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創新中追求設計開放
飛思卡爾年度技術論壇報導

【作者: 鍾榮峰】   2006年07月06日 星期四

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飛思卡爾的年度技術論壇以創新(Innovation)和設計開放(Design Freedom)為主題,涵蓋汽車產品、消費電子、實踐技術(Enabling Technologies)、工業控制、行動通訊、網路等領域,包括CAN/LIN車用控制網路解決方案、手持裝置平台與硬體加速器更新方案、工業MCU應用產品、3G手機平台及應用處理器解決方案、多功能家庭與企業網路設計應用等等。


飛思卡爾(Freescale)半導體於5月29至31日在中國上海舉辦年度技術論壇(Freescale Technology Forum ;FTF),本屆論壇主題以創新(Innovation)和設計開放(Design Freedom)為主題,有超過2000名合作伙伴客戶代表和自動化院校師生參與盛會,期間並舉辦131場相關技術研討會以及展示62個攤位,涵蓋汽車產品、消費電子、實踐技術(Enabling Technologies)、工業控制、行動通訊、網路等領域,包括CAN/LIN車用控制網路解決方案、手持裝置平台與硬體加速器更新方案、工業MCU應用產品、3G手機平台及應用處理器解決方案、多功能家庭與企業網路設計應用等等。


《圖一 上海FTF技術論壇展場一隅》
《圖一 上海FTF技術論壇展場一隅》

與中國高校密切合作

Freescale於1990年初還是Motorola旗下業務部門時,便在天津投資數千萬人民幣創設MTC單晶片技術教學中心,目前已花費2000萬人民幣與中國各級高校自動化學院展開各類合作計畫,特別針對實驗室硬體設備更新以及軟體人才培育技術層面。在技術論壇會中,Freescale與中國教育部所設立的高等學校自動化專業教學指導分委員會(教指委),就32bit Power PC嵌入式系統部分簽署總協議,除准許高校單位自主與Freescale簽署排他性合作協議,讓各校有機會接受Freescale的經費資助、更新30多個自動化教學實驗設備外,並且與Freescale達成共識,可由各校教授主持編寫示範性教學實驗室的教材內容,包括清華大學、上海交通大學、同濟大學、天津大學與東北大學等為第一批合作高校對象。


《圖二 Freescale與中國教育部聯合記者會現場》
《圖二 Freescale與中國教育部聯合記者會現場》

從過去展望未來

在技術論壇開幕儀式上,Freescale的執行長 Michel Mayer表示,去年2005年Freescale的總營收超過58億美元,網路/電腦部門營收佔26%,無線通訊佔28%。每年Freescale花費10億美元投注研發設計,在智慧財產權上已有5200個專利系列組合,生產14000種IC設計產品,於30個國家地區雇用22000名員工,並與包括OEM在內的1萬名客戶保持密切合作關係。由於看好嵌入式設計應用的需求潛力,Mayer認為,在嵌入式系統解決方案的發展道路上,Freescale將促成數百萬甚至數十億設備使其具有不同類型的嵌入式處理能力。Mayer並進一步表示,車用電子(Automotive)、消費性產品(Consumer)、工業用途(industrial)、網路(Networking)和無線通訊(Wireless)等領域,是Freescale繼往開來的發展重點。在車用電子,Freescale期盼能夠提高在車用區域網路(CAN)標準建立過程的優勢;在消費性產品,希望提昇可攜式產品的省能效率;在工業用途,將著重在電腦網路聯繫能力及電源管理。


《圖三 Freescale技術論壇開幕式正在進行》
《圖三 Freescale技術論壇開幕式正在進行》

產品優勢所在

Freescale在嵌入式處理器市場佔有率具有領先地位,車用電子晶片的影響力亦不遑多讓,也是全球首屈一指的網路資料連接器晶片供應商。在整合通訊處理器產品、2.5G與3G基地台為主的射頻無線通訊接收器與相關應用、以及基於StarCore技術的數位訊號處理器(DSP)等產品上,Freescale也都保持優勢。另外在8bit、16bit、以及32bit處理器、可編程的數位訊號處理器、無線通訊手持式裝置射頻微處理器、以及針對PowerPC設計的32bit嵌入式應用市場上,Freescale的市佔率更是名列前茅。


