全新技术解决IoT芯片三大问题
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IoT芯片面临成本、功耗、大小的三大问题，各厂商纷纷推出自己的省电方案，以进阶及高度整合制程来减少面积，进而降低整体成本。然而这些都是以既有的技术来解决上述的问题。如今Marvell推出全新的独家技术，带领IC设计业迎接全新的设计观念，从根本上来解决上述的三大问题。
Marvell(迈威尔科技有限公司)SEEDS部门负责人Wei-Ning Gan(甘卫宁)，以「Embracing IoT Revolution」(拥抱物联网革新)为主题，来介绍该公司的最新技术。
首先甘卫宁以早期的工业革命，人类从手工生产转变成以机器量产，带来经济爆发性的成长。接下来的网际网络革命，将电脑串连起来所建构各种信息网络，提供人类的各种信息需求，带来了信息爆发性的成长。而现在IoT革命，让物与物能够连结在一起，为人类提供更好的生活。因此IoT将成为改变人类生活的大事情。
导致IoT发生的三大因素来自于：科技不断的创新、装置不断的微小化、障碍持续降低(例如IPv4将于2019年即将用罄，而IPv6标准出炉，可让世界每一颗沙都能有自己的IP位置)。然而IoT实际的使用案例，大多会是在智能工厂、智能电网、智能建筑、智能城市，提供连结的市场、车辆、医疗照护、教育等应用，以提升人类生活品质。
从架构分析 IoT芯片具备三大挑战
IoT端点装置的连线类别，可以分成M2M(机器与机器)、P2M/M2P(人与机器)、P2P(人与人)三大类。到了2022年，P2P、P2M、M2M的规模将分别占31.4%、24.32%、44.28%的市占率，由此可见M2M将是IoT的最大宗应用。
再看IoT装置数量，2010年平均每个人有1.84个端点装置，2015年将成长为3.47个，直到2020年将有6.58个，可见IoT装置数量的爆发性成长。其中非运算类的端点装置中，又以通讯类的装置为最多。
IoT架构可以分成端点装置(传感装置)、IoT闸道器、网际网络、应用等四层。因此IoT每个端点到每个端点之间，其实都有运算的需求。这个运算架构可以分成三大类，也就是传感装置本身第一层的简单运算(Swarm Computing)，这层装置大多以MCU(微控制器)来执行；到了第二层将数据推到IoT闸道器时，需要做到较为复杂的运算(Fog Computing)，该层装置使用到MPU(微处理器)来实做；到了第三层将数据推送到云端的复杂运算(Cloud Computing)，这些装置就必须以最强大的MCPU(多核心处理器)来实做。
由于IoT端点装置在某些当下需要有很多活动，且要在事件发生时就要马上回应，不能等到将数据或状况送到云端分析后，再从云端接收命令才回应，这样的时间太久。因此IoT的运算工作，有些是分给端点来做，有些才是累积到云端来做。所以IoT端点装置的关键技术，包含传感端、连结端，以及最重要的嵌入式处理端。
如今IoT芯片都面临了三个基本挑战：成本、功耗与面积大小。针对这些因素，Marvell推出了突破性的IC设计技术，即FLC和MoChi。
两大IC设计创新 解决IoT芯片问题
Marvell独家的FLC(Final-Level Cache)技术，重新定义主存储器的分级制度。从传统的电脑架构来看，为了提升运算效能，CPU内部往往加了L1/L2/L3阶的Cache，而存储器容量也扩充到8~16GB甚至更多，这种盲目扩充存储器到失控的阶段，只是为了让程序都能加载存储器来就近运算，然而平常CPU使用率很低，这种架构既占硬件资源又会增加成本。
FLC就是用来解决这样的问题，将传统需要装上8~16GB DRAM的电脑架构，变成只需要128MB~1GB DRAM并搭配SSD来当主存储器，将平时没在用的程序放到SSD，不需全部加载存储器。这种透过FLC技术的电脑架构，就能配置较少量、较快速、较低功耗的DRAM。未来FLC技术将发展成可以配置Stage 1的高速DRAM与Stage 2的DRAM或DDRAM。
采用FLC技术之后，可让原先需要2~4GB存储器的新时代操作系统，变成只要1GB的存储器就可以胜任。由于存储器减少之后，在待机模式就可以在供电上减少不必要的浪费，提升电池使用时间。而且存储器容量减少之后，可减少元件成本。
IC设计积木化 向乐高看齐
再来是芯片的部份，由于穿戴式与物联网装置要求的体积越来越小，而芯片的功能则要求越来越强，使得许多IoT芯片整合了许多元件，并依照市场不同的需求，开出许多SKU让客户选择。但是市场变化实在太快，需求一直在改变，因此功能整合得越多，设计就得越来越复杂，处理时间也跟着增加，使得量产上市时间也跟着拉长，更会增加研发成本，这几乎是各家IC设计公司心中的痛！
Marvell的独家MoChi(MOdular CHIp)，就是用来解决这样的问题。传统Single-die的SoC，整合了GPU、CPU、Wi-Fi、USB、Modem、GE、G.hn等元件，而MoChi则是将这些元件打散成一个个独立的小元件，并透过MCi(MoChi Interconnect)界面，将每个元件内部互连起来，这样SoC开发者就能像堆积木一样，将所需要的元件都堆起来，不需要的就去掉，非常具有弹性，且软件也不需要更改。
此外，MCi也可以将两个Die做内部互连，减少布线面积，成为MCM(多芯片模块)。运用Marvell FLC与MoChi技术的芯片与开发板，预计于2015年底正式发布，届时便可解决IoT芯片在大小、耗电与成本上的三大设计问题。
