可定制MCU填补MCU和ASIC间空白，满足新兴市场需求

上市时间、成本和性能等多重需求使得系统厂商一直在标准芯片平台、FPGA和ASIC之间进行着艰难的选择。为了满足新兴市场中小批量需求，Atmel不久前推出了可定制MCU平台，综合了MCU和ASIC的低成本、低风险和高性能优点，可取代MCU+FPGA方案。它基于标准MCU体系结构，同时又具有可添加定制逻辑的可编程模块，填补了标准MCU和ASIC之间的空白，适合要求快速投放市场的复杂应用。 为了将复杂产品快速推向市场，目前系统厂商可以选择MCU这类标准平台、FPGA或ASIC，然而没有哪一种方案是完美的：标准芯片的风险最小，但缺少差异化；FPGA可定制，前期成本也较低，但量产后方案单价高；标准单元ASIC的优点是高性能、高定制和低单价，但缺点是前期成本高，而且设计周期长。

CAP取代MCU+FPGA方案，满足新兴市场需求。8Sgesmc

由于新兴市场需求量难以预计，而FPGA提供了灵活和经济的方案，因此系统厂商常常采用标准MCU+FPGA方案来测试市场。不过Atmel营销总监Jay Johnson表示，一旦产量开始增长后，控制BOM成本变得重要，MCU+FPGA方案成本昂贵的缺点便显露出来了；而可定制MCU平台CAP则可提供一种毫不费力的Cost down途径，能够达到标准单元ASIC相近的低成本和低功耗，而没有ASIC所需的昂贵NRE成本和较长开发周期。 他举例说，按50K的中等批量计算，一个100~200万门FPGA+ARM7 MCU的双芯片方案的市场价格介于13美元至20美元之间，而基于ARM7的CAP7单价低于6美元，能够使成本降低一半以上。此外，与1~2瓦FPGA解决方案相比，通过80MHz CAP7，设计者能够使性能加倍，并将功耗降低90%。 CAP集MCU和ASIC所长，取代MCU+FPGA 而CAP平台能够做到这一点，来自于其独特的可定制MCU架构，使其能够综合MCU和ASIC的优点，包括低前期成本、低风险、快速上市、低单价、可定制、可以复用现有MCU生态系统中的工具、IP和软件资源等。CAP充分利用了Atmel的AT91SAM ARM MCU体系架构，具有高速片内存储器、多种符合业界标准的外设和接口，以及大容量的金属可编程(metal programmable, MP)模块，MP模块可让设计人员在芯片上添加大量的定制逻辑。

Michel Le Lan：CAP填补MCU和ASIC间空白，构成完整Atmel SoC方案。

Atmel公司定制和专用产品(CASP)业务营销总监Michel Le Lan介绍说，CAP平台以Atmel的金属可编程单元结构(Metal Programmable Cell Fabric, MPCF)为基础，在相同的工艺下，MPCF布线的门密度与标准单元几乎完全相同，因此设计人员只用传统标准单元或门阵列AISC所需的一小部分时间和成本，就可以开发出面向特定应用的产品，而且量产后单价接近于标准单元产品。 正是因为门密度的缘故，CAP MP的成本和功耗均优于FPGA。Le Lan表示，由于CAP MP模块门密度接近标准单元ASIC(210Kgates/mm²)，是FPGA(10Kgates/mm²)的20倍以上，因此CAP MP的成本和功耗都要大大低于FPGA，只是FPGA的10~20%左右。 而与标准单元ASIC相比，由于预定义的IP模块(ARM核、内存、内部总线和外设)都已经在硅片上设计和验证，因此CAP没有ASIC所需的昂贵NRE成本和较长开发周期。 Le Lan介绍说，由于ARM核和外设已经被验证，系统厂商不需要担心任何ARM相关设计，只需关注MP模块设计，减化了开发时间和风险；同时，布局布线和原型制造时间非常短，只需10~12周，布局布线仅限于MP模块的金属层和ROM个性化层，而其它所有部分已经固化，Atmel将备有金属掩模工艺之前的 CAP库存，因此能够帮助客户快速实现原型制造，并提高批量生产的速度。由于CAP复用了硬件/软件功能模块，减少了布局布线和掩模，NRE费用低至15万美元，而同类标准单元ASIC都在50万美元以上。 CAP的设计流程和FPGA类似，首先采用CAP+FPGA进行预生产，测试市场，然后将FPGA逻辑集成进CAP MP中，实现原型构建和批量生产。Atmel接受RTL网表或门级网表。CAP的NRE费用从15万美元起(包括10个样片)，包括了MP模块的网表实现/布局布线、掩膜成本、芯片制造、测试和原型交付等技术支持服务。 Le Lan总结说，CAP可以被认为是将低风险的标准芯片和定制逻辑集成，单价接近于标准单元ASIC的单芯片器件，可取代目前的MCU＋FPGA方案，非常适合每年25~250K的出货量。他强调：“由于前期投资低，CAP是测试新兴市场的理想方案。和FPGA方案相比，单芯片CAP方案的单价低，可减少PCB面积和简化整机制造，也是用于中等批量市场的理想方案。” CAP的推出，也是Atmel打造以MCU为核心的系统解决方案战略的一部分。至此，Atmel可以提供标准ARM MCU、CAP和标准单元ASIC在内的从低到高完整ARM SoC解决方案。Le Lan表示，如果客户需要最高性能和最低单价的方案，可以选用标准单元ASIC；如果需要最小开发时间的方案，则可以选择Atmel标准ARM MCU ；如果客户需要一些定制化和较低开发成本，CAP是最理想的方案。Le Lan透露说，到2012年，Atmel希望每年CAP产品线可以带来2亿美元的收入，其中约有20%来自中国市场。 目前Atmel已经推出的CAP产品有基于ARM7(80MHz)的AT91CAP7S和基于ARM9(200MHz)的AT91CAP9S系列。CAP7S拥有160KB的片上快速 SRAM 以及一个250K或450K的金属可编程ASIC门模块，较少的ARM外设；CAP9S内置16KB程序高速缓存及16KB数据高速缓存，32KB SRAM，32KB ROM，以及250K或500K的金属可编程ASIC门模块，另外还有丰富接口和外设。Le Lan介绍说，来自Atmel丰富IP库或客户IP的其它外设可以在MP模块中创建。 此外，系统厂商可以在CAP9S MP模块中创建新的ARM核，或者是Atmel专有的AVR核，或DSP，从而实现双核体系架构。MP模块引入了总线主机控制，而DMA访问则向系统总线开放。CAP9S能够运行Windows CE和Linux，以及其他许多专有的实时操作系统。Le Lan举例说，系统厂商可以在MP模块中集成GPS基带，实现软件GPS方案。 除了15万美元的NRE费用外，CAP9S的订货批量为100K时，单价为13美元；订货批量为50K时，采用144针脚 LQFP封装的CAP7S250的单价为5.44美元。 除了CAT7S和CAT9S，2007年Atmel还将推出一系列CAP7和CAP9产品，它们预定义的ARM外设，MP模块大小和片上SRAM大小各不相同。未来的CAP器件还将扩展到基于闪存，ARM11和Atmel AVR32内核，以及基于更先进工艺的MPCF技术。