Microcontrolador

BackgroundEdit

Más información: Cronología de microprocesador y circuito integrado MOS

Los orígenes del microprocesador y del microcontrolador se remontan a la invención del MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico), también conocido como transistor MOS. Fue inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en los Laboratorios Bell en 1959, y demostrado por primera vez en 1960. El mismo año, Atalla propuso el concepto del circuito integrado MOS, que era un chip de circuito integrado fabricado a partir de MOSFET. En 1964, los chips MOS habían alcanzado una densidad de transistores más alta y costos de fabricación más bajos que los chips bipolares. Los chips MOS aumentaron aún más en complejidad a un ritmo predicho por la ley de Moore, lo que llevó a la integración a gran escala (LSI) con cientos de transistores en un solo chip MOS a finales de la década de 1960. La aplicación de los chips MOS LSI a la computación fue la base para los primeros microprocesadores, ya que los ingenieros comenzaron a reconocer que un procesador de computadora completo podía estar contenido en un solo chip MOS LSI.

Los primeros microprocesadores multi-chip, los Sistemas de cuatro Fases AL1 en 1969 y el Garrett AiResearch MP944 en 1970, fueron desarrollados con múltiples chips MOS LSI. El primer microprocesador de un solo chip fue el Intel 4004, lanzado en un solo chip MOS LSI en 1971. Fue desarrollado por Federico Faggin, usando su tecnología MOS de puerta de silicio, junto con los ingenieros de Intel Marcian Hoff y Stan Mazor, y el ingeniero de Busicom Masatoshi Shima. Fue seguido por el Intel 4040 de 4 bits, el Intel 8008 de 8 bits y el Intel 8080 de 8 bits. Todos estos procesadores requerían varios chips externos para implementar un sistema de trabajo, incluidos los chips de memoria y de interfaz periférica. Como resultado, el costo total del sistema fue de varios cientos de dólares (1970), lo que hizo imposible informatizar económicamente los pequeños electrodomésticos. La tecnología MOS introdujo microprocesadores de menos de$100, los 6501 y 6502, con el objetivo principal de abordar este obstáculo económico, pero estos microprocesadores aún requerían soporte externo, memoria y chips periféricos que mantenían el costo total del sistema en cientos de dólares.

desarrolloEditar

Un libro acredita a los ingenieros de TI Gary Boone y Michael Cochran con la exitosa creación del primer microcontrolador en 1971. El resultado de su trabajo fue el TMS 1000, que se comercializó en 1974. Combinaba memoria de solo lectura, memoria de lectura / escritura, procesador y reloj en un chip y estaba dirigido a sistemas integrados.

Durante la década de 1970, los fabricantes japoneses de electrónica comenzaron a producir microcontroladores para automóviles, incluyendo MCU de 4 bits para entretenimiento en el automóvil, limpiaparabrisas automáticos, cerraduras electrónicas y salpicadero, y MCU de 8 bits para el control del motor.

En parte en respuesta a la existencia del TMS 1000 de un solo chip, Intel desarrolló un sistema informático en un chip optimizado para aplicaciones de control, el Intel 8048, con piezas comerciales que se enviaron por primera vez en 1977. Combinaba RAM y ROM en el mismo chip con un microprocesador. Entre las numerosas aplicaciones, este chip eventualmente encontraría su camino en más de mil millones de teclados de PC. En ese momento, el presidente de Intel, Luke J. Valenter, declaró que el microcontrolador era uno de los productos más exitosos en la historia de la compañía, y amplió el presupuesto de la división de microcontroladores en más de un 25%.

La mayoría de los microcontroladores en este momento tenían variantes concurrentes. Uno tenía memoria de programa EPROM, con una ventana de cuarzo transparente en la tapa del paquete para permitir que se borrara por la exposición a la luz ultravioleta. Estos chips borrables se usaban a menudo para la creación de prototipos. La otra variante era una ROM programada con máscara o una variante de BAILE que solo era programable una vez. Para este último, a veces se utilizó la designación OTP, que significa «programable una sola vez». En un microcontrolador OTP, el PROM era generalmente del mismo tipo que el EPROM, pero el paquete de chips no tenía ventana de cuarzo; debido a que no había forma de exponer el EPROM a la luz ultravioleta, no se podía borrar. Debido a que las versiones borrables requerían paquetes de cerámica con ventanas de cuarzo, eran significativamente más caras que las versiones OTP, que podían fabricarse en paquetes de plástico opaco de menor costo. Para las variantes borrables, se requería cuarzo, en lugar de vidrio menos costoso, por su transparencia a la luz ultravioleta, para la cual el vidrio es en gran medida opaco, pero el principal diferenciador de costos era el paquete de cerámica en sí.

En 1993, la introducción de la memoria EEPROM permitió que los microcontroladores (comenzando con el Microchip PIC16C84) se borraran eléctricamente rápidamente sin un paquete costoso como se requiere para EPROM, lo que permite la creación rápida de prototipos y la programación en el sistema. (La tecnología EEPROM había estado disponible antes de este tiempo, pero la EEPROM anterior era más cara y menos duradera, por lo que no era adecuada para microcontroladores de producción masiva de bajo costo. El mismo año, Atmel introdujo el primer microcontrolador que usaba memoria Flash, un tipo especial de EEPROM. Otras compañías siguieron rápidamente el ejemplo, con ambos tipos de memoria.

