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绿能边缘运算兴起 台湾东芝展现专利差异化

台湾东芝营业企画与半导体事业部门副协理水沼仁志博士。

随著物联网应用版图不断扩张,人工智能(AI)走下云端,引领边缘运算盛行,5G即将商转,这些都会带动电子装置设备更大的运算量。这时,微控制器(MCU)俨然就是每个装置的心脏,除了保有低耗省电的特色外,也需要具备基本的AI运算能力。台湾东芝以自有研发专利,巩固MCU竞争优势,备妥多项省电高效的MCU解决方案,以因应不同应用的市场需求。

台湾东芝营业企画与半导体事业部门副协理水沼仁志博士指出,随著绿能边缘运算兴起,终端装置将藉由自行处理多半的AI演算方式,大幅减少云端之间的通讯量,提升实时性、省电性等AI服务质量,代表一般的CPU或机器学习芯片,甚至于MCU都需要更高的处理效能,造就MCU的角色将更加吃重。

从应用市场来看,目前工业、车用、家庭、消费性等电子应用是MCU的四大主要应用市场,其中又以工业与车用领域的成长最快。

在工业智动化的风潮下,机械取代了许多人工,让机械手臂变身智能化的关键元件就是马达控制器。由于绿能边缘运算,马达控制器具有大数据感测以及连上网络功能,势必外加通讯/感测专用MCU。看准市场需求,东芝成功开发出名为M4系列的辅助运算器「矢量引擎」(Vector Engine),可高速执行复杂的矢量控制计算,不仅减少部分软件开发,而且取代掉通讯/感测专用MCU,减轻CPU的负荷,同时实现提高效能、低功耗化和低成本化的效益。

水沼仁志说明,所有相关的IP都是由该公司自行研发,不仅可以替客户做到客制化的要求,还能省下硬件的成本,可谓一举两得的双赢效益。

此外,同样由东芝自行开发专利的「先进可程序马达驱动器」(Advanced Programmable Motor Driver;A-PMD),专门设计用于三相无感测弦波FOC马达控制,改进1-shunt电流取样时间的方便性。水沼仁志特别提到,取样电流时,如果按照一般马达驱动器的取样方式,在马达处于低转速时,因为可取样时间会缩短,便容易产生误差。因此必须加装shunt电阻,但此种设计反而会增加成本。东芝的A-PMD却与众不同,非常适合用于低转速马达控制上。马达供应商如果运用A-PMD,可以在无传感器的情况下,从三角形、锯齿型或逆锯齿型中选择最佳的波形来转移三相脉冲周期并拉长可取样时间,同时以满足马达低功耗化和低成本化的要求。

车用领域未来也是边缘运算的重点应用领域之一,在MCU产业中,车用领域是仅次于消费性电子的第二大市场。如何快速处理庞大的数据、实时回应,并维持系统的稳定与安全,成为未来汽车电子市场的重点。

尤其即将进入5G时代,以太网络AVB标准或是TSN标准所要求的低延迟通讯就对先进驾驶辅助系统(ADAS)极为重要。其需要藉由更加实时及可靠资料传输支持复杂的车用通讯系统。而东芝Neutrino系列产品支持现有AVB标准和新的TSN网络标准,内含一颗Cortex-M3微控制器可以做系统或是装置的控制及管理,以降低主系统芯片的负载,提升整体的效能,可满足市场需求。

东芝的MCU产品线多元,能满足客户的多样化应用与需求,尤其在半导体制造与生态系统的管理上,有效运用自家晶圆厂,供货无虞,无疑增添在MCU产业的竞争优势。

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