5G、AI和物聯網(IoT)技術不斷進化，讓萬物智聯應用加速擴大蔓延，工業領域更掀起智動化和智慧製造等新風潮，這些發展在在牽動嵌入式系統與工業設備的設計變革，並帶來新的開發與部署挑戰。舉例來說，工業應用產品往往必須依照個別產業的需求進行深度客製化，因此工業物聯網雖然整體規模龐大，蘊含誘人商機，但對相關設備製造者來說，要進入這個市場，將面臨形形色色的挑戰。為此，恩智浦(NXP)半導體推出完整的解決方案，涵蓋面遍及核心處理器、微控制器到各種介面與安全元件，滿足工業與物聯網設備開發者的各種需求。
恩智浦台灣區業務經理卓正民(圖1)表示，該公司目前的市場目標主要可以規劃成四大領域，分別是汽車、工業與物聯網、行動裝置、通訊基礎建設(如家庭閘道器、智慧城市/零售、語音助理等)。現在中美貿易戰持續進行中，而這對台灣來說是個不錯的機會，因為台灣目前較處於中立地位，在貿易大戰上未停歇的情況下，有不少工業與物聯網相關商機開始轉向台灣，因此，本研討會聚焦在工業和物聯網，期能透過恩智浦的技術、產品協助台灣業者布局。
i.MX產品線滿足多元應用開發需求
因應智慧製造、IIoT設計，恩智浦備有i.MX系列產品。恩智浦應用工程部經理簡志達(圖2)介紹，i.MX系列相當多元，有商規、工規以及車規，因此可以滿足許多應用，像是機器視覺、工控人機介面(HMI)、行動裝置、高階消費性產品等。
據悉，i.MX系列可分為i.MX RT系列、i.MX 6系列、i.MX 7系列、i.MX 8系列以及i.MX28系列。各個系列的產品有著各自的規格、特性，可滿足不同應用市場。
i.MX RT系列為交叉處理器，具有即時功能和MCU可用性，適用於下一代消費和工業物聯網應用；i.MX 6系列為通用解決方案，提供汽車、消費和工業應用的均衡特性、性能和可擴展性；i.MX 7系列為低功耗解決方案，適用於安全、可穿戴和可攜式物聯網應用；i.MX 8系列為強大的解決方案，具有先進的神經網路處理、圖形、機器視覺、視頻、音訊、語音和安全關鍵應用；至於i.MX28系列則是具備電源管理和連接功能，適用於汽車、消費和工業應用。
值得一提的是，i.MX 8系列處理器為2018年發布，旨在於實現更多物聯網創新設計(滿足語音、影音和音訊需求)，讓使用者享受更為便利、感官更為豐富的使用體驗。
該系列處理器可整合A/V與機器學習，滿足設計人員對於統一平台的要求，便於其打造語音指令控制的互聯產品；且兼具處理技術和邊緣運算能力，能夠有效管理並縮短智慧互聯裝置回應命令和詢問的時間。此外，該系列處理器也非常適合管理照明、恒溫器、門鎖、居家安全、智慧灑水器等各類系統與設備，能夠讓使用者享受直覺簡單、迅速回應的智慧家庭體驗。
簡志達表示，i.MX系列處理器有三大價值，首先是值得信任的供貨。產品的使用壽命長達10~15年、產品(硬體、軟體、硬體加速器)具備保密性和安全性、獲得標準認證(AEC-Q100、JEDEC等)；以及透過零缺陷管理(Zero-defect Methodology)、ULA、Low SER FIT等方式讓產品更具可靠性。
第二價值為具備極大的平台擴展性，像是Pin腳兼容性和軟體可移植性、高整合性以及可製造性；第三個價值為可支援/啟用各種軟體，如Linux、Android、 Windows-embedded、RTOS等，並適用各種應用領域，包括語音、影像、機器學習、感測器、電源管理、連接等。
i.MX RT實現人機互動
恩智浦資深應用工程師陳則理(圖3)則從工業與人機介面領域切入，說明i.MX RT系列處理器如何開創人機互動新體驗。陳則理表示，現今不論是消費或是工業領域，人機互動的應用越來越多，像是臉部辨識、語音助理等，意味著人機介面的設計需求明顯增加。
因應此一需求，恩智浦備有i.MX RT系列解決方案，該系列產品具備低功耗應用處理器和高性能微控制器的優勢，可實現更佳性能、即時操作、更高整合、簡單易用等目標，適用於音訊(如麥克風)、消費性產品(智慧家電/攝影機等)、家庭與樓宇自動化(溫度/安防/照明等)、工業運算設計(PLC/工廠自動化/條碼測試器等)、電機控制和功率轉換(3D印表機/無人駕駛等)。
另一方面，因應日漸增加的語音助理和人臉辨識應用，恩智浦也進一步添加i.MX系列處理器產品線，於近期發布i.MX RT106F產品與基於i.MX跨界處理器打造的「Alexa for MCU Solution」語音解決方案。
