消费性电子及体感科技应用趋势

晶心科技总经理 林志明

因应嵌入式平台、消费性电子、汽车电子、无线、电脑周边与体感装置的新兴应用与各种功耗需求，处理器厂商开发出可弹性配置的低中高端系列处理器IP，提供给IC设计业者可依照自身需求，打造消费性电子与体感应用产品的SoC芯片…

晶心科技(Andes Technology)总经理林志明指出，当前引爆体感科技风潮的XBOX Kinect游戏套件，是微软采用以色列PrimeSense公司的Light Coding技术，Kinect套件中间镜头是摄影机，左右两颗镜头则是3D深度传感器并具备聚焦功能；底座马达可左右旋转27度，而机体下方还有阵列式麦克风，使得Kinect可同时获取彩色影像、3D深度影像以及声音信号。虽然目前任何一种体感装置都比不上实体摇杆那样的精准，但Kinect带来的全身体感优势，所能做的事情比PlayStation Move和Wii多更多。华硕也将于2011年10月推WAVI Xtion体感机。

环顾游戏机输入技术的演化，从过去单钮游戏摇杆、线上遥控的多功能游戏摇杆，到Wii、PS2 Movie时代的手部动作追踪等加速度传感技术，再进化到PS3 EYE二维(2D)影像捕捉识别，以及XBOX KINECT全身肢体动作的三维(3D)影像捕捉识别技术。其他传感技术的应用有3D Camera(3D摄影机)与3D Web Cam(网络摄影机)，后者因Webcam在NB渗透率高，顺应发展导入3D可实现手势操控。另外像日本日立推出手势识别电视机，一声帅气的响指就可以把电视机打开，更换频道只需手腕转动一下，只需要上下摆动手部即可调整音量。

林志明认为，从3G/LTE到后来的4G时代，各种移动设备透过移动、无线通讯的应用在云运算环境结合，而在小移动设备，大家还是各显神通，用自有的平台与零组件，例如Apple的iPhone、华为的手机或Android Phone，他们都透过自有平台来赋予灵魂，而移动设备的大脑─微控制器与软件，就是该装置的神经中枢与灵魂所在，消费者可透过软件给予硬件一些灵魂，增加它们的应用。

晶心AndesCore微控制器的应用区分

晶心科技与MIPS、ARM一样都是销售CPU IP的公司，客户则是IC设计业者，而AndesCore是依照指令集架构、配置，对应竞争对手的效能、功耗与矽晶面积做市场区分，可分为0~100MHz的入门N8、N9系列，作为微控制器(MCU)、存储装置、智能电表、网通装置、触控屏幕IC、蓝牙与PC周边；100~300MHz的中端N10系列，可应用在DVB/DMB数码电视广播、DVD、摄录影机、数码镜头、游戏机；600MHz以上的N12则应用在多功能事务机(MFP)、网通装置、多媒体中心、娱乐装置、MID/Netbook、智能手机、DTV数码电视与平板电脑等。

若以矽晶粒面积为横轴、效能为纵轴，N801、N903是位在MCU区块，而N1033搭FPU则属于先进微控制器，N1033A则属于应用处理器(Application Processor)的领域，N801处理器瞄准应用在10MHz的智能卡(Smart Card)、30MHz的工业、家电控制应用与智能节能科技，以及50MHz的消费性电子装置；N903与N1033处理器瞄准应用在50MHz的周边装置、80MHz的触控传感IC，以及100MHz以上的无线装置、车用电子等。

AndesCore核心蓝图与N801处理器

林志明指出，晶心AndesCore在2007年下半完成N1213处理器设计定案，并藉由联电130纳米制程通过硬件验证，随即2008年通过台积电90纳米制程验证，2009年下半绿色低功耗N903/N903A设计定案。2010年1Q完成高端N1233处理器、中端N1033/1033A处理器设计定案，N1233处理器分别在2Q通过联电90纳米制程验证，以及4Q中芯半导体(SMIC) 65纳米制程的硬件验证。

2011年2Q完成N801处理器的设计定案，在3Q将N1033A委由大陆华润上华电子(CSMC)，以130纳米做类比制程制造的硬件验证工作，预计4Q将针对N1233的下一代N1268处理器做设计定案，2012年1Q将针对N903A下一代N968设计定案，3Q进行下一代高端N1337处理器设计定案。2013年4Q将进行新时代N14高端处理器研发计划。

