虽然不论是PC、手机，还是数字电视，人们关注的往往是其核心处理器，例如Intel、AMD的中央处理器（CPU），TI的MPU微处理器OMAP等。但是，若以出货量看，微控制器（Micro Controller Unit，MCU）才是市场上无所不在的控制核心，单单是8051架构的8位MCU，全球一年的出货量就可达33亿颗。
微控制器是一种用途相当广泛的嵌入式控制芯片，俗称单片机。MCU可以说是最早的系统芯片（SoC），它将CPU、RAM、ROM、定时计数器、多种I/O接口和外围电路整合在单一芯片上。除了在PC中以CPU为核心外，一般非PC的嵌入式系统往往依赖MCU对显示器、键盘、传感器等外围设备进行控制。
美国半导体产业协会（SIA）预估，MCU市场2007年将达151亿美元。由于市场大，应用广泛，任何厂商只要能推出具市场基础的产品，就有机会赢得一席之地。目前，MCU主要业者有Freescale、Microchip、Intel、NEC、NS、Renesas、ST、Atmel、NXP、Infineon、Cypress、EPSON、MAXIM/Dallas、Zilog、Silicon Labs，以及台湾的凌阳科技（Sunplus）、义隆电子（ELAN）、盛群半导体（HOLTEK）、华邦电子（Winbond）等。
目前，市场上使用的MCU主要有8位、16位、32位，以及强化扩充型产品DSC等。其中，8位MCU仍会强势持续，且同时持续用设计弹性与价格来争取应用设计者从4位换用8位；32位MCU已经形成了以ARM为主的MCU/MPU阵容，并有不少芯片业者实行ARM架构，在开发工具、范例程序、协力业者等各项支持、资源方面都达稳定。16位MCU由于缺乏如8051、ARM一样的明显主流架构，另一方面在价格、效能上都难以凸显其价值，对设计者而言，价格取向的控制应用会偏好实行8位MCU，而效能取向的应用则会倾向32位MCU/MPU，加上16位还有MPU、DSP、DSC等选择，市场不容乐观。
1、8位MCU及其革新
8位MCU应用最广泛，是所有MCU厂商市场争夺的焦点。除了传统的8051外，常见的8位MCU架构有Atmel的AVR系列，Infineon的XC800族系与C500/C800族系，Microchip的PIC10/12/16/18系列，Freescale的68HC05/08/11系列，NS的COP8系列，Renesas的740族系，ST的uPSD/ST5/ST6/ST7/ST9系列，以及Zilog的Z8、eZ80等。
在单芯片中，以8051最为经典，20年来至今未有衰退的迹象。然而，今日的8051 MCU已经与过去的8051大不相同，虽然主轴架构大致维持（如脚位排列兼容、指令集兼容等），但随着半导体工艺的进步，许多业者都运用自己的技术为8051兼容芯片进行更多的强化，如此的强化不仅在外围I/O层面，也包括核心的处理器、内存层面。
（1）运作频率提高
8051刚推出时的标准运作频率为12MHz，若有使用内建的UART外围功能则需改用11.059MHz。不过，更先进的半导体制程大幅加速了8051兼容MCU的运作频率，例如Atmel的多款8051兼容MCU都有16/24/33/40MHz的频率，其中最高更达60MHz，是过往的5倍速率。
另外，Intel也有高速型的MCS 51（即8051），频率可达33MHz，或者鼓励替换成MCS 251（即80251，更早前还有80151），MCS 251能兼容执行8051程序指令，且比标准8051快上5倍，若能够以80251的新指令改写则快15倍。
（2）机器周期的缩短
标准8051是以每12个频率周期（Clock Cycle）为1个机器周期（Machine Cycle），且8051所有的机制运作皆以1个机器周期作为基础循环，多数的8051指令会在1或2个机器周期内执行完毕，少数会用及3个机器周期。同样的，“每12个频率周期为1个机器周期”是80年代的设计，今日的逻辑技术早已能超越此规限，例如NXP的8051兼容芯片LPC700族系将机器周期缩成6个频率周期，这意味着在相同运作频率下能够比传统标准8051快一倍。目前，多数8051相容MCU的频率早已突破12MHz，如此两种加速方式产生加乘效益，效能变成倍速提升。
