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客製化CPU竄起 設計驗證需求重新回溫

在RISC-V指令集架構(ISA)的帶動下,處理器客製化的風潮有復甦的跡象,但由於過去十多年來,Arm架構已經在嵌入式處理器市場取得絕對主流的地位,目前CPU設計驗證工具幾乎都是針對Arm架構設計,熟悉CPU驗證工作的第一線工程師,很多也只熟悉Arm架構。如何驗證不是Arm架構的CPU設計,變成一門越來越少人熟悉的技藝。 但需求總會創造供給,在RISC-V的聲勢看漲之際,其生態系統也在快速茁壯。許多EDA業者已經成為RISC-V社群的一員,試圖填補這個空白,並掌握相關商機。 CPU設計驗證沒有標準答案 天底下幾乎找不到沒Bug的CPU設計,特別是通用型CPU,因為在CPU上執行的軟體或應用程式太過多樣化,設計驗證工程師幾乎不可能用窮舉法把CPU會遇到的各種可能狀況都模擬一遍,抓出設計上的Bug,因此通用型CPU的設計驗證,不僅是技術問題,同時也是風險管理問題。因為資源有限,驗證團隊往往只能捉大放小,把不可接受、高風險的重大Bug抓出來修正。然而,漏網之魚總是存在,本以為無關痛癢的小Bug,也可能導致災難性後果。所以,設計驗證要做到什麼程度,驗證項目要如何規畫,不只是技術問題,也考驗團隊的風險評估能力。 主流CPU的架構變得日益複雜,也讓CPU設計驗證變得更困難。英特爾(Intel)出身的SiFive總裁暨執行長Naveed Sherwani就表示,如果要對當代的主流處理器進行設計驗證,一定要有龐大的團隊,而且團隊成員必須是有三到五年以上設計經驗的資深工程師,否則很難做好這項工作。相較之下,從教育需求中誕生的RISC-V,因為其架構相對單純很多,所以CPU的設計驗證也比較容易進行。如果是學生專案作業的水準,一個學習RISC-V架構大約半年左右的大學生,就有能力為自己設計的RISC-V核心進行驗證。 當然,學生作業是一回事,商用等級的CPU還是要用更嚴謹的態度來面對。SiFive的研發團隊擁有15年以上的SoC設計經驗,並且對RISC-V有非常深入的研究跟知識,所以能獲得大量知名客戶的信任跟委託,為其實現RISC-V核心的設計跟SoC整合。統計數據會說話,在2020年上半,SiFive設計定案的SoC創下了不良率為0的傲人成績,遠優於公司創立以來的平均值25DPPM,以及業界平均值100~200DPPM。 EDA工具商擴大接觸RISC-V社群 除了公司研發團隊本身的實力之外,EDA工具的支援逐漸到位,也是RISC-V品質提升一個很重要的原因。由於RISC-V的使用族群跟開發者越來越多,許多EDA公司,如新思(Synopsys)、益華(Cadence)與明導(Mentor),都開始對RISC-V提供更多支援。據了解,晶心科技所使用的設計驗證工具,大多都來自明導,但益華近來也很積極地與RISC-V社群有所接觸。 一般來說,要為客製化CPU進行設計驗證,需要用到指令集模擬器(ISS)、RTL模擬器,以及基於FPGA的硬體模擬系統(Emulator)與原型(Prototyping)建構系統這四種工具。在Arm全面主導嵌入式處理器市場的年代,很多EDA業者對指令集模擬器的布局都慢慢淡化,因為Arm的指令集是標準化的,沒有客製化空間,因此指令集模擬器變成無用武之地的技術。至於FPGA Emulator跟Prototype系統,則因為客戶希望壓縮產品開發時程,要用更快的速度完成硬體除錯,並導入軟硬體同步開發的作業流程,還有一定的需求存在。 Cadence資深產品行銷經理Zaid Rodriguez解釋,在IC設計的作業流程中,有兩個環節會涉及到FPGA,一個是設計模擬,另一個則是原型建構。雖然這兩個步驟都會用到FPGA,但使用的目的不同。 設計模擬是設計驗證的一個階段,IC設計工程師將晶片設計的原始碼移植到FPGA上,主要目的是為了進行除錯,晶片的運作效能則不是重點。因此,對模擬工具來說,重點在於提供完善的移植跟除錯工具,讓工程師可以快速地把RTL碼轉換成可以移植到FPGA上的格式,展開硬體除錯作業。 至於原型建構,主要目的則是為了爭取時效,讓韌體/軟體開發工程師可以在還沒有拿到ASIC、SoC的工程樣本時,就開始為晶片撰寫軟體。是故,原型建構工具的使用者,除了同樣需要快速將設計移植到FPGA上之外,對晶片的效能要求會比模擬來得高很多,還需有完整的軟體除錯工具,以及基本的硬體除錯。理論上,當IC設計進行到原型建構這個階段時,硬體本身應該已經沒有太多Bug,但實務上還是難免會遇到有漏網之魚的情況。 但在RISC-V興起與Arm有限度地開放自訂義指令集之後,EDA工具業者應該會加快腳步,填補這些年客製化CPU需求不足,導至CPU驗證工具出現缺口的情況。 可控軟體環境減輕驗證負擔  然人才需求依然急迫 換個角度來看,CPU的設計驗證之所以困難,跟設計團隊無法預知CPU上將執行什麼軟體有關。但如果設計團隊在開發CPU時,就已經知道在該CPU會執行什麼軟體,情況將大不相同。這正是RISC-V目前的實際應用狀況。 目前大多數的RISC-V應用,都屬於深度嵌入(Deeply Embedded)應用,亦即CPU上不會(或鮮少)執行第三方軟體,而是IC供應商自己開發的軟體或韌體,例如NVIDIA GPU內嵌的Falcon處理器、三星(Samsung)的5G毫米波射頻前端模組,就是典型案例。這使CPU開發團隊面對的是一個「可控」或「可預期」的軟體環境,因此在進行設計驗證的時候,究竟要把哪些項目納入驗證範圍,變得相對明確,進而讓設計團隊有機會窮盡各種可能出現的情況,徹底抓出所有可能存在於CPU設計中的Bug。 但即便如此,要驗證一款客製化CPU,還是一項相當吃重的工作,導致相關人才在客製化CPU蔚為話題的今天,變得非常搶手。例如蘋果(Apple)就持續在台灣開出CPU驗證工程師的職缺,晶心也有相關人才需求。加上EDA產業急於填補過去十多年淡出市場所留下的空白,可以想見的是,擁有CPU設計驗證知識的專業人才,在人力市場上,將變得奇貨可居。
