系統架構規格翻新　晶片商行動處理器輪番上陣

打造生活化人機介面　NXP新應用處理器登場

為更加落實生活化的人機互動介面，恩智浦推出新一代i.MX 8應用處理器，該處理器支援多重感測器支援套件(Multisensory Enablement Kit, MEK)，可提供更高安全性與效能，為汽車產業、智慧家庭、工業製造工廠與消費性產品領域帶來更多市場機會。

圖1 恩智浦安全連結事業單位i.MX應用處理器產品系列副總裁Ronald M. Martino表示，i.MX 8為人機介面發展注入新血。

Martino指出，新推出的i.MX 8匯聚了兩家公司的強項，無論是安全防護或視覺處理效能皆有所提升。該處理器具備良好的視覺追蹤偵測和生物辨識技術，結合圖像引擎和硬體加速功能，可支援高達八顆攝影鏡頭影像輸入，提高視覺偵測的精準度，同時可偵測物件，實現無縫的人機互動介面，打造更加智慧化的生活空間(圖2)。

圖2 i.MX 8為硬體垂直整合處理器，協助廠商打造簡單且具安全防護的終端產品。

Martino談到，觀察市面上各式各樣不同的終端智慧設備，大多都結合了多媒體互動功能，包含來自於雲端內容和雲端之間彼此的互動。這些應用除了要低延遲、高性能外，同時還必須監控來自不同設備所帶來的感測器數據資料，以便營造出更便利、更安全的使用環境。

要同時兼顧安全與便利，必須將不同功能及風險等級的區塊隔離開來。該公司具備一個非常獨特的架構，可以實現完全的硬體分割，最多可劃分16個不同的範圍，讓每一個範圍內的硬體，具備各自獨立的記憶體路徑，彼此間不會互相干擾。

恩智浦中國區微控制器市場經理翟驍曙補充，透過空中下載(OTA)技術來更新韌體，雖然可以很方便地為現有的硬體產品添加新功能，但也會帶來安全風險，而妥善的隔離防護則是不可或缺的資安把關機制。內建i.MX 8處理器的產品在下載新韌體的過程中，透過硬體隔離技術，可在某部分的硬體範圍中獨立完成韌體下載，將此下載風險控制在局部範圍之內，並且可進一步做檢測、認證，直到完全確認已下載的韌體安全可靠，才會進一步進行全面性的韌體更新。

Martino強調，相較於競爭對手是以兩個獨立作業系統，每一個目標工作皆都須施行軟體管控的方法來實現類似功能，該公司的i.MX 8應用處理器架構可直接完成硬體區隔，降低軟體方面的複雜度，並縮短開發與測試所需的時間。

另一方面，隨著行動VR、AR、4K/120Hz畫質影片、Hi-Fi高品質音效和多個鏡頭的需求大量湧現，加上各種裝置在設計上追求極窄邊框、更高螢幕解析度、更持久的電池續航力、更為纖薄的需求，刺激尺寸、裝置運算處理技術在功耗與效能上不斷推陳出新，進階的數據機技術不僅提供更大頻寬的傳輸通訊，也因為必須符合嚴格的行動散熱限制，提高了對低功耗的規格要求。

搶攻VR/AR商機　ARM雙處理器顛覆想像

為滿足各式新型態的應用需求，系統單晶片日益複雜化，提升系統全面性的高效能及低功耗就成了關鍵的設計優先考量。有鑑於此，ARM於2016年Computex展上，一口氣推出Mali-G71繪圖處理器(GPU)和採用10奈米FinFET製程技術的Cortex-A73；此二顆處理器為新產品帶來更強化的情境感知與視覺體驗，使行動裝置能在嚴格的功耗限制內，更長時間呈現高解析度內容，為虛擬應用市場領域注入強勁動能。

ARM執行副總裁暨產品事業群總經理Pete Hutton(圖3)表示，智慧型手機為全世界最普及的運算裝置；由於Cortex-A73和Mali-G71具備了優異且持久的效能表現，以及絕佳的視覺效果，2017年將看到搭載Cortex-A73及Mali-G71處理器的裝置在市場中脫穎而出。這項技術可以讓4K影像、虛擬實境和擴增實境融入行動裝置的日常體驗中(圖4)。

圖3 左起為ARM執行副總裁暨首席行銷業務長Rene Hass、聯發科技設計技術研發本部總經理王世安、聯發科技資深副總經理陸國宏、台積業務開發處處長李玉君、海思圖靈業務部副總經理刁焱秋、ARM處理器事業部行銷策略副總裁Nandan Nayampally

