現場可編程閘陣列(FPGA)將大啖機器手臂馬達控制商機。FPGA業者正積極挾高效能、高靈活性與擴展性的產品優勢，搶攻機器手臂多軸化引發的馬達控制商機，助力機器手臂達到完全擬人的效果，並降低生產成本及提高作業效率。
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| 賽靈思亞太區Zynq業務開發經理羅霖認為，機器手臂多軸化後的系統開發挑戰，讓高效能、高靈活性與擴展性的FPGA優勢展露無遺。 |
賽靈思(Xilinx)亞太區Zynq業務開發經理羅霖表示，因應工廠產線精密化，目前生產線上的機器手臂有朝向多軸化發展的趨勢，這是為了讓機器手臂能完全替代人類手臂，以執行多種精密、複雜的擬人動作，如此一來還可將過去須要透過多道不同運動控制(Motion Control)類型的機器手臂產線轉為合併成單一產線，降低生產成本及提高工廠作業效率。
為了迎合機器手臂的多軸化發展趨勢，機器手臂內建的馬達數量及軸數都必須增加，當其中一個馬達軸旋轉到特定角度時，與其同處一個連動系統的馬達軸也須旋轉至相應的正確角度，且不同系統之間的搭配協調也至關重要；因此羅霖指出，相較於只能在單一節點上運作的微控制器(MCU)，FPGA的擴展性及運作效能將更能應付設計日趨複雜的多軸馬達運算需求。
羅霖進一步分析，FPGA在同一機器手臂內，針對低、中、高階內部系統皆能提供開發商一致的擴展性和靈活性；如開發商可選擇在各個分散式控制的小型節點中都內建FPGA，也可選擇在大型節點中置入效能更為強大的FPGA系統單晶片(SoC)，以單一顆FPGA SoC就能完成機器手臂整體的多軸馬達控制。
以馬達控制的核心–電流環為例，若以低階的DSP來做為馬達控制核心，則系統平均約須200微秒(μs)來啟動電流環運作；若是透過FPGA則僅須耗時約50微秒，可大幅降低馬達反應時間及提高運作速度。羅霖強調，透過FPGA控制可將電流環的驅動反應時間縮短，加快系統運作速度，此將更有利於多軸馬達的操作。
另一方面，目前工控領域各種標準及協定百家爭鳴，且仍持續汰換升級，因此一般的特定應用積體電路(ASIC)及特定應用標準產品(ASSP)將難以提供系統商靈活的開發平台；反之，FPGA則能為系統開發商提供高彈性、高擴展性的開發環境。
值得注意的是，近來FPGA元件商積極發展的FPGA SoC產品，也在工控領域大有斬獲。由於工業領域具有垂直封閉的特色，各種協定、軟體支援常常互不相容，此時，單純的硬體整合方案，如FPGA SoC，對於工業領域的系統開發商來說反而極具優勢。因此，賽靈思也將其打造的All Programmable Zynq-7000 SoC視為進軍工業智慧自動化領域的重要武器。
賽靈思日前更於2014年嵌入式電子與工業電腦應用展(Embedded World)中，為其FPGA SoC下一代產品線–Zynq UltraScale MPSoC，發布新一代採用台積電16奈米鰭式場效電晶體(FinFET)製程的UltraScale多元處理(Multi-Processing, MP)架構。
據了解，賽靈思All Programmable MPSoC架構可為處理器提供32到64位元的擴充能力，並可支援虛擬化，結合軟硬體引擎進行即時控制和圖像/影像處理、波形與封包處理、新一代的一致性互聯和記憶體、高階電源管理，以及可提供多層防護、安全性和可靠度的加強技術。