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超前部署數位轉型 西門子虛擬博覽會即將起跑

做為工業4.0的先驅之一,德國工業大廠西門子(Siemens)近幾年一直大力倡導製造業數位轉型。隨著COVID-19疫情在2020年上半突然席捲全球,對企業在真實世界的正常運作造成巨大干擾,原本就已經在力推數位轉型的西門子,一方面迅速調整自己的步伐,同時也更積極地推動各種可協助製造業實現數位轉型的解決方案。即將在8月14日正式上線的數位企業虛擬博覽會(Digital Enterprise Virtual Expo),就是該公司一方面讓自身運作更加數位化,另一方面為台灣製造業介紹更多數位轉型方案的例子。 台灣西門子數位工業將在8月14日起,在線上舉辦為期一個月的數位企業虛擬博覽會,透過虛擬網站呈現該公司最新的技術與應用。該博覽會涵蓋四大主題焦點,分別是AI、工業5G、3D列印與邊緣運算,同時還有導入數位雙胞胎技術協助口罩廠商生產的成功案例影片分享。另外,本次數位企業虛擬博覽會除了發表最新產品和技術外,也精心規劃了數位企業虛擬論壇以及專家講座(Expert Talks) ,集結西門子的產業專家分享一系列最新技術、解決方案和創新應用。 台灣西門子數位工業總經理Tino Hildebrand表示,在後疫情時代,該公司與客戶、經銷商的溝通方式轉變為採用線上的方式進行,西門子首屆數位企業虛擬博覽會匯集各種新穎的科技介紹,讓大家一探人工智慧、大數據、工業5G以及工業雲在自動化領域的應用,並進一步了解如何透過西門子解決方案,協助企業邁向數位化以及智慧製造。 實體論壇走向線上 備受矚目的西門子數位企業虛擬論壇,將介紹最新尖端技術AI、工業5G、3D列印與邊緣運算整合工業領域的應用,以及最新數位化產品,與大家共同探討如何透過創新科技,幫助企業成功打造數位轉型。另外,本次博覽會的重頭戲之一,便是由西門子數位工業精心籌備的Expert Talks專題系列講座,集結西門子產業專家分享一系列最新的技術、解決方案和創新應用。完整呈現西門子解決方案在自動化產業的實際應用,並探討最新趨勢議題,提供相關業者與西門子專家互動的機會。 展示最新趨勢技術應用 本次虛擬博覽會的亮點之一是展示在趨勢議題下西門子的創新技術應用,包含AI、工業5G、工業雲MindSphere以及3D列印技術等應用。其中將呈現AI工業自動化領域之應用,介紹如何搭配西門子SIMATIC S7-1500 TM NPU 實現高效處理類神經網路。另外,工業5G的應用也趨近成熟,如何透過工業5G滿足工業無線通訊需求,也成為本次虛擬博覽會探討的話題和焦點之一。而雲端以及邊緣運算依然是今年炙手可熱的議題之一,西門子將介紹工業雲和邊緣運算的應用,協助客戶快速順暢實現虛實世界連結,並幫助企業發掘數據潛力。而備受矚目的趨勢焦點之一, 3D列印技術也將會在西門子數位企業虛擬博覽展出,近年來3D列印已逐漸改變整個業界的生態,且以年產值23%的速度高速增長,從產品設計到產品製造,再到商業模式,以及新的產業誕生。西門子持續透過數位雙胞胎技術和自動化產品,協助各大積層製造設備製造商邁向生產自動化和數位化。 口罩機廠商導入數位雙胞胎實例分享 全球受到新冠病毒疫情的影響,許多國家對於口罩的需求激增,西門子協助口罩機廠商導入西門子數位化解決方案,運用全方位控制驅動系統模擬軟體,並透過PLCSIM Advanced以及SIMATIC Machine Simulator建置S7-1500T CPU與V90伺服驅動系統的數位雙胞胎,將原機台效能提升50%。機台部分與西門子工業雲MindSphere結合,分析並優化現場資訊,讓製造商充分了解機台資訊,提升數據透明度,並導入西門子數位雙胞胎技術,助力口罩商生產無耳掛口罩,實現口罩製造4.0 。
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溫度監控確保系統安全 熱敏電阻主攻精密溫控

