Microchip verkoopt vijf miljardste Pic-microcontroller

Reading time: 6 minutes

Author:

Summit Mitra kwam als student naar Silicon Valley om zijn geluk te beproeven in de halfgeleiderindustrie. Hij studeerde aan het Indian Institute of Technology in Kharagpur. Daarna waagde hij de oversteek en deed op de universiteit van Californië in Santa Barbara zijn master. Na zijn studie ging de jonge ingenieur werken bij Intel, waar hij zich onder meer richtte op het design van de 87C51, een EProm-versie van Intels 8051, een nog steeds veelgebruikte 8 bit-architectuur. Mitra werkte bij Intel ook nog aan de 16 bit 80C196-controller.

Summit Mitra stapte als IC-designer over van Intel naar Microchip. ’Ik sloot me in 1989 aan, net voor Microchips afsplitsing van General Instruments. Het leek me interessant om een bedrijf helemaal opnieuw te starten.‘ In die tijd behaalde Microchip slechts een omzet van 16 miljoen dollar. Het meeste geld kwam binnen met standaard EProms. ’In 1989 waren EProm-geheugenchips big business, maar Intel en andere bedrijven stapten eruit vanwege de opkomende Japanse EProm-leveranciers. Het prijsgevecht was bloedig, dus we wisten dat we onze productstrategie moesten veranderen.‘

Kort na de afsplitsing werd Steve Sanghi als topman binnengehaald. Sanghi, op dit moment nog steeds chief executive, koos voor een nieuwe strategische richting. Net zoals Intel in de jaren tachtig zijn aandacht had verschoven van geheugenchips naar microprocessoren voor bureaucomputers, zo wilde Sanghi Microchip nieuw leven inblazen met 8 bit microcontrollers.

Dat moest gebeuren met de Pic-microcontroller. Pic staat voor peripheral interface controller: hij was speciaal ontworpen om een grote microcontroller te assisteren. ’De eerste Pic‘s werden al in 1979 bij General Instruments ontworpen. Ze hadden een oude architectuur en werden gemaakt in NMos. Het management van General Instruments speelde met de gedachte om de Pic-architectuur de nek om te draaien. Ze waren meer geïnteresseerd in bulkgeheugens. Sanghi blies Pic weer nieuw leven in.‘

Het idee werd geboren om de Pic – een van de eerste Risc-architecturen – als basis te kiezen voor eenmalig programmeerbare (OTP) microcontrollers. Mitra: ’In die tijd verkocht iedereen nog EProm-microcontrollers met keramische vensters. Die kostten vijf maal zoveel als microcontrollers met een ingebakken geheugen (Rom). EProm-controllers waren er alleen voor ontwikkeling en prototyping, niet voor productie. Wij kwamen, herintroduceerden de Pic in CMos, maakten het eenmalig programmeerbaar en stopten het in een plastic verpakking. Door de eenvoud, de architectuur, OTP en prijsstrategie werd de Pic een van de meest succesvolle 8 bit-architecturen voor microcontrollers.‘

Het succes dat Microchip had met zijn 8 bit microcontrollers is inderdaad weergaloos. Uit het niets groeide het bedrijf uit tot een grootmacht in deze markt. In 2002 verkocht het voor het eerst meer 8 bit microcontrollers dan grootmacht Motorola (nu Freescale). Afgelopen november vierde het bedrijf het feit dat het zijn vijf miljardste Pic‘je had verkocht. ’Ons succes kwam door de eenvoud, de gemakkelijk te begrijpen architectuur en de eenmalige programmeerbaarheid voor bijna de prijs van een Rom-microcontroller. In de begintijd negeerden grotere bedrijven als Motorola ons. Ze realiseerden zich te laat dat OTP de toekomst had en Rom verleden tijd was. Tegen die tijd had Microchip momentum. Daarna kwamen andere bedrijven ook met OTP en later flash.‘

Bangalore

Microchip heeft intussen ook een groot ontwerpcentrum in Mitra‘s moederland, in Bangalore om precies te zijn. In India doet Microchip IC-design en de ontwikkeling van applicatiesoftware. Hij is actief bij de groei van deze vestiging betrokken. Mitra schetst Bangalore als een wereld op zich, een micro-economie vol kenniswerkers zoals in Silicon Valley. ’Als alle bedrijven naar Bangalore komen, dan krijg je vanzelf tekorten. Ook in New Delhi heb je ontwerpers, maar Bangalore lijkt steeds meer op de Bay Area waar mensen van bedrijf naar bedrijf hoppen omdat ze er steeds 10 procent in salaris op vooruit gaan. De kosten van een ingenieur in India was vijf jaar geleden nog een kwart van zijn tegenhanger in de VS. Nu bedragen de totale kosten al de helft van een designer in de VS.‘

