聯網商機可期　CPU/FPGA競逐嵌入式市場

市場研究機構國際數據資訊(IDC) 預估，嵌入式系統(Embedded System)的市場規模將在2012年成長至70億美元，占有全球嵌入式技術供應及服務重要地位的台灣工業電腦(IPC)廠商也表示，近1～2年嵌入式系統市場定位逐漸明朗化，成為新興產品的一大主力，而嵌入式技術應用領域不斷擴大到各個垂直市場，在工業生產、工業控制中扮演的角色愈來愈重要。

常見的嵌入式系統產品，在消費性市場以手機、全球衛星定位系統(GPS)等手持式裝置為首，商用、工業用則以為嵌入式伺服器(Embedded Server)、精簡型電腦(Thin Client)為主。此一龐大商機也吸引處理器廠商與現場可編程閘陣列(FPGA)廠商的注意，並推出相關產品，以搶攻市場大餅。

英特爾專用SoC登場

瞄準嵌入式系統龐大市場，英特爾(Intel)先前計畫推出的凌動(Atom)系統單晶片(SoC)千呼萬喚始出來，E600產品系列克服過去開機時間過長、功耗較高，以及須搭配採用南北橋晶片組，導致成本較高的問題，展現英特爾的技術功力。

圖1　英特爾亞太區嵌入式產品事業暨 微型移動裝置事業群總監陳武宏 表示，英特爾的第三方合作夥伴也針對新產品推出互連晶片組，客戶可針對嵌入式應用進行客製化。

英特爾亞太區嵌入式產品事業暨微型移動裝置事業群總監陳武宏(圖1)表示，Atom E600系列延後推出的原因在於，英特爾欲增加更多功能，因而發生小波折，此產品係專為嵌入式系統所設計的SoC，除了具備高整合度外、在功耗與開機時間皆有較佳的表現。他進一步解釋，新晶片的高整合度所指為整合南橋與北橋，可節省物料清單(BOM)成本，而晶片也具備聯外的PCI Express接腳，可讓使用者彈性增加所需的功能；在功耗方面，新晶片2.5瓦(W)的耗電量也優於先前推出的處理器，而過去x86處理器架構最為人詬病的開機時間過長問題，也獲得長足的進步，因為E600僅需2.5秒的開機時間。

這款先前代號為Tunnel Creek的SoC採用Atom處理器核心，其開放互連特性更加容易搭配各種輸入/輸出(I/O)設備，適合支援包括車用資訊娛樂系統、網路電話及智慧型電網裝置等應用。陳武宏強調，之前英特爾Atom處理器在嵌入式市場中已有超過一千個導入設計的成功案例，出貨超過兩百萬顆，預期新處理器將可讓英特爾在嵌入式市場更加站穩腳步。

陳武宏表示，觀察工業領域的發展趨勢，其一為隨著摩爾定律(Moore's Law)的發展，晶片的速度已快五千倍；價格則便宜十萬倍，其二針對網際網路的聯網需求以年複合成長率34%快速攀升，第三為對於終端裝置的智慧化，也產生爆炸性的需求，預估2015年具聯網功能的嵌入式系統將達一百五十億個；最後，開放性軟體的所展現的價值也越來越顯著。這些發展趨勢，在在促進嵌入式系統的發展，包括車用娛樂、工業電腦、數位看板、機器對機器(M2M)與綠色科技等。

英特爾亞太區嵌入式產品事業群產品行銷總監林俊達指出，英特爾既有的Atom處理器已在車用、印表機、安全監控、工業與多媒體電話五大應用中打下一片江山，由於安全監控產業邁向高畫質(HD)已成大勢所趨，因此網路攝影機(IP Camera)將會出現更多對SoC的需求，因而成為Atom E600系列推出後的新應用市場。

由上述可見，鎖定嵌入式系統未來發展前景，英特爾試圖藉由新的低功耗、高整合，並支援MeeGo開放性作業平台的處理器，以及英特爾過去在個人電腦的發展基礎，打下嵌入式系統江山。此外，針對目前數位家庭對於儲存裝置的需求，英特爾也有新的發展。