（3）指令时间的缩短
除了提升频率、缩短每机器周期的频率数之外，业者也从“缩短指令执行的时间”着手，将原本要耗用2个机器周期的指令缩短成1个，或将3个机器周期缩短成2个，甚至于1个，最理想是将8051的111个指令在1个机器周期内完成。也因为缩短了指令的执行时间，使以前以简单整数倍换算的加乘加速效益不再完全适用，进而以“百万次指令（MIPS）”作为补充，有时会搭配运作频率一起表示，如5 MIPS @ 40MHz，或如40 MIPS @ 80MHz。
（4）增加内存资源
传统8051的程序内存（Program Memory，泛指ROM）有4KB，而传统8052（8051推出后的强化版）则有8KB。另外数据存储器（Data Memory，泛指RAM）方面8051有128B，而8052一样加倍到256B。可见，无论是4KB或8KB，也无论是128B或256B，容量都是相当有限的，因此业者积极强化8051的数据存储器资源。首先是Intel提出了具有Expanded RAM的8xC51RA/RB/RC，RA具有8KB程序内存，RB有16KB，RC则是32KB，比过去扩增了2~4倍容量，同时三者都有512B的数据存储器，也比过去再增一倍。接着是Atmel，Atmel的AT83C51RD2、TS83C51RD2等在程序内存上达8051寻址的满档极限64KB，并具有1024B的数据存储器，此外也有多款8051兼容MCU在数据存储器上大幅扩充，如AT89C51AC2可至1280B （1KB＋256B），AT89C51ED2可至2048B，AT89C51AC3更可至2304B（2KB＋256B）。SiLabs的C8051F12x在ROM部分达到128KB，RAM达到8448B（8KB＋256B），其它如NXP、Winbond的兼容8051 MCU也有所扩增。
（5）内建EEPROM
标准8051本身并没有内建EEPROM，但由于大多数的控制应用都需要储存一些组态数据，且在断电后仍要持留。如果只是少许的组态数据还可以用指拨关开（DIP Switch）解决，但数据多时就需要用上EEPROM。所以，8051经常会再以外连方式来扩增EEPROM的储存资源，如此不仅要耗占8051的GPIO接脚，而且也要编写额外程序才能与EEPROM进行存取、操控。既然8051（或说8位MCU）的控制应用会经常用到EEPROM，也因此有业者改采内建方式提供，不仅内建，甚至也让存取更加方便，只要运用一般的8051指令即可擦写EEPROM，并且在写入完成后发出中断通知，让控制程序师省去不少心力。至于ROM内存的本质方面，过去标准8051用的是Mask ROM（8051）或EPROM（8751），如今Mask ROM依旧存在，但愈来愈多应用是改采OTP ROM（只可烧写一次的EPROM），以求取量产成本及修改弹性的均衡，此外也用Flash Memory（此时当称Flash ROM）的8951取代EPROM的8751，并追加在线烧录（In-System Programming；ISP）机制，如此不仅设计开发时更加方便，且应用产品出货后仍可修补、更新程序，尤其ISP可让产品不需后送搬运，而是在应用现场直接更新。
2、16位MCU
虽然16位MCU的生存空间正受到8位MCU和32位MCU的不断挤压。但16位MCU仍有其存在的空间，尤其是结合DSP与MCU功能的数字信号控制器（Digital Signal Controller, DSC），特别适合需要兼顾高性能和实时功能的工业应用，包括电机控制、向量驱动器和逆变器、功率转换器、定位系统、电梯控制器、工厂自动化、断路器、电动汽车等应用。