i.MX RT106F基於恩智浦的OASIS臉部處理引擎功能，在價格和效能方面皆有突破，運用神經網路演算法進行臉部檢測、辨識與防範詐欺，且處理時毋須連接雲端。以MCU為基礎的臉部辨識解決方案可實現臉部和表情辨識時所需要的精準度與低延遲，它將一切功能結合於超小外形以適用於各類現有應用。與應用處理器方案相較，基於RT106F的解決方案可節省一半或更多的總系統成本。恩智浦目前正與OEM廠商積極合作，以求儘快推出該解決方案的評估和開發套件，該解決方案將於2020年第一季全面上市。
而為了能夠使更多人體驗語音應用，Amazon目前正積極推動「Alexa Built-in Product」，也就是將Alexa內建至各式產品當中，智慧家電便是其中一個目標。Alexa Built-in的產品使用方式與智慧音箱相同，消費者可使用喚醒詞「Alexa」，直接與產品交談，並立即接收語音回覆和內容。然而，OEM業者要能迅速、輕易的將Alexa內建至產品之中，除了仰賴Amazon釋出相關雲端應用外，在硬體方面同時也需要一個好的開發套件，而NXP基於MCU的語音控制解決方案「Alexa for MCU Solution」便是為此而生。
陳則理表示，為協助OEM業者更快、更迅速實現人機互動應用，並確保良好的使用體驗，恩智浦致力提供更高效能的處理器產品，像是i.MX RT106F便具備低成本/低功耗特性，讓OEM打造基於MCU的臉部視覺創新方案；而基於MCU的語音解決方案則是可以有效降低成本，和MPU相比，MCU方案可使BOM Cost降低10美金，且具高整合性、低功耗、小體積，十分利於語音應用的大規模布建。
另外，除了上述的i.MX RT之外，恩智浦產品行銷經理張錫亮(圖4)也於無線音訊與各種介面技術在物聯網的應用及開發對策的課程中提到，目前語音助理、語音命令、翻譯和呼叫或是音訊設計都需要強大的耳對耳(Ear-to-ear)音訊數據流(Audio Streaming)、超低功耗耳對耳通訊、超低延遲的耳對耳通訊，並且耳對耳通訊還需維持超低抖動。
因應這些設計需求，恩智浦備有近場磁感應(NFMI)技術，該技術是從免接觸式射頻識別（RFID）演變而來的，由恩智浦、諾基亞和索尼共同研製開發，能夠讓電子設備之間進行非接觸式點對點資料傳輸。NFMI 屬於短距高頻的無線電技術，通過磁場感應方式實現無線通訊，工作在10MHz~14MHz的載波頻率範圍內，運行有效距離很短，只有20cm。無線發射功率只有1.62mW(工作電壓1.2V，工作電流1.35mA)，對人體的輻射傷害很小，可用於助聽器等雙耳互傳通訊領域。
張錫亮進一步說明，因應音訊、語音設計，恩智浦旗下的NxH2261/2265/2266方案，都是完全整合的單晶片解決方案，且皆採用NFMI技術來實現無線音訊流和數據通訊，並具備超低功耗為用戶提供一個強大、緊密包含的網路。
打造IIoT/IoT安全不可缺
另一方面，在進行工業和物聯網設計時，除了要有低功耗、高效能之外，安全也是不容忽視的議題。為此，恩智浦產品行銷經理黃健洲(圖5)便以LPC5500系列微控制器作為例子，說明多核心Cortex-M與嵌入式安全技術如何實踐更安全、高效能的工業物聯網應用。
據悉，LPC5500系列MCU採用Arm最新的Cortex-M33技術，與前幾代產品相比，改進了產品架構並提高了整合度，大幅改進功耗，提供高級安全功能，包括基於SRAM PUF的信任和配置根，從加密圖像(內置快閃記憶體)進行即時執行，並通過Arm TrustZone-M保護資產。
此外，LPC5500系列MCU共有7個可擴展的家族，提供多種封裝和記憶體選項，還具有全面的MCUXpresso軟體和工具生態系統及低成本開發板。該系列產品透過TrustZone-M保護資產；實現性能效率新突破提供整合電源管理IC(DC-DC)和專用輔助處理器，用於訊號處理和加密加速，以及全面的產品與可擴展性，該系列包含多個家族，均具有40nm低成本優勢。
黃健洲指出，該公司的微控制器系列致力於強化安全系統，實現信任(確保設備真實)、加密(保持通訊和數據機密)，以及防止篡改(主動監控物理攻擊)等目標。
綜上所述，因應工業與物聯網設備開發者的各種需求，恩智浦備有完善的解決方案，其產品線涵蓋核心處理器、微控制器到各種介面與安全元件，協助開發者克服工業與物聯網設備設計與部署挑戰。
