提到处理器，人们往往会觉得嵌入式系统远不如它的堂兄弟台式电脑风光。但是Intel，AMD以及其他一些厂商，正开始将目光转向嵌入式市场，它们发现自动控制应用领域能最快地从新开发的技术中获益。
Matt Chang是Opto22公司的一名硬件工程师。该公司位于美国加州的Temecula，是知名的硬件生产商和软件开发商。Chang一直从事于新产品的开发，在这个过程中，嵌入式控制芯片的固有缺陷曾经觉得很头疼。使用嵌入式芯片需要占用额外的空间，而这将会增加成本，消耗能源。因此，包括他自己在内的大部分自动化硬件设计师，都不太愿意选用嵌入式芯片。
不过现在，他不再为这个问题发愁了。Chang说：“目前半导体行业最新的产品已经可以解决这个问题了”。
随着半导体制造技术的发展，他解释道，晶体管的封装密度大大增加，从而在极小的空间内就可实现特定的功能。另外，像以太网或无线通讯这些过去的高新技术，现在已经很普遍。对于Opto 22公司来说，使用现成的半导体就可以进行专用设计，芯片成本明显下降，集成水平也获得了相当程度的提高。
这种情况并不只是发生在Opto 22公司，受益的厂家也不只这一家
图1：对于嵌入式市场来说，Intel提供了生命周期长达5－7年的解决方案，就像现在的酷睿双核处理器和Q965芯片组。过去，这样先进的芯片投放在嵌入式市场的时间会远远晚于桌面电脑，而现在，这个差距几乎为零。（来源：Intel公司）
在Intel
众所周知，Intel公司坐落于加州的Santa Clara，以制造微处理器而闻名。Intel嵌入式通信集团区域市场经理Phil Ames告诉作者，在INTEL进军PC市场前，一度作为世界最大的芯片供给厂商在嵌入式系统的市场上享有盛名。
今年1月，Intel公司宣布制造出了首款采用45纳米生产工艺的晶体管，这是在目前芯片技术上的突破，这意味着在针尖大小的地方就可以容纳3千万个这种晶体管。公司预计在下半年开始投入生产。如果是在五年前，这项技术突破对于嵌入式芯片意义不大，因为，在嵌入式技术和最先进的处理器之间存在着严重的滞后，两者之间至少存在2年的差距。现在不需要再担心这个问题了，Ames说，“现在基本上已经没有滞后了”。
他提到了2006年的两件事，Intel公司宣布将多核技术用于台式电脑后，短短几星期内，与之兼容的嵌入式芯片就生产出来了。这种先进技术在很多方面都会有利于自动化应用的发展。
例如，带有多个独立处理器的芯片，可以保证在实时操作系统中，一个处理器用于操控自控机械，另一个处理器可以用于企业运营。因此，整个控制系统无论对于处理循环进程和系统内存，都不会出现供不应求的状况。Ames提到更大的优势在于有足够大的内存空间来处理工作，可以降低能耗。实验表明，同样完成两次操作，和单核处理器比较，双核耗能减少40％——降低能耗，这是嵌入式技术应用的一个重要的优势。
不是每一款Intel芯片都是嵌入式的。公司会同时对芯片及其制造工艺进行考察，以保证在五到七年中，公司对该款产品都有足够的生产力和供应量。Intel这么做，是因为工业级应用产品比普通的消费品使用寿命长，在斥巨资投产之前，必须确定所选的产品有长效的使用寿命。“一旦考察完成，而我们能够保证这些产品的使用寿命，这些产品就可以投入使用或是作为嵌入式芯片的样品，这与我们台式机配置的处理程序稍有不同。”Ames说。
图2：嵌入式应用的主板经过来自各方、而不仅仅是芯片制造商的的试用和检验。这个过程可以确保最新型的芯片在这些应用中正常工作。这些主板配置不同，可以支持处理器、接口和软件的不同组合。（来源：AMD公司）
与此同时，在另一个小镇里
AMD公司，位于加州的Sunnyvale，是INTEL公司的主要竞争对手，也是嵌入式芯片的主要供应商。AMD的嵌入式策略管理部门的区域经理Jeff Chu说，他说，同等程度的操作过程，服务器和嵌入式之间的技术滞后现在大概是六个月左右，比以前的严重滞后已经有了很大的改善。
Chu说，不论发布何种新产品，AMD公司都采用最新的技术以适应嵌入式市场的需要，包括产品的使用寿命，以及产品的能量损耗这些要求。例如，他提到，AMD发布了双核Athlon芯片，配备了额定功率35瓦特的电源，足以满足更高端的嵌入式应用。然而，处理器也可以将电源功率设定为12瓦。“你可以调节电源功率以降低能耗。”Chu说。