溫度感測器測量熱量以確保某個流程或設備保持在特定的溫度範圍內,進而保證在安全環境中持續運行,或者滿足強制性的安全規範。而且這類感測器在溫度極高、存在危險情況以及測量點無法觸及的條件下工作。在溫度感測器市場中,有三種產品占據主要的市場份額,分別是熱電偶、NTC熱敏電阻及電阻溫度檢測器(RTD),每種產品對於特定應用都具有自身的優劣勢(表1)。 熱電偶成本低/易受雜訊干擾 熱電偶是這類感測器中最簡單的一種,從義大利科學家亞歷山德羅伏特的初次發現以及德國物理學家湯瑪斯澤貝克的重新發現以來,自19世紀末就已經開始使用。他們的研究共同表明,當兩條不同金屬製成的電線在末端連接到一起,而且接頭處存在溫差時,就會產生磁場。隨著溫度的變化,電壓會有所起落(稱為塞貝克效應)。在熱電偶中,電壓和溫度之間的這種關係可以使用參照表來計算得知。 熱電偶的主要優點在於成本極低、溫度範圍廣、耐久性高,並且能夠在不使用電源的情況下發揮功能。缺點則是待測量的物件和熱電偶之間不得存在熱流動,並且會老化,其精度也會受到影響,當電線接觸到水分、化學品或者發生機械干涉時,這一情況尤其明顯。熱電偶也會產生很低的輸出電壓,必須進行放大,而且在長導線上易於受到外部雜訊的影響,當熱電偶的電線遇到訊號電路上的銅線路時,就會產生冷連接(Cold Junction)。 熱敏電阻多用於精密溫控 熱敏電阻—特別是NTC熱敏電阻,由邁克爾 法拉第在1833年命名而來,他發現隨著溫度的升高,硫化銀的電阻會逐步降低。然而,由於熱敏電阻的生產較為困難,應用也比較少。隨著發現後世紀,撒母耳 魯本在1930年取得熱敏電阻的專利時,才開始商品化生產。 熱敏電阻一直受到歡迎,因為它的電阻隨著溫度上升而變化,其解析度也就更大,具有高度的可重複性與穩定性,同時還具備出色的可互換性。其熱品質較低,因而對溫度變化的回應也迅速。NTC熱敏電阻採用經過壓制的盤狀、棒狀、板狀、珠狀或片狀壓鑄半導體材料製成,如燒結金屬氧化物。由於製成品可以符合嚴格的電阻公差和溫度精度要求,NTC熱敏電阻主要用於精密的溫度控制。 NTC熱敏電阻還可以在電源中用作湧流限流器,在此類應用中可提供較高的初始電阻,在主機裝置打開時防止高強度的電流發生流動。升溫後,這種電阻有所降低,允許更多的電流發生流動,使主機裝置正常發揮功能而不會損壞。該應用中的NTC熱敏電阻尺寸要大於溫度測量時使用的熱敏電阻,專為該應用設計而成。相比之下,正溫度係數(PTC)熱敏電阻可作為自恢復的保險絲和加熱器使用。由於此處的討論只與溫度的測量和控制有關,因此關注點在於NTC熱敏電阻。然而,重要的一點在於要認識到PTC與其他裝置的區別在哪裡,以及為什麼在特定應用中會如此有效。 在施加極小的功率或者根本不施加功率的情況下,PTC會處於低電阻狀態,陶瓷的原子會按特定的模式排列,允許一些電子自由流動。在施加了足夠的電壓後,PTC幾乎就可以在瞬間達到180℃左右的轉移溫度(Transition Temperature),電阻則增加了大約1,000倍,使其成為一種簡單而又有效的自恢復保險絲。去掉電壓後,熱敏電阻會回到低電阻狀態。由於一旦超出轉移溫度,PTC就可以自我調節到一個恆溫,因而可作為加熱器。這種屬性使得無論電壓和環境溫度如何變化,PTC皆可在近乎相同的溫度執行。 熱敏電阻屬於非線性裝置,代表圖中電阻和溫度關係的各個點不會形成一條直線。因此,需要修正資料,例如將熱敏電阻和定值電阻器組合在一起,形成一個可透過ADC達到資料數位化的分壓器。藉由此裝置為電阻器選取了合適的數值後,便可以改變曲線的溫度範圍,讓電阻與溫度的關係圖接近直線,進而滿足應用的需求。 儘管其溫度可以是零功率電阻下熱敏電阻本身的溫度,NTC熱敏電阻通常根據室溫(一般為25℃)下的電阻來指定。零功率電阻指熱敏電阻的功耗較低時,特定溫度下測得的熱敏電阻的電阻值。額外降低的功率將會相當於不超過0.1%的電阻變化數值(或者公差的1/10,取其中較小值)。相對較低溫度下,如-55到70℃的應用,通常會使用電阻較低一些、即200到10,000歐姆的熱敏電阻,而溫度更高的應用則通常使用電阻高於10,000歐姆的熱敏電阻,達到最佳化所需溫度下每度電阻的變化的目的。 熱敏電阻具有許許多多的形狀,比如說盤狀、片狀、珠狀或棒狀,可以採取表面安裝、內嵌到系統中、封裝到環氧樹脂、玻璃或焙乾的酚醛樹脂中,或者還可以塗漆。最佳的形狀往往取決於要監測的材料,例如固體、液體或者氣體。當待測設備不易接近或者難以觸及時,熱敏電阻還可以連接到電纜上。在這種情況下,NTC熱敏電阻收納在一個連接到裝置上的環形端子中,另一端則有一個連接器,用於附著到控制器。這些元件使用的電纜專為該應用而設計。電纜長度可指定為100到9,999毫米,並且還可以指定從1,000歐姆到10萬歐姆的各種Beta值和電阻值。 熱敏電阻的成本各不相同,部分與精度有關。成本極低的熱敏電阻僅可保證在單一溫度下工作,在幾度的實際值範圍內(保證的溫度下)提供基本的指示功能。昂貴一些的熱敏電阻則可在範圍極廣的溫度下保證達到幾分之一度的精度。在典型應用中,控制器可監控熱敏電阻的溫度。流過該裝置的微小偏置電流會送到控制器,控制器則使用電源來將偏置電流施加到整個熱敏電阻上,獲得控制電壓。當測得的溫度低於或高於一個指定的範圍時(設定點),控制器將執行指定功能,如開關風扇或者其他的裝置。 RTD穩定性高/可重複作業 RTD採用的是電阻值隨溫度發生變化的電阻器。RTD具有非常高的精度、可重複使用且高度穩定,薄膜型可用於範圍從-50到500℃的溫度,繞線型則可用於-200到850℃的溫度範圍。薄膜型RTD的元件包括基板上形成的一薄層的鉑,建立起的形狀可形成一個電路,該電路經微調後產生特定的電阻。該元件採用了塗層處理,可保護薄膜和連接位置。相比之下,繞線元件是封裝在陶瓷管或玻璃管中的線卷,或者是繞著玻璃或陶瓷材料的線卷。 RTD元件具有較高的熱品質,因而與熱電耦和熱敏電阻相比,檢測溫度變化的速度較慢。儘管只需兩根銅線即可將RTD連接到電路,但是根據周圍的溫度,銅線的電阻會產生微小的變化,因此大多數的RTD中都整合了第三根線,以使控制器修正這類變化。