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飞思卡尔应用处理器推动智能嵌入式应用的发展

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飞思卡尔 半导体移动设备产品市场经理 朱宇
飞思卡尔 半导体移动设备产品市场经理 朱宇

飞思卡尔以十多年专利智权技术与自主IDM研发制造经验,从应用于手机的应用处理器开始,到近期推出以ARM架构的弹性化多核心配置,兼具低功耗的i.MX移动处理器芯片系列,以达成智能装置无所不在为愿景,全力推动于汽车影音娱乐系统、消费性电子装置、嵌入式系统,以及Ultra Mobile装置如平板电脑与智能手机的跨界应用…

飞思卡尔处理器发展历程

飞思卡尔半导体(Freescale)移动设备产品市场经理朱宇首先介绍,Freescale前身是摩托罗拉半导体事业部,于2004年从摩托罗拉脱离并以飞思卡尔上市,至今已有50多年的历史,是嵌入式运算解决方案的全球领导厂商。

业务范围涵盖汽车电子(Automotive)、网通设备(Networking)、工控(Industrial)及消费性电子(Consumer)四大范畴。如应用于汽车电子的Qorivva微控制器、Xtrinic智能传感器、工控用的Startcore核心与QorIQ Qonverge平台;采ARM架构,针对体感控制的Kinectis处理器;以及平板、车用娱乐设备等多媒体应用的i.MX处理器等。飞思卡尔提供传感(Sensors)、无线连接(RF)、类比控制(Analog)与软件的嵌入式处理(MCU、MPU、DSP)技术,具备6,100项专利,全球员工有5,500人,与超过18,000位顾客,2011年全球营收为46亿美元。

飞思卡尔从1995年推出自家研发的龙珠(Dragonball)应用处理器,2001年推出采ARM架构的i.MX1处理器,2003年推出90纳米制程、内建硬件视讯加速、数码信号处理的i.MX2处理器;2005年推出 ARM11架构、整合GPU的i.MX3处理器;2009年跨入65纳米低功耗绿色制程、采ARM Cortex-A8架构的i.MX5处理器;到2001年推出40纳米低功耗制程、ARM Cortex-A9多核心架构的i.MX6处理器。据IDC、Stragegy Analutics及Linley市调,飞思卡尔是电子书?阅读器(eReader)领导者,汽车市场市占率第二,移动应用处理器市占率第三。

平板承接十倍速进化浪潮 嵌入式装置朝智能联网化发展

朱宇以一张大家熟悉的数码装置时代演进?十倍速进化的浪潮图为例:从1960年代大型主机累积百万部(1M),70年代服务器出现并累积千万部(10M),1980年代PC兴起并于90年代后期累积一亿部(100M);2000年移动电话出现、进入网际网络及笔记本电脑兴起,累积到十亿部(1B)的规模;从2010年移动网际网络(Mobile Internet)时代,新兴数码联网装置如电子书(e-Reader)、平板电脑、居家自动化、智能手机、车用电子的出现,在2010年代结束之前达到百亿部(10B)规模。据Garnter 2012年5月数据,平板电脑于消费性市场呈现77.9%的年复合成长,从2010年2,000万部、2011年7,000万部、2012年1.2亿部、2013年1.75亿部、2014年2.4亿部,估计到2015年达3.3亿部并取代笔记本电脑10%的销售额。

IDC也预估,到2020年PC占19亿部(1.9B)、移动电话数26亿部(2.6B)、消费性电子装置占20亿部(2B),而嵌入式装置与智能装置(Embedded and Intelligent Systems)的数量预估达到250亿部(25B)。朱宇认为,市场机会在于智能城市、智能家电、家庭网络、工控机器联网(M2M Industrial)、POS设备与Kiosk电话亭、医疗保健、交通运输与运筹、网络与基础设施、交通设施、视讯监控、传感器与其他装置。

他指出传统嵌入式装置与智能装置的差别,在于前者采用简易的Reat-Time OS(RTOS)操作系统,功能设计上以应用、特制化且单核心CPU为主,整体走专属架构,且使用界面由机器主导的单向操作模式,仅具备有限甚至没有联网能力;而迈向智能化装置,定义上则需执行高端操作系统,功能设计朝标准化架构、特性应用且具备多核心CPU,使用界面则是用户与机器双向互动,可自动联网到网际网络、执行原生或网页应用程序,及回传撷取信息并提供必要的安全防护性。

飞思卡尔i.MX处理器 驱动嵌入式装置智能化

朱宇指出,凭藉着飞思卡尔在车用电子市场的主流地位,以及在电子书、平板电脑、车用影音娱乐与电信设备的产业领先地位,i.MX多媒体应用处理器可作为桥接跨越汽车电子与消费性电子市场的桥梁。其产品特性采用高延展度ARM核心的架构,领先业界的多核心多媒体图形效能与低功耗,结合最佳化硬件周边与最新使用界面,协助客户快速进入市场,同时享有飞思卡尔全球技术专业支持,以及长达15年车用电子等级的长期供货保证。