以下分別針對Freescale的iMX多媒體應用處理器設計要點、ZigBee解決方案與車用電子市場趨勢作簡要介紹。


iMX多媒體應用處理器設計要點

Freescale無線暨行動系統部多媒體應用部門總經理Berardino Baratta表示,第四代MXC應用平台解決方案朝向將應用處理器與基頻處理器整合為一顆MXC的單晶片設計與共享記憶體的簡化架構。MXC的ARM+DSP架構主要是為因應下一世代的應用趨勢:將解調變(modem)設計往高階應用發展,軟體平台設計以整合平台介面為主要內容、採取單一CPA軟體設計解決方案MAD(Multi-Media Application Device),並且以硬體加速器使多核ARM處理器的UMTS/GPRS應用效能更具彈性化。Freescale採取共享記憶體以及內建加速器的方式,便能有效降低多媒體手機長時間使用導致耗電量高的難題,可比傳統架構降低40%的功耗。


《圖四 Freescale無線暨行動系統部多媒體應用部門總經理Berardino Baratta》
《圖四 Freescale無線暨行動系統部多媒體應用部門總經理Berardino Baratta》

至於在軟體平台設計部分,Baratta認為應將複雜問題簡單化,現階段目標是滿足開發商的開放性作業系統,能夠在MX31或idleMX36等多媒體處理器為核心的手機平台上盡情發揮。再者Freescale能夠滿足客戶降低成本的需求,也可提供客戶在應用處理器中解調變(modem)與數位訊號處理器(DSP)更具價格競爭力的解決方案,使客戶能夠因應新興市場中低階消費手機進行多元的整合配套設計。或者在設計高階頂級手機時,Freescale的MXC產品,也能藉由僅需更換應用處理器的簡單步驟,滿足客戶在影像高畫質呈現的設計要求。


2006年底Freescale將持續推出以ARM11為核心的新款解決方案。Baratta表示第五代將會強化射頻RF簡化技術、提出針對RF的多媒體解決方案。目前Freescale相關產品共有四個系列,包括一般手機基頻、2.5G、3G及idle MX系列等。


Freescale的MXC300平台屬於單核心架構,可支援智慧型手機作業系統以及RTOS;i300-30平台屬雙核心架構的調頻變,可支援RTOS。i300是以ARM11+DSP SC140e為核心架構,支援3G的UMTS/EDGE通訊協定,並可直接升級至傳輸速度為3.6Mbps的HSDPA等級,也能夠滿足中低階UMTS/EDGE的市場需求,亦是通往MXC平台的重要途徑。MXC300屬於下一世代解決方案的特色在於,DSP與ARM分開,便可進一步提升省能效率,並且開放更多空間支援手機作業系統與RTOS,能夠滿足第三方廠商更多元的軟體開發設計需求。


ZigBee解決方案應用廣泛

《圖五 Freescale無線與行動系統事業部商用無線經理Brett Black(圖左)》
《圖五 Freescale無線與行動系統事業部商用無線經理Brett Black(圖左)》

Freescale無線與行動系統事業部ZigBee技術商用無線經理Brett Black指出,目前Freescale的ZigBee產品與解決方案,強調低成本、低耗電、雙向傳輸、感應網路功能等特色之外,並朝往開放標準的方向發展。由於ZigBee傳輸速率不高,傳輸資料量少,訊號收發時間可縮短(low duty cycle);加上在非工作模式時,ZigBee處於睡眠模式,啟動時間只有15 毫秒(ms),而設備搜索時間為30毫秒,因此上述優點使ZigBee足可省能,透過電池則可支援ZigBee長達六個月到二年左右的使用時間。