Andes N801-S处理器采低逻辑闸数╱低功耗设计，为第3代AndeStar V3m指令集微架构；采单核心3阶管线化设计，16个通用暂存器(GPRs)、提供16MB定址空间与16组可直通中断处理，并采用与ARM兼容的AHB-lite/APB汇流排界面。N801-S可提供高晶粒面积╱高效能的单周期乘法指令或小晶粒面积的17周期的乘法电路设计的选择。

N801-S锁定8051单芯片，与ARM Cortex-M0等逻辑闸数、设计功耗相近的竞争对手相比，其效能是8051的10倍以上，同时在DMIPS/MHz(每MHz百万Dhrystone指令运算)以及DMIPS/mWatt(每单位毫瓦百万Dhrystone指令运算)数分别为1.08~1.22、62~75，比ARM Cortex-M0提升了20~36%、17~25%不等。

N903/N903A处理器与N1033/N1033A处理器

Andes N903/N903A采单核心5阶管线化设计，具备静态分歧预测电路、快速/短指令乘法与除法硬件加速电路、全时脉调控与电源管理指令集；采AHB/AHB-lite/APB/AMI汇流排界面，可提供16/32个GPRs及0~32KB Cache弹性化配置；N903A并提供音讯加速(Audio Acceleration)指令集；总逻辑闸数配置从46~136K，以台积电130纳米制程制作，最大时脉为200MHz。

跟所设定的竞争对手ARM Cortex-M3相比较，Andes N903/N903A在DMIPS/MHz领先2%，晶粒面积与功耗表现(uW/Mhz)减少43%、41%；若与ARM7TDMI与ARM7EJ-S相比，Andes N903/N903A在DMIPS/MHz领先约28、34%，晶粒面积与功耗表现(uW/Mhz)比ARM7TDMI与ARM7EJ-S减少49%、37~48%。

Andes N10/N10A是低功耗/高效能的应用处理器，核心采5阶管线化、32个GPRs设计，具备动态分歧预测电路、快速乘法累加硬件电路(Fast MAC)与除法电路、MMU/MPU存储器分页管理单元，提供AHB/AHB2/AHB-lite汇流排界面与单╱双DMA通道设计；N1033A提供音讯加速(Audio Acceleration)指令集。以台积电130纳米制程的N1033A与竞争对手ARM(ARM926EJ Cortex-A8)相比，Andes N1033/N1033A在DMIPS/MHz领先约51%，功耗、晶粒面积减少89%、58%，单位晶粒面积效能DMIPS/mm2提升21%。

内嵌式处理器核心的选择与实际案例

林志明指出，客户可藉由AndeShape SoC + EVB + ICE三合一硬件开发侦错套件，在AndeSight整合式开发环境上，开发在AndesCore执行的AndeSoft软件，并且依SoC芯片的需求做存储器、Flash程序化参数、SoC模拟参数配置的调整。

他也举出几个客户应用的案例，一个是Taifatech，是针对Intel WiDi无线显示传输技术开发的SoC，此SoC整合AndesCore核心IP、高清画面(1,280x720p、1,920x1,080p) 的编码电路与7.1声道audio功能，可提供高清(1,920x1,080)压缩式串流画面信号的无线传输并已经量产；另一个是伟诠(Weltrend Technology)，利用晶心N9的IP开发出32位元的MPU微控器与开发平台并进入量产。林志明透过两张图片秀出实际应用产品，一个是游戏平台，另一个是步进式马达的微控制平台，可作为变频式冷气或冰箱的家电平台。另一个是联发科(MediaTek)所开发的无线SoC芯片平台并进入量产。

他指出目前已有30几个客户在设计他们的芯片时使用晶心的CPU IP，总计已量产的产品估计超过1,100万颗。同时两岸共有30几个高校合作签约，使用晶心的教材以及IP去进行授课、研究或设计芯片。

在进行结论时，林志明指出，日前晶心与剑扬合作1款内嵌式光学多点触控屏幕，所使用的触控信号判读IC，就是采用晶心的CPU IP。而在触控与体感应用上，像Touch Sensing(触控感应)、Tactile Feedback(触觉回馈)、Motion Control(动作控制)，以及Wi-Fi、Bluetooth、Environmental Sensors(环境传感) ，与Voice and Sound(语音控制)等传感器，都可以藉由AndesCore核心IP，使客户的传感器更智能也更敏锐。