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MCU添運算加速器 數位電源控制效率更上層樓
數位電源應用與日俱增,而為實現更好的電源控制效率,微控制器(MCU)也開始朝更高運算邁進。為此,意法半導體(ST)近期所發布的全新STM32G4 MCU,便添加了新數學加速器,使其具備更快的運算速度、更佳的精確度,進而提升電源使用效率。
意法半導體資深行銷經理楊正廉表示,要實現更高的電源使用效率,在進行電源轉換(AC-DC)時,電源供應端和負載端就必須進行相位補償或動態調整,而這往往須透過數位化的方式,才得以獲得比傳統類比電源更好的精確度和轉換效率。也就是說,數位電源應用中需要更多的數學運算,透過更多的演算提升電源控制、轉換效率,因此,新一代的MCU產品便導入兩個新的硬體數學運算加速器來提升應用處理速度。
據悉,數學運算加速器專門用於加快運算速度,例如,家電或空調所採用的節能馬達控制演算法中之三角函數計算,以及訊號調節或數位電源控制演算法中的濾波演算法,運算速度相較通用主處理器更快,且效率更高。此外,這種減負方式還可讓內核心釋放更多資源,用於接收更多感測器資料和控制其他功能。
而新推出的STM32G4,便是導入濾波演算法加速度器(Filter-Math Accelerator, FMAC)和CORDIC專用引擎,以滿足數位電源應用需求。楊正廉指出,硬體加速器對於數位電源、馬達控制等應用而言十分有幫助,因可以加快演算法的運算速度,例如,馬達控制應用中的旋轉和向量三角函數,以及一般的對數、雙曲線和指數函數、訊號偵錯IIR/FIR濾波演算法或數位電源3p/3z控制器,以及卷積和相關函數等向量函數。過往這些數值都是倚靠工程師自身的經驗進行調整,但人為調整過程中多少會有缺失,如此一來會影響MCU效能,因此,ST便開發演算法加速度器,讓MCU在數位電源、馬達控制等應用中能有更精準的控制效率。
意法半導體微控制器事業部STM32微控制器產品線行銷經理Jean Marc MATHIEU指出,STM32G4可擴充應用範圍並簡化設計,同時降低功耗還能提升性能,透過這些創新技術,消費性電子或工業設備可以花費較少力氣,實現更高的電源效率。
比無線傳輸更穩定 HDMI仍是家庭影音娛樂首選
Wi-Fi 6(802.11ax)規格目前已經釋出,且許多業者也鎖定家庭影音娛樂市場,是否家庭影音娛樂領域的無線時代已經來臨?針對此問題,HDMI臺灣區市場與業務開發經理馬銘倫表示,HDMI仍有其穩定性的絕對優勢,主因在於它是有線傳輸,因此不會有無線傳輸不穩定的問題,可以確保消費者能有更沉浸式的體驗、更高的畫質和更流暢的畫面。
HDMI技術長Jeff Park表示,HDMI 2.1規格的頻寬可高達48G,能滿足8K電視的超高畫質的顯示需求,具備極高的解析度與更快的更新率,包含8K60Hz與4K120Hz,並且支援高達10K的畫素。用於電影和動態影像的快速媒體切換(Quick Media Switching, QMS)時可消除在顯示內容之前可能導致空白畫面的延遲。
而Jeff Park特別強調HDMI 2.1規格的eARC可簡化連接性、同時支援最先進的音頻格式和最高的音頻品質,可確保音頻裝置與即將推出的 HDMI 2.1 產品之間的完全兼容性。
HDMI總裁暨執行長Rob Tobias也提到,從2018年11月發表HDMI 2.1規格到現在,已經準備開放給有意願的廠商進行測試認證,包括三星(Samsung)、ASUS螢幕以及XBOX等皆將使用這套新規格。另外HDMI也推出了Premium HDMI認證計畫,目前已有數十家廠商參與此計畫。