Hoy en día los microcontroladores son baratos y fácilmente disponibles para los aficionados, con grandes comunidades en línea alrededor de ciertos procesadores.

Volumen y costEdit

En 2002, alrededor del 55% de todas las CPU vendidas en el mundo eran microcontroladores y microprocesadores de 8 bits.

En 1997 se vendieron más de dos mil millones de microcontroladores de 8 bits, y según Semico, en 2006 se vendieron más de cuatro mil millones de microcontroladores de 8 bits. Más recientemente, Semico ha afirmado que el mercado de UCM creció un 36,5% en 2010 y un 12% en 2011.

Es probable que un hogar típico en un país desarrollado tenga solo cuatro microprocesadores de propósito general, pero alrededor de tres docenas de microcontroladores. Un automóvil típico de gama media tiene alrededor de 30 microcontroladores. También se pueden encontrar en muchos dispositivos eléctricos, como lavadoras, hornos de microondas y teléfonos.

Históricamente, el segmento de 8 bits ha dominado el mercado de UCM Los microcontroladores de 16 bits se convirtieron en la categoría de UCM de mayor volumen en 2011, superando a los dispositivos de 8 bits por primera vez ese año, IC Insights cree que la composición del mercado de UCM experimentará cambios sustanciales en los próximos cinco años, con dispositivos de 32 bits que acapararán constantemente una mayor proporción de ventas y volúmenes de unidades. Para 2017, se espera que las MCU de 32 bits representen el 55% de las ventas de microcontroladores En términos de volúmenes de unidades, se espera que las MCU de 32 bits representen el 38% de los envíos de microcontroladores en 2017, mientras que los dispositivos de 16 bits representarán el 34% del total, y 4-/8-se prevé que los diseños de bits representen el 28% de las unidades vendidas ese año.Se espera que el mercado de MCU de 32 bits crezca rápidamente debido a la creciente demanda de mayores niveles de precisión en los sistemas de procesamiento integrados y al crecimiento de la conectividad mediante Internet. En los próximos años, se espera que las MCU complejas de 32 bits representen más del 25% de la potencia de procesamiento de los vehículos.

iv— – IC Insights, Mercado de MCU en Ruta de migración a dispositivos de 32 bits y basados en ARM

El costo de fabricación puede ser inferior a 0,10 USD por unidad.

El costo se ha desplomado con el tiempo, con los microcontroladores de 8 bits más baratos disponibles por menos de 0,03 USD en 2018, y algunos microcontroladores de 32 bits alrededor de US 1 1 para cantidades similares.

En 2012, tras una crisis mundial – el peor descenso y recuperación de las ventas anuales de la historia y el precio de venta promedio de un año a otro cayendo un 17%-la mayor reducción desde la década de 1980 -, el precio promedio de un microcontrolador fue de US 0 0,88 (US 0 0,69 para 4-/8-bit, 0 0.59 para 16 bits, $1.76 para 32 bits).

En 2012, las ventas mundiales de microcontroladores de 8 bits rondaron los 4 mil millones de dólares, mientras que los microcontroladores de 4 bits también registraron ventas significativas.

En 2015, los microcontroladores de 8 bits se podían comprar por 0 0.311 (1.000 unidades), 16 bits por 0 0.385 (1.000 unidades) y 32 bits por 0 0.378 (1.000 unidades, pero a 0 0.35 por 5.000).

En el 2018, 8 bits microcontroladores se pueden comprar por $0.03, 16 bits por $0.393 (1.000 unidades, pero en $0.563 por 100 o $0.349 por completo carrete de 2.000), y 32 bits por $0.503 (1.000 unidades, pero en $0.466 para 5.000). Un microcontrolador de 32 bits de bajo precio, en unidades de uno, se puede tener por 0 0.891.

En 2018, los microcontroladores de bajo precio anteriores de 2015 son todos más caros (con inflación calculada entre los precios de 2018 y 2015 para esas unidades específicas) a: el microcontrolador de 8 bits se puede comprar por 0 0.319 (1,000 unidades) o un 2.6% más alto, el de 16 bits por 0 0.464 (1.000 unidades) o 21% mayor, y la de 32 bits uno por $0.503 (1.000 unidades, pero en $0.466 para 5.000) o el 33% superior.

Un microcontrolador PIC 18F8720 en un paquete TQFP de 80 pines

El computador más pequeñoeditar

El 21 de junio de 2018, la «computadora más pequeña del mundo» fue anunciada por la Universidad de Michigan. El dispositivo es un sistema de sensor inalámbrico y sin batería de » 0, 04mm3 16nW con procesador Cortex-M0+ integrado y comunicación óptica para medición de temperatura celular.»It» mide solo 0.3 mm a un lado-empequeñecido por un grano de arroz. Además de la RAM y la energía fotovoltaica, los nuevos dispositivos informáticos tienen procesadores y transmisores y receptores inalámbricos. Debido a que son demasiado pequeños para tener antenas de radio convencionales, reciben y transmiten datos con luz visible. Una estación base proporciona luz para la alimentación y la programación, y recibe los datos.»El dispositivo es 1/10 del tamaño de la computadora de tamaño récord mundial de IBM que se afirmó anteriormente desde meses atrás en marzo de 2018, que es «más pequeña que un grano de sal», tiene un millón de transistores, cuesta menos de 0 0.10 para fabricar, y, combinado con la tecnología blockchain, está diseñado para aplicaciones de huellas digitales digitales y «anclajes criptográficos».

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