綠能邊緣運算興起 台灣東芝展現專利差異化

2019/09/11 - DIGITIMES企劃

隨著物聯網應用版圖不斷擴張，人工智慧(AI)走下雲端，引領邊緣運算盛行，5G即將商轉，這些都會帶動電子裝置設備更大的運算量。這時，微控制器(MCU)儼然就是每個裝置的心臟，除了保有低耗省電的特色外，也需要具備基本的AI運算能力。台灣東芝以自有研發專利，鞏固MCU競爭優勢，備妥多項省電高效的MCU解決方案，以因應不同應用的市場需求。

台灣東芝營業企畫與半導體事業部門副協理水沼仁志博士指出，隨著綠能邊緣運算興起，終端裝置將藉由自行處理多半的AI演算方式，大幅減少雲端之間的通訊量，提升即時性、省電性等AI服務品質，代表一般的CPU或機器學習晶片，甚至於MCU都需要更高的處理效能，造就MCU的角色將更加吃重。

從應用市場來看，目前工業、車用、家庭、消費性等電子應用是MCU的四大主要應用市場，其中又以工業與車用領域的成長最快。

在工業智動化的風潮下，機械取代了許多人工，讓機械手臂變身智慧化的關鍵元件就是馬達控制器。由於綠能邊緣運算，馬達控制器具有大數據感測以及連上網路功能，勢必外加通訊/感測專用MCU。看準市場需求，東芝成功開發出名為M4系列的輔助運算器「向量引擎」(Vector Engine)，可高速執行複雜的向量控制計算，不僅減少部分軟體開發，而且取代掉通訊/感測專用MCU，減輕CPU的負荷，同時實現提高效能、低功耗化和低成本化的效益。

水沼仁志說明，所有相關的IP都是由該公司自行研發，不僅可以替客戶做到客製化的要求，還能省下硬體的成本，可謂一舉兩得的雙贏效益。

此外，同樣由東芝自行開發專利的「先進可程式馬達驅動器」(Advanced Programmable Motor Driver；A-PMD)，專門設計用於三相無感測弦波FOC馬達控制，改進1-shunt電流取樣時間的方便性。水沼仁志特別提到，取樣電流時，如果按照一般馬達驅動器的取樣方式，在馬達處於低轉速時，因為可取樣時間會縮短，便容易產生誤差。因此必須加裝shunt電阻，但此種設計反而會增加成本。東芝的A-PMD卻與眾不同，非常適合用於低轉速馬達控制上。馬達供應商如果運用A-PMD，可以在無感測器的情況下，從三角形、鋸齒型或逆鋸齒型中選擇最佳的波形來轉移三相脈衝週期並拉長可取樣時間，同時以滿足馬達低功耗化和低成本化的要求。

車用領域未來也是邊緣運算的重點應用領域之一，在MCU產業中，車用領域是僅次於消費性電子的第二大市場。如何快速處理龐大的數據、即時回應，並維持系統的穩定與安全，成為未來汽車電子市場的重點。

尤其即將進入5G時代，乙太網路AVB標準或是TSN標準所要求的低延遲通訊就對先進駕駛輔助系統(ADAS)極為重要。其需要藉由更加即時及可靠資料傳輸支援複雜的車用通訊系統。而東芝Neutrino系列產品支援現有AVB標準和新的TSN網路標準，內含一顆Cortex-M3微控制器可以做系統或是裝置的控制及管理，以降低主系統晶片的負載，提升整體的效能，可滿足市場需求。

東芝的MCU產品線多元，能滿足客戶的多樣化應用與需求，尤其在半導體製造與生態系統的管理上，有效運用自家晶圓廠，供貨無虞，無疑增添在MCU產業的競爭優勢。

有鑑於微控制器(MCU)的重要性日益提升，2019年度「微控制器論壇」將於9月24日(二)假台北喜來登大飯店舉辦，除邀集到德儀(TI)、意法(ST)、Microchip、NXP、東芝…等9家廠商聯袂發表最新產品技術方案之外，最大亮點是台大與交大兩位教授聯手演示最前瞻的研究成果與觀察，對終端智能產品開發商/工程師來說是不可多得的機會，歡迎即刻報名。


圖說：台灣東芝營業企畫與半導體事業部門副協理水沼仁志博士。