另外,馬銘倫也介紹了符合最新HDMI 2.1規格的連接線,多家線材廠商已經完成了原型產品,但目前HDMI協會的驗證程序與標準仍未完成。只要CTS測試規範發布,這些線材就能馬上推出,預計很快就會有所進展。但是針對HDMI下一代的規範,馬銘倫表示仍須看協會的計劃與發布,目前尚無法透露。
感測器/致動器不畏逆風 2019年營收再創高達154億美元
2018年,智慧手機出貨量減少以及採購訂單減少限制了半導體感測器和致動器的銷售成長,導致2018年和2016年兩位數成長後,2018年成長6%至創紀錄的147億美元,根據產業研究機構IC Insights的2019年光電/感測器/致動器和離散元件(OSD)的市場分析和預測。
感測器/致動器成長的下降趨勢延續到今年第一季,全球銷售額與2018年同期相比僅成長2%,但預計未來六個月該半導體市場將恢復強勁成長,該報告指出,2019年將成長5%,達到創紀錄的154億美元新高。由於全球經濟疲軟,2020年成長放緩至3%後,感測器/致動器銷售預計將在2021年至2023年間逐漸恢復成長趨勢,未來四年將達到211億美元。
2019年OSD報告顯示,2018年感測器總銷量成長8%,達到創紀錄的91億美元,而2017年成長15%,2016年成長14%。致動器收入去年成長4%,創歷史新高55億美元,繼2016年強勁成長18%,2016年成長19%。根據OSD報告的預測,感測器和致動器的全球銷售額預計將在2019年成長約5%,分別達到96億美元和58億美元。
2018年(122億美元)的感測器和致動器銷售額中約有83%來自採用微機電系統(MEMS)技術製造的半導體。MEMS用於壓力感測器(包括麥克風)、加速度計、陀螺儀和幾乎所有致動器。2019年的OSD報告表示,基於MEMS的感測器和致動器銷售額在2018年成長了6%,2017年成長18%,2016年成長15%。根據IC Insights的報告,預計基於MEMS的感測器/致動器銷售額將在2019年成長約5%,達到創紀錄的128億美元,其次是2020年經濟疲軟成長3%。
歷時僅18個月 PCIe Gen5標準正式釋出
負責主導PCI Express(PCIe)標準制定的產業標準組織PCI-SIG,在台北國際電腦展期間正式宣布,PCIe Gen5標準已經制定完成,相關文件已開放所有成員下載。據了解,多家台灣IC設計業者均已取得PCIe Gen5的完整規格書,許多晶片大廠也已經宣布,日後將推出支援PCIe Gen5的運算平台。
PCI-SIG主席暨總裁Al Yanes表示,許多新興應用,例如機器學習、超級電腦等,對資料傳輸介面的性能需求十分迫切,促使PCI-SIG以破紀錄的速度完成PCIe Gen5的標準制定作業。整個PCIe Gen5的標準制定只花了18個月。Yanes相信,PCIe架構在可預見的未來,將維持其高性能I/O的事實標準(Defacto Standard)地位,廣獲產業支持。
事實上,在標準正式釋出隔天,就有多家台灣IC設計業者已經拿到完整規格書,但由於PCIe Gen5在短期內的應用料將局限在高階伺服器、資料中心交換器等市場,因此台系IC設計業者目前對PCIe Gen5的產品時程規畫,多半仍不明朗。但即便如此,矽智財(IP)供應商如新思(Synopsys)、益華(Cadence)的業務開發團隊,仍與許多台系IC設計業者保持密切接觸。
相較之下,國際晶片大廠對PCIe Gen5的支持態度就明確很多。除了超微(AMD)、英特爾(Intel)之外,安謀(ARM)架構陣營的Marvell也已表態,未來將會推出支援PCIe Gen5的處理器。此外,Diodes、愛普生(Epson)、芯科實驗室(SiliconLabs)等晶片業者,以及太克(Tektronix)、Lecroy等儀器商,也都將推出PCIe Gen5的對應解決方案。