最精確的RTD使用了鉑材料,提供的電阻從100到1,000歐姆,稱為PT100和PT1000型。鉑材料的RTD對於溫度變化具有近乎線性的回應,穩定性很高且極為精確,可重複作業,並且溫度範圍極廣。由於價格較為昂貴,所以僅在需要最高精度的情況下使用。 以方程式計算電阻與溫度關係 用於指定熱敏電阻的基本值稱為Beta(β),表示隨熱敏電阻中電阻和溫度間的關係而發生變化的曲線形狀,在指定具體類型時是關鍵係數。度量單位是克爾文(K),遵循以下方程中定義的規則:   其中: ΔR=電阻變化 ΔT=溫度變化 k=電阻的一階溫度係數 如果k值為正,則電阻隨著溫度的上升而增大,因而熱敏電阻可稱為正溫度係數熱敏電阻;如果k值為負,則電阻隨著溫度的上升而減小,並且裝置稱為負溫度係數熱敏電阻。只要指定Beta值,就可以根據應用所需的電阻,在給定溫度下實現相應的熱敏電阻特性。也就是說,可以決定特定溫度下熱敏電阻的電阻必須是多少。 可以利用兩種方式來確定NTC熱敏電阻的Beta值。第一種方式是使用以下四個分量進行計算: 其中: RT1=溫度1下的電阻(歐姆) RT2=溫度2下的電阻(歐姆) T1=溫度1(K) T2=溫度2(K) 使用該方法,可以利用兩個溫度(RT1和RT2)來計算出NTC熱敏電阻的Beta值,但是僅可在一個很窄的溫度範圍內確保準確性。另一種更準確的方法就是使用斯坦哈特-哈特(Steinhart–Hart)方程式,得到的值會更接近實際溫度,在熱敏電阻的整個工作溫度範圍內都很有效。如果熱敏電阻製造商的資料表上未提供斯坦哈特-哈特係數,則可以測量具體溫度下的三個電阻,然後透過三個聯立方程式運算,進而得出這些係數。該過程如下所示:   其中: T=溫度(K) LnR=熱敏電阻測得電阻的對數 A、B和C=隨著熱敏電阻的類型和型號以及所需溫度範圍而變化的斯坦哈特-哈特係數。 如上所述,係數A、B和C是利用取熱敏電阻在三個溫度下的電阻並且求解三個聯立方程式而得到的。例如: T1=0℃,10,000歐姆熱敏電阻的電阻R1為32,803歐姆時。 T2=50℃,10,000歐姆熱敏電阻的電阻R2為3,603歐姆時。 T3=100℃,10,000歐姆熱敏電阻的電阻R3為685.7歐姆時。 1/T1=A+B(LnR)+C(LnR) 1/T2=A+B(LnR)+C(LnR) 1/T3=A+B(LnR)+C(LnR) 常數A、B和C的值為: A=0.001100669397 B=0.000238957307 C=0.00000006722278769 表2所示為對於10,000歐姆熱敏電阻在25℃下進行該計算時的誤差。 另一個Beta公差的因數描述了某一零件的實際曲線,在貼近按Beta值定義的標定曲線時距離有多近,用於描述點符合的零件。點符合的熱敏電阻,用於要求特定的電阻值與特定的溫度相符合的應用。決定Beta值的其中一個因素,是裝置中使用的各種金屬氧化物的成分和結構以及製造工藝中的變數。這樣一來,在生產批次當中以及在生產批次之間,每個單元之間都會存在變化。對於珠式的熱敏電阻來說,Beta公差通常為±1%到±3%的階數(某些材料可以達到±5%)。對於金屬化表面觸點類型的熱敏電阻來說,Beta公差的範圍將從±0.5%一直到±3%。 NTC熱敏電阻的製造商會為他們的每種產品提供電阻或者電阻比與溫度的對照表格。目前有大量形形色色的材料系統正在使用,每個系統對於可以製造的熱敏電阻的類型、熱敏電阻的尺寸、作業和儲存的溫度範圍以及可用標稱電阻值的範圍來說,都提出了特定的限制。 熱敏電阻的可互換性是一個重要的考慮事項,定義為熱敏電阻在一定溫度範圍內貼近已公布的電阻曲線時的接近程度如何。公布的電阻曲線可視為絕對精度,因此可互換性就是與該點的偏差。在效能不發生降級、並且每次更換後毋需對電路中的每個感測器元件進行校準的情況下,熱敏電阻有多麼符合這一點的要求,可決定零件的互換效能如何。然而必須注意,可互換的熱敏電阻包含了其規格範圍內的Beta公差,因此根據可互換性確定了相對於絕對標稱曲線的精度後,所以可互換的零件上就不再存在Beta公差。 評估熱敏電阻安全 為最終使用者選取適宜的溫度監控與溫度控制裝置看起來似乎非常簡單,在選用並安裝到系統之前並不需要多少知識。然而,正如本文所示,指定使用熱敏電阻的實際要求要多得多,如果未能根據預計用途來對裝置進行評估,則會造成故障、設計為其服務的系統發生破壞,甚至還可能起火以及/或者對產品或系統周圍的人員構成危險。事實上,熟悉這類重要的溫度管理裝置並不需要很多的時間,並且可帶來重大回報,十分值得投入。 (本文作者Debashis Sarkar為Molex進階工程經理;Rahul Bbhaskar則為Molex產品設計進階工程師)
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多鏡頭結合感測應用帶來強勁需求 相機模組市場規模步步高

