物联网碎片应用需求各异 软硬件同步进化嵌入式迎来新商机

物联网浪潮为嵌入式产业带来庞大商机的同时，其碎片化应用特色也对业者带来严苛考验。eInfochips

经过将近十年的推广，物联网虽不如研调机构预期出现爆发性成长，不过近几年垂直领域的系统已陆续出现成功应用案例，再加上正进行中的各种POC，智能化愿景正逐步落实。物联网的蓬勃发展，不仅为各类型产业带来前所未有的IT体验，更让嵌入式产业迎来另一波荣景，但在需求变得更多元且应用更深入的态势下，嵌入式系统在技术与架构两方面也要随之进化。

嵌入式系统在消费与非消费性两端均有应用，过去的市场主力为消费性领域，其中又以手机为大宗，非消费性产业则集中在制造、零售、金融等领域。从市场的功能需求来看，两大市场对嵌入式系统功能与架构需求差异极大，消费性产业要求高效能，对价格也较为敏感；非消费性设备由于为企业营运所用，稳定性向来是第一考量，成本虽也是设备购入时的重点，但影响比重不如消费性产品高。

近年来物联网趋势明朗，各路产业看好未来商机，其资源逐渐汇集到此一领域，除了深化各领域的应用深度外，也持续调整物联网架构。就近期来看，嵌入式系统的变化相当多，但大多以物联网碎片化应用特色为核心发展出各种因应架构，2015年走向商业化的RISC-V就是其一。

诉求精简与弹性特色，RISC-V聚焦物联网应用

RISC-V是由美国柏克莱大学教授Krste Asanovic带领两位学生，以开源、免费的RISC为方向投入研发，2010年正式发布其成果，由于柏克莱大学在之前就已推出过4代RISC，因此这次的版本就命名为RISC-V。在简洁性、模块化指令集架构、弹性、稳定性与专业社群支持等多种特色下，RISC-V逐渐在业界打响知名度，2015年Krste Asanovic教授与两名学生设立了RISC-V基金会与SiFive公司。RISC-V基金会属于非营利组织，宗旨是制定标准、推广RISC-V指令集架构与软件生态圈，目前会员数已超过200家，在市场需求大增与基金会的全力推广下，现在被应用到各领域。SiFive则是营利公司，专注研发RISC-V的核心IP、开发工具等解决方案，目前已针对MCU、边缘运算、嵌入式处理器等领域，推出相关产品。

与现有的商用指令集架构相较，RISC-V有指令集与扩充弹性两大特色。在指令集部分，其重要的特色是指令数量更精简，与RISC大厂ARM动辄数百个指令集相较，RISC-V的标准与自选指令集总数只有不到140个，开发者若有其他需求，则可使用RISC-V另外提供的可自选扩充指令集，透过精简的指令集，系统的硬件可以更简洁，也可有效提升其运作速度。

在扩充性方面，RISC-V除了基本指令与自选扩充指令之外，另外保留了一个充裕的扩充空间，可容纳设计者为设备的特殊需求撰写指令，此一设计对强调定制化的AIoT系统非常受用，当有新的应用出现时，使用者就可让系统既有的CPU扩充弹性，完成产品设计。

RISC-V的扩充特色，让应用于各类型物联网的嵌入式设备有了不一样的选择。物联网系统必须因应各垂直领域而有不同设计，市场现有的处理器难以完全满足不同应用的需求，市场需要的是高弹性，RISC-V则具备了此一特色，也因此被业界视为物联网应用的潜力技术。

RISC-V模块化指令集与扩充空间，让设计者可依物联网的不同应用，开发出合适的处理器运算架构，不过要让嵌入式系统满足物联网的碎片化应用，除了改变处理器指令架构外，储存技术也是关键。

以云端提升管理效能，储存载体运作更稳定

在嵌入式系统应用的快速拓展下，储存技术也不断翻新，不但容量持续扩大、存取速度快速攀升，因应不同产业的需求，其架构也产生变化。在嵌入式领域中，早期功能型手机(Feature phone)由于储存需求不大，只须采用低容量的NOR Flash，智能手机兴起后，手机市场被更大容量的SLC NAND Flash取而代之，虽然后来也因为更大的储存空间考量，智能手机厂商开始采用eMMC，不过在智能城市、智能家庭与车载市场的启动下，SLC NAND Flash的应用前景仍然看好。

作为嵌入式设备的关键零组件，快闪存储器负责储存系统的作业程序与各种数据，一旦故障将造成设备、系统停摆，因此各厂商除了致力于产品的设计，近年来也开始透过不同方式确保其稳定性。过去非消费性系统的方式是派遣人员巡检与修复设备，不过如果是终端设备数量众多的物联网系统，人力作业难以负荷，近期市场则推出云端平台，透过网络管理大量设备。

云端管理在欧美国家已相当成熟，亚洲国家则相对较慢。目前市场上的云端管理模式，主要是利用云端平台侦测、操控地端设备的运作状态，当地端设备停摆时，管理人员可从云端关机重启系统，设备软件需要升级时，也可从云端平台批量处理，省去人员往返现场所需耗费的大量时间。不过有此功能的云端平台，都只能控管平台供应商所属的设备，其他厂商的设备多半难以纳入，因此对采用多品牌设备的嵌入式系统来说，透过储存零组件这类型第三方厂商来做，会是相对可行的做法。

嵌入式系统的云端储存监控做法，是以云端平台串联、管理设备中的储存载体，侦测SSD的运作状态，并借此累积出足量的数据库，让云端平台可以分析预测设备可能故障的时间点，提供管理人员维修，提升系统的稳定度。

RISC-V虽不是针对物联网应用而设计，但其开放性与弹性化特色，对应用分散的物联网系统来说非常适合，RISC-V基金会也将之视为重点发展体系。至于技术成熟已久的储存技术，也因应嵌入式技术的多元应用，发展出全新设计。RISC-V与储存技术，虽然一软一硬各自技术方向不同，不过都是嵌入式系统的关键环节，而且都为物联网应用调整、设计出贴身合用的架构，随着市场逐渐打开，诸如此类的改变也将越来越多，这些新架构都将让嵌入式系统展现与以往不同的风貌，从而创造出更庞大的商机。

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