16位MCU产品主要有Infineon的XC166族系与C166族系，TI的MSP430系列，Freescale的68HC12系列、68HCS12系列，Microchip的PIC24系列，NXP的XA系列，NS的CompactRISC（简称CR16）系列与CP3000族系，MAXIM的MAXQ系列，Renesas的H8系列，Intel的80251系列、8096/80196/80296系列、ST的ST9/ST10/Super10系列等。
3、32位MCU
根据Gartner Dataquest公司统计，在过去10年间，32位MCU在整个MCU市场的营业额从零开始增加到了近25％，目前增长率高于8位或16位系统。应用方面，32位MCU具有充沛运算力及硬件资源，应用层面与类型特别多，小至PDA、PMP，大至电信机房的交换机、晶圆厂的制程设备都有运用，此外医疗仪器、军用设施也都有使用。
32位MCU、MPU几乎没有什么区别了，凡是面向嵌入式应用的32位 MPU/CPU多能算是32位MCU。因此，即便只论32位MCU/MPU的架构选择都相当多样，例如以桌上型运算延伸的x86（IA-32）、POWER/PowerPC、MIPS、SPARC，加上SuperH（简称SH）、i960、ARM等有6、7种架构，在此还未算业者的筑专有架构，如FR族系（Fujitsu）、TriCore族系（Infineon）等。
以Freescale为例，针对32位市场共推出了ColdFire、PowerPC和ARM等产品系列，主攻不同的应用领域。ColdFire系列定位于低功耗的应用，很适合MP3等便携式设备；PowerPC则是高速的MCU，可提供100MIPS以上的运算速度，适合网络设备的应用，或汽车的高级功能，如点火或视听娱乐等。此外，ARM核心的32位产品又可满足普遍性的应用需求。ARM的RISC核心已成为32位市场的产业标准之一。估计在32位嵌入式RISC MCU的市场中，ARM就占了四分之三的市场。
NEC在高端的32位MCU市场中，已经完全是Flash制程。ALL Flash代表的是一项领导技术，其价格几乎与MASK制程一样，对客户来说，等于是用低成本买高质量的产品，尤其是NEC的0.15µm制程，不仅更省电，也降低成本、加快速度，这些优势使NEC在MCU市场上如鱼得水。
4、强化扩充型MCU
（1）数字信号控制器（Digital Signal Controller，DSC）
由于纯MCU架构不易胜任部分控制运算（如视频编码译码、无线信号收发等），但为此而将原有熟悉的MCU完全弃舍，并改用DSP或更高层次的芯片方案，则必须付出更多的研发精力及成本，这样一来，将MCU与DSP共混的执行架构便成了DSC。DSC是一种新趋，目前原有的MCU、DSP重量级业者都推出了DSC，如Microchip的dsPIC系列，TI的TMS320系列，Freescale的56800/56800E，ST的Super10等。
（2）MPU＋DSP
DSC是MCU＋DSP，那么也就可以有MPU＋DSP，而且也已盛行多年，最知名的莫过于TI的OMAP（Open Multimedia Application Platform）平台与ADI的Blackfin处理器。OMAP是将TI原有擅长的DSP与ARM架构的MPU进行结合，而Blackfin也是ADI与Intel合作，将Intel专精的MPU与ADI拿手的DSP加以融合。类似的，Intel的PXA800F以XScale为MPU核心，但又加了Wireless MMX的SIMD技术及MSA（Micro Signal Architecture）的DSP核心，也属MPU＋DSP的一种，其它如Infineon的S-GOLDlite使用ARM926核心，但也内嵌ParthusCeva的TEAKlite。只是PXA800F与S-GOLDlite等都几乎依赖于多媒体手机应用，而不是通用。但是，多媒体手机的全球需量极高，在几乎不需顾虑量产回收规模的情况下，为满足效能及质量而特别打造MPU＋DSP架构仍然值得。