與PCIe Gen4相比,Gen5最大的突破在於將傳輸速度從16GT/s拉高到32GT/s,最大頻寬為64GB/s(在16通道配置下),並在連接器的機構跟電氣特性上做了些許改進,以確保傳輸效能可達到Gen5要求的標準。此外,PCIe Gen5也支援更多的標籤類型。但PCIe Gen5仍將維持一貫的向前相容特性,可和現有的PCIe Gen4、Gen3甚至更早之前的標準版本相容,以保護使用者在既有週邊上的投資。
PCI-SIG預計在台北時間6月19日清晨於加州Santa Clara舉辦PCI-SIG美國開發者大會,屆時將會詳細介紹最新的PCIe Gen5標準以及PCI-SIG未來的技術發展路線圖。
搶占資料中心市場 Credo備齊100~800G SerDes方案
隨著資料量不斷成長,資料中心對資料傳輸量與速度的要求也跟著越來越高。對此,默升科技(Credo)已經備有創新技術的高效能、低功耗100G、200G、400G與800G埠連接解決方案的串列高速(SerDes)連接技術。
Credo總裁暨執行長Bill Brennan表示,5G與AI時代來臨,自駕車技術更是蓄勢待發,這些都需要非常快的運算速度及龐大的傳輸量。因此Credo針對高性能運算需求的應用提供解決方案,其中包括了單通道(Lane)25G、50G及100G連接的100G、200G、400G以及為了迎接更高運算需求的800G埠(Port)網路平台,提供更大頻寬的可能性。
Bill Brennan更進一步說明,2019年將是400G需求大幅上升的一年,估計在三年之後銷售額將會達到3,500萬美元。另外,2022年也將會看到800G的需求開始上升。隨著單通道傳輸量需求愈大,競爭者也將跟著減少,因此Credo做足準備,抓緊即將來臨的機會。同時,Credo的重定時器(Re-timer)與變速器(Gearbox)產品增加了安全性功能,並能夠以低功耗28奈米CMOS提供這些解決方案,使產品兼具安全性、高效能、低功耗並有良好的性價比。
Credo也提到,目前的資料中心如臉書(Facebook)、Google、FANG等都是單通道25G,使用0和1(NRZ)的編碼。但是資料量日益提升,Facebook和Google皆已開始布局單通道50G的機台,使用的編碼將變為00、01、10、11,意指對於連接技術的敏感度和容錯率要求也會更加嚴苛。
因應此趨勢,Credo宣布推出完整的PHY系列產品,其系列產品可支援從10G到400G埠連接的IEEE802.1AE MACsec(Media Access Controller Security)與IPSec(Internet Protocol Security)標準協議。新系列產品可滿足下一代高速、關鍵任務(Mission-critical)網路基礎設施中各種乙太網數據連接配置的安全性要求,包括來自於企業、雲端運算數據中心、商業和政府的網路部署服務商的要求。Credo全新的MACsec整合了最新的256位元AES技術,提高了數據安全性,以確保伺服器,交換機和路由器之間的關鍵高速數據傳輸安全。
同時,Bill Brennan更展示了旗下最新一款能連接100G對25G(4×25G)的連接方案,讓100G的設備可以直接與25G的設備連接,無需另外的轉接設備,讓連接更加彈性。
Marvell聚焦基礎建設市場 看好邊緣資料中心潛力
在日前宣布將旗下Wi-Fi/藍牙事業賣給恩智浦(NXP)半導體後,Marvell業務更加聚焦在資料中心等基礎建設領域。在x86架構主導的伺服器市場上,採用ARM架構處理器的伺服器數量仍相當有限,但隨著軟體大廠如紅帽(Red)、微軟(Microsoft)等對ARM架構的支援越來越完整,ARM處理器在伺服器、超級電腦市場上的能見度正在提升。邊緣資料中心更是被Marvell寄予厚望的新市場。