这种可选择功率的处理器应用在工业用的单片机中。同时AMD还推出Geode系列的产品，Geode是一种结构紧凑且低功率的处理器，配备通用1.3瓦特电源，运行频率为433MHz。这类产品在最大变化范围和最大可用范围内,可以运行所有微
AMD公司也不是每一款新型芯片都走嵌入式路线。一方面是因为，五年来，公司致力于嵌入式产品的供应，并在相当长的一段时间内要确保该产品的供给。除此而外，为保证产品的长期使用寿命，需要认证机构，如联邦航空管理局的认证。在某些情况下，一旦特定系统通过验证，那它和它的内在部分就不能再改变了。因此，AMD不可能完全不考虑这些因素就做出生产的决定。
图3：今天，嵌入式应用的主板是和很多微处理器兼容的，包括双核芯片，并且具有多种接口，例如PCIExpress，PCI，USB以及以太网。通过提供这些主板，芯片制造商也利用最先进的半导体技术推动嵌入式应用发展。（来源：AMD公司）
个性化设计
除了像英特尔、AMD等这些知名企业外，还有很多其他企业参与到嵌入式芯片的生产中。其中一家就是位于美国德州Austin的Freescale公司。2004年，它从Motorola（摩托罗拉公司）分离出来，目前已经成为独立的私有型企业。其在嵌入式控制器领域
Freescale的移动产品市场经理Jeff Bock提到，公司正在设法降低产品的能耗和价格。在能耗方面，公司给处理器搭建了新的芯片水平结构，客户可以控制芯片内部的外围线路的开关。这种设计最初应用在移动设备，如今也越来越普遍地应用在嵌入式芯片中。
在嵌入式的内部空间，Bock注意到从8位和16位芯片到32 位设备的变化趋势。他指出，这种变化的出现，是源于可控区域网络(CAN)的出现，以及像ZigBee这类用于短距离传输的低能耗的无线协议相继出台。利用这种通信协议的优势，人们逐渐摒弃了旧处理器，对芯片的要求日渐提高。“大家开始转向32位通信技术开发，追求更高水平的运行性能。”Bock如是说。
嵌入式处理器发展到最后，用户需要的是为他们度身定制解决方案，而不仅仅只是一台通用嵌入式处理器。以Rockwell公司为例，位于美国威斯康星州Milwaukee的Rockwell自控公司，是一家知名的自动化供应商。它的逻辑可编程自动控制器非常有名。公司在半导体供应市场并未占据很大份额，但它能够自己设计芯片。
Rockwell公司的控制器策略经理Scott Tenorio解释说，目前公司决定采用这种特制芯片的开发策略有很多原因。由于硅工业的发展，目前制造一个客户端芯片所需的硅的价格并不是很昂贵。此外，公司采用这种开发策略能够确保芯片在位处理水平上保持良好的运作，可以将芯片结构设计得尽可能的紧凑，同时降低了能耗。
但这并不意味着Rockwell只用自己的设计。这完全取决于项目需要，特殊应用特别对待，采用最佳的解决方案。“我们也使用现成的解决方案。”Tenorio说。
展望未来
无论是按客户需求特别设计还是通用处理器，嵌入式芯片发展大大受益于目前的半导体制造技术的发展，整个业界都遵循摩尔定律。早在40年前，Intel公司的创始人Gordon Moore总结出的摩尔定律指出，一块处理器芯片上可集成的晶体管数量每隔不几年就会翻一番。
从芯片的发展史来看，芯片的尺寸按照每三年0.7的线性比例缩小。TI公司位于Dallas的高级研究员Bob Doering，说，这个缩放比例有益于像TI这样的公司推出价格更低廉，但功能却更强大的产品。
在90年代末期，这种线性变化大大加速了，变化时间从3年缩短到2.5年。在最近几年变化幅度似乎有所减慢，而且慢慢和趋近历史曲线。尽管未来不可预知，但可以推测。Doering认为在2010年或者生产工艺技术达到32纳米以前，变化的幅度不会再减慢。
然而，2010年后的局面如雾里看花，难以揣测。有一种说法称技术上已经完全有能力实现飞跃，然而经济上无法承担技术实现所需的高昂费用。尤其是当半导体光刻技术或是其他生产工艺有重大突破的话，相形之下，这种技术的开发成本就太过昂贵，风险也太过巨大。
尽管如此，Doering提醒说，我们必须要重视行业内的独创性。当前的行业热点是浸没式光刻技术，这是几个世纪以来显微学技术在半导体制作上的实现。一旦这种解决显影问题的方案被开发出来，摩尔定律就会被继续沿用下去。就像Doering说的，“我们的工程师非常善于紧跟最新技术的潮流。”
想了解更多详情，请登陆：
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翻译：常嘉佳
