效能設(shè)計(jì)彈性更優(yōu)異 SoC FPGA高階工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)看漲

圖 Altera亞太區(qū)工業(yè)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)開發(fā)高級(jí)經(jīng)理江允貴

當(dāng)前，SoC FPGA在高階工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)看漲。SoC FPGA整合多元硅智財(cái)(IP)與工業(yè)以太網(wǎng)路(Industry Ethernet)通訊協(xié)議，不僅兼具高效能和軟硬件可編程靈活性，更符合IEC61508功能安全(Functional Safety)規(guī)范嚴(yán)格的元件失效率要求，正逐步侵蝕數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和特定應(yīng)用集成電路(ASIC)在工業(yè)設(shè)備的市場(chǎng)版圖。

Altera亞太區(qū)工業(yè)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)開發(fā)高級(jí)經(jīng)理江允貴認(rèn)為，即時(shí)通訊與控制功能對(duì)高階工業(yè)設(shè)備至關(guān)重要，SoC FPGA可發(fā)揮軟硬件可編程效益，改善系統(tǒng)功能表現(xiàn)。

Altera亞太區(qū)工業(yè)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)開發(fā)高級(jí)經(jīng)理江允貴表示，工業(yè)自動(dòng)化、智能電網(wǎng)(Smart Grid)、安防監(jiān)控及汽車電子市場(chǎng)正蓬勃發(fā)展，為爭(zhēng)搶商機(jī)大餅，系統(tǒng)廠對(duì)處理器效能與功能安全要求激增，同時(shí)還要審慎控管系統(tǒng)成本，導(dǎo)致傳統(tǒng)DSP或業(yè) 者自開規(guī)格的ASIC逐漸難以扛起重任。尤其上述元件在軟件編程控制及失效率方面表現(xiàn)不佳，更是促成系統(tǒng)商轉(zhuǎn)向采納SoC FPGA的關(guān)鍵因素。

江允貴進(jìn)一步分析，由于SoC FPGA效能較DSP出色，設(shè)計(jì)彈性則比ASIC更優(yōu)異，有助系統(tǒng)業(yè)者達(dá)成設(shè)備高效能與低成本的設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)，因而開始在多軸馬達(dá)、工業(yè)乙太網(wǎng)路設(shè)備控制等高階工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域崛起。

現(xiàn)階段，Altera已藉由Cyclone系列FPGA打造完整的馬達(dá)控制方案開發(fā)套件與參考設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)首波市場(chǎng)攻勢(shì)。其中，最新Cyclone V采用SoC FPGA設(shè)計(jì)方式，整合FPGA、雙核心Cortex-A9及DSP實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大效能，并導(dǎo)入高階軟件演算法，提供設(shè)備加速性、低延遲控制回路等功能，將助力 系統(tǒng)業(yè)者建立差異化馬達(dá)控制驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，盡速投入市場(chǎng)卡位。

江允貴也強(qiáng)調(diào)，工業(yè)設(shè)備一旦失效將為工廠帶來莫大損失，故與一般消費(fèi) 性電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)差異極大，更加注重機(jī)器與功能安全;包括全球通行的IEC61508、中國大陸GB16899等安全標(biāo)準(zhǔn)均設(shè)下嚴(yán)密規(guī)范。為協(xié)助業(yè)者加速通 過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，Altera也投入年余時(shí)間與德國萊因(TÜV Rheinland)合作，近期旗下Cyclone IV FPGA已通過IEC61508最高級(jí)別SIL 3人身安全標(biāo)準(zhǔn)，可大幅精簡(jiǎn)系統(tǒng)研發(fā)時(shí)間、認(rèn)證流程與成本;而Cyclone V SoC FPGA也正緊鑼密鼓進(jìn)行驗(yàn)證程序。

在此同時(shí)，Altera更搶先業(yè)界提出IP合作授權(quán)的創(chuàng)新商業(yè)模式。江允貴指出，研發(fā)高階 工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)須挹注龐大資金，尤其要一次付清多種工業(yè)以太網(wǎng)路通訊協(xié)定IP授權(quán)費(fèi)，以順應(yīng)不同設(shè)計(jì)需求，更讓投資風(fēng)險(xiǎn)劇增，致使中小型業(yè)者放棄涉足該市 場(chǎng)。為此，Altera已一次買足Profinet RT/IRT、Ethernet POWERLINK、Ethernet/IP及CC-Link IE等主流IP，再透過FPGA搭售整合型IP加密晶片的方式，讓客戶能以每顆晶片出貨為依據(jù)分期給付IP授權(quán)費(fèi)，毋須再投入可觀的先期成本。此種新穎授 權(quán)模式在臺(tái)灣及中國大陸地區(qū)極具發(fā)展?jié)摿?，可望吸引中小型系統(tǒng)廠買單，進(jìn)而推助SoC FPGA逐步擴(kuò)張工業(yè)應(yīng)用版圖。

事實(shí) 上，不只Altera力拱SoC FPGA進(jìn)駐工業(yè)市場(chǎng)，賽靈思(Xilinx)也積極以28納米(nm)Zynq-7000 SoC FPGA，全力在工業(yè)中央處理平臺(tái)、機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域攻城掠地。在兩家大廠持續(xù)加碼搶攻之下，SoC FPGA在工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展聲勢(shì)正如日中天，對(duì)DSP與ASIC開發(fā)商的市場(chǎng)威脅也將日益擴(kuò)大。