飞思卡尔将应用市场区分为:1.可携式消费性电子产品(Portable Consumer):如Smartbook、E-Reader、Smartphone与PMP。2.家用消费性电子产品(Home Consumer):如Media Phone/Terminal、iPod周边、遥控器、数码相框、家电等。3.车用视听娱乐(Automotive Infotainment):如数码收音机、联网与远程信息处理、视讯与导航设备等。4.工控应用(Industrial):如POS设备?条码机、录影监控、家庭使用者界面、医疗与测量应用。

目前采用飞思卡尔处理器的产品已有:Invoxia与ACN公司的IP Phone、华为MC850平板电话、Telstra T-Hub平板电话底座;微软Zune、Creative Zen等PMP;Coolpad 8910智能手机,Amazon的Kindle/Kindle Touch、Kobo电子书;AMX 20.3寸Modero X、国内电信LifePad、eBen T3/T4、富士通Stylistic MH350、捷安特防水平板、飞利浦Go Gear Connect、Positivo Ypy、QOOQ美食平板、RealEase Shogo、东芝DB50等平板;还有宏碁智能屏幕、Flir GF320照镜头、Genesi Smartbook、HP Photosmart多功能事务机、罗技Squeezbox、Navico海陆导航机、自主查询机等多种跨应用领域的智能装置。

深入i.MX处理器规格、架构与其竞争优势

朱宇指出,飞思卡尔i.MX 6率先使用四核ARM Cortex A9架构,内建64位元存储器控制器、EPD电子纸界面,内建双?四核视讯处理单元(Video Processing Unit;VPU)、3D、OpenVG与BLT三合一的图形引擎(GPU)与影像处理撷取引擎(Image Processing Unit;IPU),可实时解码播放H.264 1080p以及720p编码,单一视讯解码功耗仅350mW,并提供数据(Data)、语音(Voice)及影像(Video)三合一整合服务;可对外提供2-MIPI、HDMI v1.4a输出界面的四屏幕信号输出功能;处理器直接内建编码运算加速引擎,防护能力涵盖时脉信号、RAM到侦错单元。

i.MX处理器的市场应用与发展时程

i.MX提供领先业界的1/2/4核心的弹性配置,并提供整合GbE、PCIe、SATA、MIPI、USB、HDMI、LVDS、EPD等各式界面IP、电源管理芯片,以及低功耗LP-DDR2、LP-DDR3整合的选项,以及BGA或POP封装叠层的选择。

i.MX6率先提供需要高电压输出的电源功率IC整合版本,并且从不同时脉的直系家族成员,到不同核心、不同功能选项配置与品质验证的旁系家族产品均提供针脚兼容性。供货品质方面,从2010Q1初期仅9ppm不良率,逐季下滑到到2011年Q2维持着5~6ppm。并针对汽车电子、医疗等市场提供了长达15年的长期供货保证,以及针对其他应用领域10年的供货保证。

在市场区分上,i.MX 6Quad、i.MX53主打高效能平板电脑、多媒体盒、豪华车用影音系统以及先进家庭多媒体界面装置;i.MX 6 Dual/DualLite、i.MX51/50则针对彩色电子书(Color e-Reader)、企业平板、主流车用影音娱乐系统以及医疗电子设备;i.MX 6Solo/SoloLite、i.MX28/233/25/27/31/35则供单色电子书、单功能平板、联网收音机、智能电表核心之用。

以1.2GHz的i.MX 5/MX 6 Quad/MX 6 DL处理器来说,厚度仅0.8mm BGA或0.4mm PoP,再搭配PFUZE100、Audio CODEC、ZigBee RF4CE芯片、罗盘?陀螺加速仪与电容触控芯片等,即可兜成一部高效能的平板电脑。

若以单核i.MX5/6设计IP Phone网络电话机,仅需再搭配PFUZE100功率芯片、MC34670 PoE、MPR 0121以及SGTL5000 Audio CODEC芯片;以单核i.MX6设计IPTV STB机顶盒,则需搭配PF100 PMIC、SGTL5000 audio codec、MC13233 RF4CE,以及选配的DSP56721 Audio DSP芯片。

家用能源闸道器(Home Energy Gateway;HEG)则可采用单核的i.MX28/50/6S设计,家用医疗中心(Home Health Hub)同样可采用单核i.MX28/50/6S处理器,但须外搭SGTL5000 audio codec、USB2 SER、MC12311 sub-GHz radio、MC13226 ZigBee HA/HC等芯片组件。

朱宇最后揭露i.MX应用处理器家族的时程表。在2010年已推出中端i.MX50/MX51/MX53处理器,以及入门的i.MX35/MX31/MX28/MX27/MX25/MX233处理器;到2011年Q2推65纳米制程、四核Cortex A9架构的i.MX 6Quad;2011年Q3推双核i.MX 6Dual;2012年推40纳米制程的单核i.MX 6Solo,并陆续推进到双核与四核的i.MX6其他处理器家族。预计2012年Q4将开始推28nm的i.MX7系列,提供既有i.MX6达2倍CPU、3倍GPU的效能;并预计2014年将进一步导向i.MX8处理器。


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