Brett表示,ZigBee應用層面相當廣泛,舉凡燈光控制、安全監控、遠端遙控都可見其需求,在家用與消費性電子方面會是ZigBee大放異彩的場域。舉例來說,當有人需要定時的醫療照顧時,就可以在病患四周設置以ZigBee技術設計的感應網路。如需緊急支援時,ZigBee網路可以自動通知病患的GPS手機,此時手機便能透過預先設計的程式與鄰近的醫療中心聯絡。這個構想已經落實,2006年2月Freescale與台灣華寶(Compal)便已合作下一代無線通訊模組技術平台,進行諸如Tracking System產品的代工計畫。目前Freescale擁有6000位Zigbee相關客戶,主要集中於居家自動化設備、安全追蹤、醫療看護、商用自動化控制以及無線傳輸部分。


Brett進一步指出,由於Freescale從客戶及合作夥伴中,獲得大量關於ZigBee堆疊的經驗,讓Freescale得以從頭建置完整的網路堆疊;再加上自Motorola部門業務15年來的RF設計經驗,Freescale的ZigBee解決方案不但能讓效能及靈敏度得以提升,也簡化使用方式。因此Brett表示,Freescale目前正致力於推廣結合ZigBee射頻改良技術、提供第三方廠商開發的50個模組客製化產品、以及系統單晶片封裝(SoC或SIP)的設計環境(Eco-system)等三方優勢,提供客戶更多的選擇機會。Freescale正針對下一世代的ZigBee改良架構提出解決方案,這包括更新802.15.4 MAC、以802.15.4與Simple MAC(SMAC)為基礎的相關應用,未來Freescale也不排除將ZigBee應用於車用電子產品當中,而事實上目前Freescale也已與歐洲車廠進行相關合作計畫。


車用電子市場前景可期

《圖六 Freescale亞太區汽車電子市場總監楊飛》
《圖六 Freescale亞太區汽車電子市場總監楊飛》

Freescale亞太區汽車電子與信息娛樂市場市場總監楊飛表示,Freescale在2004年汽車電子及標準產品的年營收便佔有46%,達到26億美元。Freescale在整體車用電子市場的影響力位居全球領先地位,包括MCU、嵌入式控制裝置、感測元件等等均有相當高的競爭優勢。在16bit和32bit車載微控制器與車用電子MPC5200的全球市佔率排名第一、在感測器晶片領域排名第三、在模擬IC領域暫居第八。從產品端來說,Freescale目前在動力傳動、車身、底盤及安全系統等各種領域,供應感測器、模擬IC等嵌入控制系統(Embedded Control System)。感測器備有利用MEMS技術製造的1至3軸加速度感測器、陀螺儀、壓力感測器及雷達IC等,微控制器備有8bit、16bit及32bit系列產品。


楊飛進一步表示,車載半導體市場持續成長,主要是因為每輛汽車的半導體使用量、以及全球汽車總量都在不斷增加。如果將每輛汽車的半導體使用量折合價格計算,2004年為223美元,而2015年估計將增至400美元。根據Srategy Analytics的統計數據顯示,直到2008年,車用半導體市場的成長率依舊維持在年平均8.2%,從2004年的152億美元將會增長到2008年的208億美元;其中中國市場以年平均22%的高速成長幅度,促使Freescale繼續提高投資以求穩佔先機。


楊飛認為,就車用電子的角度而言,Freescale不僅要開發出性能具競爭優勢的半導體,更要與一線汽車廠與OEM協力廠建立起緊密的聯繫,並在資訊上與汽車廠商互通有無,才能深入理解車廠設計製造車體電子系統的經驗,提出適當的解決方案,以因應影音播放器、視訊技術及手持式裝置等消費電子產品整合於車載系統的趨勢。因此Freescale除計劃增設新一代半導體的研發基地、從0.13微米製程技術朝向90奈米研發設計新款車用電子晶片之外,並且持續與全球重要車廠合作,這包括GM、Ford、Toyota、Siemens、Hyundai、Hella、LGe和BMW等等。


根據Strategy Analytics以及Telematics Research Group調查統計顯示,目前在汽車電子市場上,有90%的車用電子產品採用Freescale mobileGT處理器,並且全球最大的車用服務廠商OnStar也是採用上述產品。Freescale希望未來能在車用電子領域實現集各種技術於一身的單封裝產品。例如將用於開閉車窗的馬達所使用的驅動IC,與16bit或18bit微控制器整合在一個封裝產品內,這樣便可有助於降低產品成本,並將尺寸微型化。


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