetssystem och givetvis persondatorer.

Inom vitvarusektorn kommer styrkretsar allt mer till användning för motor- och fläktstyrning liksom för olika energibesparande åtgärder.

På multimediasidan blir 16 och 32 bitar dominerande och inom digital-TV gör risc-processorer sitt intåg, exempelvis i den så kallade set-top boxen. Detsamma gäller också för datakommunikation och industriella tillämpningar.



Lägre effektförbrukning


Trenden för signalprocessorer är i stort sett den samma som för styrkretsarna. Kortare kanallängd minskar storleken, ger bättre prestanda och lägre effektförbrukning. Detta ger i sin tur sjunkande priser men framför allt att graden av integration kan ökas.

Vi kommer att få se signalprocessorer integrerade med styrkretsar. En tillämpning för de kombinerade kretsarna är datakomprimering i digital-TV, videokonferensutrustnig och mobiltelefoner.

Prestanda upp till 100 Mips blir fullt möjlig.

Bo Göran Ericsson

Författaren är marknadschef på Motorola