圖4 ARM於2016年Computex展上，展示多款內建ARM晶片的頭戴式裝置與智慧型手機。

Mali-G71可有效地擴充至32個著色器核心(Shader Core)，為前一代高階GPU Mali-T880的兩倍，這意謂Mali-G71的效能超越時下很多中階筆記型電腦中所搭載的獨立GPU。支援完全一致性(Fully Coherent)的Mali-G71有助於簡化軟體開發及效率，完美適用於行動裝置上呈現虛擬實境與擴增實境的沉浸體驗。對此，海思半導體(HiSilicon Technologies)、聯發科與三星電子(Samsung Electronics)等晶片供應商皆已取得授權。

遊戲開發商Epic Games平台合作夥伴技術總監Niklas Smedberg表示，該公司認為能夠具備在所有平台，特別是行動裝置上，呈現引人入勝的虛擬實境體驗的能力，是產業持續成長與進步的關鍵。行動裝置須擁有最高效能與最低功耗的表現，才能實現絕佳的行動虛擬實境體驗。

遊戲引擎軟體廠商Unity Technologies行銷長Clive Downie表示，從數字來看，智慧型手機的數量已經是個人電腦的兩倍，並且持續增加中，使智慧型手機成為加速採用虛擬實境遊戲最重要的裝置。透過推出更低功耗與更高效能的行動技術解決方案，ARM協助拓展虛擬世界的無限可能，讓普羅大眾亦能因而受惠。

另一方面，在Cortex-A73部分，為行動裝置而改良的微架構，在持續運算的效能和功耗效率方面，比Cortex-A72提升了30%。該處理器是ARM至今推出最小、最低功耗的ARMv8-A「大」核核心處理器，其核心面積小於0.65平方毫米，因此在ARM big.LITTLE配置時有了更多的可能性；此效能與面積的改善，使得晶片設計人員可以將更多的大核CPU、GPU、以及其他IP，放入同一系統單晶片中。

事實上，ARM成功於今年5月初完成包含Cortex-A73實體POP IP在內的首顆台積(TSMC)16FFC測試晶片設計定案。此測試晶片可使ARM合作夥伴迅速驗證新產品的關鍵效能及功耗標準。截止至今，已有海思半導體、邁威爾(Marvell)和聯發科等十家合作夥伴取得了Cortex-A73授權。

海思圖靈業務部副總經理刁焱秋表示，為因應同時提升效能與降低功耗的複雜性，該公司必須對系統單晶片設計採取全盤性對策。ARM驗證其所有CPU、GPU和CCI互連IP，使其能在快取一致性系統(Cache-coherent System)中運作得更加順暢，該公司團隊可加速設計時程，以因應需要最密集運算的應用。

為滿足各式新型態的應用需求，系統單晶片日益複雜化，提升系統全面性的高效能及低功耗就成了關鍵的設計優先考量。透過最新的10奈米FinFET製程技術優化，ARM高階IP產品持續強化功耗管理與系統IP，專為全系統功耗降低與效能提升而量身設計。

近期ARM宣布的CoreLink CCI-550，提供了系統單晶片內部的完整快取一致性，如此一來便能夠加速繪圖晶片運算並降低big.LITTLE技術的功耗。對於作業系統如何在整個系統中管理功耗與提升效能，省電排程(Energy Aware Scheduling, EAS)提供了更佳的控制與更多的彈性。

整體而言，Mali-G71和Cortex-A73與ARM近期收購的Assertive Camera、Assertive Display和Spirit影像技術完美相容，更進一步提升行動虛擬實境與擴增實境應用的使用者體驗。

虛擬實境能讓使用者沉浸在完全數位化的環境中。使用者可將智慧型手機嵌入Samsung Gear VR或LG 360 VR之類的裝置，戴在眼部就能觀賞虛擬世界並與之互動。Oculus Rift或HTC Vive這類專用頭戴式顯示器，則能提供更先進的沉浸式虛擬實境體驗，但必須搭配高階個人電腦。在消費性市場，遊戲、事件與電影，還有360度沉浸式影音內容將是開發人員與內容生產者鎖定的主要領域。然而，內容取得及傳播的方便程度將是決定成功與否的關鍵因素。

Gartner表示，雖然目前擴充實境與虛擬實境技術看來仍相當新奇，隨著顯示技術進步，加上動作、手勢、頭眼追蹤與即時繪圖相關感測及追蹤硬體與軟體有所提升，都將帶動消費者對這些技術的興趣與採用。發展迅速的360度與深度感測(Depth-sensing)影像技術，將有助於環境製圖(Environmental Mapping)功能的強化與供應。此外，3D與360度顯像裝置也將進一步帶動這股趨勢。到了2020年，業界可望賣出4,000萬具採用了擴充實境與虛擬實境技術的頭戴式顯示器，搭配智慧手表將成為最大營收商機所在。