據研究機構Yole Developpement預估,在智慧型手機競相採用雙鏡頭、甚至多鏡頭的設計趨勢,加上結構光感測等基於飛時(ToF)原理的測距應用需求帶動下,全球相機模組的市場規模將從2019年的313億美元成長到2025年的510億美元,複合年增率(CAGR)約10.5%。 Yole Developpement分析師Richard Liu表示,智慧型手機大約從2015~2016年這段期間開始流行起雙鏡頭設計,並在2018~2019年間升級成三鏡頭。從2020年起,搭載四鏡頭的智慧型手機,將開始出現在市場上。隨著手機上搭載的鏡頭數量越來越多,市場對相機模組的需求也跟著水漲船高,成為支撐相機模組市場成長的最主要動能。 另一方面,除了用來取得影像的相機模組外,為了各種感測應用而設計的特殊鏡頭,在手機上的使用量也越來越多。舉例來說,用來執行3D臉部感測的結構光感測模組、為擴增實境(AR)應用提供距離量測數據的飛時測距(ToF)模組,以及安裝在手機螢幕下方的光學指紋感測模組,本質上也都是相機模組。 除了手機之外,隨著先進駕駛輔助系統(ADAS)幾乎成為新車的標準配備,車載相機模組的市場規模也呈現快速成長的態勢。2019年時,車載相機模組的市場規模已達到40億美元,成為繼智慧型手機之外,另一個相機模組的主要市場。  
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聯發科攜手英特爾布局5G個人電腦市場

聯發科技5G布局從手機跨足到電腦及其他領域,與英特爾(Intel)攜手合作5G個人電腦方案。日前通過5G數據機資料卡的開發與認證,邁入關鍵里程碑,成功5G體驗帶入下一代個人電腦。首波搭載聯發科技5G數據機解決方案的筆記型電腦將於2021年初上市。 聯發科技5G布局從手機跨足到電腦及其他領域,與英特爾攜手合作5G個人電腦方案 (來源:Intel) 聯發科技總經理陳冠州表示,與英特爾的合作見證聯發科技在 5G 行動運算業務的全面拓展,也為進軍個人電腦市場開啟了絕佳的機會。憑藉英特爾在個人電腦領域的深厚專業和聯發科技突破性的 5G 數據機研發實力,將能重新定義現代筆記型電腦的使用體驗,為消費者打造最佳5G聯網服務。 英特爾公司副總裁暨筆記型電腦用戶平台總經理Chris Walker認為,成功的合作關係取決於執行力,很高興看到英特爾與聯發科技在5G合作案的快速進展,順利於第三季提供客戶5G數據機解決方案。5G將進一步改變聯網、運算和通訊的方式,藉由在4G時代累積的PC地位,英特爾得以提供優良的個人電腦產品。 聯發科技的T700 5G數據機日前已在實際測試場景中成功完成5G獨立組網(SA)通話對接,朝5G部署的目標邁出下一步。此外,借助英特爾在系統整合、驗證和開發平台優化方面取得的進展,除了為用戶帶來良好體驗外,更將協助OEM合作夥伴工程設計開發的支援。 聯發科技T700數據機支援Sub-6頻段5G網路的非獨立與獨立組網,以提供更快速、更可靠的穩定連線體驗。無論消費者是在家中或是路上,都能以 5G 高速瀏覽網頁、收看串流媒體及玩遊戲。聯發科技的數據機產品還具備高能效特性,可延長筆記型電腦的電池壽命,減少消費者充電的次數。聯發科技積極於個人電腦、行動通訊、家庭、汽車和物聯網領域推進5G 技術,促盡快速聯網服務的普及。
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平價車款大賣 Tesla撼動產業力量更強大

平價車款帶動銷量起飛轉虧為盈還需加把勁 資策會MIC資深產業分析師何心宇 截至2019年底,Tesla電動車累計銷售量為89.6萬輛,但僅2019一年,便銷售了36.7萬輛,其中Model 3銷售30萬輛(占比達82%)、Model S/X合計銷售量為6.7萬輛(佔比18%)。 Model 3是實現Tesla電動車大眾化的關鍵。過往Tesla定位電動車為「高貴汽車」,在Model 3上市後,其保有Tesla高性能、品牌價值但卻有親民的價格,是Tesla市場規模得以快速成長的關鍵。 量產在即的Model Y,則是Tesla首款Compact SUV,北美市場的Model Y在加州Fremont生產,自2020年4月開始交車,中國的上海工廠也已啟動Model Y境內生產,並預計於2021年開始交車。Model Y與Model 3有75%共用零組件,且SUV市場廣大,Model Y未來成長可期。有鑑於此,2020年Tesla設定目標銷售量為50萬輛,年成長率為36.2%。 挾帶著全球投資者的期望,Tesla年營收雖每年呈現上升趨勢,但由於龐大研發/投資費用的積累,及產能提升緩慢的窘境,Tesla長期面臨淨虧損的財務問題,至2019年仍未實現營利。 商業模式有新意 Tesla毛利率傲視同業 雖Tesla尚未實現營利,但對比全球傳統整車廠,Tesla汽車業務除汽車銷售外,尚有其他增值服務利潤來源,如OTA(Over the Air)/自動駕駛系統(Full Self-Driving, FSD)軟體更新、充電收費、儲能式充電等服務收入,並在北美、歐洲等地開展共用服務,所有Tesla車主經登記後可將閒置汽車委由Tesla營運共用服務,Tesla藉此收取服務費用。 另加總其各車型毛利率,Tesla Model S/X毛利率基本維持在30%左右,Model 3約為20%,Model Y毛利率將高於Model 3,Semi與Roadster 2因定位高價位車種,毛利率可望更高,故Tesla汽車業務毛利率可望維持25%以上。對比全球主要整車廠豐田(Toyota)、福斯(VW)、福特(Ford),這些傳統車廠的毛利率基本維持在16%~19%,高階品牌車廠BMW毛利率亦僅20%左右,Tesla毛利率有其突出之處。 觀察業務結構,汽車業務為其營收重心,汽車業務指的是銷售與租賃收入。汽車銷售指的是Model S、Model X、Model...
