8位、32位MCU整体研发成本比较

8 位、32位量化比较

「选择较具宽裕弹性的MCU架构，以精省软件开发维护成本，进而精省整体开发成本。」这对多数的嵌入式应用工程师而言可说是完全颠覆了过去，恐一时间难以接受，且依旧会在意硬件料件成本。

对此Boris表示：新实现方式的唯一顾虑就是硬件料件成本的增加，如果连硬件料件成本都低于原有的实现方式，那么工程师就没有理由再坚持原有的作法。Boris以量化数字为例说明：今日若有一个嵌入式应用设计，其效能需求须达5 DMIPS，程序代码容量须低于256KB，且芯片都是用台积电(TSMC)的180nm一般性制程来产制，以此3项为先决标准，则Cortex-M3核心的MCU只需要4MHz的工作频率，原因是Cortex-M3核心每MHz的运算能有1.25 DMIPS的效能。

其次Cortex-M3核心每MHz工作频率约耗用0.19W的电能，如此4MHz则耗用0.8mW电能。再者用180nm制程产制Coretex-M3核心只需要0.36平方公厘的裸晶面积，而存放程序代码的闪存则只要64KB容量，理由是Cortex-M3为32位架构，一般而言比8位架构高出4倍的程序代码密度，64KB Flash Memory用180nm制程产制的结果只占0.13平方公厘的电路面积。针对面积部分进行加总，0.36＋0.13＝0.49，0.49平方公厘换算成晶圆成本则约19美分。

相对的，若不实行Coretex-M3核心而使用8位架构的8051核心，则各项特性表现多无法与Coretex-M3相比。

首先是效能，8051若要达到5 DMIPS的效能，以最传统、最标准的8051而言，其每12个频率周期才能完成1个指令的运算(若干指令要24、36个周期)，因此每MHz约0.08 DMIPS(更确切而言是0.083)，5 MDIPS则需要约63MHz的频率。(附注1)

频率频率为63MHz，且8051核心的功耗约0.5mW/MHz，乘以63则得31.5mW(约32mW)，等于是Coretex-M3的39、40倍用电。

至于电路面积方面，8051核心约为0.1平方公厘，纯就核心面积确实8051比Cortex-M3理想，但若将Flash Memory的用量面积算入就全然不同，8051的控制程序必须使用256KB的内存容量，180nm制程后的面积为0.52平方公厘，核心与内存相加的结果成为0.62平方公厘，就整体面积而成大于Cortex-M3方案的0.49平方公厘，最后对应到晶圆成本上则是20美分，还比Cortex-M3方式贵1美分。(附注2)

至此毫无疑问：若选择新精省路线，连硬件料件成本都比原有路线更精省，那么嵌入式应用工程师就再也没有理由或顾忌，当下就应当替换成新的核心架构，即便今日不替换，数年后原有架构无法再因应成长，届时一样要替换，相信聪明的工程师不会让自己的明天拘限在窒碍的角落。

附注1：标准传统8051确实以12个频率为1个执行周期，然今日以8051为核心的MCU多半能以4个频率为1个周期，甚至是1个频率为1个周期。

附注2：以上比较不含核心硅智财的技术授权费与每件量产的权利金。