Marvell伺服器處理器事業群副總裁Gopal Hegde表示,如果單就硬體運算效能而言,Marvell旗下專為伺服器應用所設計的ThunderX系列處理器,不僅表現不遜於同等級的x86處理器,甚至在I/O性能、I/O數量、每瓦效能、整體持有成本(TCO)方面,還有過之而無不及。但對伺服器應用來說,除了硬體之外,軟體生態的支持也是關鍵,而這確實是一道需要時間跨越的門檻。
歷經過去數年的沉潛努力,現在已經有越來越多軟體業者看見ARM架構在伺服器市場的發展潛力,進而願意為ARM架構伺服器提供更完善的支援。事實上,跟幾年前相比,現在Marvell在推廣ARM架構伺服器CPU的時候,已經幾乎不必操心軟體問題,因為紅帽、微軟與為數眾多的伺服器應用軟體開發商,已經可以提供適用於ARM運算架構的解決方案。
軟體支援的問題獲得解決,加上Marvell現在的策略更聚焦在伺服器、資料中心、超級電腦等基礎建設市場上,使得Marvell更能專心發展最新的技術。舉例來說,Marvell在幾個月後將會推出ThunderX3處理器,採用台積電的7奈米製程技術,並支援PCIe Gen4。相較之下,目前伺服器所使用的PCIe匯流排,大多還停留在Gen3。至於支援PCIe Gen5跟DDR5記憶體的ThunderX系列處理器,則預定在2021~2022年之間推出。Hegde很有信心地表示,Marvell在產品發展時程上,絕不會落後x86陣營。
除了技術跟產品之外,在應用市場方面,Hegde特別指出,邊緣資料中心將會是對ARM架構特別有利的應用市場,且隨著串流式服務,例如串流遊戲、串流影音大行其道,相關服務業者對邊緣資料中心的需求將會明顯成長。
為何ARM架構比x86架構更適合用在邊緣資料中心?Hegde解釋,因為目前絕大多數用來接收串流服務的用戶端裝置,都是ARM架構的終端,例如智慧型手機、平板電腦。因此,對串流服務供應商來說,在邊緣資料中心採用ARM架構的處理器,在應用服務的相容性方面,是完全不必擔心的。
事實上,目前資料中心以x86處理器為主流,很大的原因之一就在於x86個人電腦(PC)的普及。資料中心跟終端採用同樣的處理器架構,是最不會產生相容性疑慮,也最具經濟效益的選擇,也是許多原本與x86架構在伺服器市場上競爭的其他處理器架構,最後紛紛敗下陣來,轉攻某些利基市場的原因。
Hegde相信,同樣的歷史會在邊緣資料中心領域重演,因為這類資料中心的伺服器要服務的用戶端裝置,大多數不是PC,而是手機、平板乃至各種OTT機上盒。
半導體業購併不停歇 英飛凌將砸90億歐元買Cypress
半導體產業再掀購併風,繼恩智浦(NXP)日前以17.6億美元收購Marvell藍牙/WiFi業務後,英飛凌(Infineon)近日也宣布將以90億歐元買下賽普拉斯半導體(Cypress),藉此拓展在汽車、工業和物聯網等高速成長市場的市場潛力,進而強化並加速其盈利性成長。據英飛凌透露,雙方整合後的營運目標為:營收成長9%以上,營業利潤率19%,投資銷售比13%。
英飛凌執行長Reinhard Ploss表示,計畫收購賽普拉斯是英飛凌戰略發展具里程碑意義的一步,將會強化並提升該公司盈利成長的速度,將業務擴展至更廣泛的層面。透過此交易,英飛凌將能為客戶提供更全面的產品組合,連接現實與數位世界,在汽車、工業和物聯網領域開拓新的成長潛力。