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專訪耐能智慧創辦人暨執行長劉峻誠 KNEO共享平台劍指Edge AI Net

AI發展持續落地,尤其是Edge AI呈現百花齊放的狀況,各式各樣的物聯網終端應用持續導入AI,Kneron創辦人暨執行長劉峻誠表示,該公司從2015年成立以來秉持普及AI的信念,並以構建終端AI網路為目標。推出KNEO平台,將以App Store的形式對產業開放,使用者可自行開發AI應用並上傳至該平台,或下載其他人的AI應用後再進行改良,實踐AI everywhere的願景。 Kneron創辦人暨執行長劉峻誠表示,KNEO平台將以App Store的形式對產業開放,使用者可自行開發AI應用並上傳,實踐AI everywhere的願景 以KNEO平台中的Kneo Stem AI USB加速棒為例,該產品內建耐能KL520 AI晶片,僅靠KNEO Stem驅動AI軟體,即可具備AI功能,只要把KNEO Stem插入單板計算機Raspberry Pi的USB埠,即可執行如執行物件偵測、人數統計、辦別年齡、性別,和透過攝影機輸入的數據進行人臉識別。 此外,KNEO Stem可促進不同感測器之間的通訊,把Raspberry Pi連接兩個KNEO Stem,一個連接到門鎖,另一個連接到安全攝影機,當兩個人先後接近門鎖時,與門鎖相連的KNEO Stem會辨別出第一人的臉是該鎖的授權使用者;與此同時,與安全攝影機連接的KNEO Stem同時偵測到門前有兩個人,而第二人並沒有授權進入。透過KNEO Stem的聯合智慧,安全攝影機和門鎖進行通訊,以識別門前出現異常並發出警告。 劉峻誠強調,Kneron的晶片設計架構就像是樂高積木,具備「可重組式人工智慧神經網路技術」,會根據不同任務進行重組,減少運算複雜度,在不同的卷積神經網路模型的使用上,無論是模型內核(Kernel)大小、模型規模,還是影像輸入大小的變化,都能保持高效率使用運算(MAC)單元。  
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BMW ConnectedDrive雲端商店即時滿足駕駛需求

BMW ConnectedDrive雲端商店正式於台灣上線,客製化服務可於線上隨時選購、無需等待即時開通,讓車主自由選擇所想要的駕駛體驗。車主只需在雲端商店購買完成之後,就可以透過無線軟體更新技術(Over-The-Air, OTA)完成功能啟用,將既有的BMW ConnectedDrive智慧互聯駕駛功能擴大服務內容,以智慧、便利且易於上手的服務介面設計,提供車主24小時線上隨時購買、自由打造個人所需服務組合,購買後可立刻自動開通車上服務。 透過遠端引擎啟動功能,車主無論身處何地都可以透過Connected App遠端啟動車輛同時開啟車內空調,增添用車便利性 來源:BMW BMW ConnectedDrive雲端商店目前提供的功能包括: ‧ 遠端引擎啟動 透過遠端引擎啟動功能,車主無論身處何地的,在家中、辦公室或餐廳用餐時,都可以透過Connected App遠端啟動車輛同時開啟車內空調。 ‧ M款跑車化電子懸吊系統 凡車輛配有電子懸吊系統,皆可透過BMW ConnectedDrive雲端商店升級成M款跑車化電子懸吊系統。M款跑車化電子懸吊系統可隨時依照路況與駕駛模式電動調整,並透過動態行車模式手動更改懸吊系統設定,配合個人的駕駛需求。 ‧ 運動化引擎聲浪模擬功能 透過運動化引擎聲浪模擬功能的輔助,處於任何行駛模式中都可以享受如跑車般的駕馭情境,可隨時於車內享受符合當前行車模式設定的引擎聲浪,亦可隨自身喜好調整聲浪強度。 ‧ 手機數位鑰匙分享包 手機數位鑰匙分享包功能協助車主與五位家人、朋友分享手機數位鑰匙,擁有手機數位鑰匙,可透過BMW Connected App操作上鎖或解鎖車門、啟動車輛引擎等功能。 ‧ 360度環景碰撞錄影功能 360度環景碰撞錄影功能會於道路上危急狀況發生時自動記錄汽車周圍環境影片,同時也可以手動方式收藏旅途照片。 除了上述服務外,透過BMW ConnectedDrive雲端商店,可以選購到更多智慧互聯駕駛服務,包括可透過Connected APP於遠端以智慧型手機操作車輛功能的智能遠端遙控;直接以BMW iDrive操作介面使用BMW支援外部應用程式的線上生活資訊;旅途中提供個人專屬資訊與服務的旅程諮詢秘書;及可監控目前路況提供建議行駛路徑的即時路況資訊等功能,為BMW車主打破軟硬體界線,打造個人駕馭體驗主導權,對車輛的掌控與操控範圍延伸至數位化功能。
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開放不等於免費 CPU客製化必須穩紮穩打