圖2　英特爾儲存事業部總經理David Tuhy指出，現階段為進入儲存市場的最佳時機點，而英特爾擁有完整生態系統的優勢。

針對嵌入式系統聯網功能提升數位資料傳輸及儲存的需求，英特爾儲存事業部總經理David Tuhy(圖2)表示，根據IDC資料顯示，嵌入式系統傳輸的影音資料需要較大的儲存系統才能讓使用者隨時存取想觀賞的資訊，更重要的是，儲存裝置也須具備聯網功能，才能符合現階段的需求，因此資料儲存中心產品可採用英特爾Xeon處理器，具備聯網、運算能力，並可因應雲端運算的發展所需。

積極與處理器廠商合作
Altera啟動嵌入式計畫

除了處理器看好嵌入式系統，為加速實現嵌入式系統中可編程邏輯與處理器的整合，Altera也發布其嵌入式計畫。透過與英特爾、安謀國際(ARM)及美普思(MIPS)等處理器核心矽智財(IP)與處理器晶片商的合作，提供設計人員採用Quartus II開發軟體的FPGA設計流程。

圖3　Altera產品與企業行銷副總裁Vince Hu表示，FPGA應用於嵌入式市場中，將可創造嵌入式系統更大的市場規模。

Altera產品與企業行銷副總裁Vince Hu(圖3)表示，Quartus II開發軟體的FPGA設計流程包括新的Qsys系統層級整合工具、通用FPGA矽智財(IP)函式庫，以及新的安謀國際Cortex-A9和美普思MIPS32嵌入式處理器產品等，透過這個設計流程，嵌入式設計人員能迅速針對Altera Nios II、採用安謀國際與美普思架構的嵌入式處理器，以及英特爾近期發布的嵌入式系統專用之Atom處理器進行設計。

FPGA設計彈性彌補處理器不足

FPGA與處理器的結合已成為大勢所趨，Hu指出，嵌入式系統中對於設計的靈活性、效能與縮短設計時間的需求日益高漲，因此也促成FPGA與處理器的組合，而Altera的嵌入式計畫可讓汽車、工業、軍事與無線等領域的設計工程師，能在單個設計流程中，方便的利用處理器、作業系統與IP支援等輔助系統，降低系統整體成本，並符合嵌入式系統設計靈活性等需求，未來Altera也會持續與其他處理器廠商合作，增強設計流程，提供客戶更多FPGA嵌入式處理產品的選擇。

Hu也分別說明與處理器廠商合作的內容，如與英特爾近期發布整合Altera FPGA與Atom架構處理器的多晶片封裝產品，透過FPGA的可編程特性，提供設計人員彈性的解決方案。與安謀國際的合作則是授權該公司Cortex-A9微處理器核心，未來Altera將推出整合Cortex-A9處理器架構的子系統和28奈米(nm)FPGA的產品，預計2011年將可公布更多產品細節。至於與美普思的合作內容，則是基於過去密切合作的基礎，攜手開發軟體處理器核心系列產品，Altera計畫2011年初即可推出採用MIPS32處理器架構的MP32軟體核心處理器，豐富FPGA可使用的作業系統與應用程式碼。

雖然與處理器廠商的合作模式非由Altera首創，不過，Hu強調，FPGA與處理器整合卻是必然的發展趨勢，而Altera已率先推出產品，且產品也與其他競爭對手有區隔性。事實上，2000年時，Altera與安謀國際、美普思已開始合作。有關在此時間點才正式提出嵌入式計畫的原因，Hu談到，2000年的合作並非以嵌入式市場為主，再者，經過10年的推展，目前有許多工程師已使用FPGA進行設計，再加上過去FPGA製程落後特定應用積體電路(ASIC)與特定應用標準產品(ASSP)一至二代，但現在已超前，因此當處理器無法提供更高的效能與設計彈性時，FPGA即成為很好的補足工具，更重要的是，10年前嵌入式系統應用較少，採用FPGA的設計也少，但現在已不可同日而語，Altera此時發布嵌入式計畫的時機可謂相當恰當。