據悉,購併賽普拉斯之後,英飛凌將會強化推動結構性成長的核心,並將公司技術應用至更廣泛的領域。這將加速強化英飛凌近年盈利成長的基礎。賽普拉斯擁有包括微控制器、軟體和連接元件等具差異化的產品組合,可與該公司旗下功率半導體、感測器和安全解決方案互補,結合雙方的技術優勢將能為電動馬達、電池供電裝置和電源供應器等高成長應用領域提供更全面先進的解決方案。
同時,英飛凌也計畫將其安全專長結合賽普拉斯的連接技術,以便更快速的進入工業、消費市場等全新物聯網應用領域;而在汽車半導體方面,則可將微控制器和NOR快閃記憶體的擴大組合,滿足先進駕駛輔助系統、汽車電子架構上等應用。
英飛凌指出,透過賽普拉斯強大的研發能力和在美國市場的據點,英飛凌不僅能加強為北美當地重要客戶提供的服務和產品,同時也能提升在其他重要區域的實力,該公司將在矽谷取得研發部門,並在戰略重點市場日本擴大布局和市場份額。
賽普拉斯總裁兼執行長Hassane El-Khoury認為,雙方結合將能提供更安全、無縫的連接,以及更完整的硬體和軟體解決方案和產品,加強客戶的產品和技術,為終端市場提供更好的服務。
2018~2025年全球行動專網年複合成長高達18.5%
為了特定用途,企業或組織自行付費建置限定區域內之行動網路基礎設施,如LTE、5G等,而該網路也只有特定用戶可以使用。因應網路使用需求的提升,行動專網未來幾年將持續穩定成長,根據產業研究機構資策會MIC的研究指出,該市場在2018年產業規模約113億美元,2025年將成長至372億美元,平均年複合成長率(GAGR)高達18.5%。
5G時代,一般消費者的行動上網能為營運商帶來的營收持續萎縮,因此,電信商將營收成長寄望於企業垂直應用,此趨勢帶來行動專網需求,包括營運商及各專網系統整合業者均爭相搶進。資策會MIC認為,行動專網五大特性包括:網路涵蓋廣、網路延遲低、網路容量大、網路安全高、自主網路控管等。
以各區域市場的發展來觀察,美洲市場規模最大,領先歐洲/非洲與亞太市場。頻譜的應用模式約可分為三種:授權頻譜(Licensed Spectrum)、分享頻譜(Shared Spectrum)、非授權頻譜(Unlicensed Spectrum),授權頻譜是電信營運商將其頻譜授權給企業或第三方使用,也可以為企業或組織建構及營運專用行動網路;分享頻譜是企業或組織可以在擁有或共享的頻譜中營運自有專用行動網路,如美國CBRS、德國3.7~3.8GHz、日本1.9GHz、4.6~4.8GHz、28GHz等;非授權頻段則是企業或組織可以在非授權頻段頻段中運行專用行動網路。
USB-IF加足馬力 USB 4標準即將底定
隨著USB與Thunderbolt介面融合的趨勢底定,USB-IF正在加快USB 4標準的制訂作業。USB-IF主席Jeff Ravencraft表示,按照目前的時程規畫,USB 4標準可望在2019年中,也就是未來兩個月內發布,對應的相容性測試規範則正在同步制定中。USB 4將納入Thunderbolt協定,並一舉把頻寬拉高到40Gbps,同時向前相容USB 3.x與Thunderbolt 3。
為了進一步拓展USB介面的應用場域,使其成為真正的通用介面,USB-IF正在加速推動USB與Thunderbolt標準的融合,預計將在6月或7月正式推出USB 4標準。USB 4將具備40Gbps的通訊頻寬,除了可滿足各種資料儲存設備的連線需求外,還進一步瞄準多螢幕互聯等顯示應用商機。
Ravencraft表示,藉由USB 4,使用者將可很輕鬆地建置出多螢幕作業環境,例如在這次採訪過程中,其所使用的簡報資料就是存放在一台平板電腦上,並利用USB介面將螢幕訊號傳送到另一台顯示設備,以便和記者進行討論跟交流。