為滿足人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、邊緣運算等應用對運算效能的需求,許多晶片供應商都開始探索使用客製化CPU的可能性,盼藉由專為執行某些特定運算任務所設計的指令集跟執行邏輯,來提高運算效能。但魚與熊掌往往難以兼得,這些專為某類運算任務設計的特殊CPU,必然會犧牲其泛用性,與現有應用軟體的相容性問題,也必須審慎應對。 大廠導入RISC-V 小心翼翼試水溫 因此,即便RISC-V這類開放架構CPU廣受業界矚目,採用RISC-V核心的SoC或處理器設計案例數量也快速成長,但若更深入研究RISC-V在這些SoC或處理器中所扮演的角色,就會發現目前RISC-V的應用領域,還是高度集中在不太需要顧慮第三方軟體相容性的範疇。 舉例來說,繪圖晶片(GPU)大廠NVIDIA的GPU晶片內,除了負責執行圖形運算的各種著色器(Shader)之外,還有許多晶片內部的控制跟協調作業需求,必須靠嵌入式CPU來執行。為此,NVIDIA早在十多年前就開始自行發展RISC指令集,並以此設計出自家專用的嵌入式CPU,負責GPU內部的管理跟控制任務。 但經過十多年後,NVIDIA內部的研發團隊認為,已經很難再靠改良現有指令集架構的方法來滿足新的需求,因此,該公司決定發展全新架構,以提供更高的性能。具體來說,新一代嵌入式CPU至少要提供比現有CPU高一倍的效能、支援64位元記憶體定址、快取與高速記憶體等。 經過評估之後,NVIDIA發現,目前市場上的主流CPU核心,還是沒辦法滿足其需求,所以又走回了自行開發的老路。不過,與十多年前NVIDIA必須自己從指令集架構開始發展的情況不同,這次NVIDIA可以用RISC-V指令集架構作為設計起點,來開發新一代CPU,取代已經使用十多年的老CPU。 2016年時,NVIDIA先採用柏克萊大學發展出來的RISC-V處理器Rocket,開發出第一代基於RISC-V的Falcon控制器,在9項客製CPU設計要求中,已能符合7項功能規格。到了2017年,NVIDIA改用自己設計的RISC-V處理器版本,發展出第二代Falcon控制器。 第二代Falcon控制器使用了64位元RISC-V指令集來設計,並根據自身需求,決定需要使用哪些指令,也加入自己的專用指令集,來對CPU設計進行最佳化。第二代Falcon不只滿足所有技術需求,而且效能更好,也幫助他們降低成本,就是因為採用開源設計。 三星電子(Samsung)採用RISC-V的情況也類似。三星早在2017年就已經開發出第一款內建RISC-V核心的晶片,經過三年多的設計迭代,該公司在2019年的RISC-V高峰會上,正式發表了第一款內建SiFive RISC-V核心的5G毫米波前端模組,接下來三星還有意在AI影像感測器、安全管理晶片與AI運算控制器等晶片中導入RISC-V。在5G毫米波前端這款解決方案中,RISC-V核心負責的任務是訊號處理,而非標準CPU所擅長的控制任務。這顯示RISC-V在某種程度上,可以靠著DSP延伸指令集這項擴充能力,取代某些原本要靠數位訊號處理器(DSP)實現的應用。雖然三星並未揭露未來RISC-V在影像感測器中所扮演的角色,但考量到影像感測器就跟5G射頻前端一樣,會有大量的訊號處理任務需求,可以合理推論,RISC-V應該會扮演某種接近DSP的角色。 除了在處理器、SoC內部扮演微控制器或訊號處理器的角色外,儲存相關應用採用RISC-V的速度也相當快。除了威騰(Western Digital, WD)對RISC-V全力相挺,發展出三款基於RISC-V指令集的核心(表1),主要應用在NAND Flash控制器上之外,晶心科技技術長蘇泓萌透露,台灣某SSD控制器大廠的控制器晶片,也已經內建晶心提供的RISC-V核心。 從NVIDIA、三星,以及威騰等NAND Flash控制器的實際應用案例,不難看出這兩家大廠導入RISC-V的過程,是經過深思熟慮的。不管是GPU內部的控制任務,或是5G毫米波前端,其運作所涉及的軟體都是韌體,晶片開發者對此有完全的掌控能力。也因為晶片開發商可以一手掌控,不太需要考慮第三方軟體、應用在客製化CPU上執行的相容問題,所以晶片開發商可以大膽採用自己客製化發展的CPU硬體架構,以功率、效能與晶片面積(Power, Performance, Area)的極致最佳化為設計目標。 在通用處理器或主處理器方面,目前真的採用RISC-V的知名案例並不多見,僅阿里巴巴旗下平頭哥半導體所發表的玄鐵910,是基於RISC-V指令集架構所開發出來的通用處理器。對RISC-V陣營來說,玄鐵910的問世,固然有其里程碑的意義,但從玄鐵910的規格跟性能測試結果來看,跟Arm及x86陣營相比,還是有一段明顯的差距,在軟體、開發工具支援方面,要跟Arm、x86相比,也還有一段不小的距離。 指令集客製不難 難在維繫生態系完整 面對AI、IoT應用開枝散葉,相關應用開發快速且項目多元,標榜使用者可以自行客製化設計的RISC-V乘著這波風潮,在市場上來勢洶洶,作為嵌入式處理器IP龍頭的Arm,又如何看待? Arm應用工程總監徐達勇(圖1)表示,AI、IoT應用無所不在,確實導致市場上出現許多標準CPU指令集不容易照顧到的新應用、新需求。這些新應用很符合商學教科書上所提到的「長尾理論」--個別應用的市場規模或許不大,但累積起來也是一個相當可觀的市場。對Arm來說,如何滿足這類應用的需求,自然是一個必須思考的問題,而Arm所提出的回應,就是在標準指令集之外,開放晶片開發者在共通的框架、格式規定下,進行客製化的指令集定義。 圖1 Arm應用工程總監徐達勇 事實上,客製化指令集在技術層面並不困難,但Arm直到2019年10月才推出Arm Custom Instruction(ACI),是因為有許多技術以外的考量。例如CPU硬體加上客製化指令之後,編譯器(Compiler)、除錯工具(Debugger)等開發工具,以及處理器上執行的軟體等生態系統的配套,能不能支援開發者自己定義的客製化指令,就是一個大問題。客製化指令立意雖好,但實際上使用者/客戶並不多,而且大多是有雄厚研發資源的大廠,因為客戶必須要有定義指令的能力,並自行克服軟體破碎的問題。 經過審慎思考後,Arm決定在其現有架構中,開放部分客製化指令集,滿足客戶彈性修改CPU指令集設計的需求,但客製化必須符合Arm預先定義好的規範,以避免編譯器、除錯工具無法理解這些開發者自訂義的指令。Arm認為,這是兼顧設計者需求與生態系完整的兩全對策。 