Microchips omzet bedraagt ruim 1 miljard dollar per jaar. Als geen ander weet de chipfabrikant marges te halen uit goedkope chips. Geavanceerde diep-UV-lithografie heeft het bedrijf voor de meeste componenten niet nodig. Het maakt al zijn 8 bit microcontrollers in 0,4 micron-processen of hoger. ’We maken geen Pentiums die 90 nm-processen nodig hebben, wij maken microcontroller die we voor minder dan een dollar verkopen.‘

In deze wereld brengt krimpen niet altijd voordeel. ’Als de chip groot is, dan levert krimpen een kostenvoordeel. Maar als je chip al klein is, dan levert een meer agressieve technologie je weinig op. Je krijgt geen kleinere chip, maar wel een duurdere wafer. Het is een misvatting dat je alsmaar moet krimpen om kosten te sparen. De meeste 8 bit-controllers zitten op 0,35 micron of meer. Wij houden 0,4 micron aan, omdat we met 5 volt zo ver mogelijk gaan. Als je naar 0,35 micron gaat, dan kom je niet onder een interne spanning van 3,5 volt uit. Voor 0,13 micron of 90 nm heb je fabs van miljarden dollars nodig. Alleen hele grote spelers kunnen zich dat veroorloven. Maar zelfs voor 0,35 of 0,5 micron kost een waferfab al 200 tot 300 miljoen dollar en wellicht meer. Zelfs dat is een grote kapitaalsinvestering.‘

Sinds begin 2004 levert Microchip de 16 bit Pic24 en DSPic-controllers met DSP-functionaliteit. Het bedrijf maakt niet openbaar hoeveel omzet DSPic inmiddels oplevert, maar de ambitie is om met deze lijn het succes van de Pic-familie te evenaren. Er zijn inmiddels tachtig DSPic- en Pic24-varianten, naast 340 Pic-versies.

Oorspronkelijk kampte DSPic met problemen in de ontwikkeling, waardoor de lijn veel later dan gepland op de markt kwam. ’Alle nieuwe producten krijgen te maken met onvoorziene omstandigheden. Je analyseert de markt, richt daar je product op en dan blijkt de markt een moving target. De meeste van onze problemen waren intern. We probeerden onder meer om grote snelheden uit flashgeheugen te halen en de complexiteit van het product was hoog.‘

Microchip maakt zijn Pic-controllers in eigen fabrieken, maar voor de DSPic- en Pic24-microcontrollers maakt het bedrijf ook gebruik van een foundry. ’Extern zijn 0,25 of 0,18 micron CMos-processen goed verkrijgbaar. Dat hoeven wij niet opnieuw te gaan uitvinden. De DSPic en Pic24 draaien op een 0,25 micron-proces. Ze zijn pakweg vier maal groter dan onze Pic-controllers, dus daar loont dat de moeite. De 8 bit microcontrollers hebben typisch 8 tot 32 kbit flash en enkele kilobytes Ram, 16 bit controllers hebben tot 512 kbyte flash en 16 tot 128 kbyte Ram. Het chipoppervlak is groot genoeg om voordeel te halen uit een kleiner oppervlak.‘

In zijn nieuwste chipfabriek kan Microchip in principe 0,18 micron-processen onderbrengen, maar het is volgens Mitra nog maar de vraag of het de moeite loont om DSPic en Pic24 in eigen huis te gaan fabriceren. ’De vraag is altijd of er voldoende kostenvoordeel is.‘ Het volume DSPic en Pic24 is nog niet zodanig dat Microchip deze stap overweegt. ’Maar als we het break-evenpunt bereiken, dan overwegen we het. Op dit moment bieden foundry‘s zeer aantrekkelijke prijzen. Investeren in eigen productietechnologie kost veel geld. Er is op dit moment geen enkele reden om het zelf te gaan doen.‘

Wanneer introduceert Microchip een lijn 32 bit controllers? Mitra geeft toe dat het in de lijn van de verwachtingen ligt. ’Het is een logische stap. We zitten in de embedded-controlemarkt, maar dat is op dit moment alles wat ik erover kan zeggen.‘ Gaat Microchip zoals veel van zijn concurrenten een Arm-kern gebruiken? ’Of je nu royalty‘s betaalt of je ontwikkelt het zelf, je praat over miljoenen dollar. Dit zal een zakelijke beslissing zijn. We zeggen er nog niets over, je zult moeten wachten welke stappen we daar gaan zetten. Eerst moeten we onze 16 bit-markt groter maken.‘