除了新的協定標準之外,由於訊號傳輸頻寬更高,因此訊號衰減的速度將變得更快,必須用品質更好的線纜,甚至主動線纜來補償。因此,USB-IF將進一步推動更嚴格的線纜認證規範,並計畫推出進階版的主動式線纜規範。目前USB Type-C的主動式線纜可讓使用者在5公尺以內得到USB標準所要求的通訊頻寬、電力傳輸與顯示功能,但USB-IF技術長Rahman Ismail表示,未來的目標是要讓USB在50公尺外仍可提供10Gbps的傳輸頻寬。這對於USB介面進入工廠自動化等其他應用場域,是相當關鍵的。
除了傳輸性能外,由於快速充電的崛起跟普及,現在USB纜線上承載的能量越來越大,這也使得線纜的品質不僅攸關傳輸性能,還會影響到使用者的生命財產安全。因此,USB-IF也呼籲,業界不要在產品設計上偷工減料,推出無法通過USB-IF驗證的線纜產品,消費者也應該認清一分錢一分貨的道理,不要為了貪小便宜,購買品質低劣的線纜。
但USB-IF也理解,光靠道德呼籲無法解決問題,而且許多USB-IF的成員,也深受劣質充電器、線纜所帶來的困擾。舉例來說,當使用者用劣質的充電器、線纜為平板電腦充電時,若發生火災意外,第一時間一定是找平板製造商要求賠償,而不是劣質線纜、充電器的製造廠商。因此,USB-IF在2019年初已正式推出Type-C安全驗證機制,只有在主機、充電器跟線纜三方彼此認證通過後,才會進入快速充電模式,否則只會用標準充電速度,以策安全。此外,安全認證機制也有助於防範來自USB裝置的惡意嵌入式軟體/硬體攻擊,提升資訊安全。
USB-IF預估,從2019年開始,在品牌設備製造商帶頭下,Type-C安全驗證機制將開始大量普及,即便這項機制並非強制標準,採用的品牌業者也會相當多。
美光積極布局AI 促進強化邊緣運算
預估全球傳輸、儲存、分析的數據量將於九年內成長十倍,至2023年時將達到103ZB。面對如此龐大的數據量,如何將其轉化為資訊並從中挖掘有用的洞見將是一項難題,而人工智慧(AI)在數據分析的過程扮演要角。美光於2019台北國際電腦展Computex上,表示將積極布局人工智慧領域,並讓運算更靠近邊緣。
美光運算與網路業務部門資深副總裁暨總經理Thomas T. Eby表示,美光本身就是人工智慧應用的最佳案例。透過導入人工智慧至生產廠區,美光得以增加生產良率、促進工作環境安全與提升整體效能。美光引入人工智慧打造智慧製造,所得到的成果包括達到成熟良率的時間縮短25%、提升晶圓產出10%以及不良率減少35%,效果顯著。
同時,Thomas T. Eby也提到,隨著運算越來越異質化,人工智慧在邊緣運算的重要性就更高。以前的資料中心以CPU為中心,現在則趨向異質化,有CPU、GPU、FPGA等等,在邊緣運算已經是大勢所趨。美光提供全面的解決方案,讓運算更靠近記憶體,甚至在記憶體中運算,以配合現在資料中心的需求。
Thomas T. Eby進一步指出,根據美光委託Forrester訪問建構人工智慧平台的工程師和IT專家的結果顯示,開發人工智慧系統時,首要考量並非運算,而是如何打造記憶體與儲存架構以滿足龐大運算需求。報告中有超過九成的受訪者表示,記憶體與儲存架構攸關開發人工智慧系統的成敗,儲存與記憶體吞吐量的重要性更勝於運算,且運算與記憶體間的距離越來越近。
在自駕車的記憶體需求方面,Thomas T. Eby也表示,未來每輛L5級自駕車,將會配置8~12個解析度高達4K~8K的顯示螢幕,而為了支援V2X 連結,記憶體每秒需處理0.5~1 TB的數據量,在車內娛樂系統方面,記憶體頻寬需求每秒也將達150~300 GB。未來自駕車將會像飛機一樣有黑盒子,以每30秒持續錄製片段,紀錄車內外狀況,因此記憶體頻寬需求每秒也達到1 GB。此外,在車輛生命週期中,會重複寫入的數據加起來將有150 PB(Petabyte),所以對記憶體與儲存的效能與耐用性要求會特別高。