SSD控制器便是一個對客製化指令需求很高的應用,因為SSD控制器所做的工作重複性很高,但這些工作卻往往得用到許多條標準指令才能完成,導致CPU經常耗費大量資源在抓取指令(Fetch)上。若能將常用的多條指令整合成一條客製化指令,如圖2,便能加快記憶體存取、編譯與寫入的速度,不只能減少指令執行時所占用的記憶體,也能進一步縮小晶片的尺寸、降低功耗。這是客製化指令對某些客戶非常有吸引力的主要原因之一。 圖2 客製化指令集的基本概念與優劣勢 但客製化之後的指令,必須確保編譯器或除錯工具的夠解譯,否則後面的應用產品開發將無法繼續進行下去。為了避免這種情況發生,相關工具配套必須先到位,或是晶片設計者必須自行備妥這些工具。 天底下沒有白吃的午餐,雖然開源常被跟免費畫上等號,但開源絕不等於免費。光是一套完善、成熟的開發工具,就需要投入大量人力進行研發跟維護,這很難是完全免費的。此外,即便是使用RISC-V這類開源架構設計晶片,仍會有工程開發成本,並且承擔市場風險。如果進行成本精算,開發者的總成本不一定會比取得現成的IP授權來得低。 大廠競相投入RISC-V 背後有其戰略用意 SiFive總裁暨執行長Naveed Sherwani對最近幾年RISC-V廣獲業界矚目,聲勢一路看漲的現象,也有一番值得思考見解。他認為,就技術層面來說,RISC-V的自由與彈性,確實是讓不少大廠對RISC-V產生興趣的原因。但RISC-V能有今天一片欣欣向榮的景象,連帶讓SiFive在短短幾年內就累積超過350個設計定案(Tape Out)的實績,且委託客戶不乏一線科技大廠,關鍵還是在每家廠商想要有與眾不同的產品。 標準CPU還是有其存在的價值,不會所有人都需要客製化的CPU,但如果是對自家產品有長遠發展規畫的大廠,最後一定會考慮在CPU裡面添加自訂義的元素,因為這會讓終端產品出現明顯差異化,進而凸顯自己的品牌色彩。蘋果(Apple)、Google、Facebook、Tesla等大廠都自行為特定應用設計專用的SoC,原因也就在此。 其次,既有的CPU架構在應對AI、IoT所帶來的多樣化需求時,確實有些力有未逮之處。不是現有CPU架構無法實現這些應用,而是在效率面、成本面還有很多改善空間。RISC-V填補了這些缺口,進而讓很多本來採用標準CPU架構,甚至是像英特爾(Intel)、Microchip這些本身就擁有自定義CPU架構的供應商,願意在RISC-V上投入資源。 最後,沒有任何一家廠商或是國家,會樂於見到單一技術供應商擁有市場壟斷地位,因為這會帶來許多風險。先不提新興國家的政府或科技企業對此會有疑慮,即便是美國的科技公司,也會想在既有的主流技術之外,扶植新的供應商與其抗衡。在這個時間點上,RISC-V成為一個頗具潛力的替代方案,且因為RISC-V是開源硬體,沒有權利金、授權費的問題,對大廠來說,只要投入少許資源,就能探索新的機會跟可能性,何樂而不為? 總結來說,RISC-V社群能在短時間內如此蓬勃發展,背後不只有單一原因。有發展潛力的技術、AI及IoT等應用趨勢凸顯出標準CPU架構的問題,加上各家廠商與各國政府分散風險的戰略考量,都促成RISC-V爆紅。
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中國面板廠大舉搶攻顯示器應用

根據TrendForce旗下顯示器研究處表示,京東方與華星光電策略性調整8.5代線產能,將電視面板產能轉移至顯示器面板,加上因新冠肺炎疫情衍伸的遠端工作與學習需求帶動IT產品出貨成長,2020上半年中國面板廠在顯示器面板的市占率攀升至38%。 中國面板廠積極搶攻顯示器應用 京東方在武漢的第二座10.5代廠投入電視面板量產行列,並策略性將部分8.5代線產能由生產電視面板轉往顯示器面板,順勢搭上疫情所帶動的宅經濟需求,加上三星(Samsung)宣布將於年底退出LCD面板供應的效應,有利京東方取得更多產能的出海口,上半年出貨量攀升至2,020萬片,年成長19%。 華星光電2019上半年顯示器面板出貨量低於30萬片,2020上半年開始積極搶進三星電子退出後的VA曲面顯示器市場,出貨量快速拉升至220萬片,較去年同期成長近七倍。熊貓電子受惠於同集團顯示器代工大廠冠捷的穩定需求,加上長期對歐美一線品牌客戶耕耘有成,年成長率達4%;而惠科在滁州、綿陽、長沙的8.6代線已於第二季至明年開始陸續供應顯示器面板,預期未來中國面板廠將更積極搶食顯示器市場。 韓系面板僅剩LGD 台廠產品組合最佳化求獲利穩健 三星電子宣布將於今年底前停止自韓國供應LCD面板,而蘇州8.5代線也計畫出售,2021年LGD韓國8.5代線將可能獨撐大局,在陸系面板廠大舉搶進市場的同時,成本競爭力將是嚴峻考驗。 台灣面板廠近年已不再積極建廠,在有效調配現有產能下,出貨量最大化不再是最主要目標,群創的經營策略就以產品獲利為主要考量,除了限縮21.5吋等小尺寸顯示器面板供給及調漲價格外,也試圖調整電視、筆電與顯示器等現有各類應用的生產比例。友達也受惠於三星電子的退出,2020下半年VA曲面顯示器的轉單需求將十分強勁,加上年底是傳統歐美消費性市場旺季,面板供不應求狀態也將成為價格上漲的動能。 TrendForce分析師楊晴翔表示,以產能擴張的角度觀察,未來中國面板廠的成長態勢銳不可擋,在近期三星蘇州面板廠尋求轉售、熊貓電子對外求售南京與成都廠的情況下,將牽動未來顯示器面板供應版圖,面板廠可能透過生產收斂、併購或買廠的方式提前進行整合,預期將使未來顯示器面板產業發展更為健全。  
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