功能安全與效能出色 SoC FPGA坐大工業市占

作者: 黃耀瑋
2012 年 11 月 19 日

SoC FPGA在高階工業應用市占看漲。SoC FPGA整合多元矽智財(IP)與工業乙太網路(Industry Ethernet)通訊協定,不僅兼具高效能和軟硬體可編程靈活性,更符合IEC61508功能安全(Functional Safety)規範嚴格的元件失效率要求,正逐步侵蝕數位訊號處理器(DSP)和特定應用積體電路(ASIC)在工業設備的市占版圖。
 


Altera亞太區工業業務部市場開發高級經理江允貴認為,即時通訊與控制功能對高階工業設備至關重要,SoC FPGA可發揮軟硬體可編程效益,改善系統功能表現。





Altera亞太區工業業務部市場開發高級經理江允貴表示,工業自動化、智慧電網(Smart Grid)、安防監控及汽車電子市場正蓬勃發展,為爭搶商機大餅,系統廠對處理器效能與功能安全要求激增,同時還要審慎控管系統成本,導致傳統DSP或業者自開規格的ASIC逐漸難以扛起重任。尤其上述元件在軟體編程控制及失效率方面表現不佳,更是促成系統商轉向採納SoC FPGA的關鍵因素。
 



江允貴進一步分析,由於SoC FPGA效能較DSP出色,設計彈性則比ASIC更優異,有助系統業者達成設備高效能與低成本的設計平衡點,因而開始在多軸馬達、工業乙太網路設備控制等高階工業應用領域崛起。
 



現階段,Altera已藉由Cyclone系列FPGA打造完整的馬達控制方案開發套件與參考設計,發動首波市場攻勢。其中,最新Cyclone V採用SoC FPGA設計方式,整合FPGA、雙核心Cortex-A9及DSP實現強大效能,並導入高階軟體演算法,提供設備加速性、低延遲控制迴路等功能,將助力系統業者建立差異化馬達控制驅動平台,盡速投入市場卡位。
 



江允貴也強調,工業設備一旦失效將為工廠帶來莫大損失,故與一般消費性電子產品設計差異極大,更加注重機器與功能安全;包括全球通行的IEC61508、中國大陸GB16899等安全標準均設下嚴密規範。為協助業者加速通過相關標準檢測,Altera也投入年餘時間與德國萊因(TÜV Rheinland)合作,近期旗下Cyclone IV FPGA已通過IEC61508最高級別SIL 3人身安全標準,可大幅精簡系統研發時間、認證流程與成本;而Cyclone V SoC FPGA也正緊鑼密鼓進行驗證程序。
 



在此同時,Altera更搶先業界提出IP合作授權的創新商業模式。江允貴指出,研發高階工業應用系統須挹注龐大資金,尤其要一次付清多種工業乙太網路通訊協定IP授權費,以因應不同設計需求,更讓投資風險劇增,致使中小型業者放棄涉足該市場。為此,Altera已一次買足Profinet RT/IRT、Ethernet POWERLINK、Ethernet/IP及CC-Link IE等主流IP,再透過FPGA搭售整合型IP加密晶片的方式,讓客戶能以每顆晶片出貨為依據分期給付IP授權費,毋須再投入可觀的先期成本。此種新穎授權模式在台灣及中國大陸地區極具發展潛力,可望吸引中小型系統廠埋單,進而推助SoC FPGA逐步擴張工業應用版圖。
 



事實上,不只Altera力拱SoC FPGA進駐工業市場,賽靈思(Xilinx)也積極以28奈米(nm)Zynq-7000 SoC FPGA,全力在工業中央處理平台、機器視覺與運動控制領域攻城掠地。在兩家大廠持續加碼搶攻之下,SoC FPGA在工業應用的發展聲勢正如日中天,對DSP與ASIC開發商的市場威脅也將日益擴大。

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